無論是移動電話和(hé)PDA等便攜式消費(fèi)電子産品，還是汽車、廚房電器、醫(yī)療設備以及工(gōng)業和(hé)商業感測應用，基于直觀式電容性觸摸技術(shù)的解決方案都(dōu)是這(zhè)些領域的首選人(rén)機界面。穩健可(kě)靠的電容性觸摸解決方案正在取代傳統的電阻性滑塊、機械按鍵和(hé)旋轉控制裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術(shù)

基于“電荷轉移”的電容性觸摸捕獲可(kě)采用下(xià)列兩種方法來實現。

第一(yī)種方案是将一(yī)個電容未知的感測電極充電至已知電勢。該電極通(tōng)常是PCB闆上(shàng)的一(yī)塊銅區(qū)域。最終電荷會被轉移到一(yī)個測量電路。在完成一(yī)個或多個“充電與轉移”周期後對電荷進行(xíng)測量，可(kě)以确定感測闆的電容。把手指放在觸摸表面會産生外(wài)部電容，因而影響接觸點的電荷流。這(zhè)就是一(yī)個觸摸操作(zuò)。

第二種方案采用了(le)一(yī)對感測電極：一(yī)個是發射電極，由邏輯脈沖電荷以間(jiān)歇模式來驅動；另一(yī)個是接收電極，經由覆蓋闆電介質與發射極耦合。當手指觸摸覆蓋闆時(shí)，場耦合減小，觸摸因此被檢測到。這(zhè)種驅動、接收和(hé)處理邏輯被內(nèi)置在微(wēi)控制器(MCU)中，故隻需極少(shǎo)的外(wài)部組件。

兩種方案都(dōu)有其獨特的優勢，分别适合特定的應用。

觸摸功能(néng)

       來自(zì)基于“電荷轉移”的電容性觸摸捕獲方案的觸摸功能(néng)可(kě)以分為(wèi)觸摸屏、觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪。

       觸摸屏功能(néng)支持無限次數(shù)的觸摸，極大地(dì)改善了(le)用戶體驗，并改變了(le)用戶與電子産品的交互方式。內(nèi)置的手勢以及能(néng)夠忽略無意識操作(zuò)使得用戶界面既直觀又可(kě)靠。觸摸屏能(néng)夠識别手寫筆(bǐ)、指甲和(hé)手套的觸摸，為(wèi)手持設備提供了(le)簡便的文本輸入方式。

       觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪一(yī)般适用于單個用戶觸摸，并采用算法來确定觸摸狀态和(hé)位置，它與信号強度無關，這(zhè)一(yī)特性使得觸摸檢測精确可(kě)靠。觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑 輪 功能(néng)可(kě)以兩種方式集成在産品設計中：固定功能(néng)器件方案；MCU觸摸軟件庫(Touch library)方案。

       開(kāi)發人(rén)員(yuán)按不同産品設計的具體要(yào)求來選擇所需的觸摸功能(néng)和(hé)解決方案。

       觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪的典型使用環境見(jiàn)表1。

       典型的電容性觸摸傳感器通(tōng)過各個通(tōng)道(dào)連接至MCU。圖3所示為(wèi)使用一(yī)個通(tōng)道(dào)的接近按鍵傳感器、使用一(yī)個通(tōng)道(dào)的觸摸按鍵傳感器和(hé)使用一(yī)組三個通(tōng)道(dào)的滑塊/滑輪傳感器。MCU端口引腳可(kě)用作(zuò)觸摸傳感器通(tōng)道(dào)引腳。

固定功能(néng)器件方案

       目前市場上(shàng)提供的解決方案之一(yī)是固定功能(néng)觸摸器件，所謂“固定功能(néng)”是指一(yī)組隻用于處理觸摸傳感器的器件。因此，固定功能(néng)器件就是一(yī)種專用的觸摸微(wēi)控制器解決方案。固定功能(néng)觸摸器件可(kě)提供單通(tōng)道(dào)或多通(tōng)道(dào)支持，其觸摸傳感器排列通(tōng)常是按照用作(zuò)按鍵、滑塊、滑輪還是這(zhè)些功能(néng)的固定組合而預先配置好的。

       固定功能(néng)器件一(yī)般會利用串行(xíng)接口來向主微(wēi)控制器更新觸摸狀态信息，該接口通(tōng)常是一(yī)個I2C兼容接口。或是采用SPI、USART和(hé)位觸發(bit banging)等其它接口技術(shù)。固定功能(néng)器件的觸摸狀态報告往往包括接近按鍵或觸摸按鍵的開(kāi)關(ON/OFF)狀态，滑塊的線性觸摸定位值，以及滑輪的觸摸角度定位值。

       此外(wài)，固定功能(néng)觸摸器件還具有一(yī)項額外(wài)的功能(néng)，即器件引腳上(shàng)可(kě)輸出頻(pín)閃和(hé)脈沖來顯示某種結果，而無需采用串行(xíng)接口。這(zhè)意味着按鍵的開(kāi)關狀态或滑塊、滑輪的位置信息并非固定功能(néng)觸摸器件唯一(yī)的輸出信息。而對這(zhè)些數(shù)據進行(xíng)二級處理而獲得的二級數(shù)據輸出，可(kě)以滿足應用的需求。例如(rú)，在電器的功率控制中，觸摸按鍵狀态信息可(kě)以轉換為(wèi)一(yī)個經過編程的自(zì)動關斷延時(shí)，以觸發脈沖的形式輸出到器件的某個引腳上(shàng)，最後關斷電器。

        固定功能(néng)器件的特性如(rú)下(xià)：是可(kě)用的電容性觸摸解決方案；固定功能(néng)微(wēi)控制器可(kě)帶有在出廠已編程的固件；相比微(wēi)控制器觸摸軟件庫方案，把固定功能(néng)方案集成到産品設計中所需的工(gōng)作(zuò)量比較小；輸出接口和(hé)傳感器排列方面的用戶可(kě)配置性有限；因為(wèi)是由主微(wēi)控制器完成主要(yào)的應用任務，而加入固定功能(néng)觸摸器件旨在增加電容性觸摸支持，所以這(zhè)種方案需要(yào)在設計中加入額外(wài)的微(wēi)控制器。