电容式触摸按键设计指南

电容式触摸传感器在智能手机的触摸按键布局设计在本系列文章的第1部分中，我们不仅探讨了机械按键用户界面与电容式触摸传感器用户界面的差异，而且还讨论了步骤1（设备的外观与质感）以及步骤2中的原理图设计部分。

第2部分，我们将介绍将机械按键替换成电容式感应按键时所需的设计布局。

此外，我们还将举一个应用实例。

步骤2：布局：对于电容式传感器设计方案而言，布局非常重要，因为传感器很容易受外部噪声影响。

每个布局都必须针对特定应用创建，因此布局辅助工作通常着眼于提供建议。

所以，一般很难一开始就给出理想的设计。

在设计任何电容式传感器布局时，开发人员必须考虑的重要参数包括：●传感器尺寸：传感器尺寸取决于覆盖层厚度。

覆盖层越厚，传感器就越大。

考虑到较小按键对触摸不够敏感，而较大按键对触摸太过敏感，这都是我们不想要的，因此要优化按键尺寸。

●寄生电容（CP）：传感器的PC电路板迹线的固有电容叫寄生电容。

大传感器CP可使其更难感应传感器电容的微小变动，从而可降低灵敏度。

电容式感应布局应将传感器CP 保持为最小。

●迹线长度：较长的迹线长度可增大传感器的CP，从而可降低传感器灵敏度。

此外，长迹线还会像内部天线一样，降低传感器的抗噪性。

●功耗：传感器CP是影响器件功耗的主要因素之一。

较大的传感器CP可增大传感器因此而必需扫描的时间，导致整体功耗上升。

要降低功耗，传感器CP必须保持最小。

一次成功优化所有这些参数并非小事。

为了避免布局重新设计的多次反复进行，电容式感应技术厂商提供了各种高级工具来简化该流程。

例如，赛普拉斯提供的设计工具套件就是一款这样的工具，可帮助开发人员纠正布局设计。

此外，它还可帮助各团队避免不太容易发现的错误，这些错误的消除可能非常耗时耗力。

该设计工具套件是EZ-Click软件工具的一部分，可帮助配置MBR器件。

电容触摸式按键设计规范及注意事项技术研发中心查达新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，使得电容式触摸式按键应用于电路中，替代传统的机械式按键操作。

关于电容触摸式按键设计，有下列要求：1.PCB触摸焊盘①.感应按键面积，即焊盘接触面积应不小于手指面积的2/3，可大致设计为5*6mm、6*7mm；且按键间的距离不小于5mm，如下图：②.连接触摸按键的走线，若是双面板尽可能走按键的背面，走在正面的画需保证离其他按键2mm以上间距；③.感应按键与覆铜的距离不小于2mm，减少地线的影响；2.感应按键面壳或外壳①.面壳材料只要不含有金属都可以，如：塑胶，玻璃，亚克力等。

若面壳喷漆，需保证油漆中不含金属，否则会对按键产生较大影响，可用万用表电阻档测量油漆表面导电程度，正常不含金属油漆的面壳电阻值应为兆欧级别或无穷大。

通常面壳厚度设置在0～10mm之间。

不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。

②.可以用3M胶把按键焊盘与面壳感应端黏连、固定，或者通过弹簧片方式焊接在PCB焊盘的过孔上与面壳感应端相连；如下图：③.触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm 比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。

要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。

空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。

所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

PCB与双面板粘接，PCB带双面胶与面板装配时都要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或用夹具压紧。

