一种减小触摸弹簧按键误触发的pcblayout设计方法与流程
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 。
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。
Touch应用笔记_PCB设计
Touch应用笔记_PCB设计1、按键根据不同需求，触摸按键的材料通常为 PCB 铜箔、金属片、平顶弹簧等，不同按键均需按照相应规则去设计使用。
1.1 形状和尺寸按键一般被用于检测一次单独的按键操作，按键的形状有多种，可以被设计为圆形、方形、三角形等。
当设计触摸按键时，焊盘的形状并不很重要。
焊盘的大小是要考虑的设计参数，焊盘大，则便于检测，且灵敏度更高；而焊盘小，则不易检测。
基本的规则是：焊盘的大小应和人手指的平均尺寸差不多，以适合手指按压按键；例如 12.7mm*12.7mm 的正方形就是一个很好的触摸按键。
同时焊盘上应敷阻焊油、不露铜。
除单独的按键外，触摸还可以设计为滑条、滑轮、矩阵等。
根据 ADI 公司的推荐，按键大小尺寸如下表：通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空部分导到PCB上方，照亮覆盖物上的字符。
按键的挖空尺寸和按键大小相关，如下表另外，外形并不是一个关键参数。
具有相似大小的圆形与推荐的正方形外形具有相同的功能。
若是弹簧式按键，应尽量保证各弹簧按键到面板的距离一致、弹簧顶端与触摸面板之间尽量不要有缝隙。
1.2 按键间距另外一个需要考虑的是一个按键与相邻按键间的间距。
当一个人触摸按键，或它的覆盖层（塑料或玻璃等），人的手指不仅对当前的触摸按键，也对其相邻的触摸按键产生额外的电容，只是对相邻的触摸按键影响稍小。
在相邻焊盘间保持一定的空隙将为手指的电容提供绝缘。
通常4.7mm的空隙就足够了。
图1显示了推荐的布板，黑色的正方形为覆铜焊盘，相当于按键。
1.3 覆盖层通常很少将裸露的PCB直接开放给终端用户，而是在PCB的表面加上覆盖材料，以免用户直接接触电路板或电路板直接与外界环境相接触。
1.3.1 材料覆盖材料包括窗户玻璃和Plexiglas®等。
这些常用的材料具有不同的厚度，其厚度和焊盘与接触表面间的材料成分影响到灵敏度。
由公式1可知，介电常数高的材料更适用于感应式应用。
一种低功耗触摸按键应用的设计方法
键。该模块具有两个硬件扫描通道，可以同时完成位于两个通道上一对按键的扫描，提高了 按键扫描速度。该模块包含内置的 Cx 充电电路，结合 Cypress 的按键基线算法[5]，可以在快 速扫描按键的同时，有效降低噪声影响。 此外，该系列 PSoC®芯片包含 8 个数字模块和 6 个模拟模块，提供最多 38 个通用 I/O, 16Kbyte Flash，1Kbyte 的 SRAM 以及其它一些片上资源，包括 10 位 SAR ADC，电压参 考源(VDAC)，I2C 通信模块，硬件实时时钟 (RTC)[4]。硬件实现的触摸按键扫描模块和丰富 的数字、模拟模块资源，使得可以用一块 CY8C22x45 芯片实现触摸按键功能和系统主控操 作。 CY8C22x45 系列芯片休眠时的工作电流仅有 3 uA[4]，芯片内包含一个休眠计数器，系 统进入休眠后计数器开始递减， 当计数值为零时产生中断唤醒系统。 唤醒系统后可以不做任 何处理再次进入休眠模式。这样周而复始，达到所需要的整个休眠时间。在实际设计中，常 常使用平均休眠电流替代公式 2 中的 Isleep， 即在每次休眠结束后， 仅让系统正常工作最短时 间，该时间内完成所有必须操作（仅是一次循环判断） ，此时的电流即为该休眠时间下的平 均休眠电流。表 1 列出了常用休眠时间的平均休眠电流。
以上实例中系统的平均待机电流是 0.565mA， 虽然这个功耗满足了系统的设计要求， 但 是在很多使用电池供电的场合是不行的。这是因为在待机时，系统扫描全部 12 个按键，用 去了 1.388ms 的时间。如果能减小扫描按键的时间，那么还能够降低系统的待机功耗。 固定按键唤醒系统
采用固定按键的方式唤醒系统能有效的降低系统扫描按键的时间。 系统无需扫描所有的 按键，只需扫描固定的一个按键，这可以大大降低在待机状态下扫描按键的时间。以上述的 应用为例，CY8C22x45 系列 PSoC 支持双通道并行扫描，12 个按键均匀分布在两个通道上， 因此扫描一个按键约为 0.231 ms。 如果休眠 15.6 ms， 可以计算出此时平均待机电流只有 0.113 mA，相比之前的 0.52 mA 的计算值，仅是其 21%。如果休眠时间增加至 40ms， 从表 1 可以推算出此时平均休眠电流约为 9 uA， 此时计算出平均待机电流仅为 0.043 mA。 任意按键唤醒系统
