触控感应装置的判读方法

1.一种触控感应装置的判读方法，其中该触控感应装置包括一触控板、 一积分器以及一存储器，且该触控板连接于至少一等效电容，该判读方法包 括下列步骤：
(a)针对每个该等效电容进行充电使该积分器产生一第一输出波形；
(b)将该第一输出波形放大并转换成为一第一数字信号；
(c)将该第一数字信号乘以一比例数以得到至少一电位基准值；
(d)将每个该电位基准值存入该存储器；
(e)触碰该触控板；
(f)扫描该触控板以得到每个该等效电容的至少一电位变动值；以及
(g)比较每个该电位基准值以及相对于每个该电位基准值的每个该电 位变动值，以判读该触控板上的哪一点被触碰。
2.如权利要求1所述的判读方法，其特征在于步骤(a)还包括步骤如下：
(a1)提供一第一脉波至每个该等效电容使其感应出一第一能量；以及
(a2)将该第一能量存入该积分器。
3.如权利要求2所述的判读方法，其特征在于步骤(c)的该比例数可由使 用者指定，以自由调整触控灵敏度的高低。
4.如权利要求1所述的判读方法，其特征在于步骤(d)还包括一步骤：清 除该积分器中的该能量。
5.如权利要求1所述的判读方法，其特征在于步骤(e)与(f)之间还包括 步骤如下：
(e1)提供一第二脉波至每个该等效电容使其感应出一第二能量；
(e2)将该第二能量存入该积分器；以及
(e3)将该积分器的一第二输出波形放大并转换成为一第二数字信号，该 第二数字信号即为该电位变动值。
6.如权利要求1-5之任一所述的判读方法，其特征在于该触控感应装置 皆包含一微控制器，用以控制各步骤。
7.如权利要求1所述的判读方法，其特征在于该触控感应装置所包含该 存储器及该积分器是整合于一微控制器中。
8.如权利要求1所述的的判读方法，其特征在于该存储器是为一随机存 取存储器。
9.一种触控感应装置的判读方法，其中该触控感应装置包括至少一按键、 一积分器以及一存储器，且每个该按键连接于一电容，该判读方法包括下列 步骤：
(a)针对每个该电容进行充电使该积分器产生一第一输出波形；
(b)将该第一输出波形放大并转换成为一第一数字信号；
(c)将该第一数字信号乘以一比例数以得到至少一电位基准值；
(d)将每个该电位基准值存入该存储器；
(e)触碰至少一该按键；
(f)扫描每个该按键以得到每个该电容的一电位变动值；以及
(g)比较每个该电位基准值以及相对于每个该电位基准值的每个该电 位变动值，以判读哪些该按键被触碰。
10.如权利要求9所述的判读方法，其特征在于步骤(a)还包括步骤如下：
(a1)提供一第一脉波至每个该电容使其感应出一第一能量；以及
(a2)将该第一能量存入该积分器。

技术领域\n本发明是指一种触控感应装置的判读方法，尤指一种电容式触控感应装置的 判读方法。\n背景技术\n一般的触控感应装置在系统设计上可分为电阻式及电容式两种，以常用的电 容式触控感应装置来说，为了要判断装置上的哪一个按键有被触碰到，通常会在 装置启动时，先针对某一个按键所充的电位能量进行纪录，之后再利用该电位数 值与其他具有等效电容的按键开关所充的电位能量的数值进行比较；若低于该数 值，系统即判断该按键被按下；若高于或等于该数值，系统将不予理会。\n以实际的电路元件的作动来看，首先，该感应装置会送出一连续脉波给某一 个按键的电容元件或是具有一等效电容的触控板(Pad)，而该电容元件与该等效电 容的另一端则是连接于一积分器以针对该连续脉波进行储能，待该连续脉波传送 完毕后，所积分的波形即会被放大并转换为数字讯号，最后该数字讯号会被存入 存储器中，所存入的数值即为偏压准位(bias level)，接着，只须连续扫描该感 应装置的触控感应区，将感应区上各点的积分电位在经由放大以及转换成数字讯 号之后与先前所纪录的偏压准位进行数值比较；而当触控感应区上各点的数值低 于原先的偏压准位时，该感应装置即可判断出有哪几点被触碰到。