專利名稱：一種用于電容式觸摸按鍵的rc振蕩器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種RC振蕩器，具體是一種用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路。
背景技術(shù)：
觸摸式按鍵由于具備方便易用、時尚且成本較低的優(yōu)勢，目前越來越多的電子產(chǎn)品開始從傳統(tǒng)的機械按鍵轉(zhuǎn)向觸摸式按鍵。早期采用較多的是電阻式觸摸按鍵，電阻式觸摸按鍵利用壓力感應(yīng)進行觸點檢測控制，需要直接應(yīng)力接觸，通過檢測電阻來定位觸摸位置，它通過多塊導電薄膜按照按鍵的位置印制而成，由于其價格低廉曾具有一定的市場占有率，但由于導電薄膜的耐用性較低、透光性較差，所以，電阻式觸摸式按鍵目前已漸漸淡出市場。為克服電阻式觸摸按鍵的不足，電容式觸摸按鍵受到了廣泛應(yīng)用。電容式觸摸按鍵電路相對簡單，只需要一個微處理器和一些外圍電路就可實現(xiàn)對按鍵的觸摸檢測和控制。 目前市場上存在多種電容式觸摸傳感測量技術(shù)，采用較多的是測量經(jīng)人手指觸摸產(chǎn)生額外電容而改變的頻率或占空比，也有采用測量電荷平衡或是充電上升及下降時間。上述測量方法無論在精度、抗干擾性還是在可靠性方面均有一定的缺陷。又如申請?zhí)枮?01020300121. 5 (授權(quán)公告號為CN201594815U)的中國實用新型專利公開了一種電容式觸摸按鍵電路，如圖1所示，集成電路的PWM端口與二極管Dl和電阻Rl相連，且二極管Dl和電阻Rl并聯(lián)。二極管Dl與電阻Rl的另一端和彈簧腳K的一側(cè)相連，彈簧腳K的另一側(cè)連接有二極管D2和電阻R2，二極管D2和電阻R2也采用并聯(lián)的方式，二極管D2和電阻R2的另一端通過接地的電容Cl和RC濾波電路與集成電路的A/D端口相連。本實用新型的工作過程如下集成電路的PWM 口輸出一定頻率的方波信號，當處于信號的正半周時，電路通過Rl、D2對電容Cl充電；當處于信號的負半周時，通過R2、Dl放電；由于電路的完全對稱性，因此充放電的時間相同；當人體觸摸按鍵上的彈簧時，相當于在彈簧腳K處接一等效電容，使原來的充電時間延長，也就改變了電容Cl端的電位，進而使電容C2端的電壓改變，而集成電路的A/D端口根據(jù)檢測到的電壓變化來判斷按鍵是否被觸摸過。雖然該實用新型能有效地檢測觸摸按鍵是否被觸摸過，且電路結(jié)構(gòu)較為簡單，但是電路的抗干擾能力較差，檢測精度也有待提高
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和檢測精度均較高的用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該用于電容式觸摸按鍵的 RC振蕩器電路，包括反饋電阻和感應(yīng)電容，其特征在于所述的RC振蕩器電路還包括第一比較器、第二比較器和SR鎖存器，所述第一比較器的同向輸入端連接第一參考電壓，所述第二比較器的同向輸入端連接與前述第一參考電壓大小不同的第二參考電壓，所述第一比較器的輸出端經(jīng)反向后與所述SR鎖存器的S輸入端相連，所述第二比較器的輸出端與所述SR鎖存器的R輸入端相連，所述SR鎖存器的0輸出端與所述反饋電阻的一端相連，所述反饋電阻的另一端經(jīng)所述感應(yīng)電容后接地線，該反饋電阻的另一端還同時與所述第一比較器和第二比較器的反向輸入端相連。優(yōu)選地，所述的第一參考電壓和第二參考電壓均為多檔位可調(diào)電壓。這樣，通過調(diào)節(jié)第一參考電壓和第二參考電壓的值，可調(diào)節(jié)RC振蕩器的振蕩周期。作為上述方案的進一步改進，所述第二參考電壓由所述的直流電源分壓而來，所述的直流電源依次經(jīng)相互串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻后接地線，所述第二分壓電阻并聯(lián)有一旁路電容，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻相連一端的電壓即為所述的第二參考電壓。