一种片内集成电容触摸传感装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种片内集成电容触摸传感装置，包括传感电容、电容触摸传感振荡器和中央控制单元，所述中央控制单元分别与传感电容和电容触摸传感振荡器连接，所述传感电容与电容触摸传感振荡器连接，所述电容触摸传感振荡器包括高功耗电容触摸传感振荡器和低功耗电容触摸传感振荡器。本发明专利技术实现片内集成高低功耗电容触摸传感振荡器，满足更广泛的触摸使用环境，振荡器与中央控制单元直接连接，与现有技术相比，减少其他外部电子元件，成本低，对中央控制单元进行简单配置即可实现触摸按键的检测以及触摸按键灵敏度的调节。本发明专利技术公开一种片内集成电容触摸传感装置的实现方法，采用高频率算法，对判断触摸动作定期唤醒，实现低功耗应用。

On-chip integrated capacitance touch sensing device and implementing method thereof

The invention discloses a chip integrated capacitive touch sensing device comprises a sensing capacitance and capacitive touch sensing oscillator and a central control unit, the central control unit is respectively connected with the sensing capacitance and capacitive touch sensing oscillator, the sensing capacitance and capacitive touch sensing oscillator connected, the capacitive touch sensing oscillator including high power capacitance touch sensor oscillator and low power capacitive touch sensing oscillator. The invention realizes the integrated on-chip low power capacitive touch sensing oscillator, meet environmental touch more widely, the oscillator and the central control unit is directly connected, compared with the existing technology, to reduce other external electronic components, low cost, adjustment of the central control unit can be configured to achieve a simple touch buttons and touch button detection sensitivity. The invention discloses a method for realizing an on-chip integrated capacitive touch sensing device, which adopts a high frequency algorithm to periodically detect the touch action to realize the application of low power consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及触摸装置，尤其涉及一种电容触摸传感装置及其实现方法。
技术介绍
随着数模混合电路的发展，微控制器和微处理技术已经覆盖我们生活的各个领域，从大型工业设备到微型智能手表，触摸控制已被广泛使用。人们通过触摸传感模块向微控制器发出指令，完成对设备的控制，从而实现人机交互。与传统机械式开关相比，由于电容触摸开关具有方便易用、防水防潮等优势，越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向电容触摸式按键。目前，电容触摸按键通常配合市场上的MCU芯片设计成配套的触摸传感装置，将电容触摸按键集成在MCU芯片内部，使其触摸功能变得简单易用。多数电容触摸传感技术是基于测量人手指触摸产生额外电容而改变的频率或占空比，但传统电容触摸技术需要较多外围元件，适应复杂外部环境能力较差，对于触摸按键有异物附着时，电容传感振荡器频率下降会导致误触发，且在长时间使用过程中，触摸按键发生老化，可能会导致按键失灵，且大多不适合低功耗应用领域。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能适应更多触摸环境、具有两种不同功耗模式的片内集成电容触摸传感装置。