触摸按键应用总结

关于触摸按键的探讨

一、设计方案

目前在设计带有触摸按键功能的产品时，通常有两种选择方案：MCU+触摸芯片和MCU+触摸驱动(软件)。

前者设计由于采用专用的触摸芯片，可以直接获取按键的键值，故设计起来简单，集成度好较可靠(直接受触摸芯片影响)，但引入专用芯片成本较高；

而后者设计运用MCU内部的定时器和比较器对感应前后的频率变化进行识别按键，故设计灵活、无硬件增加成本较低，设计难度较高稳定性和抗干扰相对较差，而且目前只有PIC和HOLTEK两款带有触摸驱动。

二、关键点（以PA106为例）

影响触摸按键的关键因素：抗干扰和灵敏度

众所周之触摸按键对环境的要求较高，例如温度、湿度、介质等的变化都会影响按键的灵敏度，所以对触摸环境更新与判别就显得尤为重要，这通常需要通过适时更新触摸按键基准和对触摸按键的滤波来保证。

1）更新触摸按键基准：大部分触摸芯片都有自动更新的模式，但效果并不好，故建议采用手动更新（如芯片复位），更新的条件为：按键空闲持续10秒。

2）触摸按键的滤波：通常扫描按键的时间间隔为10ms~20ms，而正常的1次按键最短时间为50ms，如此判别可靠按键的条件为：连续3~5次按键状态不变。

3）感应电容的选择：大部分触摸芯片都是通过调节感应电容来调节触摸按键的灵敏度的，电容增大感应灵敏度增大，反之则减小。感应电容的选择与很多因素有关：如被感应部件(弹簧的大小)、感应介质(玻璃板的材质和厚度)、线路板中的分布电容以及感应芯片器件差异。

4）按键响应方式：轻触按键1次完整的按键过程包括按键按下和弹起两个过程，通常按键在弹起响应。而触摸按键因为是感应式按键，无法明显区分按下和弹起这两个过程，故通常按键感应到即响应。

注：1）、2）主要用于提高触摸按键抗干扰能力，3）、4）主要用于提高触摸按键灵敏度。

三、总结

目前的触摸芯片型号很多，但总的性价比不高，芯片稳定性不好，而且设计灵活度不高，常常使设计者陷入无法控制的按键感应度的困境。如果采用MCU嵌入触摸驱动不仅大大的降低硬件成本，同时为设计者提供灵活的平台，可以根据不同的场合更改合适的感应度而无需增加任何硬件，大大减小了元器件本身的离散型带来的影响，从而提高产品的稳定性。因为增加的软件编程部分的工作量，故只需要建立起一个规范的触摸驱动模块即可将触摸技术运用到其他的MCU中，尤其是那些性价比更好的MCU。这对提高触摸系列产品的性价比更有现实意义，建立一个规范的触摸驱动模块是解决这一问题的关键。

触摸感应按键设计指南

触摸感应按键设计指南张伟林２００９－１２－０９ｓａｌｅｓ＠ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ

1. 概述对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍，对设计的经验数据进行总结。达到设计资料和经验的共享，避免低级错误的重复发生。 2. 触摸按键设计指导 2.1 触摸按键的功能与原理 2.1.1触摸按键的功能触摸按键起keypad 的作用。与keypad 不同的是，keypad 通过开关或metaldome 的通断发挥作用，触摸按键通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。 2.1.2触摸按键的原理如下图，是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板（或者FPC ）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。在触摸按键PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。 Finger Time Capacitance C

2.1.3 触摸按键的按键形式触摸按键可以组成以下几种按键 z单个按键 z条状按键（包括环状按键） z块状按键单个按键条状按键块状按键 2.1.4触摸按键的电气原理图如下：

在PCB板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。 2.2 触摸按键的尺寸设计按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。其中以矩形和圆形应用最为普遍，如图所示：通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空导到PCB上方，照亮LENS上的字符。根据ADI公司的推荐，按键大小尺寸如下表：按键的挖空尺寸与按键的大小相关，如下表