为了保证PCB板与面板之间没有空气，需要在双面板上开孔和排气槽，并且与PCB上开孔配合。

设计夹紧夹具时，重点压触摸按键的部位，确保感应部位没有空气。

电容式触摸按键解决方案一、方案简介在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸按键已被广泛采用.由于其具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键.触摸按键方案优点:1、没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本.2、其感测部分可以放置到任何绝缘层〔通常为玻璃或塑料材料〕的后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘.以起到防潮防水的作用.3、面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,外型美观、时尚,不褪色、不变形、经久耐用.从根本上解决了各种金属面板以与各种机械面板无法达到的效果.其可靠性和美观设计随意性,可以直接取代现有普通面板〔金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘〕,而且给您的产品倍增活力！4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口,满足各种产品接口需求.二、原理概述如图1所示在PCB上构建的电容器,电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块"覆铜焊盘〞,触摸按键与周围的"地信号〞构成一个感应电容,当手指靠近电容上方区域时,它会干扰电场,从而引起电容相应变化.根据这个电容量的变化,可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键.接地板通常放置在按键板的下方,用于屏蔽其它电子产品产生的干扰.此类设计受PCB 上的寄生电容和温度以与湿度等环境因素的影响,检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整.基准电容值由特定结构的PCB产生,介质变化时,电容大小亦发生变化.图1 PCB上构建开放式电容器示意图三、方案实现该系列电容式触摸按键方案,充分利用触摸按键芯片内的比较器特性,结合外部一个电容传感器,构造一个简单的振荡器,针对传感器上电容的变化,频率对应发生变化,然后利用内部的计时器来测量出该变化,从而达到响应触摸功能的实现.该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块,可以做到一个I/O口对应一个按键,外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可通过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口；1.8-3.6V宽电压工作X围,支持电池供电.超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、最大工作电流0.8mA;MCU内部的数控振荡器<DCO>,可提供高达16MHz的频率,能在1uS时间内激活并实现稳定工作.MCU上电启动自动校准,生产、测试过程简单；可支持按钮、滑块、滚轮以与近距离传感器；适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等；灵敏度可调节,具有很高的调节性；具有先进的防干扰措施,防止按键误动作,全自动补偿,不受环境温湿度影响.通讯接口多样性：提供IIC、SPI、UART等接口.图2 方案示意图四、触摸按键原理图图3 子机21键触摸按键方案原理图五、实物图片图4 无绳子机21键PCB六、电路板布局注意事项：1．将电路连接到触摸板由于电线会增加基准电容,因此应尽量缩短触摸板的连接线.由于弯曲可能影响整个电容变化,连接线应尽可能保持稳定的形状,这点同样非常重要.由于触摸板驱动电路本身具有高阻抗,因此应避免将高速或大电流驱动电线靠近触摸板电线.1.触摸板的形状和大小可使用标准实体填充的圆形或方形按键板. 可在按键板上钻孔以便提供背光,这不会影响电容性能. 按键板周围通常是接地区域. 可以使用网状和实体填充. 与接地区域的间隙通常为按键板尺寸的1/20. 如果使用10mm的按键板,则适合使用0.5mm的间隙〔请参见图5〕.图5 触摸板的大小和形状在滚动条应用中,按键板应紧密地封装在一起. 在此情况下,未使用的相邻按键板将通过器件接地.这将在活动按键板周围形成动态接地平面.通常,按键板尺寸越大,其敏感度就越高.该限制是当手指无法覆盖按键板区域时,增加按键板尺寸并不会产生更好的效果.按键板与接地平面之间的间隙也会影响其敏感度.在滚动条应用中,按键板不能太大,这一点很重要. 普通手指应能覆盖一个半大小的触摸板.2.PCB厚度与非活动表面接地由于电容器传感器板通常放置在其它电子器件的顶部,这有助于将地线排在PCB的下侧,使传感器能够屏蔽下方电子器件产生的辐射噪声.如果采用FR4材料,PCB的厚度对传感器影响不大. 若采用柔性PCB材料,如聚酰亚胺薄膜<Kapton>,那么材料越薄,下方的接地板就更靠近传感器按键的表面,且可能干扰其电容性能. 通过使用40%或更小的网状接地可以减小耦合区域,从而能够降低此影响.七、覆盖1．覆盖材料选择覆盖材料时须考虑两大因素：电容耦合性能〔介电常数〕静态击穿特性表1显示了一些常用材料的介电常数：材料的介电常数越高,手指与传感器板之间的电容耦合性能就越佳.除空气和某些木头外,上述材料非常适合用作覆盖材料.由于空气具有较低的电容耦合特征,因此应尽量不要在传感器板与覆盖材料之间留有空隙.空隙还可能聚集水分,当温度突然改变时这些水分可能凝聚到传感器表面. 请参阅8.3 Section了解有关粘合和填充复合材料的信息.表2显示通过覆盖一些常用材料,可避免出现12kV损坏的最小厚度：要增强ESD保护,可添加一层聚酰亚胺薄膜,这可以大幅提高覆盖层的击穿容限.2. 覆盖层厚度与敏感度对比覆盖层厚度通常与敏感度成反比,也成反向指数关系.诸多因素可能影响电容传感板的敏感度：按键板尺寸覆盖层材料与其厚度感应方法增益〔包括IIR滤波器增益和时钟速度〕3.粘合和其它填充复合材料在大多数应用中,传感器电极与覆盖层材料之间应密封耦合.设计人员可以在填充表中选择以机械方式还是粘合方式将覆盖层材料按压在PCB板上.选择粘合剂时须考虑两大因素：材料不得携带电荷并且不得影响电容性能〔因此,它应当为绝缘体〕.材料不会吸收水分.3M™ 467MP和468MP高性能丙烯酸双面胶带具有4.2mil 58磅涂有聚乙烯的牛皮卡纸,是此应用的理想选择.技术支持：胡立忠：0752-*******转816 ：0752-*******：402290722八、通讯协议描述：3.通讯总线：a.工业标准NXP I2C 总线协议.b.本部件工作在SLA VE模式.c.可支持最大速率：400Kbps.d.本部件I2C地址〔7位〕0x6E.*MASTER读数据指时序：Start->发写命令〔0xDC〕->等待应答->写字节偏移地址<0x00>< 本方案直接从0X00开始读数据>->等待应答-> Stop->Start->发读命令<0xDD>->等待应答->读数据->非应答->Stop其它指令请参考标准I2C协议,不再详述.2．中断Pin置低：检测到按键,从0x00地址开始读4个字节按键数据.置高：无任何按键被检查到.3.I2C寄存器定义所有寄存器初始值：0x00Bit置1：对应按键按下.Bit置0：对应按键释放.DECT彩屏子机触摸按键图片数字无绳子机21键键值对应表：V oIP+DECT+MID方案触摸按键图片VoIP座机按键丝印板图座机按键键值对应表：。