为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能适应更多触摸环境、具有两种不同功耗模式的片内集成电容触摸传感装置的实现方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种片内集成电容触摸传感装置，包括传感电容、电容触摸传感振荡器和中央控制单元，所述中央控制单元分别与传感电容和电容触摸传感振荡器连接，所述传感电容与电容触摸传感振荡器连接，所述电容触摸传感振荡器包括高功耗电容触摸传感振荡器和低功耗电容触摸传感振荡器。进一步地，所述传感装置还包括FVR模块和DAC模块，所述中央控制单元分别与FVR模块和DAC模块连接，所述FVR模块用于输出第一参考电压VFVR，所述DAC模块用于输出第二参考电压VDAC。进一步地，所述传感装置还包括定时/计数模块，所述定时/计数模块包括定时器TIMER0和计数器TIMER1，所述电容触摸传感振荡器的输出端与定时/计数模块的输入端连接，所述中央控制单元与定时/计数模块连接。进一步地，所述中央控制单元包括处理模块和寄存器，所述处理模块用于处理数据，所述寄存器用于存储数据、还用于控制切换传感电容与低功耗电容触摸传感振荡器连接或者与高功耗电容触摸传感振荡器连接。进一步地，所述高功耗电容触摸传感振荡器包括比较器、第一偏置电流源I1和第二偏置电流源I2，所述比较器是三端输入比较器，所述比较器包括第一比较器C1和第二比较器C2，所述高功耗电容触摸传感振荡器还包括第一PMOS晶体管M1、第二NMOS晶体管M2、第一非门A1、第二非门A2和第一SR锁存器SR1，所述第一PMOS晶体管M1的栅极与所述第二NMOS晶体管M2的栅极连接，所述第一PMOS晶体管M1的源极连接电源电压，所述第一PMOS晶体管M1的漏极与第一偏置电流源I1的输入端连接，所述第一偏置电流源I1的输出端与第二偏置电流源I2的输入端连接，所述第二偏置电流源I2的输出端与第二NMOS晶体管M2的漏极连接，所述第二NMOS晶体管M2的源极连接电源地，所述第一偏置电流源I1和第二偏置电流源I2的连接节点分别与所述传感电容的一端、第一比较器C1的反相输入端、第二比较器C2的反相输入端连接，所述传感电容的另一端接电源地，所述第一比较器C1的反相输入端与第二比较器C2的反相输入端连接，所述第一比较器C1的正相输入端接收所述FVR模块输出的第一参考电压VFVR，所述第二比较器C2的正相输入端接收所述DAC模块输出的第二参考电压VDAC，所述第一比较器C1的输出端分别连接第一SR锁存器SR1的S输入端和第二非门A2的输入端，所述第二比较器C2的输出端分别连接第一SR锁存器SR1的S输入端和第二非门A2的输入端，所述第二非门A2的输出端与第一SR锁存器SR1的R输入端连接，所述第一SR锁存器SR1的Q输出端输出第一振荡频率，所述第一SR锁存器SR1的Q输出端分别与第一PMOS晶体管M1的栅极、第二NMOS晶体管M2的栅极、第二比较器的使能输入端EN2、第一非门A1的输入端连接，所述第一非门A1的输出端与第一比较器的使能输入端EN1连接。进一步地，所述比较器为正相输入端和反相输入端均采用耗尽型NMOS管的比较器。进一步地，所述低功耗电容触摸传感振荡器包括第三偏置电流源I3、第四偏置电流源I4、第五偏置电流源I5、第六偏置电流源I6和第二SR锁存器SR2，所述低功耗电容触摸传感振荡器还包括第三PMOS晶体管M3、第四NMOS晶体管M4、第五NMOS晶体管M5和第六NMOS晶体管M6，所述第三PMOS晶体管M3的栅极与第四NMOS晶体管M4的栅极连接，所述第三PMOS晶体管M3的源极连接电源电压，所述第三PMOS晶体管M3的漏极与第三偏置电流源I3的输入端连接，所述第三偏置电流源I3的输出端与第四偏置电流源I4的输入端连接，所述第四偏置电流源I4的输出端与第四NMOS晶体管M4的漏极连接，所述第四NMOS晶体管M4的源极连接电源地，所述第三偏置电流源I3与第四偏置电流源I4的连接节点分别与传感电容的一端、第五NMOS晶体管M5的栅极连接，所述传感电容的另一端接电源地，所述第五偏置电流源I5的输入端连接电源电压，所述第五偏置电流源I5的输出端分别与第五NMOS晶体管M5的漏极、第二SR锁存器SR2的S输入端连接，所述第五NMOS晶体管M5的源极连接电源地，所述第五NMOS晶体管M5的栅极还与第六NMOS晶体管M6的栅极连接，所述第六偏置电流源I6的输入端连接电源电压，所述第六偏置电流源I6的输出端与第六NMOS晶体管M6的漏极连接，所述第六NMOS晶体管M6的源极连接电源地，所述第六NMOS晶体管M6的漏极与第三非门A3的输入端连接，所述第三非门A3的输出端与第二SR锁存器SR2的R输入端连接，所述第二SR锁存器SR2包括第一或非门N1和第二或非门N2，所述第一或非门N1的第一输入端作为第二SR锁存器SR2的S输入端，所述第一或非门N1的第二输入端与第二或非门N2的输出端连接，所述第二或非门N2的第一输入端与第一或非门N1的输出端连接，所述第二或非门N2的第二输入端作为第二SR锁存器SR2的R输入端，所述第一或非门N1的输出端还分别与第三PMOS晶体管M3的栅极和第四NMOS晶体管M4的栅极连接，所述第二或非门N2的输出端输出第二振荡频率。一种片内集成电容触摸传感装置的实现方法，所述方法应用于上述一种片内集成电容触摸传感装置，所述方法包括高/低功耗电容触摸传感振荡器切换步骤与判断有效触摸步骤：所述高/低功耗电容触摸传感振荡器切换步骤具体为：根据触摸环境需要，利用中央控制单元切换选择高功耗电容触摸传感振荡器工作模式或者低功耗电容触摸传感振荡器工作模式；所述判断有效触摸步骤具体为：通过中央控制单元在特定时间内多次采集传感电容的触摸和释放情况，判断是否为有效触摸信号。