触摸式按键的原理

现在市场上有不少的MP3都采用了触摸式的按键，带给消费者“飞”同寻常的操作体验，例如苹果公司的iPod系列，魅族公司的mini系列，台电的C280、新品T39以及微星的8890T。这些触摸式操作的MP3在按键上的最大的区别是有些是只有轻轻点触就有反应并伴着或红或蓝的背光点触式触摸键，有些是要在按键上滑动才可以选择菜单而且没有背光的滑动式触摸键。这些差别的原因是它们的工作原理不同，触摸式按键可分为两大类：电阻式触摸按键与电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。 ●电阻式按键电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱，但是由于导电薄膜的耐用性较低，并且也会降低透光性，因此已经被越来越多的厂家所抛弃。 ●电容式按键电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个IC控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应。温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。

根据其原理，该按键对外观工艺方面有一些特别的要求： 1、因为按键和lens是一个整体，而按键又必须透光，所以整个Lens必须是透明件，所以一般就是用PMM A或PC； 2、Lens上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆，以免影响按键的灵敏度； 3、按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候，按键正好贴在人脸上，也会有感应动作，需要相应的方案解决； 4、因为是一大片Lens，所以必须考虑Lens的工艺，一般为正面IML，因为背面肯定有结构。这就限制了Lens上的一些开孔的大小和Lens的厚度要求。另外，在按键的结构上还要考虑感应PCB的贴装方式对感应效果、整机装配的影响以及按键符号的透光的解决方案。

基于8位MCU的触摸按键解决方案

前言在需要用户界面的应用方案中，传统的机电开关正在被电容式触摸感应控制所替代。 Sino wealth已经开发了一套触摸感应软件，使得任意一款8位的中颖微控制器都可以作为一个电容式触摸按键控制器使用。通过对由一个电阻和触摸电极电容组成的RC充放电时间的控制，该触摸感应软件可以检测到人手的触摸。由于电极电容的改变，导致的RC充放电时间的改变，能够被检测出来，然后经过滤波等，最终通过专用的I/O端口，或者I2C/SPI 接口发送给主机系统。该软件库所需的元器件BOM表，成本低廉，因为每个通道只需要两个电阻就可以实现触摸检测功能 RC感应原理 RC采样原理就是通过测量触摸电极电容的微小变化，来感知人体对电容式触摸感应器(按键、滚轮或者滑条)的触摸。电极电容(C)通过一个固定的电阻(R)周期性地充放电。电容值取决于以下几个参数：电极面积(A)，绝缘体相对介电常数，空气相对湿度，以及两个电极之间的距离(d)。电容值可由下列公式得出：图1:RC电压检测。固定电压施加在，的电压随着电容值的变化而相应增加或者降低，如图2所示。图2：测量充电时间。通过计算V OUT的电压达到阀值V TH所需要的充电时间(T C)，来得到电容值(C)。在触摸感应应用中，电容值(C)由两部分组成：固定电容(电极电容，C X)和当人手接触或者靠近电极时，由人手带来的电容(感应电容，C T)。电极电容应该尽可能的小，以保证检测到人手触摸。因为通常人手触摸与否，带来的电容变化一般就是几个pF(通常5pF)。利用该原理，就可以检测到手指是否触摸了电极。

图3：触摸感应。这就是用于检测人手触摸的触摸感应软件中感应层所采用的基本原理。硬件实现图4显示了一个实现的实例。由R1，R2以及电容电极(C X)和手指电容(C T)并联的电容(大约5pF) 形成一个RC网络，通过对该RC网络充放电时间的测量，可以检测到人手的触摸。所有电极共享一个“负载I/O”引脚。电阻R1和R2尽量靠近MCU放置。电容R1(阻值在几百欧到几兆欧之间)是主要电容，用于调节触摸检测的灵敏度。电容R2(10KΩ)是可选的，用于减少对噪声影响。图4:电容触摸感应实现实例。 3 软件实现本章描述了触摸感应RC原理的实现。

电容式触摸按键设计指南

Capacitive Touch Sensor Design Guide October 16, 2008 Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.1YU-TECH-0002-012-1

(3) (3) (5) (9) (11) (11) (17) (20) Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.2YU-TECH-0002-012-1

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.4 YU-TECH-0002-012-1 3. 4. Front Panel Sensor Pad Sensor Pad Electroplating Or Spray Paint Nothing

