專利名稱：電容式感應鍵實現(xiàn)方法、感應鍵電路及鍵盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品用的感應鍵、鍵盤的設計技術，特別是一種電容式感應鍵實 現(xiàn)方法，以及感應鍵電路、鍵盤，以滿足電子產(chǎn)品對高速感應鍵、鍵盤的需要。
背景技術：
普通電容式感應鍵、鍵盤是許多電子產(chǎn)品必需的輸入配件，隨著技術的進步，不少 電子產(chǎn)品需要配用輸入速度高的感應鍵及鍵盤。但目前的感應鍵技術，只能適應單鍵一個 一個輸入，速度低，在快速點觸感應鍵、雙鍵或多鍵滾(N-keyrollover)輸入時，靈敏度低， 誤操作增加。且，普通電容式感應按鍵，易受環(huán)境影響。當溫度和濕度等環(huán)境因素發(fā)生改變 時，會引起電容式感應鍵的不穩(wěn)定甚至漂移，導致按鍵無效或者誤動作。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有感應鍵和鍵盤技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種電容式感應鍵 實現(xiàn)方法，以及感應鍵電路、鍵盤，具有快速點觸感應鍵、滑鍵、雙鍵或多鍵滾輸入功能，能 夠滿足電子產(chǎn)品對高速感應鍵盤的需要。本發(fā)明電容式感應鍵實現(xiàn)方法，包括以下步驟CPU控制高頻信號發(fā)生器向感應信號檢測電路饋送50KHz-4MHz的高頻信號，通過 ADC采集、存儲無手指觸按時所述檢測電路輸出的直流電壓值作為參考電壓；當有手指觸按時，所述檢測電路的感應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁路 通道的感應電容，使所述檢測電路輸出端的直流電壓值降低，ADC檢測到該變化后的電壓 值，由CPU與已存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作；其中，所述感應信號檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻，連 接于第一電阻的另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整流 二極管，該整流二極管的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至高
頻信號。實現(xiàn)上述方法的感應鍵電路，包括一內(nèi)置CPU、ADC以及高頻信號發(fā)生器的SoC(System on a Chip)芯片，CPU與高 頻信號發(fā)生器、ADC連接；以及，一感應信號檢測電路，該檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻， 連接于第一電阻的另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整 流二極管，該整流二極管的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至 高頻信號發(fā)生器，該檢測電路的輸出接ADC的一輸入端；當有手指觸按時，所述檢測電路的 感應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁路通道的感應電容，使所述檢測電路輸出端的 直流電壓降低，進而CPU與已在先存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作。采用上述感應鍵電路的具有多鍵快速輸入功能的感應鍵盤，包括一內(nèi)置CPU、ADC以及高頻信號發(fā)生器的SoC(System on a Chip)芯片，CPU與高頻信號發(fā)生器、ADC連接；以及，至少兩個感應信號檢測電路，每一個感應信號檢測電路的輸出分別連接ADC的一 輸入端，輸入端均連接高頻信號發(fā)生器的輸出；其中，所述檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻，連接于第一電阻的 另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整流二極管，該整流二 極管的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至高頻信號發(fā)生器；高 頻信號發(fā)生器向所述檢測電路饋送50KHz-4MHz的高頻信號，通過ADC檢測所述檢測電路的 輸出電壓變化，進而CPU與已在先存儲的相應參考電壓比較，確定有無手指觸按的單鍵信 號、滑鍵、雙鍵或多鍵滾輸入的多個鍵信號。本發(fā)明采用了內(nèi)置高速CPU、ADC、能提供50KHz-4MHz高頻信號的發(fā)生器以及高速 計數(shù)器等的SoC芯片，其通過提高高頻信號頻率和改進感應信號檢測電路的響應速度等技 術措施，使感應鍵、鍵盤輸入速度大幅提高，不僅可以做傳統(tǒng)的單鍵位置判斷，也可進行滑 動(或移動)變化判斷，高速分析處理滑鍵、雙鍵滾輸入、多鍵滾輸入的多個感應鍵信號。CPU運行中，間隔一定時間通過ADC采集無手指觸按時感應信號檢測電路輸出的 直流電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存儲的參考電壓。該措施避免了環(huán)境溫度、濕度 等變化引起的感應鍵不穩(wěn)定甚至漂移，出現(xiàn)的按鍵無效或者誤動作。