所述旁路電容起到交流濾波的作用，用來濾除來自電源的高頻噪聲，使輸出的第二參考電壓為穩(wěn)定的直流電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于該RC振蕩器電路使用兩個帶SR鎖存器的比較器對感應(yīng)電容進行充電或放電，電路的整體結(jié)構(gòu)較為簡單、成本較低，且可靠性較高；此外，感應(yīng)電容兩端的電壓直接輸入到第一比較器和第二比較器的反向輸入端上，使得電路的檢測精度較高。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種電容式觸摸按鍵電路；圖2為本實用新型實施例中RC振蕩器電路圖；圖3為電容式觸摸按鍵的電容圖解說明一；圖4為電容式觸摸按鍵的電容圖解說明二 ；圖5為電容式觸摸按鍵的電容圖解說明三。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖3至圖5所示，手指未觸摸按鍵時，電路與地之間存在標稱電容Cp，當手指觸摸到按鍵時，界面-手指-地之間產(chǎn)生一個與該標稱電容(；相并聯(lián)的觸摸電容Cf，此時總電容為Cp+Cf，從而使RC充放電回路中總電容增大，RC振蕩器的RC時間常數(shù)相應(yīng)增大。由RC 振蕩器原理可知，RC時間常數(shù)增大，充放電周期變長，振蕩器頻率相應(yīng)變小，所以，通過檢測充放電周期或頻率的變化，就可以檢測觸摸動作。如圖2所示，RC振蕩器電路包括第一比較器C1、第二比較器C2、SR鎖存器、反饋電阻隊及感應(yīng)電容Cs。本實施例中，第一參考電壓VMfl的電壓值大小設(shè)定為直流電源Vdd電壓值的2/3。 第二參考電壓VMf2由第一分壓電阻&和第二分壓電阻民分壓而得，具體分壓電路為直流電源Vdd依次經(jīng)相互串聯(lián)的第一分壓電阻&和第二分壓電阻R3后與地線Vss相連，且在第二分壓電阻R3旁并聯(lián)有旁路電容(；。旁路電容C；起到交流濾波的作用，用來濾除來自直流電源Vdd的高頻噪聲，使輸出的第二參考電壓Vref2為穩(wěn)定的直流電壓。其中，第一分壓電阻& 的大小設(shè)定為3K，第二分壓電阻R3的大小設(shè)定為1K，旁路電容C；的大小設(shè)定為lOOOpF，由此可知，第二參考電壓VMf2的電壓值大小為直流電源Vdd電壓值的1/4。該RC振蕩器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)為第一比較器C1的同向輸入端連接第一參考電壓Vrefl，第二比較器C2的同向輸入端連接第二參考電壓Vref2，第一比較器C1的輸出端經(jīng)反向后與SR鎖存器的S輸入端相連，第二比較器C2的輸出端與SR鎖存器的R輸入端相連。 作為該RC振蕩器外部電路的重要部分，RC充放電回路包括反饋電阻R1和感應(yīng)電容Cs，其中，反饋電阻禮的一端與SR鎖存器的輸出端ρ相連，反饋電阻R1的另一端經(jīng)感應(yīng)電容Cs后接地線，該反饋電阻R1的另一端還同時與第一比較器C1和第二比較器C2的反向輸入端相連。整個RC振蕩器電路的工作原理如下第一比較器C1的同向輸入端設(shè)定為充電的上限電壓，大小為直流電源Vdd電壓值的2/3，第二比較器C2的同向輸入端設(shè)定為充電的下限電壓，大小為直流電源Vdd電壓值的1/4。當感應(yīng)電容Cs兩端的電壓低于充電的下限電壓時，第一比較器C1經(jīng)反向后輸出低電平，第二比較器C2輸出高電平，由于第一比較器C1的反向輸出端與SR鎖存器的S輸入端相連，第二比較器C2的輸出端與SR鎖存器的R輸入端相連，且SR鎖存器的輸出端配置為ρ，所以，SR鎖存器的ρ輸出端的輸出電壓V。ut為高電平， 此時，輸出電壓V。ut大于感應(yīng)電容Cs兩端的電壓，SR鎖存器的&輸出端通過RC充放電回路對感應(yīng)電容Cs進行充電。反之，當感應(yīng)電容Cs兩端的電壓高于充電的上限電壓時，第一比較器C1經(jīng)反向后輸出高電平，第二比較器C2輸出低電平，經(jīng)SR鎖存器后輸出電壓V。ut就為低電平，此時，輸出電壓V。ut小于感應(yīng)電容Cs兩端的經(jīng)SR鎖存器后輸出電壓V。ut就為低電平，此時，輸出電壓V。