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.5 YU-TECH-0002-012-1 1. (FPC) ITO (Membrane) ITO ITO ( 10K ) FPC ITO MEMBRANE PCB

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.6 YU-TECH-0002-012-1 2.ITO LCD ITO ( 10K ) 3. 1mm 8mm ( 8mm X 8mm ) 1mm 8mm X 8mm 2mm 10mm X 10mm 3mm 12mm X 12mm 4mm 15mm X 15mm 5mm 18mm X 18mm ( ) 196.85 mil (5mm) 0.254mm(10mil) 2mm 5mm 2mm

触摸按键设计参考

由于实际应用中，触摸按键基本都需要覆盖层，该文档默认电路设计中都存在覆盖层。一、走线在工艺允许情况下，尽可能细和短，和LED等驱动线若出现交叉，尽可能90度交叉，避免近距离平行。尽可能避免过孔。高速信号线同样尽量远离触摸传感器走线，若出现交叉尽量垂直交叉，使用地线与高速信号线进行耦合，避免高速信号线与触摸传感器走线产生耦合。建议触摸按键的直径(边长)在15mm，最好不低于10mm 二、覆盖层材料覆盖层的厚薄是影响触摸按键效果的重要因素，过厚的覆盖层会影响电容变化率，建议在条件允许的情况尽可能的薄，建议不应超过3mm，在覆盖层比较厚的情况，可以在触摸按键上方开槽填充导电泡沫和垫片等材料。高介电常数的覆盖材料比低介电常数灵敏度更高，但是高介电常数的覆盖层更容易带来串扰，特别是触摸传感器距离较近的情况下。覆盖层和触摸按键之间尽可能避免存在空气，否则会导致介电常数大幅减小，1mm的气隙会导致灵敏度下降1/4～1/2，有可能的情况，尽可能使用粘合剂把覆盖层和PCB粘合好。如果触摸按键之间距离过近，为避免串扰，可以考虑在相邻触摸按键的中部开气隙槽。一般情况下，不建议使用导电覆盖层。三、主动屏蔽主动屏蔽能够减少近距离时各个按键之间串扰、寄生电容和其他走线引发的干扰。主动屏蔽线在按键周围走线建议宽度不小于1mm，屏蔽线与按键的建议间距2～3mm。在按键与芯片引脚之间连接线附近，屏蔽线的宽度可与连接线保持一致，间隔可以缩短至0.5mm。四、电源处理 PCB接地时，因为和人体形成共地回路，触摸效果要比不接地时好。尽可能采用更高的VDD供电。如果没有覆盖层情况下，需要考虑ESD。五、软件处理触摸按键必然会引入抖动和噪声，建议在MCU资源允许情况下引入软件二次处理，软件处理方法较多，有针对工频干扰的工频周期采样平均法，针对毛刺的压摆率限流器滤波等。还有较为复杂的数字滤波器等。工频周期采样平均——若每个工频周期采样次数设置为10次，则利用定时器每2ms触发一次单个或多个通道采样，把采样结果累加平均。

单片机实现触摸按键

感应按键电路分析感应按键电路分析：感应按键是刚刚在电磁炉上运用的一种新技术，其主要特点是使电磁炉易清洁，防水性能好。目前在电磁炉上用的感应按键主要有天线感应式及电容式，我们目前用的是利用人体电容的电容式感应按键感应按键原理如下面的图式；感应按键电路包括信号产生、信号整形2个单元：首先由信号产生单元产生约几百KHz的高电平占空比约50%的信号；然后信号整形单元对所产生的信号进行整形，整形过程类似于开关电源工作过程；最后将信号送至MCU 的AD口。当有人体靠近感应按键时，将会形成一个对地的电容在信号整形的高电平期间分流一部分电流，致使整形后的信号下降，并在人体离开前一直维持在下降的电位上；而当人体离开后，整流后的信号又会上升到原来的电位水平。由于存在电路耦合及寄生电容，所以一般用下降沿和上升沿来识别感应按键的响应动作。

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电容式触摸按键解决方案模板

电容式触摸按键解决方案

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、其感测部分能够放置到任何绝缘层（一般为玻璃或塑料材料）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，能够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、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，能够检测是否有人体接近或接触该触摸按键。接地板一般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。图1 PCB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，

