电容式触摸传感器触摸屏的实现原理
触摸屏工作原理
触摸屏工作原理触摸屏是一种广泛应用于电子设备的输入设备，它能够实现通过手指、触控笔或其他物体来进行操作和交互。
触摸屏的工作原理基于多种技术，包括电阻式触摸、电容式触摸、表面声波触摸和光学触摸等。
本文将介绍这些不同类型的触摸屏工作原理。
一、电阻式触摸屏电阻式触摸屏是较早期采用的一种触摸技术。
它由两层导电膜构成，两层导电膜之间存在微小间隙，当手指或其他物体触摸屏幕时，两层导电膜会接触从而形成电流。
触摸屏控制器会检测在屏幕上形成的电流变化，通过计算电流变化的位置来确定触摸点的位置。
二、电容式触摸屏电容式触摸屏是目前最常见的触摸屏技术之一。
它由触摸面板和电容传感器组成。
电容传感器在触摸面板中分布，并能感测到触摸面板上的电容变化。
当手指接触触摸面板时，人体的电荷会导致电容变化，电容传感器会检测到这个变化并将其发送给控制器。
控制器通过分析电容变化的位置来确定触摸点的位置。
三、表面声波触摸屏表面声波触摸屏利用了声波的传播和反射原理。
触摸屏表面会发射一系列超声波，当手指或其他物体接触屏幕时，会产生声波的衰减。
位于触摸屏边缘的接收器会接收到这些衰减的声波，并将其转化为电信号。
通过分析接收到的信号，控制器可以确定触摸的位置。
四、光学触摸屏光学触摸屏通过光传感器和光源来实现触摸检测。
通常，光传感器位于触摸屏的一侧，光源位于另一侧。
当手指触摸屏幕时，触摸点会阻挡光在传感器上的投射，从而引发光传感器的接收信号强度变化。
控制器会通过分析这些变化来确定触摸点的位置。
综上所述，触摸屏工作原理可以分为电阻式触摸、电容式触摸、表面声波触摸和光学触摸等几种不同的技术。
每种技术都有其特点和应用场景。
了解不同类型触摸屏的工作原理，可以帮助我们更好地选择合适的触摸屏技术，并应用于各种电子设备中，提升用户的操作和交互体验。
电容屏的原理
电容屏的原理
电容屏是一种采用电容感应原理的触摸屏技术，它的原理是利用人体的电容特
性来实现触摸操作。
电容屏通过感应人体手指的电荷变化，从而实现对屏幕的操作。
电容屏的原理相对于传统的电阻屏来说更加灵敏、响应速度更快，因此在现代智能设备中得到了广泛的应用。
电容屏的原理主要包括静电感应原理和电容感应原理。
静电感应原理是通过感
应手指的静电场来实现触摸操作，而电容感应原理则是通过感应手指的电容变化来实现触摸操作。
在这两种原理中，电容感应原理是目前主流的触摸屏技术，因为它可以实现多点触摸和手指的精准定位，更加符合现代智能设备对触摸屏的要求。
电容屏的原理是基于电容的物理特性来实现的。
电容是一种储存电荷的元件，
它的大小与电荷量成正比，与电压成反比。
在电容屏中，屏幕表面覆盖着一层导电材料，当手指触摸屏幕时，手指会改变屏幕的电容量，从而引起电荷的变化。
传感器会检测这种电容变化，并将其转化为电信号，最终实现对屏幕的操作。
电容屏的原理使得触摸操作更加灵敏和精准。
相比于传统的电阻屏，电容屏可
以实现更快的响应速度和更高的触摸精度，这使得用户可以更加方便地进行手势操作、多点触摸和手写输入。
因此，电容屏已经成为了现代智能设备的标配，包括手机、平板电脑、触摸一体机等。
总的来说，电容屏的原理是基于电容感应原理，利用人体的电容特性来实现触
摸操作。
它的灵敏度和精准度远远超过了传统的电阻屏，成为了现代智能设备的主流触摸屏技术。
随着科技的不断发展，电容屏的原理也在不断改进和完善，为用户带来更加便捷、流畅的触摸体验。
电容触摸按键的原理
电容触摸按键的原理
电容触摸按键是一种利用电容效应实现的触摸感应技术。
它使用电容传感器来检测被触摸物体的电容变化，从而实现按键的触摸和操作。
电容触摸按键的原理是基于电容效应。
在一个电容触摸按键系统中，包含一个电容传感器和一个被触摸的物体（通常是触摸屏幕或触摸按键）。
