專利名稱：觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人機(jī)界面構(gòu)件，特別涉及手機(jī)上一種具有觸摸感應(yīng)鍵盤 功能的人機(jī)界面構(gòu)件。
背景技術(shù)：
手機(jī)越來越追求時(shí)尚美觀，不僅尺寸也做得越來越小和越來越薄，而且 客戶對(duì)于手機(jī)的性能價(jià)格比要求也越來越高。這樣，手機(jī)的人機(jī)界面，比如 按鍵等，也要求越來越時(shí)尚，越來越輕巧，越來越薄。
傳統(tǒng)的手機(jī)上的按鍵組會(huì)采用5*5的行列矩陣。每個(gè)按鍵有2個(gè)極性， 一般為PCB板上的2塊銅片，分別連接在鍵盤組的一行和一列，需要一個(gè) 有彈性的金屬接觸物負(fù)責(zé)導(dǎo)通鍵盤的行和列來判斷按鍵事件發(fā)生。如圖1所
為了讓用戶明白按下的為那個(gè)按鍵，其最上面會(huì)附上一層比較厚的 rubber,如圖2所示。然后再組裝到手機(jī)機(jī)殼里面。
但這種傳統(tǒng)的按鍵不僅功能單一而且一般比較厚，組裝也比較繁瑣。為 此，人們期望設(shè)計(jì)出超薄以及更加個(gè)性化的手機(jī)鍵盤。
現(xiàn)在的手機(jī)按鈕設(shè)計(jì)中，觸摸感應(yīng)式技術(shù)應(yīng)用越來越多，例如，電容性， 電阻性薄膜和場(chǎng)效應(yīng)等，但電阻性薄膜和場(chǎng)效應(yīng)最終的性能對(duì)比卻顯現(xiàn)出不 足。電阻性薄膜測(cè)量的是覆蓋在顯示屏上的兩個(gè)電阻性薄板之間的電壓變， 電阻性薄膜不僅價(jià)格昂貴，而且容易磨損，使用壽命不長(zhǎng)。
而場(chǎng)效應(yīng)則是檢測(cè)電場(chǎng)的變化，這種變化會(huì)在存在導(dǎo)電元件時(shí)發(fā)生。目
前，場(chǎng)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方案的造價(jià)非常昂貴，因?yàn)樗枰粋€(gè)系統(tǒng)控制器，而且每 個(gè)開關(guān)都將增設(shè)一個(gè)ic。由于每個(gè)IC傳感器都必須與附近的傳感器隔離開， 因此，場(chǎng)效應(yīng)設(shè)計(jì)欠缺靈活性，存在一定的局限性，實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)具有 任何有效分辨率指標(biāo)的滑塊和觸摸板。場(chǎng)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)方案在制造過程中常常需 要進(jìn)行成本高昂的開關(guān)校準(zhǔn)。而本方案中電容性觸摸感測(cè)的靈活性要高得 多，而且成本也低得多。其基本原理是導(dǎo)電元件的接入使電容性開關(guān)上的
充電電壓發(fā)生改變。(最簡(jiǎn)單的電容性幵關(guān)只包括兩個(gè)相鄰的導(dǎo)電板)。這種 實(shí)測(cè)的電容變化量可被用來提供許多高度靈活的輸入配置，例如從按鈕、滑 塊和觸摸板到面向安全應(yīng)用的鄰近探測(cè)器等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在手機(jī)中加入自動(dòng)觸摸感測(cè)處理裝置，來提供一款時(shí) 尚，高性價(jià)比的具有高靈敏度的觸摸感應(yīng)式鍵盤功能的手機(jī)構(gòu)件，以便克服 傳統(tǒng)手機(jī)鍵盤按鈕功能單一、厚度太厚、組裝麻煩的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
根據(jù)本發(fā)明的一種具有觸摸感應(yīng)式鍵盤的手機(jī)構(gòu)件，其包括由多個(gè)檢測(cè)
單元C1， C2。。。 Cn組成的檢測(cè)單元組Ul，每個(gè)檢測(cè)單元Cx可以根據(jù)觸摸 物的不同大小，距離檢測(cè)單元的不同，輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬電容信號(hào)Sx。 檢測(cè)單元組中的一個(gè)檢測(cè)單元Cx，在實(shí)際應(yīng)用中可為PCB (印刷電路板) 或者FPC (柔性電路板)板上一塊銅箔，實(shí)現(xiàn)了觸摸檢測(cè)的功能。對(duì)于這塊 銅箔和印刷電路板沒有任何限制要求，只要手機(jī)外形設(shè)計(jì)允許，可以依據(jù)用 戶需要，將PCB板做成任何形狀，而銅箔也可以是任何形狀(圓的，方的， 不規(guī)則的等等)，任何大小(一般不要小于手指的最小接觸面積2mm2)，放在PCB板上任何地方，充分體現(xiàn)個(gè)性化需要。其工作原理就是利用銅箔跟
PCB板地平面之間的電容變化來判斷手指的觸摸。檢測(cè)單元C1， C2…Cn可 組成一組檢測(cè)單元組U1，輸出給U2的為一組電容量S1， S2…Sn。