\n此种传统方法虽然所占用的系统存储器甚少，但假如该触控感应装置需使用 数量庞大的按键时，会因为多个耦合电容的电容值误差或是触控板上的等效电容 的误差，导致装置的灵敏度与侦测范围受到严重影响；因此，该方法应用于按键 量少的系统方面虽不易产生影响，但若使用在具有多按键的触控感应装置的系统 上，则会因为各点的等效电容所储存的能量不均匀，而导致侦测范围与灵敏度的 无法提升。\n为了改善这个缺陷，传统上皆是针对耦合电容与触控板上的等效电容进行改 进，但至今仍无法克服然以下两项难题：\n(1)虽然各个电容的电容值标注相同，但每个电容在制造的过程中会因些许 误差导致电容值也有些许不同，因此在时间与电流保持一定的条件下所充的电压 将会有所不同；因此，若要由此点加以改善，则必须先针对每一个电容进行测量。\n(2)电路板上设计成的触控板所具有的等效电容会因为在洗板的过程中，由 于铜箔或是电路板板材的厚度的不均匀，而导致触控板所形成等效电容的容值亦 有所不同；因此，若要使得所充的电位能量相同则要调整触控板的等效电容，使 其达到电容值相同才有可能。\n发明内容\n本发明的主要目的是为了要提升电容式触控感应装置的侦测范围与灵敏 度。\n本发明的另一目的为帮助电容式触控感应装置进行多按键的触控感应侦 测，并且不会因为外部元件的电性的不理想化或是触控板的等效电容的不均 匀而受到影响。\n本发明的主要构想是将触控感应装置上所需的各点按键的等效电容所储 存的能量全部纪录到存储器中；当此次所存的数值与前次有所不同，则触控 感应装置将得知有那几点按键被按下去，并且可由微控制器进行控制每次纪 录的值须达到低于多少的程度即产生动作反应。\n根据本发明的主要构想，提出一种触控感应装置的判读方法，其中该触 控感应装置包括一触控板、一积分器以及一存储器，且该触控板连接于至少 一等效电容，该判读方法包括下列步骤：(a)针对每个该等效电容进行充电使 该积分器产生一第一输出波形；(b)将该第一输出波形放大并转换成为一第一 数字信号；(c)将该第一数字信号乘以一比例数以得到至少一电位基准值；(d) 将每个该电位基准值存入该存储器；(e)触碰该触控板；(f)扫描该触控板以得 到每个该等效电容的至少一电位变动值；以及(g)比较每个该电位基准值以及 相对于每个该电位基准值的每个该电位变动值，以判读该触控板上的哪一点 被触碰。\n根据本发明的主要构想，提出另一种触控感应装置的判读方法，其中该 触控感应装置包括至少一按键、一积分器以及一存储器，且每个该按键连接 于一电容，该判读方法包括下列步骤：(a)针对每个该电容进行充电使该积分 器产生一第一输出波形；(b)将该第一输出波形放大并转换成为一第一数字信 号；(c)将该第一数字信号乘以一比例数以得到至少一电位基准值；(d)将每个 该电位基准值存入该存储器；(e)触碰至少一该按键；(f)扫描每个该按键以得 到每个该电容的一电位变动值；以及(g)比较每个该电位基准值以及相对于每 个该电位基准值的每个该电位变动值，以判读哪些该按键被触碰。\n本发明通过下列附图及详细说明，可被更深入的了解：\n附图说明\n图1是本发明实施方式的流程图及信号波形图；\n图2是本发明第一种电容式触控感应装置的结构示意图；\n图3是本发明第二种电容式触控感应装置的结构示意图；\n图4是本发明第一连续脉波传送至电容的信号波形图；\n图5是本发明积分器的输入/输出信号波形图；\n图6是本发明运算放大器的输出信号波形图；以及\n图7是本发明模拟/数字转换器的输出信号波形图。\n具体实施方式\n本发明所采用的原理为，首先必须存入各个按键的充电值当作电位基准 值，以提供各点按键在触碰之后电位变动的比较，当有手接触时按键上的电 荷能量将会被手指吸引，而此时按键的充电电位值理应低于原来的充电电位 基准值，此时微控制器就可以判断出按键中的那一点按键被按下。\n现以配合图1的本发明实施方式的流程图及信号波形图来作说明：\n在微控制器控制系统动作的流程上大致可分为(1)储存电位基准值以及(2) 按键扫描等两个阶段；\n(1)储存电位基准值阶段\na.先由微控制器的输出端输出一第一连续脉波至一触控板的等效电容、 或是所有按键的电容上。\nb.该第一脉波经由等效电容电容或是按键的电容后由另一端会感应出一 第一能量，并存入积分器中。\nc.