当没有触摸时，该系统的电容值是固定的。
然而，当有物体靠近或触摸时，物体的电容会改变整个系统的总电容。
电容值的改变是通过测量电容传感器电极之间的电容变化来实现的。
电容传感器通常由两个电极组成，分别称为发射电极和接收电极。
它们之间通过绝缘介质隔开，形成一个电容。
当没有物体接近或触摸时，电容的值相对稳定。
然而，当有物体接近或触摸时，物体的电容会与传感器的电容相互作用，从而改变整个系统的总电容。
通过测量电容传感器两个电极之间的电容变化，电容触摸按键系统可以确定是否有物体接近或触摸。
当电容值超过设定的阈值时，系统会检测到触摸操作，并触发相应的反应。
这可以实现按键的触摸和操作，例如在触摸屏幕上进行滑动、点击或拖动。
总之，电容触摸按键利用电容效应来检测物体的电容变化，以实现按键的触摸和操作。
它是一种灵敏且可靠的触摸感应技术，在许多电子设备中广泛应用。
电容触摸屏的原理及工艺制PPT课件
• 碱洗耐酸
• 水洗（洗掉化学残留）
• 丝印银胶块（通常为了保护可视区不被划伤，印银胶前会印刷正保）
• 烘烤（白格测试附着着力）
• 激光干刻引线电路（通断检测）
ITO+Ag蚀刻
• 贴OCA光学胶（有的用液态胶）
• 激光裁切让位孔（部分会在激光裁切是分层切出让位部分）
• Sensor上下线贴合
• 激光裁切（Sheet→Piece）
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控制芯片厂家
• Cypress • Synaptics 新思 4层结构 • Atmel 2层结构 • 敦泰、汇顶、威盛、联发科 • 瀚瑞、义隆电
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控制芯片厂家LOGO
第17页/共25页
电容式触摸屏几种工艺制程的特点
• 酸碱脱膜：效率高、成本低、精度低 • 蚀刻膏蚀刻：与酸碱脱膜一样，效率高、成本低、精度低。工艺更简单，工艺图案与酸碱脱膜相反，难点
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电容触摸屏FAE培训培训资料
电容触摸屏FAE培训培训资料一、电容触摸屏简介电容触摸屏是一种广泛应用于电子设备的输入技术，它通过感应人体电容来实现触摸操作。
与传统的电阻式触摸屏相比，电容触摸屏具有更高的灵敏度、更好的透光性和更流畅的操作体验。
电容触摸屏的工作原理基于电容耦合效应。
当手指或其他导体接近或触摸屏幕时，会改变屏幕表面的电容分布，从而被传感器检测到，并转化为相应的电信号，最终实现对设备的控制和操作。
二、电容触摸屏的类型1、表面电容式触摸屏表面电容式触摸屏在玻璃表面涂有一层透明的导电层，整个屏幕构成一个电容器。
当手指触摸屏幕时，会在触摸点处引起电容变化，从而检测到触摸位置。
这种类型的触摸屏具有结构简单、成本较低的优点，但存在精度不高、易受干扰等缺点。
2、投射电容式触摸屏投射电容式触摸屏在玻璃或薄膜表面制作了横竖交错的电极阵列，形成多个电容单元。
通过测量这些电容单元的电容变化，可以精确地确定触摸位置。
投射电容式触摸屏又分为自电容式和互电容式两种。
自电容式触摸屏测量每个电极与地之间的电容，当手指触摸时，对应电极的电容会增加。
互电容式触摸屏则测量相邻电极之间的电容，当手指触摸时，会使相邻电极之间的互电容减小。
互电容式触摸屏具有更高的精度和多点触摸支持，因此在高端设备中应用更为广泛。
三、电容触摸屏的性能参数1、分辨率分辨率是指触摸屏能够识别的最小触摸点间距，通常用每英寸点数（DPI）来表示。
分辨率越高，触摸操作的精度就越高。
2、响应时间响应时间是指从触摸发生到系统响应的时间间隔。
响应时间越短，触摸操作的感觉就越流畅。
3、透光率透光率是指触摸屏允许光线透过的比例。
透光率越高，屏幕显示的效果就越好。