圖1為本發(fā)明感應鍵電路原理框圖；圖2為本發(fā)明感應鍵盤原理框圖；圖3為圖1、2的實施例SoC芯片部分電路圖；圖4為圖1、2的一感應信號檢測電路圖。
具體實施例方式以下結合實施例圖詳細說明。參照圖1，圖示感應鍵電路主要包括SoC芯片，該SoC芯片內(nèi)集成有一個PWM發(fā)生 模塊2 (即高頻信號發(fā)生器)，一個ADC (模數(shù)轉換器)3，CPU 1以及高速計數(shù)器4等，CPUl與 PWM發(fā)生模塊2、ADC3等連接；在該SoC芯片外連接一個感應信號檢測電路5，感應信號檢測 電路5的輸出接ADC 3的一輸入端，PWM發(fā)生模塊2向感應信號檢測電路5提供50ΚΗζ_4ΜΗζ
的高頻信號。當有手指觸按時，所述檢測電路5的感應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁 路通道的感應電容，使所述檢測電路5輸出端的直流電壓降低，進而CPU 1與已在先存儲的 參考電壓比較確認有手指觸按動作。圖2具有多鍵快速輸入功能的感應鍵盤包括一內(nèi)置CPU1、ADC3以及PWM發(fā)生模 塊2 (即高頻信號發(fā)生器)的SoC芯片，CPUl與PWM發(fā)生模塊2、ADC3等連接；以及，至少兩 個感應信號檢測電路5，每一個感應信號檢測電路5的輸出分別連接ADC3的一輸入端，輸入 端均連接PWM發(fā)生模塊2的輸出。PWM發(fā)生模塊2向所有檢測電路5饋送50ΚΗζ_4ΜΗζ的高頻信號，通過ADC3檢測若 干感應信號檢測電路5的輸出電壓變化，進而CPUl與已在先存儲的相應參考電壓比較，確定有無手指觸按的單鍵信號、滑鍵、雙鍵或多鍵滾輸入的多個鍵信號。圖3為圖1、2的實施例SoC芯片部分電路圖。Ul為SoC芯片部分，Ul內(nèi)置CPU1、 ADC3以及PWM發(fā)生模塊2 (即高頻信號發(fā)生器)，其7-14、19.20PIN可以分別連接上述一個 感應信號檢測電路5輸出，3PIN為內(nèi)置PWM發(fā)生模塊2的輸出端，可提供頻率為50ΚΗζ_4ΜΗζ 的脈沖信號CMPWM。其感應信號檢測電路5如圖4 ；該檢測電路5包括一感應電極，連接于感應電極 的第一電阻R1，連接于第一電阻Rl的另一端和地之間的濾波電容C7，并聯(lián)于濾波電容C7 的第二電阻R7，以及一個整流二極管D1，該二極管Dl的負、正端分別接感應電極和地，感應 電極通過一耦合電容Cl連接至PWM發(fā)生模塊2輸出(Ul的3ΡΙΝ)，濾波電容C7、第二個電 阻R7和第一電阻Rl的公共端為直流電壓信號輸出端。各感應鍵的感應電極通常為金屬片、導電橡皮等，它們分布在PCB上的各鍵位處， 上面覆蓋絕緣層或面板。當手指接觸某感應金屬片上面的絕緣層時，該感應金屬片和地之 間形成一個感應電容(與二極管Dl并聯(lián))，該感應電容作為旁路電容將部分高頻信號向地 泄放(或該感應電容引入了插入損耗)，從而導致其輸出端的直流電壓信號下降。CPU通過 ADC檢測該變化后的電壓值，與其參考電壓比較即可確認有手指觸按動作。根據(jù)產(chǎn)品外觀要求可對感應鍵進行多種變形設計，可以設計成直線、弧線、圓形排 列，還可以設計成不規(guī)則排列，從而給消費者帶來使用中各種新穎的使用感受。參照圖1、3、4，配置SoC芯片U1，其內(nèi)置PWM發(fā)生模塊2、ADC3、CPU1等；PWM發(fā)生 模塊2可提供頻率為50KHz-4MHz的PWM脈沖信號。 電容式感應鍵實現(xiàn)方法步驟如下CPUl控制PWM發(fā)生模塊2向感應信號檢測電路5饋送688KHz的PWM脈沖信號，通 過ADC3采集、存儲無手指觸按時所述檢測電路5輸出的直流電壓值作為參考電壓，并存儲 該參考電壓；當有手指觸按時，所述檢測電路5的感應電極和地之間形成一個作為PWM脈沖信 號旁路通道的感應電容，使所述檢測電路5輸出端的直流電壓值降低，ADC3檢測到該變化 后的電壓值，由CPUl與已存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作。其中，所述感應信號檢測電路5包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻 R1，連接于第一電阻Rl的另一端和地之間的濾波電容C7，并聯(lián)于濾波電容C7的第二電阻 R7,以及一個整流二極管D1，該二極管Dl的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一 耦合電容Cl連接至上述PWM脈沖信號。開機時，CPUl通過ADC3采集無手指觸按時所述檢測電路5輸出的直流電壓值作為 參考電壓，并存儲。CPU運行中，間隔一定時間通過ADC3采集無手指觸按時所述檢測電路5 輸出的直流電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存儲的參考電壓。這樣可以減少環(huán)境溫 度、濕度等變化導致參考電壓變化，出現(xiàn)的誤操作。本發(fā)明通過提高高頻信號頻率和改進感應信號檢測電路的響應速度等技術措施， 使感應鍵、鍵盤輸入速度大幅提高，不僅可以做傳統(tǒng)的單鍵位置判斷，也可進行滑動(或移 動)變化判斷，高速分析處理滑鍵、雙鍵滾輸入、多鍵滾輸入的多個感應鍵信號。
