触摸按键设计参考
触摸感应按键设计指南
触摸感应按键设计指南 张伟林 ２００９－１２－０９ ｓａｌｅｓ＠ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ1. 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。
FingerTime Capacitance C2.1.3 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2.3 触摸按键的结构设计指导2.3.1 LENS 的材料、厚度与表面处理LENS 的材料可以是塑料和玻璃等非导电物质，最常用的是PMMA 。
基于STM8的触摸按键方案
基于STM8的触摸按键方案引言：触摸按键已经成为现代电子产品中的一种常用的用户输入方式。
相比传统的机械按键，触摸按键不需要机械结构，大大降低了产品的故障率，并且能够提供更加灵敏的触摸交互体验。
本文将介绍基于STM8的触摸按键方案，涵盖了原理、设计要点以及实现方法等内容。
1.原理：触摸按键的原理是利用人体电容来实现电压变化的检测。
当人体接近触摸板时，人体的电容会改变触摸板上的电场分布，从而引起电压的变化。
通过测量这种电压变化，可以检测到用户的触摸行为。
2.设计要点：（1）电源管理：触摸按键需要为触摸芯片提供稳定的电源。
在设计电源管理时，需要考虑到触摸板的功耗、电源稳定性以及电池寿命等因素；（2）电容检测：电容检测是触摸按键的核心技术，需要选取合适的电容检测方案，并且能够准确地检测到用户的触摸行为；（3）噪声过滤：触摸按键会受到环境噪声的干扰，需要采取一定的噪声过滤措施，提高触摸的可靠性；（4）通信接口：触摸按键会通过通信接口与主控芯片进行数据传输，需要选择合适的通信接口，并且确保通信的可靠性和稳定性。
3.实现方法：（1）硬件设计：首先，需要设计触摸板电路，包括电容检测电路、滤波电路和通信接口电路等；其次，需要设计电源管理电路，确保为触摸芯片提供稳定的电源。
（2）软件设计：基于STM8的触摸按键方案可以采用定时器+IO口中断的方式来实现。
具体流程如下：i.初始化定时器和IO口中断；ii. 定时器中断发生时，通过IO口中断判断电容的充放电状态，将结果保存；iii. 主循环中检测保存的触摸状态，通过通信接口将其传输给主控芯片。
4.结论：。
触摸按键原理及设计要点
触摸按键原理及设计要点
触摸按键的原理
在现代电子设备中，触摸按键可以被认为是一种非常重要的交互方式，它大大提高了人类和机器之间的交互体验。
触摸按键的原理是使用一个光
电继电器来控制外部设备的电源。
当按下触摸按键时，光电继电器会产生
一个短暂的电流，这个电流会激发外部设备的继电器，从而控制电源的开关。
触摸按键的设计要点
1.选用高品质的外壳材料。
触摸按键的外壳材料有很大的影响，它的
耐用性，强度，重量和抗紫外线性都会影响触摸按键的使用体验。
2.确定合适的排布方式。
触摸按键的排布对交互体验至关重要，排布
合理能够有效减少用户的操作负担，促进更高的交互效率。
3.选择高性能的光电继电器。
光电继电器是触摸按键的核心组件，它
的性能直接影响触摸按键的稳定性和可靠性。
4.优化触摸按键的交互体验。
在设计触摸按键时，应当注意交互方式
的细节，比如按键的阻尼效果，触摸面板的颜色和材质等。
5.有效保护电源线路。
触摸按键的电源线路通常比较复杂，应该采取
有效的措施来防止外界的干扰，例如接地，加屏，加射频滤波器等。
6.注意电磁兼容性。
触摸式感应按键的设计原理及指南
触摸式感应按键的设计原理及指南
一、触摸式感应按键的设计原理
触摸式感应按键（Touch Sensitive Buttons）是一种控制开关，通
常用于电子设备中，它是在按压按键时会产生电子信号，从而控制电子设
备的功能或者更改其设置参数。
这种按键的原理非常简单，通常由两个金
属层组成，其中一层为电极，用于获取输入信号并将其转换为电流信号，
另一层为另一个电极，用于将电流信号转换为电压信号，从而达到控制功
能的目的。
当触摸按钮被按下时，两个电极之间会形成一个完整的电路，