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。

触摸式感应按键的设计原理及指南
一、触摸式感应按键的设计原理
触摸式感应按键（Touch Sensitive Buttons）是一种控制开关，通
常用于电子设备中，它是在按压按键时会产生电子信号，从而控制电子设
备的功能或者更改其设置参数。

这种按键的原理非常简单，通常由两个金
属层组成，其中一层为电极，用于获取输入信号并将其转换为电流信号，
另一层为另一个电极，用于将电流信号转换为电压信号，从而达到控制功
能的目的。

当触摸按钮被按下时，两个电极之间会形成一个完整的电路，
从而使电路发生电动势，从而产生电子信号。

二、触摸式感应按键的指南
1、在触摸式感应按键的设计中，应该考虑到按键的体积和尺寸，以
便在电子设备中更容易操作。

2、触摸感知开关的尺寸设计应尽量紧凑，以便尽可能的节省电子元
件的空间，以节约空间，同时也提高电路的密度。

3、触摸式感应按键的设计要考虑材料选择问题，材料应选择抗静电、耐高温的高品质材料，这样才能确保触摸按键能够在高温下长期运行。

4、在触摸式感应按键的设计中，还应考虑触点的位置，防止触点太
近或太远，这样可以避免按键感应失效的情况，有利于确保触摸按键的正
常操作。

电容式触摸面板PCB Layout 指南本文旨在为S-Touch T M 电容触摸感应设计所采用的各种PcB(印刷电路板)的结构和布局提供设计布局指导,包括触摸键,滑动条和旋转条。