感应按键原理

电容式触摸感应按键的基本原理 ◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。具体测量的方式有二种： (一)可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。 (二)也可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。 Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。

◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N) 电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。C8051F93x-F92x 之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。设计触摸感应按键开关因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 ?PCB上开关的大小、形状和配置 ?PCB走线和使用者手指间的材料种类 ?连接开关和MCU的走线特性我们测试了下图中这12种不同开关。目的是为了发现开关的形状尺寸会如何影响开关的空闲和被接触的状态，还可以发现哪一种开关的空闲电容最大，就不容易被PCB上的寄生电容而影响。测试结果表明，在特定区域中的开关越大且走线越多，则此开关的闲置电容便越高。图中的环状开关具有最低的电容，所以当开关动作时，可显现最大的电容相对变化。

电容式触摸感应IC工作原理

电容式触摸感应IC工作原理任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。一，触摸PAD设计 1. 触摸PAD材料触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。 2. 触摸PAD形状原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免尖端放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。 3. 触摸PAD面积大小按键感应盘面积大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，按键感应盘的直径要大于面板厚度的4倍，并且增大电极的尺寸，可以提高信噪比。各个感应盘的形状和面积应该相同，以保证灵敏度一致。通常在绝大多数应用里，12mm×12mm是个典型值。

4. 触摸PAD之间距离各个触摸PAD间的距离要尽可能的大一些（大于5mm），这样可以减少它们形成的电场之间的相互干扰。当用PCB铜箔做触摸PAD时，若触摸PAD间距离较近（5mm～10mm），触摸PAD必须用铺地隔离。如果各个触摸PAD距离较远，也应该尽可能的铺地隔离。适当拉大各触摸PAD间的距离，对提高触摸灵敏度有一定帮助。三、触摸面板选择 1. 触摸面板材料面板必须选用绝缘材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龙、树脂玻璃等，按键正上方1mm以内不能有金属，触摸按键50mm以内的金属必须接地，否则金属会影响案件的灵敏度。在生产过程中，要保持面板的材质和厚度不变，面板的表面喷涂必须使用绝缘的涂料。 2. 触摸面板厚度通常面板厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。 3. 双面胶触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

基于STM8的触摸按键方案

基于STM8的电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用 1、引言相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，结构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。ST 针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于 STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。 2、方案介绍 ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用（如图2）。

图2 电磁炉按键板原理 STM8S105S4采用的是ST高级STM8内核，具备3级流水线的哈佛结构，3.0~5.5V工作电压，内部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作频率，提供低功耗模式和外设时钟关闭功能，共有34个I/O可用。 STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH，还有可达30万次擦写次数的1KB EEPROM数据存储器。 3、电磁炉工作环境中的干扰 ①电磁干扰电磁炉在加热锅的同时，也会在电路板上感应电极正向或反向的电流，从而会缩短或增长按键充放电时间，会对按键的检测造成很大影响，甚至产生误动作，常见的方法采用硬件屏蔽和过零点检测来消除电磁辐射对按键的影响。硬件屏蔽在STM8S的解决方案中，ST提供了感应电极和走线的设计规范和如图3所示的Driven Shield功能（在Shield线上提供与按键管脚相同的驱动信号，电极与Shield之间的寄生电容就不会被充放电），能有效地减少感应电极走线的寄生电容对按键灵敏度的影响。图3 Driven Shield 过零点检测

电容触摸式按键设计规范及注意事项

电容触摸式按键设计规范及注意事项技术研发中心查达新所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸式按键应用于电路中，替代传统的机械式按键操作。关于电容触摸式按键设计，有下列要求： 1.PCB触摸焊盘 ①.感应按键面积，即焊盘接触面积应不小于手指面积的2/3，可大致设计为5*6mm、6*7mm；且按键间的距离不小于5mm，如下图： ②.连接触摸按键的走线，若是双面板尽可能走按键的背面，走在正面的画需保证离其他按键2mm以上间距； ③.感应按键与覆铜的距离不小于2mm，减少地线的影响； 2.感应按键面壳或外壳 ①.面壳材料只要不含有金属都可以，如：塑胶，玻璃，亚克力等。若面壳喷漆，需保证油漆中不含金属，否则会对按键产生较大影响，可用万用表电阻档测量