将积分器所输出的一第一波形输入至运算放大器以进行信号放大。\nd.运算放大器的输出在经由模拟/数字转换电路转换成一第一数字信号 后，将此值乘上一定的比例数(如95％或90％；此处乘上一定的比例数，是为 了能够自由控制灵敏度的高低；比例数如果设定的越低，则触控的灵敏度会 下降；若设定的太高，则可能会因为一点干扰即导致微控制器误判的情况出 现，因此其可针对外部电器的机构来进行调整，以达到最佳触控范围)之后， 再存入存储器中，作为电位基准值，以提供后续扫描各点的用，最后释放掉 积分器上该按键的电荷。\ne.将所有触控板或按键的电容的电位基准值皆存入存储器中之后，便可 进入下一个按键扫描阶段，并等待使用者触碰按键或触控板。\n(2)按键扫描阶段\n当使用者触碰按键或触控板之后，即进入按键扫描阶段，动作一开始与 储存电位基准值阶段的步骤a至步骤d相同；\nf.先由微控制器的输出端输出一第二连续脉波至该触控板的等效电容、 或是所有按键的电容上。\ng.该第二脉波经由等效电容电容或是按键的电容后由另一端会感应出一 第二能量，并存入积分器中。\nh.将积分器所输出的一第二波形输入至运算放大器以进行信号放大。\ni.运算放大器的输出在经由模拟/数字转换电路转换成一第二数字信号 后，该第二数字信号即为该按键或触控板被使用者触碰之后的电位变动值。\nj.将该电位变动值与存储器中的该电位基准值进行比较；当该电位变动 值低于该电位基准值，表示有人触摸了该按键或触控板，微控制器即送出座 标值，并继续扫描下一按键，反之，若该按键或触控板的该电位变动值大于 或等于该电位基准值，表示该按键无人触碰，微控制器即不予理会，并继续 扫描下一按键。\n值得一提的是，实施本发明所使用的该存储器可为一随机存取存储器， 而若系统发生断电或是重置开关启动时，微控制器则必须重新计算并储存电 位基准值。\n本发明所采用的电容式触控感应装置的判读方法可以借由图2(a)及图2(b) 等两种架构以进行检测，其皆为目前市面上最常使用的方式，如图所示，图2(a) 是将电容设计在触控板的电路板上，使电路板产生许多个等效电容，图2(b) 是于每个按键直接连接上一颗电容元件以进行电荷耦合。其中，在图2(a)中 的各等效电容可以设计成各种形状，如图3所示的梳型、蛇型、以及螺线型 等，但本发明的判读方法无须拘泥于图中等效电容的形状，而可达到所需要 的灵敏度。\n以图4至图7的实际的信号波形图来进行解说；当电容式触控感应装置 启动后会先进入储存电位基准值阶段，此阶段的目的在于存入所有按键的基 本电位能量、并提供给各点电位以进行比较，在储存电位基准值阶段下会产 生一连串的脉波给一电容元件或等效电容，如图4所示。在充电时间区域与 放电时间区域下电容元件或等效电容的另一端会感应出一电荷能量的强弱， 并且将其输入给积分器，如图5所示。积分器输出类似于锯齿波形状的波形， 其中，由于积分器输出的信号振幅过小，因此必须经由一运算放大器将信号 增强，如图6所示。最后，在经过模拟/数字电路将其转换成图7的数字信号 之后，微控制器再将此值乘上一比例数以成为一电位变动值(此比例数是为了 要明确知道将来在进入按键扫描阶段时各个按键的最低启动电位条件为何)， 最后，此电位变动值会被存入存储器中。\n在储存电位基准值阶段完成后，就会进入按键扫描阶段，此阶段在扫描 各按键后一样会经由积分器、运算放大器以及模拟/数字转换电路的处理程序； 当转成数字讯号而得到电位变动值之后，会将其与该按键的电位基准值进行 比较，若该电位变动值低于该电位基准值，则微控制器会判断此按键已被按 下，最后由输入/输出端(I/O)将按键的座标输出。\n上述实施例中的微控制器虽然是以与存储器及积分器分开设置的方式达 成本发明的目的，但在实际制作上亦可以将存储器及积分器整合至微控制器 中以达成本发明的发明目的。\n综上所述，本发明的触控感应装置的判读方法可以大幅度地增加电容式 触控感应装置的感测范围与灵敏度，同时在触控按键的型式与数量上将可进 行各种弹性的设计与各种变化，而不会因为外部元件的电性的不理想化或是 触控板的等效电容的不均匀而受到影响。