權利要求
一種電容式感應鍵實現(xiàn)方法，包括以下步驟CPU控制高頻信號發(fā)生器向感應信號檢測電路饋送50KHz 4MHz的高頻信號，通過ADC采集、存儲無手指觸按時所述檢測電路輸出的直流電壓值作為參考電壓；當有手指觸按時，所述檢測電路的感應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁路通道的感應電容，使所述檢測電路輸出端的直流電壓值降低，ADC檢測到該變化后的電壓值，由CPU與已存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作；其中，所述感應信號檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻，連接于第一電阻的另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整流二極管，該整流二極管的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至高頻信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是開機時，CPU通過ADC采集無手指觸按時所 述感應信號檢測電路輸出的直流電壓值作為參考電壓，并存儲。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征是CPU運行中，間隔一定時間通過ADC采集無 手指觸按時所述感應信號檢測電路輸出的直流電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存儲 的參考電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述CPU、ADC以及高頻信號發(fā)生器均集成 于一個SoC芯片內(nèi)。
5.實現(xiàn)權利要求1-5任一項所述方法的感應鍵電路，其特征是包括一內(nèi)置CPU、ADC以及高頻信號發(fā)生器的SoC芯片，CPU與高頻信號發(fā)生器、ADC連接； 以及，一個感應信號檢測電路，該檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻，連 接于第一電阻的另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整流 二極管，該整流二極管的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至高 頻信號發(fā)生器，該檢測電路的輸出接ADC的一輸入端；當有手指觸按時，所述檢測電路的感 應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁路通道的感應電容，使所述檢測電路輸出端的直 流電壓降低，CPU與已在先存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作。
6.根據(jù)權利要求5所述的感應鍵電路，其特征是所述高頻信號發(fā)生器向所述檢測電 路饋送50KHz-4MHz的高頻信號。
7.采用權利要求5的感應鍵電路的具有多鍵快速輸入功能的感應鍵盤，其特征是包括一內(nèi)置CPU、ADC以及高頻信號發(fā)生器的SoC芯片，CPU與高頻信號發(fā)生器、ADC連接； 以及，至少兩個感應信號檢測電路，每一個感應信號檢測電路的輸出分別連接ADC的一輸入 端，輸入端均連接高頻信號發(fā)生器的輸出；其中，所述檢測電路包括一感應電極，連接于感應電極的第一電阻，連接于第一電阻的另一 端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個整流二極管，該整流二極管 的負、正端分別接感應電極和地，感應電極通過一耦合電容連接至高頻信號發(fā)生器；高頻信 號發(fā)生器向所述檢測電路饋送50KHz-4MHz的高頻信號，通過ADC檢測所述檢測電路的輸出 電壓變化，進而CPU與已在先存儲的相應參考電壓比較，確定有無手指觸按的單鍵信號或多鍵輸入的多個鍵信號。
全文摘要
一種電容式感應鍵實現(xiàn)方法，包括步驟CPU控制高頻信號發(fā)生器向感應信號檢測電路饋送高頻信號，通過ADC采集、存儲無手指觸按時所述檢測電路輸出的直流電壓值作為參考電壓；當有手指觸按時，所述檢測電路的感應電極和地之間形成一個作為高頻信號旁路通道的感應電容，使所述檢測電路輸出的直流電壓值降低，ADC檢測到該變化后的電壓值，由CPU與已存儲的參考電壓比較確認有手指觸按動作。其通過提升信號頻率和改進電路的響應速度等措施，使感應鍵、鍵盤輸入速度大幅提高，不僅可以做傳統(tǒng)的單鍵位置判斷，也能夠進行滑動(或移動)變化判斷，高速分析處理滑鍵、雙鍵滾輸入、多鍵滾輸入的多個感應鍵信號。
文檔編號G01D5/24GK101907961SQ20091010791
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權日2009年6月8日
發(fā)明者丘守慶, 劉春光, 李鵬, 許申生 申請人:深圳市鑫匯科科技有限公司