4、多点触摸多点触摸是指触摸屏能够同时识别多个触摸点的能力。
支持多点触摸可以实现更复杂的手势操作，如缩放、旋转等。
四、电容触摸屏常见问题及解决方法1、触摸不准确触摸不准确可能是由于触摸屏表面有污垢、静电干扰或校准问题导致的。
可以尝试清洁屏幕、消除静电或重新校准触摸屏来解决。
触摸屏实验报告(一)2024
触摸屏实验报告（一）引言：触摸屏作为一种常见的人机交互设备，已经广泛应用于各种电子产品中。
本文将对触摸屏技术的原理、分类、应用以及实验结果进行详细介绍和分析。
概述：触摸屏是一种基于感应和响应原理的人机交互设备，通过用户的触摸操作实现对电子产品的控制。
本文将从触摸屏的工作原理开始，介绍其分类、应用以及在实验中的应用结果。
正文：一、触摸屏的工作原理1. 电容式触摸屏的原理2. 电阻式触摸屏的原理3. 表面声波触摸屏的原理4. 负压传感器触摸屏的原理5. 其他类型触摸屏的原理二、触摸屏的分类1. 按触摸方式分类：电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波触摸屏等2. 按触摸点个数分类：单点触摸屏、多点触摸屏3. 按材质分类：玻璃触摸屏、塑胶触摸屏4. 按尺寸分类：小尺寸触摸屏、大尺寸触摸屏5. 按应用场景分类：手机触摸屏、平板电脑触摸屏、工控触摸屏等三、触摸屏的应用1. 智能手机和平板电脑2. 数字广告牌和信息亭3. 工控设备和仪器仪表4. 汽车导航和多媒体娱乐系统5. 其他领域的应用案例四、触摸屏实验设计和结果1. 实验目的和背景2. 实验设备和材料3. 实验步骤和方法4. 实验数据的采集和分析5. 结果和讨论五、总结通过本文的介绍和分析，我们可以了解触摸屏的工作原理、分类以及在不同领域的应用。
同时，通过实验结果的分析，可以进一步探讨触摸屏的性能和优化方法，为今后的研究和应用提供参考。
以上是关于触摸屏的实验报告（一）的概述和正文内容，该报告详细介绍了触摸屏的工作原理、分类、应用以及实验结果。
通过对触摸屏的深入研究和实验验证，可以为触摸屏技术的进一步发展和应用提供基础和指导。
手机触摸屏工作原理
手机触摸屏工作原理
手机触摸屏工作原理是通过感应器和触摸控制电路实现的。
感应器主要有电容式触摸屏和电阻式触摸屏两种类型。
在电容式触摸屏中，触摸面板由一层导电材料制成。
当手指触摸屏幕时，人体的电荷会影响导电材料上的电场分布。
触摸屏上的感应电极会检测到这些电荷变化，并传输给触摸控制电路进行处理。
通过计算不同电极之间的电流变化，可以确定手指触摸的位置。
而电阻式触摸屏则是由两层导电材料制成的，中间夹层有微小的空隙。
当手指触摸屏幕时，导电材料之间会发生接触，形成闭路。
触摸控制电路会通过在四个角落施加不同的电流，测量两层导电材料之间的电阻变化来确定触摸位置。
不论是电容式触摸屏还是电阻式触摸屏，触摸控制电路会将检测到的触摸事件转化为数字信号，通过特定的驱动程序进行解释，最终传送给手机系统。
手机系统根据接收到的信号确定用户的触摸操作，并做出相应的响应，如拨打电话、发送短信、打开应用等。
总结来说，手机触摸屏工作的关键是通过感应器检测用户的触摸行为，并将触摸信号转化为数字信号后传输给手机系统，实现用户操作的交互功能。
简述电容式传感器的工作原理及分类
简述电容式传感器的工作原理及分类1. 引言大家好，今天咱们聊聊电容式传感器。
这玩意儿其实很有意思，感觉就像是给我们生活加了点神奇的调料。
电容式传感器是利用电容的变化来检测各种物理量，比如距离、压力、湿度等，听起来是不是挺酷的？别急，让我慢慢给你道来。
2. 工作原理2.1 基本原理电容式传感器的核心在于“电容”，它的基本原理其实不复杂。
电容就像一个小小的储存器，能存储电荷。
它由两个导体和一个绝缘体构成，导体之间的距离和面积会影响电容的大小。