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。
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。
PCBA方案中硅橡胶按键设计技巧
PCBA方案中硅橡胶按键设计技巧一、背景介绍随着电子技术的迅猛发展，PCBA方案得到了广泛应用。
硅橡胶按键作为一种常见的输入装置，在PCBA方案中发挥着重要的作用。
本文将重点介绍硅橡胶按键的设计技巧，以帮助读者更好地理解和应用该技术。
二、硅橡胶按键的基本原理硅橡胶按键是一种采用硅橡胶材料制成的触摸式开关，其工作原理基于材料的弹性变形。
当按下硅橡胶按键时，硅橡胶材料被压缩变形，从而触发按键信号。
因此，在设计硅橡胶按键时，需要考虑到按键的尺寸、弹性和触感等因素，以确保按键的正常工作。
三、硅橡胶按键的设计要点1. 材料选择在硅橡胶按键的设计中，材料的选择至关重要。
常见的硅橡胶材料具有良好的弹性、耐热性和耐腐蚀性能，适合用于制作按键。
另外，材料的硬度也需要根据具体应用场景来确定，一般来说，硬度越高，按键的触感越硬，反之亦然。
2. 结构设计硅橡胶按键的结构设计应考虑到按键的形状、尺寸和布局，以及按键之间的间距。
合理的结构设计可以提高按键的稳定性和可靠性，减少按键误触发的可能性。
另外，还需注意按键的密封性，以防止灰尘、水气等外界物质进入按键内部。
3. 触感设计硅橡胶按键的触感设计是指按键在按下时给用户的反馈感受。
触感设计需要考虑到按键的弹性、行程和力度等参数，以使用户在使用过程中获得良好的触觉反馈。
通过合理的触感设计，可以提高产品的用户体验，并提升产品的竞争力。
四、应用案例以手机键盘为例，通过合理的硅橡胶按键设计，可以提供用户良好的按键触感和使用体验。
通过对按键的形状和布局进行优化，使用户更容易找到并按下所需的按键。
此外，通过调整按键的弹性和行程，可以提高按键的可靠性和稳定性，不易出现按键失灵或误触发的情况。
五、总结本文重点介绍了PCBA方案中硅橡胶按键的设计技巧。
通过合理的材料选择、结构设计和触感设计，可以实现硅橡胶按键的优化，提高产品的性能和用户体验。
在实际应用中，还需要根据具体需求进行进一步的优化和改进。
5_按键防抖动电路设计
一、实验电路图、状态图、流程图、程序代码、仿真代码、仿真波形图（可以只写出核心功能代码，代码要有注释）
设计思路：
在第一个状态时，等待按键按下，一旦有按键按下（按键下降沿到来），便跳转到第二个状态，抖动滤除状态。
在第二个状态，有检测到高电平（上升沿），就会被认为是毛刺，进而返回第一个状态继续等待下降沿。
等毛刺被滤除后（计数满）则进入按下稳定状态。
在按下稳定状态，等待释放（上升沿），同按键按下的状态，再次滤除释放按键的抖动。
等抖动滤除后，恢复到第一个状态。
状态转移图：
程序代码：
译码器模块：
Modelsim测试代码：
Modelsim功能仿真波形图：。
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一种减小触摸弹簧按键误触发的pcblayout设计方法与流程
减小触摸弹簧按键误触发的 PCB layout 设计方法与流程通常
包括以下步骤：
1. 确定按键位置：根据实际需求确定按键的最佳位置，考虑到人机工程学、用户习惯等因素。
2. 设计按键尺寸和形状：根据产品需求和用户体验，选择适当的按键尺寸和形状。
较大的按键尺寸可以减少误触发的可能性。
3. 使用合适的材料：选择使用质量较高的材料制造触摸弹簧按键，以确保其稳定性和耐用性。
4. 考虑接地和屏蔽：确保按键与PCB的连接良好，并采取屏
蔽措施来减少外部的电磁干扰。
5. 使用适当的电路保护：在触摸弹簧按键周围添加适当的电路保护元件，如滤波电容、稳压器等，以消除噪声和电压干扰。
6. 考虑接口和接线方式：选择合适的接口和接线方式，确保触摸弹簧按键信号能够正确地传输到PCB。
7. 进行电磁兼容性测试：在设计完成后，进行电磁兼容性测试，以确保触摸弹簧按键不会受到电磁场的干扰。
8. 进行可靠性测试：对PCB进行可靠性测试，以确保触摸弹
簧按键在正常使用条件下能够正常工作，并且不易误触发。
9. 优化布线和地平面：在PCB布线过程中，确保触摸弹簧按键与其他信号线和地平面之间有足够的距离，以减少干扰。
总的说来，减小触摸弹簧按键误触发的 PCB layout 设计方法与流程主要涉及确定按键位置和尺寸、使用合适的材料、考虑接地和屏蔽、使用适当的电路保护、考虑接口和接线方式、进行电磁兼容性测试、进行可靠性测试、优化布线和地平面等步骤。
通过综合考虑设计和测试的各个方面，可以有效减小触摸弹簧按键误触发的概率。