鉴于在多种应用中,两层PCB 板被广泛采用,本文以两层PCB 板为例,介绍PCB 板的设计布局PCB 设计与布局在结构为两层的PCB 中，S-Touch 触摸控制器和其他部件被布设在PCB 的底层，传感器电极被布设在PCB 的顶层。

每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。

需要指出的是，S-Touch 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布任何传感器电极。

顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔，铜箔距离感应电极需在3mm 以上PCB 设计规则第1层（顶层）•传感器电极位于PCB 的顶层（PCB 的上端与覆层板固定在一起），感应电极一般布置为一个焊盘，所有感应电极面积尽量保持一致大小，有效面积不得小于25mm ²，但也不能超过15mm ²×15mm ²，若超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。

感应电极大小应根据覆层板（外壳）的材料和厚度来适当布置，对应关系为（仅供参考）：空白区域可填充网状接地铜箔(迹线宽度为6密耳，网格尺寸为30密耳)。

•顶层可用来布设普通信号迹线（不包括传感器信号迹线）。

应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。

传感器信号迹线宽度请选用0.15mm~0.2mm ，建议不要超过0.2mm 。

•感应电极与接地铜箔的距离至少应为2mm ，我公司建议在3mm 以上感应电极面积亚克力普通玻璃ABS 6mm ×6mm 1.0mm 2.0mm 1.0mm 7mm ×7mm 2.0mm 3.0mm 2.0mm 8mm ×8mm 3.5mm 4.0mm 3.5mm 10mm ×10mm 4.5mm 6.0mm 4.5mm 12mm ×12mm 6.0mm 8.0mm 6.0mm 15mm ×15mm8.0mm12mm8.0mm第2层（底层）•传S-Touch控制器和其他无源部件应该设计布局在底层。

学校代码: 11059学号: 0805070076Hefei University毕业论文(设计 B A CH ELO R D IS S ERTATIO N论文题目:电容式触摸按键的设计与实现(软件部分学位类别:工学学士学科专业:自动化作者姓名:贾克慎导师姓名:储忠完成时间: 2012-5-24电容式触摸按键的设计与实现(软件部分中文摘要当今,自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展,在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸式按键作为一种接口技术已被广泛采用。

由于具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统的机械按键转向触摸式按键。

在触摸按键技术方面,目前主要可分为电阻式触摸按键与电容式感应按键。

由于电阻式的触摸按键需要在设备表面贴一张触摸电阻薄膜, 其耐用性较低;而电容感应按键技术具有在非金属操作面板上无须开孔处理、防水防污、易清洁、无机械开关磨损而寿命长等优点。

本论文通过分析电容式触摸感应技术,研究人体触摸算法,设计出基于PIC单片机的电容式触摸按键系统。

根据系统的要求完成了整体方案设计,在所设计的控制方案里对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。