想象一下，如果你把这两个导体之间的距离拉近，电容就会增加；如果拉远，它就会减少。
这就像拉开了跟好朋友的距离，感觉远了点，但心还是连着的！传感器利用这个原理，检测到的电容变化就能转化为电信号，从而告诉我们所需的信息。
2.2 应用领域这玩意儿可不止是好玩，还在很多地方派上了用场呢！比如在手机屏幕上，电容式触摸屏就是用这种原理，轻轻一碰就能反应，真是科技的魔力。
此外，在工业领域，电容式传感器也能监测液位、压力等等，帮助工厂提高效率。
这就像是在忙碌的城市中，一位默默无闻的守护者，时刻关注着每一个细节。
3. 分类3.1 按照工作方式电容式传感器其实还有不少分类，按照工作方式可以分为接触式和非接触式。
接触式传感器需要和被测物体接触，像是在测量物体的表面距离；而非接触式传感器则是远程“观察”，就像是个好奇的小侦探，远远地就能知道情况。
这两者各有千秋，接触式通常精度高，但可能受环境影响；而非接触式则灵活多变，适合各种环境。
3.2 按照测量对象再者，根据测量对象，我们也可以把电容式传感器分为位置传感器、压力传感器和湿度传感器等等。
位置传感器就像是小道消息，随时掌握物体的移动；压力传感器则是个“忍者”，默默监测压力的变化，及时发出警报；湿度传感器则在关心空气的湿润程度，给植物、房间等提供最适宜的环境。
它们的身影无处不在，构成了我们生活的“无形卫士”。
4. 小结综上所述，电容式传感器的工作原理和分类其实并不复杂，充满了趣味性。
电阻式、电容式、压电式触摸屏优劣简单介绍
首先介绍备受推崇的电容屏电容技术触摸屏CTPCapacity Touch Panel是利用人体的电流感应进行工作的。
电容屏是一块四层复合玻璃屏玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO纳米铟锡金属氧化物最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护层夹层ITO 涂层作工作面四个角引出四个电极内层ITO为屏层以保证工作环境。
电容屏工作原理当用户触摸电容屏时由于人体电场用户手指和工作面形成一个耦合电容因为工作面上接有高频信号于是手指吸收走一个很小的电流这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例控制器通过对四个电流比例的精密计算得出位置。
可以达到99的精确度具备小于3ms的响应速度。
电容屏主要有自电容屏与互电容屏两种以现在较常见的互电容屏为例内部由驱动电极与接收电极组成驱动电极发出低电压高频信号投射到接收电极形成稳定的电流当人体接触到电容屏时由于人体接地手指与电容屏就形成一个等效电容而高频信号可以通过这一等效电容流入地线这样接收端所接收的电荷量减小而当手指越靠近发射端时电荷减小越明显最后根据接收端所接收的电流强度来确定所触碰的点。
电容屏要实现多点触控靠的就是增加互电容的电极简单地说就是将屏幕分块在每一个区域里设置一组互电容模块都是独立工作所以电容屏就可以独立检测到各区域的触控情况进行处理后简单地实现多点触控。
电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层再在导体层外加上一块保护玻璃双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器同时透光率更高。
代表产品就是苹果iPod touch和iPad系列产品拥有其他产品难以超越的非凡触控体验为电容屏的成功推广立下了汗马功劳。
电阻式触摸屏因为电容屏已经被苹果抬高地位加上本身成本确实低于电容屏比较常出现在中低端产品上所以电阻屏也无奈屈尊于低配系列。