檢測(cè)控制單元U2，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)鍵盤觸摸檢測(cè)和觸摸定位功能。該單元 U2主要分4個(gè)功能模塊(Fl、 F2、 F3、 F4)， Fl為一個(gè)可調(diào)節(jié)的直流電流 源，F(xiàn)2為一個(gè)帶復(fù)位開關(guān)的比較器和F3為一個(gè)PWM發(fā)生器，F(xiàn)4為一個(gè)受 F3控制的一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)檢測(cè)單元Cx沒有物體觸摸靠近時(shí)，Cx的充放電 時(shí)間一定，也就是Sx—定，F(xiàn)3 (PWM)的通斷時(shí)間也一定，計(jì)數(shù)器F4的 計(jì)數(shù)值N—定，但當(dāng)檢測(cè)單元Cx有手指靠近時(shí)，其輸出信號(hào)值Sx變化， 直接會(huì)影響F4的計(jì)數(shù)結(jié)果值N1，通過比較這個(gè)變化(N'-N)，判斷是否為 手指觸摸事件發(fā)生。同時(shí)可以通過改變不同的電流值和PWM的占空比來調(diào) 整檢測(cè)單元的靈敏度，適應(yīng)不同的檢測(cè)單元需要，所以這里的檢測(cè)單元可以 是任何形狀，任何大小。U2中還包括一個(gè)模擬多路復(fù)用總線和多個(gè)GPIO 口。根據(jù)檢測(cè)單元Cx和控制單元U2的GPI0 口的不同連接方式，可以判斷 確定按鍵發(fā)生的具體位置。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于在個(gè)性化手機(jī)設(shè)計(jì)中能夠更快，更小巧， 更靈活，性價(jià)比更高的實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)式按鍵功能，特別是在超薄以及個(gè)性化 手機(jī)設(shè)計(jì)中更為重要。


圖1為傳統(tǒng)手機(jī)鍵盤示意圖。 圖2為傳統(tǒng)手機(jī)按鈕示意圖。
圖3為本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元組U1的一個(gè)檢測(cè)單元C1示意圖Cl。
圖4為本實(shí)施例中的控制單元的示意圖——U2。 圖5為本實(shí)例中整個(gè)的檢測(cè)控制的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖3—圖5給出本發(fā)明較佳實(shí)施例(以最簡(jiǎn)單的手機(jī)鍵盤為 例)，用以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更易于 理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)，而不是用來限定本發(fā)明創(chuàng)造的范圍。
圖3是檢測(cè)單元組中的一個(gè)感測(cè)(也稱檢測(cè))單元Cl，在實(shí)際應(yīng)用中 可為PCB版或者FPC板上一塊銅箔，實(shí)現(xiàn)了觸摸檢測(cè)的功能。對(duì)于這塊銅 箔和印刷電路板沒有任何限制要求，只要手機(jī)外形設(shè)計(jì)允許，可以依據(jù)用戶 需要，將PCB板做成任何形狀，而銅箔也可以是任何形狀(圓的，方的， 不規(guī)則的等等)，任何大小(一般不要小于手指的最小接觸面積2mm2)，放 在PCB板上任何地方，充分體現(xiàn)個(gè)性化需要。其工作原理就是利用銅箔跟 PCB板地平面之間的電容變化來判斷手指的觸摸。其輸出量為模擬電容信 號(hào)。Cl， C2…Cn觸摸感應(yīng)單元可組成一組觸摸感應(yīng)按鍵組(也稱檢測(cè)單元 組)Ul。
圖4是檢測(cè)控制單元U2，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)鍵盤觸摸檢測(cè)和觸摸定位功能。 該單元U2為CY8C2XXXX型芯片，主要分4個(gè)功能模塊(Fl、 F2、 F3、 F4)， Fl為一個(gè)可調(diào)節(jié)的直流電流源，F(xiàn)2為一個(gè)帶復(fù)位開關(guān)的比較器和F3 為一個(gè)PWM發(fā)生器，F(xiàn)4為一個(gè)受F3控制的一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)Cl不變時(shí)， Cl的充放電時(shí)間一定，PWM的通斷時(shí)間也一定，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值一定，但 當(dāng)Cl的信號(hào)值變化時(shí)會(huì)直接影響F4的結(jié)果值，通過比較這個(gè)變化，判斷是 否為手指觸摸事件發(fā)生。同時(shí)可以通過改變不同的電流值和PWM的占空比
來調(diào)整檢測(cè)單元的靈敏度，適應(yīng)不同的檢測(cè)單元需要，所以這里的檢測(cè)單元 可以是任何形狀，任何大小。
圖5是整個(gè)的架構(gòu)，具體地實(shí)現(xiàn)了觸摸鍵盤檢測(cè)控制功能。根據(jù)Ul和