ut小于感應(yīng)電容Cs兩端的電壓，感應(yīng)電容Cs通過RC充放電回路進行放電。從下限電壓充電到上限電壓，然后經(jīng)放電后重新回到下限電壓的時間，即為RC振蕩器的振蕩周期。當感應(yīng)電容Cs兩端的電壓處于充電的上限電壓與下限電壓之間時，RC振蕩器將保持前一個充電或放電的狀態(tài)。RC振蕩器電路的充放電速率由RC時間常數(shù)確定，本實施例中，RC充放電回路中的反饋電阻R1取120k Ω，當反饋電阻R1的值設(shè)定后，充放電速率便只與感應(yīng)電容Cs的值有關(guān)。由于感應(yīng)電容Cs會隨著手指觸摸按鍵而增大，RC時間常數(shù)也相應(yīng)增大，最終使RC振蕩器的振蕩頻率降低。所以，利用測量頻率的方法可判斷觸摸按鍵是否按下。當上述RC振蕩器電路應(yīng)用時，可以采用PIC單片機作為頻率檢測處理器對外部的觸摸按鍵進行判斷監(jiān)控。其具體工作原理為首先通過感應(yīng)電容Cs發(fā)出振蕩信號，使用PIC 單片機內(nèi)部定時器一 TimerO對振蕩脈沖進行計數(shù)，在固定測量周期結(jié)束時，對上述計數(shù)值進行讀取，然后由該計數(shù)值計算出相應(yīng)的頻率，最后，判斷當前的頻率值是否低于手指未觸摸按鍵時求取的頻率的平均值，若當前頻率值低于此前手指未觸摸按鍵時的頻率平均值， 則認為按鍵按下，若當前頻率值與此前的頻率平均值相同，則認為按鍵未被按下。
權(quán)利要求1.一種用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路，包括反饋電阻(R1)和感應(yīng)電容(Cs)， 其特征在于所述的RC振蕩器電路還包括第一比較器(C1)、第二比較器(C2)和SR鎖存器， 所述第一比較器(C1)的同向輸入端連接第一參考電壓(VMfl)，所述第二比較器(C2)的同向輸入端連接與前述第一參考電壓(Vrefl)大小不同的第二參考電壓(VMf2)，所述第一比較器 (C1)的輸出端經(jīng)反向后與所述SR鎖存器的S輸入端相連，所述第二比較器(C2)的輸出端與所述SR鎖存器的R輸入端相連，所述SR鎖存器的&輸出端與所述反饋電阻(R1)的一端相連，所述反饋電阻(R1)的另一端經(jīng)所述感應(yīng)電容(Cs)后接地線(Vss)，該反饋電阻(R1)的另一端還同時與所述第一比較器(C1)和第二比較器(C2)的反向輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路，其特征在于所述的第一參考電壓(U和第二參考電壓(Vref2)均為多檔位可調(diào)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路，其特征在于所述第二參考電壓(Vref2)由所述的直流電源(Vdd)分壓而來，所述的直流電源(Vdd)依次經(jīng)相互串聯(lián)的第一分壓電阻(R2)和第二分壓電阻(R3)后接地線(Vss)，所述第二分壓電阻(R3) 并聯(lián)有一旁路電容0；)，所述第一分壓電阻(R2)與第二分壓電阻(R3)相連一端的電壓即為所述的第二參考電壓(U。
專利摘要一種用于電容式觸摸按鍵的RC振蕩器電路，包括反饋電阻和感應(yīng)電容，其特征在于還包括第一比較器、第二比較器和SR鎖存器，第一比較器的同向輸入端連接第一參考電壓，第二比較器的同向輸入端連接與前述第一參考電壓大小不同的第二參考電壓，所述第一比較器的輸出端經(jīng)反向后與SR鎖存器的S輸入端相連，所述第二比較器的輸出端與SR鎖存器的R輸入端相連，所述SR鎖存器的輸出端與反饋電阻的一端相連，反饋電阻的另一端經(jīng)感應(yīng)電容后接地線，該反饋電阻的另一端還同時與第一比較器和第二比較器的反向輸入端相連。本實用新型使用兩個帶SR鎖存器的比較器對感應(yīng)電容進行充電或放電，電路的整體結(jié)構(gòu)較為簡單、成本較低，且可靠性和檢測精度較高。
文檔編號H03K3/011GK202068387SQ20112006969
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者吳高鴻, 湯維峰 申請人:寧波信泰機械有限公司