电阻屏是一种传感器其屏体部分是一块多层复合薄膜加上玻璃的结构薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO纳米铟锡金属氧化物涂层当触摸操作时薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO经由感应器传出相应的电信号经过转换电路送到处理器通过运算转化为屏幕上的坐标值从而完成选点的动作并呈现在屏幕上。
电子触摸屏工作原理
电子触摸屏工作原理随着科技的不断发展，电子触摸屏已经逐渐普及应用于各类电子设备中，如智能手机、平板电脑、电视等。
电子触摸屏是一种通过触摸来进行交互的人机接口技术，它的工作原理主要包括电容式触摸屏和电阻式触摸屏两种。
一、电容式触摸屏电容式触摸屏是目前应用最广泛的触摸屏技术。
它主要由导电玻璃面板、感应电极层、控制电路板等组成。
当我们用手指或者电容体接触到导电玻璃面板上时，导致感应电极产生电荷积累，进而改变电容层的电压。
触摸屏控制电路板会检测电容层电压的变化，并将其转化为相应的触摸坐标信息，从而实现屏幕上的触摸操作。
电容式触摸屏有两种不同的工作模式：静电容式触摸屏和投射式电容式触摸屏。
静电容式触摸屏利用静电感应原理来实现触摸操作，而投射式电容式触摸屏则通过使用传感器来检测触摸操作。
无论是哪种模式，电容式触摸屏都能够提供较高的触摸灵敏度和精确度。
二、电阻式触摸屏电阻式触摸屏是较早期应用的触摸屏技术，主要由两层导电玻璃面板、中间隔离层以及四个角电极层组成。
当我们用手指或者触摸笔等物体触摸到电阻式触摸屏表面时，导电玻璃面板上的两个层之间发生接触，形成电阻变化。
触摸屏控制电路板通过检测电阻变化，并计算出触摸坐标信息，实现屏幕上的相应操作。
电阻式触摸屏具有较好的耐用性和准确性，即使在受到外界干扰或者被刮花时，仍然能够正常工作。
然而，由于其受到压力敏感的限制，电阻式触摸屏在手写操作和多点触控方面的性能相对较弱。
三、其他触摸屏技术除了电容式触摸屏和电阻式触摸屏之外，还有一些其他的触摸屏技术，如声学触摸屏、表面声波触摸屏等。
声学触摸屏是通过声波传感器来检测触摸位置的，而表面声波触摸屏则基于表面声波的传播探测触摸。
这些触摸屏技术在一定程度上提供了新的交互方式和更高的灵敏度。
综上所述，电子触摸屏的工作原理主要分为电容式触摸屏和电阻式触摸屏两种。
它们都能够通过检测触摸屏表面的物理变化，将其转化为相应的触摸坐标信息，实现对屏幕的交互操作。
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随着混合信号技术的发展，可以利用基于噪声门限和手指门限的反跳法，实现按键开关状态
之间的干净利落的转换，从而使得电容式触摸传感器成为各种消费电子产品中机械式开关的
一种实用、增值型替代方案，另外，还提高了检测电路的灵敏度和可靠性。
触摸传感器的广泛使用已经有很多年了。不过，随着近期混合信号可编程器件的发展，使得
电容式触摸传感器成为各种消费电子产品中机械式开关的一种实用、增值型替代方案。
对于典型的电容式传感器，规定其覆盖层的厚度为3mm或更薄。随着覆盖层厚度的增加，
来传感手指的触摸将变得越来越困难。换句话说，伴随着覆盖层厚度的增加，系统调整过程
将必须从“科学”跨越到“精益求精”。为了说明如何制作一个能够提升目前技术极限的电
容式传感器，在本文所述的实例中，选用玻璃覆盖层的厚度为10mm。玻璃易于使用，购买
方便，而且是透明的，因此您可以看到下面的感应垫。玻璃覆盖层还被直接应用于白色家电。
手指电容
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，使得电容式触摸传感
成为可能。
简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。该系统中的大部分能量直接聚集
在电容器极板之间。少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的
