【经验】容性触摸按键设计，需要注意哪些地方？

时间： 2019-09-05 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

随着智能手机时代的到来，容性触摸按键，以其“酷炫、方便、功能强大”等优点，正大面积得到应用。不仅手机，就连微波炉，油烟机，空气净化器等等，按键都已向容性触摸按键靠齐。那么，对我们工程师而言，除了在享受这些便利之外，我们在设计的时候，要注意些什么呢？

一、选择性能好、性价比高的容性触摸芯片

能实现容性触摸按键功能的芯片不少，但在性能上能够做到优秀的，却是不多。世界知名精密混合信号器件半导体提供商SILICON LABS，以其独特的C2D技术，提供了多个MCU系列可供我们大家选择：

1）C8051F70X系列，C8051F71X系列，C8051F75X系列，C8051F76X系列，C8051F97X系列：51核，集成C2D外设，优势是，最高容性通道数可以高达43个通道；

2）EFM32JG系列：CORTEX-M4核，集成C2D外设，优势是32核，超低功耗；

3）EFM8SB10系列：51核，集成C2D外设，优势是，性价比超高；

二、根据项目所需、确定恰当按键形式

容性触摸按键，有多种形式，要根据实际应用需求进行选择：

1）一对一按键：一个容性检测通道，连接着一个容性触摸按键；优点是硬件、软件设计都简单，缺点是，容性检测通道使用效率低。

图1：一对一按键

2）矩阵按键：通过行扫、列扫的方式，用以扩展触摸按键数量，优缺点与"一对一按键"恰好相反，提高了通道的利用效率，但软硬件开发难度要提升了。

图2：矩阵按键

3）编码按键：它是充分利用容性检测的特性、在有限通道下可极大扩展按键数量的方式，同样，软硬件设计也会更复杂些。

图3：编码按键

4）滑条：可用来直观、线性调节参数的触摸按键方式，通过差分方式，可以实现很高的精度。

图4：滑条

5）飞梭：这可以理解为是将滑条环形化了，模仿了传统的飞梭，其特性及设计方法类似于滑条。

图5：飞梭

三、布线很关键

1）布线布局：容性通道线，要走在按键之间，不要走在按键下面；要走在底层，不要走在顶层。

2）关于覆铜处理：为了更好地实现抗干扰效果，顶层要覆铜皮，而又为了不使基电容值过大，底层要覆铜网。

3）间距处理：为了不使基电容值过大，顶层铜皮与按键之间，要留有约1mm的间距，电容通道布线要铺地间的间隙，也要留约1mm的间隙；

4）规避干扰：C2D模块，电容检测灵敏度很高，为了防止干扰串进电容检测，对于像LED驱动线、蜂鸣器驱动线，等，要远离容性触摸通道布线。

图6：机顶盒示例

四、软件算法决定了许多辅助功能

决定容性触摸按键功能及性能的，除了硬件要注意外，软件起着非常重要的作用。

1）去噪声的处理：电容出来的原始值，会随着板子的不同，噪声峰峰值会有所不同，而根据噪声的特点，采用去极，及累加求平均的方式处理后，即使在基值达到约20000多，也只有10左右，可以达到非常稳定的效果。

2）动态门限的处理：在一些应用中，比如浴室中触摸按键，湿度会出现显著的变化，电容基值会有很大的不同，此时，在不同的湿度下，就不能用统一的门限（触发门限、释放门限），否则，就容易产生误判断，因此，为了避免误判断，要在不同的湿度环境下，选用不同的门限。

容性触摸按键，固然强大，但对设计者也提出了诸多要求。如上述，本文从芯片选型、按键形式选择、布线方法、软件算法，等四个方面总结了设计容性触摸按键的设计注意事项，希望能对读者有所帮助。

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全部评论（8）

luodb2012 Lv5. 技术专家 2019-12-13

学习了
siner Lv3. 高级工程师 2017-12-21

很好，学习了，正好现在用得上
用户50283199 Lv7. 资深专家 2017-11-17

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结构 Lv3. 高级工程师 2017-11-15

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luosai Lv8. 研究员 2017-11-15

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duanmaxie Lv8. 研究员 2017-11-15

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用户67900951 Lv5. 技术专家 2017-11-15

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自动挡蚂蚁 Lv6. 高级专家 2017-11-15

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