进一步地，所述判断有效触摸步骤具体包括子步骤：S1：电容初始化时，即无触摸动作发生时，传感电容有对应的基本电容值，定时器设定固定时基，计数器设定触摸阈值，定时器开始计时，中央控制单元设定监视时间，电容触摸传感振荡器检测传感电容值是否发生变化；S2：当发生触摸动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，其包括传感电容、电容触摸传感振荡器和中央控制单元，所述中央控制单元分别与传感电容和电容触摸传感振荡器连接，所述传感电容与电容触摸传感振荡器连接，所述电容触摸传感振荡器包括高功耗电容触摸传感振荡器和低功耗电容触摸传感振荡器。

【技术特征摘要】
1.一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，其包括传感电容、电容触摸传感振荡器和中央控制单元，所述中央控制单元分别与传感电容和电容触摸传感振荡器连接，所述传感电容与电容触摸传感振荡器连接，所述电容触摸传感振荡器包括高功耗电容触摸传感振荡器和低功耗电容触摸传感振荡器。2.根据权利要求1所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述传感装置还包括FVR模块和DAC模块，所述中央控制单元分别与FVR模块和DAC模块连接，所述FVR模块用于输出第一参考电压（VFVR），所述DAC模块用于输出第二参考电压（VDAC）。3.根据权利要求1所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述传感装置还包括定时/计数模块，所述定时/计数模块包括定时器（TIMER0）和计数器（TIMER1），所述电容触摸传感振荡器的输出端与定时/计数模块的输入端连接，所述中央控制单元与定时/计数模块连接。4.根据权利要求1所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述中央控制单元包括处理模块和寄存器，所述处理模块用于处理数据，所述寄存器用于存储数据、还用于控制切换传感电容与低功耗电容触摸传感振荡器连接或者与高功耗电容触摸传感振荡器连接。5.根据权利要求1所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述高功耗电容触摸传感振荡器包括比较器、第一偏置电流源（I1）和第二偏置电流源（I2），所述比较器是三端输入比较器，所述比较器包括第一比较器（C1）和第二比较器（C2），所述高功耗电容触摸传感振荡器还包括第一PMOS晶体管（M1）、第二NMOS晶体管（M2）、第一非门（A1）、第二非门（A2）和第一SR锁存器（SR1），所述第一PMOS晶体管（M1）的栅极与所述第二NMOS晶体管（M2）的栅极连接，所述第一PMOS晶体管（M1）的源极连接电源电压，所述第一PMOS晶体管（M1）的漏极与第一偏置电流源（I1）的输入端连接，所述第一偏置电流源（I1）的输出端与第二偏置电流源（I2）的输入端连接，所述第二偏置电流源（I2）的输出端与第二NMOS晶体管（M2）的漏极连接，所述第二NMOS晶体管（M2）的源极连接电源地，所述第一偏置电流源（I1）和第二偏置电流源（I2）的连接节点分别与所述传感电容的一端、第一比较器（C1）的反相输入端、第二比较器（C2）的反相输入端连接，所述传感电容的另一端接电源地，所述第一比较器（C1）的反相输入端与第二比较器（C2）的反相输入端连接，所述第一比较器（C1）的正相输入端接收所述FVR模块输出的第一参考电压（VFVR），所述第二比较器（C2）的正相输入端接收所述DAC模块输出的第二参考电压（VDAC），所述第一比较器（C1）的输出端分别连接第一SR锁存器（SR1）的S输入端和第二非门（A2）的输入端，所述第二比较器（C2）的输出端分别连接第一SR锁存器（SR1）的S输入端和第二非门（A2）的输入端，所述第二非门（A2）的输出端与第一SR锁存器（SR1）的R输入端连接，所述第一SR锁存器（SR1）的Q输出端输出第一振荡频率，所述第一SR锁存器（SR1）的Q输出端分别与第一PMOS晶体管（M1）的栅极、第二NMOS晶体管（M2）的栅极、第二比较器的使能输入端（EN2）、第一非门（A1）的输入端连接，所述第一非门（A1）的输出端与第一比较器的使能输入端（EN1）连接。6.根据权利要求4所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述比较器为正相输入端和反相输入端均采用耗尽型NMOS管的比较器。7.根据权利要求1所述的一种片内集成电容触摸传感装置，其特征在于，所述低功耗电容触摸传感振荡器包括第三偏置电流源（I3）、第四偏置电流源（I4）、第五偏置电流源（I5）、第六偏置电流源（I6）和第二SR锁存器（SR2），所述低功耗电容触摸传感振荡器还包括第三PMOS晶体管（M3）、第四NMOS晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：施乐，肖永贵，谷京儒，
申请(专利权)人：深圳市汇春科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44