电场被称为“边缘场”。制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，
将上述的边缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。显然，对于这种传感器模式来说，平
行板电容器并非上佳之选。
把手指放在边缘电场的附近将增加电容式传感系统的导电表面积。由手指所产生的额外电荷
存储容量就是已知的手指电容CF。无手指触摸时的传感器电容用CP来表示。在本文中，它
代表寄生电容。
关于电容式传感器的一个常见的误解是：为了使系统正常工作，手指必须接地。实际上，手
指被传感的原因在于它带有电荷，而这与其是否悬空或接地完全无关。
传感器的PCB布局
图1显示了一块PCB的顶视图，该PCB实现了本例中的一个电容式传感器按键。
图1：传感器的PCB顶视图(online)
该按键的直径为10mm，这是一个成人指尖的平均尺寸。为该演示电路而组装的PCB包含4
个按键，它们的中心相隔20mm。如图1中所示，接地平面也位于顶层。金属感应垫和接地
平面之间设置了一个均匀的隔离间隙。该间隙的尺寸是一个重要的设计参数。如果间隙设置
得过小，则过多的电场能量将直接传递至地。而如果间隙设置得过大，则将无法控制能量穿
越覆盖层的方式。选择0.5mm的间隙尺寸可以很好地使边缘场透过10mm厚的玻璃覆盖层。
如图所示，PCB中的过孔将金属感应垫与电路板底面上的印制导线相连。当电场试图找到最
短的接地路径时，介电常数εr将对进入材料中的电场能量的密度产生影响。标准玻璃窗的
εr约为8，PCB的FR4材料的εr约为4，而白色家电中常用的耐热玻璃的εr大约为5。在
本例中，采用标准的窗户玻璃。需要注意的是，在PCB上贴有玻璃纸，即3M公司的468-MP
绝缘胶膜。
电容式传感系统101
该电容式传感系统的基本元件包括：一个可编程电流源、一个精密模拟比较器和一根用来按
顺序传输一组电容式传感器信号的多路复用总线。在本文所讨论的系统中，一个弛张振荡器
起着电容传感器的作用。该振荡器的简化电路示意图如图3所示。
图3：电容式传感弛张振荡器电路。(online)
比较器的输出被送进脉冲宽度调制器(PWM)的时钟输入电路，该PWM负责对一个时钟频率
为24MHz的16位计数器进行门控。传感器上面的手指使电容增大，从而导致计数值增加。
就是基于这一原理来检测到手指的存在。该系统的典型波形示于图4中。
图4：电容式传感弛张振荡器电路的波形。(online)
该设备的实现原理图如图5所示。
图5：电容式传感电路原理图。(online)
为了实现电容式传感和串行通信，该电路采用了赛普拉斯的CY8C21x34系列中的PSoC IC芯
片。该芯片包含一组模拟和数字功能块，这些功能块可由存储于板上闪存中的固件来配置。
另一颗芯片负责处理RS232的电平移位，以便建立到主机的通信链接，并实现波特率为
115,200的电容式传感数据记录。四个电容传感按键的引脚分配在图5的表中给出。PSoC是
通过一个包含电源、地以及编程引脚SCL和SDA的ISSP接头来实现编程的。而通过一个DB9
连接器将电脑与电容式传感电路板相连。
PSoC利用程序固件来配置，还采用一个5V工作电源和一个内部生成的24MHz系统时钟。
对该24MHz时钟进行1:26分频，产生一个为实现115,200波特率的TX8模块时钟。电容传
感用户模块选择以“周期法”(Period Method)来运行，在该工作模式中，计数在固定数量的
弛张振荡器周期中累加。换言之，16位计数器值代表了一个与传感器电容成正比的周期。
代码段1(详见本刊网站)罗列了系统固件的功能。与设立电容式传感系统相关的大部分工作
