电容式触摸按键解决方案

惠州市新思为电子科技有限公司1电容式触摸按键解决方案一、方案简介在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸按键已被广泛采用。由于其具有方便易用，时尚和低成本的优势，越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。触摸按键方案优点:1、没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。2、其感测部分可以放置到任何绝缘层（通常为玻璃或塑料材料）的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。3、面板图案随心所欲，按键大小、形状任意设计，字符、商标、透视窗等任意搭配，外型美观、时尚，不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性，可以直接取代现有普通面板（金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘），而且给您的产品倍增活力！4、如果有开发需求：TEL[phone]李。5、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口，满足各种产品接口需求。二、原理概述如图1所示在PCB上构建的电容器，电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容，当手指靠近电容上方区域时，它会干扰电场，从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化，可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键。接地板通常放置在按键板的下方，用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。基准电容值由特定结构的PCB产生，介质变化时，电容大小亦发生变化。惠州市新思为电子科技有限公司2图1PCB上构建开放式电容器示意图三、方案实现该系列电容式触摸按键方案，充分利用触摸按键芯片内的比较器特性，结合外部一个电容传感器，构造一个简单的振荡器，针对传感器上电容的变化，频率对应发生变化，然后利用内部的计时器来测量出该变化，从而达到响应触摸功能的实现。该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块，可以做到一个I/O口对应一个按键，外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可通过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口；1.8-3.6V宽电压工作范围，支持电池供电。超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、最大工作电流0.8mA;MCU内部的数控振荡器(DCO)，可提供高达16MHz的频率，能在1uS时间内激活并实现稳定工作。MCU上电启动自动校准，生产、测试过程简单；可支持按钮、滑块、滚轮以及近距离传感器；适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等；灵敏度可调节，具有很高的调节性；具有先进的防干扰措施，防止按键误动作，全自动补偿，不受环境温湿度影响。通讯接口多样性：提供IIC、SPI、UART等接口。图2方案示意图惠州市新思为电子科技有限公司3四、触摸按键原理图图3子机21键触摸按键方案原理图五、实物图片惠州市新思为电子科技有限公司4图4无绳子机21键PCB六、电路板布局注意事项：1．将电路连接到触摸板由于电线会增加基准电容，因此应尽量缩短触摸板的连接线。由于弯曲可能影响整个电容变化，连接线应尽可能保持稳定的形状，这点同样非常重要。由于触摸板驱动电路本身具有高阻抗，因此应避免将高速或大电流驱动电线靠近触摸板电线。1.触摸板的形状和大小可使用标准实体填充的圆形或方形按键板。可在按键板上钻孔以便提供背光，这不会影响电容性能。按键板周围通常是接地区域。可以使用网状和实体填充。与接地区域的间隙通常为按键板尺寸的1/20。如果使用10mm的按键板，则适合使用0.5mm的间隙（请参见图5）。图5触摸板的大小和形状在滚动条应用中，按键板应紧密地封装在一起。在此情况下，未使用的相邻按键板将通过器件接地。这将在活动按键板周围形成动态接地平面。通常，按键板尺寸越大，其敏感度就越高。该限制是当手指无法覆盖按键板区域时，增加按键板尺寸并不会产生更好的效果。按键板与接地平面之间的间隙也会影响其敏感度。在滚动条应用中，按键板不能太大，这一点很重要。普通手指应能覆盖一个半大小的触摸板。2.PCB厚度与非活动表面接地由于电容器传感器板通常放置在其它电子器件的顶部，这有助于将地线排在PCB的下侧，使传感器能够屏蔽下方电子器件产生的辐射噪声。如果采用FR4材料，PCB的厚度对传感器影响不大。若采用柔性PCB材料，如聚酰亚胺薄膜(Kapton)，那么材料越薄，下方的接地板就更靠近传感器按键的表面，且可能干扰其电容性能。通过使用40%或更小的网状接地可以减小耦合区域，从而能够降低此影响。惠州市新思为电子科技有限公司5七、覆盖1．覆盖材料选择覆盖材料时须考虑两大因素：电容耦合性能（介电常数）静态击穿特性表1显示了一些常用材料的介电常数：材料的介电常数越高，手指与传感器板之间的电容耦合性能就越佳。除空气和某些木头外，上述材料非常适合用作覆盖材料。由于空气具有较低的电容耦合特征，因此应尽量不要在传感器板与覆盖材料之间留有空隙。空隙还可能聚集水分，当温度突然改变时这些水分可能凝聚到传感器表面。请参阅8.3Section了解有关粘合和填充复合材料的信息。表2显示通过覆盖一些常用材料，可避免出现12kV损坏的最小厚度：要增强ESD保护，可添加一层聚酰亚胺薄膜，这可以大幅提高覆盖层的击穿容限。2.覆盖层厚度与敏感度对比覆盖层厚度通常与敏感度成反比，也成反向指数关系。诸多因素可能影响电容传感板的敏感度：按键板尺寸覆盖层材料及其厚度感应方法增益（包括IIR滤波器增益和时钟速度）惠州市新思为电子科技有限公司63.粘合和其它填充复合材料在大多数应用中，传感器电极与覆盖层材料之间应密封耦合。设计人员可以在填充表中选择以机械方式还是粘合方式将覆盖层材料按压在PCB板上。选择粘合剂时须考虑两大因素：材料不得携带电荷并且不得影响电容性能（因此，它应当为绝缘体）。材料不会吸收水分。3M™467MP和468MP高性能丙烯酸双面胶带具有4.2mil58磅涂有聚乙烯的牛皮卡纸，是此应用的理想选择。八、通讯协议描述：3.通讯总线：a.工业标准NXPI2C总线协议。b.本部件工作在SLAVE模式。c.可支持最大速率：400Kbps。d.本部件I2C地址（7位）0x6E。*MASTER读数据指时序：Start-发写命令（0xDC）-等待应答-写字节偏移地址(0x00)(本方案直接从0X00开始读数据)-等待应答-Stop-Start-发读命令(0xDD)-等待应答-读数据-非应答-Stop其它指令请参考标准I2C协议，不再详述。2．中断Pin置低：检测到按键，从0x00地址开始读4个字节按键数据。置高：无任何按键被检查到。3.I2C寄存器定义所有寄存器初始值：0x00Bit置1：对应按键按下。惠州市新思为电子科技有限公司7Bit置0：对应按键释放。DECT彩屏子机触摸按键图片数字无绳子机21键键值对应表：AddressBit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7002VoIPDown5Up。。。(右)RD/POFF01。。。(左)3698#0*惠州市新思为电子科技有限公司8027INTTEL1403VoIP+DECT+MID方案触摸按键图片VoIP座机按键丝印板图惠州市新思为电子科技有限公司9座机按键键值对应表：AddressBit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit700MuteHoldM10M2TransOKH.F.01Vol+*3Conf#INTRDVol-024567821TEL039VoIP