U2的不同GPIO 口連線方式可以確定觸摸事件發(fā)生的具體單元和位置。
將這個(gè)檢測(cè)構(gòu)件裝入手機(jī)整機(jī)機(jī)殼中，只要輕輕觸摸一下手機(jī)機(jī)殼中對(duì) 應(yīng)的按鍵(數(shù)字或者功能鍵)(當(dāng)然這個(gè)機(jī)殼的按鍵部分必須要對(duì)應(yīng)著檢測(cè) 單元， 一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測(cè)單元)就會(huì)在屏幕中顯示出來，也即U3為一 塊LCD顯示屏。如果使用單元U3處理能力更強(qiáng)大些，例如，為一個(gè)MCU， 加入適當(dāng)?shù)能浖?，還可以完成"觸摸手寫"的功能。
權(quán)利要求
1、一種具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，用于實(shí)現(xiàn)包括按鍵和方向鍵盤等在內(nèi)的人機(jī)界面，其特征在于，有一個(gè)觸摸感應(yīng)檢測(cè)單元組U1和處理該檢測(cè)單元結(jié)果信號(hào)組S的控制單元U2，該控制單元U2根據(jù)控制信號(hào)組S可以產(chǎn)生得到感應(yīng)物的結(jié)果信號(hào)S2。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，其特征在于， 所述的觸摸感應(yīng)檢測(cè)單元組U,由若干個(gè)檢測(cè)單元C1， C2…Cn組成，這些 檢測(cè)單元可根據(jù)觸摸物的距離，大小，產(chǎn)生不同的結(jié)果信號(hào)組S1， S2…Sn， 其輸出信號(hào)組S為一組模擬電容量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，其特征在于， 處理檢測(cè)單元組Ul輸出信號(hào)組S的感物控制單元U2為電容式觸摸感應(yīng)處 理芯片，U2可同時(shí)完成多個(gè)檢測(cè)單元的控制處理，根據(jù)不同的型號(hào)支持的 檢測(cè)單元數(shù)目也不同， 一般為20個(gè)，可根據(jù)用戶需求，自行選擇；根據(jù)檢 測(cè)單元Cx與U2不同的連線方式和不同的信號(hào)Sx，計(jì)算判斷得出結(jié)論信號(hào) S2是按鍵觸摸或者觸摸物的位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，其特征在 于，該感物控制單元U2包括一個(gè)可由DAC來調(diào)節(jié)的電流源、比較器和復(fù) 位開關(guān)的自動(dòng)連接，以及一個(gè)獨(dú)特的模擬多路復(fù)用總線，該模擬多路復(fù)用總 線使得更多的檢測(cè)單元Cx都能由一個(gè)共用的比較器和電流源來運(yùn)行。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，其特征 在于，該感物控制單元U2自帶存儲(chǔ)器，可通過調(diào)整DAC來調(diào)節(jié)的電流源 大小和檢測(cè)速度以調(diào)整檢測(cè)單元U1的靈敏度，使其具有更多的靈活性和應(yīng) 用性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，其特征 在于，還有接受該感物控制單元U2輸出的結(jié)果信號(hào)S2的其他使用單元U3， 其可以是一塊LCD顯示屏，也可以是一個(gè)MCU。
全文摘要
一種具有觸摸感應(yīng)鍵盤功能的構(gòu)件，主要用于實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品(如筆記本電腦、打印機(jī)、手機(jī)、消費(fèi)電子，甚至更多)的觸摸人機(jī)界面的工具。特點(diǎn)是增設(shè)觸摸檢測(cè)單元組U₁和與之成線路聯(lián)結(jié)的感物控制單元U₂，由物體檢測(cè)單元組U₁將檢測(cè)物體的結(jié)果信號(hào)組S送給控制單元U₂，再由U₂產(chǎn)生觸摸物體的結(jié)果信號(hào)S₂(可以是位置或者數(shù)字)給其它使用單元U₃。本發(fā)明構(gòu)件不僅電路簡(jiǎn)單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)，此外，除了這種傳統(tǒng)的按鍵功能外，如果使用單元U3加入適當(dāng)?shù)能浖幚磉€可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化實(shí)足的“感應(yīng)手指書寫”，較之傳統(tǒng)單一的人機(jī)界面更加時(shí)尚，在個(gè)性化產(chǎn)品中優(yōu)勢(shì)明顯。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101101526SQ200610028748
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者琴 肖 申請(qǐng)人:上海晨興電子科技有限公司