都已被编为一组由C程序来调用的标准CSR例行程序。例如：CSR_1_Start()负责配置PSoC
的内部布线，以使电流源DAC与模拟多路复用器相连，而比较器与经过正确初始化的PWM
和16位计数器相连。
调整传感器
每次调用上列程序中的调用函数CSR_1_Start()时，均对Button1的电容进行测量。原始计数
值被存储于CSR_1_iaSwResult[ ]阵列中。用户模块还跟踪一个用于原始计数的基线。每个按
键的基线值均为一个由软件中的IIR滤波器进行周期性计算的平均原始计数值。IIR滤波器的
更新速率是可编程的。基线使得系统能够适应于由于温度和其它环境影响而引起的系统中的
漂移。
开关差分阵列CSR_1_iaSwDiff[ ]包含消除了基线偏移的原始计数值。利用开关差值来决定按
键目前的开/关状态。这可使系统的性能保持恒定，即便在基线有可能随着时间的推移而发
生漂移的情况下也是如此。
图6显示了固件中实现的差分计数与按键状态之间的转移函数。
图6：差分计数与按键状态之间的转移函数。(online)
该转移函数中的迟滞提供了开关状态之间的干净利落的转换，即使计数是有噪声的情况下也
不例外。这也为按键提供了一种反跳功能。低门限被称为“噪声门限”，而高门限则被称为
“手指门限”。门限水平的设定决定了系统的性能。当覆盖层非常厚时，信噪比很低。在此
类系统中设定门限水平是一项具有挑战性的工作，而这恰好是电容式传感设计技巧的一部
分。
图7显示了一个持续时间为3秒的按键触压操作的理想原始计数波形。
图7：把门限水平绘制在一个去除了基线的原始计数图上
同时还给出了门限值。噪声门限被设定的计数值为10，而手指门限设定的计数值则为60。
实际上，在实际计数数据中始终存在噪声分量，图中并未显示，以便能清晰地显示门限水平。
部分调整过程还包括选择电流源DAC的电平以及设置用于计数累加的振荡器周期数。在固
件中，函数CSR_1_SetDacCurrent(200, 0)把电流源设定在其低电流范围内，数值为200(最高
255)，大约对应于14μA。函数CSR_1_SetScanSpeed(255)把振荡器周期数设定为253(255－
2)。原始计数和差分计数的分析表明：该系统的寄生引线电容CP约为15pF而手指电容CF
约为0.5pF。可见，手指电容使总电容产生了约3%的变化。对于每个按键，每个原始计数值
的采集所需要的时间仅为500μs。
测量性能
电容式传感系统的性能测量结果示于图8中。
图8：通过10mm厚的玻璃进行检测时传感器的性能测量结果
通过一个终端仿真程序，在主PC上获得差分计数，然后借助电子制表软件加以绘制。将手
指放置在10mm厚的玻璃覆盖层上，并持续3秒的时间。按键的开关状态被叠加在原始计
数上。按键在这两种状态之间干净利落地转换，即使是由于通过厚玻璃进行检测而使原始计
数信号中具有较大的噪声时也是如此。请注意手指和按键门限随着基线的漂移而进行周期性
调整。当检测到手指的触压动作时，基线值将锁定，直到手指移开为止。
图9显示了两种状态转换处的局部细节图。
图9：开关状态转换局部细节图
在图9a中，按键初始状态为断(OFF)状态。超过手指门限的差分计数的第一个采样把按键状
态转换至通(ON)状态。在图9b中，低于噪声门限的差分计数的第一个采样将按键转换至断
状态。
与机械式开关相比，基于电容的触摸传感器的主要优点是耐用性好，不易损坏，可以长期使
用。混合信号技术的近期发展，不仅使得触摸式传感器的成本在各种消费类产品中降到了具
有成本效益的水平，而且还提高了检测电路的灵敏度和可靠性(因为增加了覆盖层的厚度和
耐用性)。利用本文介绍的设计方法，说明通过一个10mm的玻璃来检测手指的按键触压是
可能的，并利用基于噪声门限和手指门限的反跳法，实现了按键开关状态之间的干净利落的
转换，从而使电容式触摸传感器成为机械式开关元件的一种实用型替代方案。