从而使电路发生电动势，从而产生电子信号。
二、触摸式感应按键的指南
1、在触摸式感应按键的设计中，应该考虑到按键的体积和尺寸，以
便在电子设备中更容易操作。
2、触摸感知开关的尺寸设计应尽量紧凑，以便尽可能的节省电子元
件的空间，以节约空间，同时也提高电路的密度。
3、触摸式感应按键的设计要考虑材料选择问题，材料应选择抗静电、耐高温的高品质材料，这样才能确保触摸按键能够在高温下长期运行。
4、在触摸式感应按键的设计中，还应考虑触点的位置，防止触点太
近或太远，这样可以避免按键感应失效的情况，有利于确保触摸按键的正
常操作。
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。
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，人体手指与构成的感应电容并联焊盘与构成的感应电容，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。
触摸按键设计要求规范
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。
触摸按键PCB 设计要点V01_20111121
单独按键操作，兩個按鍵以上的應用，在 Sensor Pad 之間的距離至少保持 2.5mm 以上，避 免相鄰按鍵的交換干擾。
Sensor Pad 之間的距離过小，需在中间加地线进行隔离。 Slide 及 Wheel 的應用則保持在（0.3mm-1mm）即可。 当用 PCB 铜箔做感应盘时，若感应 PAD 之间有空间，则感应盘之间用铺地隔离，如果各个感
間走一條地線。 同一條線(Via)儘量不使用過孔(Via) ，若要用不要超過兩個以上，避免干擾源增加。 各 Sensor Pad 触摸通道的走線彼此間要儘量遠離，且也要遠離其他元件和走線，尤其是要
遠離信號線( 例如 IIC 、SPI 通信線、高频通信走线) 。在沒有辦法避免的情況下，請讓兩 者垂直佈線，不能平行走線，或在兩線中間加上地線。 在 Sensor Pad 的感度足夠的情況下，可將 Sensor Pad 的周圍铺地網，使 Sensor Pad 的信 號相對穩定。
介質名 乙醇
稱
炭灰
礦石 甲醇
硫酸 PVC 粉末 生橡膠
介電常 2.5
數
25～30
25～30 30
84
1.4 2.1~2.7
介質名 鋁粉
稱
瀝青
碳酸鈣 硫酸鈣 水泥 煤粉 PE（聚乙烯）顆粒
介 電 常 1.6~1.8 2.5~3.2 1.8~2.0 5.6
1.5~2.1 1.2~1.8 1.5
技术服务电话： 0755-86156056
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图（7）（理想的布局方式） 技术服务电话： 0755-86156056
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优方科技股份有限公司
图（8）（不理想的布局方式） 走线间的间距儘量保持 2 倍線寬以上距離，最小不能小于 7mil，如果空间允许应尽量大。如
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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。
压摆率限流器滤波——SRL滤波，当新测量值高于当前值，则更新当前值+1，若新测量值小于当前值，则更新当前值-1。
该类滤波需要更高的采样率。
六、故障处理
按键串扰——首先考虑通过硬件调整，比如按键间距，引入气隙等；其次可以考虑调整阈值；最后可以采用最大按压量，即对两个满足阈值的按键进行比较，但此方法会限制按键组合功能。
脉冲噪声——最佳处理方法为软件方法，特别简单有效的是压摆率限流器滤波。
按键无反应——考虑调整阈值，但是更为重要的是遵循硬件设计准则。
适当考虑按键时注入噪声导致的反向位移。
按键突变——处理方法有去抖、按下阈值和释放阈值分离(类似施密特触发原理)、阈值调整。