油漆表面导电程度，正常不含金属油漆的面壳电阻值应为兆欧级别或无穷大。通常面壳厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。 ②.可以用3M胶把按键焊盘与面壳感应端黏连、固定，或者通过弹簧片方式焊接在PCB焊盘的过孔上与面壳感应端相连；如下图： ③.触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm 比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

基于中颖8位MCU的触摸按键方案

基于中颖8位MCU的触摸按键方案前言在需要用户界面的应用方案中，传统的机电开关正在被电容式触摸感应控制所替代。 S i n o w ea l t h已经开发了一套触摸感应软件，使得任意一款8位的中颖微控制器都可以作为一个电容式触摸按键控制器使用。通过对由一个电阻和触摸电极电容组成的R C充放电时间的控制，该触摸感应软件可以检测到人手的触摸。由于电极电容的改变，导致的R C充放电时间的改变，能够被检测出来，然后经过滤波等，最终通过专用的I/O端口，或者I2C/S PI接口发送给主机系统。该软件库所需的元器件B OM表，成本低廉，因为每个通道只需要两个电阻就可以实现触摸检测功能。 R C感应原理 R C采样原理就是通过测量触摸电极电容的微小变化，来感知人体对电容式触摸感应器(按键、滚轮或者滑条)的触摸。电极电容(C)通过一个固定的电阻(R)周期性地充放电。电容值取决于以下几个参数：电极面积(A)，绝缘体相对介电常数( )，空气相对湿度( )，以及两个电极之间的距离(d)。电容值可由下列公式得出：通过计算的电压达到阀值所需要的充电时间()，来得到电容值(C)。在触摸感应应用中，电容值(C)由两部分组成：固定电容(电极电容，)和当人手接触或者靠近电极时，由人手带来的电容(感应电容，)。电极电容应该尽可能的小，以保证检测到人手触摸。因为通常人手触摸与否，带来的电容变化一般就是几个p F(通常5p F)。利用该原理，就可以检测到手指是否触摸了电极。

图3触摸感应这就是用于检测人手触摸的触摸感应软件中感应层所采用的基本原理。硬件实现图4显示了一个实现的实例。由R1，R2以及电容电极( )和手指电容( )并联的电容(大约5p F)形成一个R C网络，通过对该R C网络充放电时间的测量，可以检测到人手的触摸。所有电极共享一个“负载I/O”引脚。电阻R1和R2尽量靠近M C U放置。电容R1(阻值在几百欧到几兆欧之间)是主要电容，用于调节触摸检测的灵敏度。电容R2(10K?)是可选的，用于减少对噪声影响。图4电容触摸感应实现实例

触摸按键设计要求教案资料

触摸按键设计要求

触摸按键画板法（以下所提到的芯片为HT45R34） ●Sensor pad形状： Sensor pad形状可以为圆形，方形，三角形（实心型），抑可以线条构成此类圆形（镂空型），前者用于覆盖板较厚的情况。后者则用于覆盖板较薄的情况下。推荐用圆形，感应效果更佳。 ●Sensor pad尺寸： Sensor pad面积越大灵敏度越大，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。以圆形为例，一般设计为10m m～15mm的直径，符合成人手指的大小。 ●Sensor pad与ground plane之间的间隔：间隔越大，touch swith的基础电容越小，RC震荡的频率越大，灵敏度也越大，但间隔太大，地对电场的约束越小，干扰越大；间隔太小，基础电容太大，灵敏度太小，且地对电场的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。推荐的间隔为0.5m m～ 1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。 ●布局要求： Sensor pad 要靠近MCU，每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。IN,RREF,CREF引出脚要短，该RC模块要靠近MCU。另外，复位电路，晶振电路要靠近MCU。布线要求：

由MCU的RC1～RC16PIN到touch swith的连线，要尽量的短，尽量远离其他走线或元件，线宽尽量窄（7～10mil）.要避免touch swith的连线临近高频的通信线（例如I2C SPI通信线），在没有办法避免的情况下，请让两者直交布线。尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer （采用双面板时），使其受到人体的影响降低，且这些线与线之间的也要尽量互相远离，线周围也要铺上地，以保证其尽量少受到其他信号的干扰。 ●覆盖板的材料：覆盖板为一些坚固，易安装的绝缘材料，介电常数在2.5～10之间，Demo Board 上采用的是压克力板材，还有很多可采用的板材，例如：普通玻璃，徽晶板等，覆盖板的介电常数越小，Sensor Padde的感应范围越小。安装要求覆盖板紧贴Sensor Pad的表面，用粘胶将其贴在Sensor Pad的表面（排掉它们之间的空气）则效果更佳。 ●覆盖板的厚度：覆盖板的厚度一般为1mm～5mm,厚度越大touch swith的灵敏度越小，信噪比也越低。Sensor Pad的面积越小，覆盖板要越薄。

电容触摸感应原理与应用

电容触摸感应原理与应用 1．电容触摸感应基本知识首先，人体是具有一定电容的。当我们把PCB上的铜画成如下形式的时候，就完成了一个最基本的触摸感应按键。上图左边，是一个基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为“按键”），在这些按键中会引出一根导线与MCU相连，MCU通过这些导线来检测是否有按键“按下”（检测的方法多种多样，这将在后面章节中谈到）；外围的绿色也是铜，不过外围的这些铜是与GND大地相连的。在“按键”和外围的铜之间是空隙（我们可以称为空隙d）。上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时，只有一个电容Cp ，当有手指接触时，“按键” 通过手指就形成了电容Cf 。由于两个电容是并联的，所以手指接触“按键” 前后，总电容的变化率为

C% = ((Cp+Cf)-Cp)/Cp = Cf/Cp ………………公式1 下图更简单的说明了上述原理。 2．电容感应触摸器件的参数选择弄清楚了上述原理后很自然的就会想到下面两个问题： ①空隙d的大小应该为多少呢？即“按键”与地之间的距离为多少？d 的大小会不会影响“按键”的性能？ ②“按键”的大小应该为多少呢？它的形状、大小会不会影响“按键”的性能呢？为了弄清楚这两个问题，我们首先介绍公式2：

在这个公式中d就是我们所说的空隙的间距，A表示的“按键”面积的大小，C表示没有手指接触按键时电容的大小Cp。显然，空隙间距d越大，Cp越小；面积A越大，Cp越大。已知手指触摸产生的电容范围为5~15pf，这是一个非常小的容值。当Cp非常小时，公式1中的C%将会比较大，也就是说MCU更加容易检测到这个电容值的变化。基于这种考虑，对于FR4 材料的PCB（1~1.5mm 厚度）板来说我们一般选取d=0.5mm，按键的面积A一般选取成人手指大小即可。 3．电路板底层的覆铜处理前面我们说的都是在电路板的顶层如何绘制触摸按键。下面我们来看看电路板的底层如何覆铜。首先，在电路板底层覆铜是很有必要的，这些接地的覆铜能够最大限度的降低触摸按键的噪声以及外部环境对触摸按键的影响。对于底层覆铜的方法一般有四种：完全不覆铜、25%网格覆铜、50%网格覆铜、100%实心覆铜。

设计揭秘电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用

设计揭秘电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用 —创新网小编作者：于洁，张建新，张醒本文介绍意法半导体的8位STM8微控制器实现的电容感应式触摸按键原理，以及在电磁炉应用中的触摸按键解决方案。该方案具有低成本，环境自适应，防水及防电磁干扰等特点，在低品质电网环境中也能可靠工作。相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，机构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。ST针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。方案介绍 ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。

图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用（如图2）。

电容式触摸感应按键技术原理及应用

电容式触摸感应按键技术原理及应用 2010-05-26 12:45:02| 分类：维修 | 标签： |字号大中小订阅市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。针对此趋势，Silicon Labs公司推出了置微控制器(MCU)功能的电容式触摸感应按键(Capacitive Touch Sense)方案。电容式触摸感应按键开关，部是一个以电容器为基础的开关。以传导性物体（例如手指）触摸电容器可改变电容，此改变会被內置于微控制器的电路所侦测。电容式触摸感应按键的基本原理 ◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的弛振荡器。如果不触摸开关，弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。具体测量的方式有二种： (一)可以测量频率，计算固定时间弛振荡器的周期数。如果在固定时间测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。 (二)也可以测量周期，即在固定次数的弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压，则弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。 Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。 ◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。C8051F93x-F92x之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。设计触摸感应按键开关因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 PCB上开关的大小、形状和配置

电容式触摸感应面板PCB Layout指南

电容式触摸面板PCB Layout 指南本文旨在为S-Touch T M 电容触摸感应设计所采用的各种PcB(印刷电路板)的结构和布局提供设计布局指导,包括触摸键,滑动条和旋转条。鉴于在多种应用中,两层PCB 板被广泛采用,本文以两层PCB 板为例,介绍PCB 板的设计布局 PCB 设计与布局在结构为两层的PCB 中，S-Touch 触摸控制器和其他部件被布设在 PCB 的底层，传感器电极被布设在PCB 的顶层。每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是，S-Touch 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔，铜箔距离感应电极需在3mm 以上 PCB 设计规则第1层（顶层） ?传感器电极位于PCB 的顶层（PCB 的上端与覆层板固定在一起），感应电极一般布置为一个焊盘，所有感应电极面积尽量保持一致大小，有效面积不得小于25mm 2，但也不能超过15mm 2×15mm 2，若超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。感应电极大小应根据覆层板（外壳）的材料和厚度来适当布置，对应关系为（仅供参考）：空白区域可填充网状接地铜箔(迹线宽度为6密耳，网格尺寸为30密耳)。 ?顶层可用来布设普通信号迹线（不包括传感器信号迹线）。应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。传感器信号迹线宽度请选用0.15mm~0.2mm ，建议不要超过0.2mm 。 ?感应电极与接地铜箔的距离至少应为2mm ，我公司建议在3mm 以上感应电极面积亚克力普通玻璃ABS 6mm ×6mm 1.0mm 2.0mm 1.0mm 7mm ×7mm 2.0mm 3.0mm 2.0mm 8mm ×8mm 3.5mm 4.0mm 3.5mm 10mm ×10mm 4.5mm 6.0mm 4.5mm 12mm ×12mm 6.0mm 8.0mm 6.0mm 15mm ×15mm 8.0mm 12mm 8.0mm

AN3236 STM8应用笔记触摸按键设计(英文)

November 2013DocID17613 Rev 21/15 AN3236 Application note Guidelines to increase the number of touch sensing touchkeys Introduction The touch sensing libraries allow management of the following number of channels depending on the targeted device series : ? up to 24 channels when using devices from the STM32F0 and STM32F3 series.? up to 34 channels when using devices from the STM32L1 series.? up to 6 channels when using devices from the STM8L101 lines.? up to 20 channels when using devices from the STM8L151/152 and the STM8L162 lines.?up to 24 channels when using devices from the STM8S and STM8AF series. The guidelines detailed into this document aim to help designers to overcome channel number limitation. They describe tips and tricks to increase the number of touchkeys and/or to create a touchkey matrix by keeping the same targetted device.Table 1. Applicable products Type Applicable products Microcontrollers STM32F0 series, STM32F3 series, STM32L1 series, STM8L101 lines, STM8L151/152 lines, STM8L162 lines, STM8S series, STM8AF series. https://www.360docs.net/doc/c818256602.html,

触摸按键设计规范

cx电压从0开始充电，一直到v1 上图右边是一个最基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为按键），在这些按键中会引出一根导线与MAU相连，MAU通过这些导线来检测是否有按键按下，外围的绿色也是铜不过这些铜与GND大地相连，在按键和外围铜直接是空隙（空隙d）上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时只有一个电容cp,，当有手指接触时，按键通过手指就形成了电容cf 二。硬件连接电容式触摸按键原理现阶段，随着电容式触摸按键在外形美观和使用寿命等方面都优于传统的机械按键，电容式触摸按键的应用领域也日益广泛，包括家电、消费电子、工业控制和移动设备等。本文就一种具体的电容式触摸开关芯片SJT5104介绍一下电容式触摸按键的基本工作原理和材料选择。一工作原理任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手

指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。二触摸PAD设计 1. 触摸PAD材料触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。 2. 触摸PAD形状原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免尖端放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。 3. 触摸PAD面积大小按键感应盘面积大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，