本论文主要介绍软件部分,并将系统软件分为:系统初始化模块、按键识别模块、LCD显示模块、高优先级和低优先级中断服务程序模块。

首先将各个模块进行分析研究,然后进行软硬件联合调试,最后完成该毕业设计所要求的内容。

关键词:电容式触摸感应;模块化;调试;PIC16F1937Design and implementation of capacitive touch keysAbstractNowadays,automatic control systems have been widely used and developed in Every aspect of life,the applicatio n of portable media players and mobile handsets, such as large-capacity, high-visib ility products, the touch buttons as an interface techno logy has been widely adopted. Easy to use, stylish and low-cost advantage, more and more electronic products began to shift fro m the traditio nal mechanical b uttons with to uch button.Touch-button techno logy can be divided into resistive touch butto ns and capacitive sensing buttons. Resistive touch keys touch the surface of the device is attached a resistive film, the lower its d urability; Capacitive sensing key technolo gies has a hand le on the panel o f no n-metallic operating without opening, watering pollution, easy to cleaning, non-mechanical switches wear long life advantages.In this paper, by analyzing capacitive touch sensing techno logy and studying human touch algorithm, we finish the design of capacitive touch b utton system ba sed on PIC microcontroller. According to the requirements of the system we complete the overall design of the control system,in which hardware and software design are discussed in detail. This paper mainly introduces the software part, which is divided into four modules: the system initialization module, the key recognition module, LCD display module, a high priority and low priority interrupt service routine module. First do analysis and stud y on every module. Then co mb ine hardware with so ftware and debug. Finally comp lete the g raduatio n design’s requiremen ts.KEY WORD:Capacitive touch sensing;Modular design;Debugging; PIC16F1937目录第一章前言 (11.1 系统简介 (11.2 课题的研究背景 (11.3 课题研究现状与发展趋势 (1 1.4 课题研究的内容 (21.5 本章小结 (2第二章系统设计 (32.1 设计任务 (32.1.1 电容触摸感应技术的分析 (3 2.1.2人体触摸检测算法的研究 (5 2.2 总体方案分析 (52.2.1中央处理模块 (62.2.2电源转换电路 (62.2.3信息显示模块 (62.3 系统功能结构及组成 (62.3.1 系统功能结构 (62.3.2 系统组成 (72.4 本章小结 (7第三章系统软件设计 (83.1 软件设计思想 (83.1.1按键检测思想 (83.1.2 各个显示模块设计思想 (10 3.2 主处理程序设计 (103.3 按键设计模块 (143.3.1 按键识别 (143.3.2 按键的程序框图 (153.4 显示模块程序设计 (183.4.3 LCD显示模块 (183.5 软件开发环境介绍 (193.5.1 工程文件的建立 (193.5.2 源程序的加载 (213.5.3 源程序编译、下载 (223.6 本章小结 (23第四章硬件设计 (244.1 硬件设计原则 (244.2 电容式触摸式按键的设计 (24 4.2.1 PCB常规设计 (244.2.2电极与元件的设计 (264.2.3覆盖物 (284.2.4触摸式按键的原理 (284.3 显示模块的设计 (304.4 段式液晶驱动HT1621 (304.5 本章小结 (32第五章系统测试 (33第六章总结 (37参考文献 (38致谢 (40附录A系统原理图 (41附录B 系统PCB布线图 (42附录C 实物图片 (43附录D 程序代码 (44第一章前言在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸式按键作为一种接口技术已被广泛采用[1]。

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。

Capacitive Touch SensorDesign GuideOctober 16, 2008Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.1YU-TECH-0002-012-1 (3) (3) (5) (9) (11) (11) (17) (20)Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.2YU-TECH-0002-012-1Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.3YU-TECH-0002-012-11.2.( ) 3M 468MP NITTO 500 818Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.4YU-TECH-0002-012-13.4.Front PanelSensor PadSensor PadElectroplatingOrSpray PaintNothingCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.5YU-TECH-0002-012-11. (FPC) ITO (Membrane)ITO ITO ( 10K )FPC ITO MEMBRANEPCBCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.6YU-TECH-0002-012-12.ITO LCD ITO ( 10K )3. 1mm 8mm ( 8mm X 8mm )1mm 8mm X 8mm 2mm 10mm X 10mm 3mm 12mm X 12mm 4mm 15mm X 15mm 5mm18mm X 18mm( ) 196.85 mil (5mm)0.254mm(10mil)2mm 5mm2mmCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.7YU-TECH-0002-012-14.5. 20mil (0.508mm) IC 20mil (0.508mm) 10mil (0.254mm) 78.74 mil (2mm)Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.8YU-TECH-0002-012-16. IC 30cm20cm IC 7. LED( )Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.9YU-TECH-0002-012-11.LCD ( ) 2mm2.RF 6mm ( )Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.10YU-TECH-0002-012-13.( 10mm) ( )4.1 2mmIC IC IC1. IC2. 10M ±10%±10% (1uF) (22pF) ±20%3. ±500mV(VDD=5V) ±300mV(VDD=3V) ±100mV/1V(VDD)IC 2.5V4. 8MHz RC OSCI (C =22pF)RC OSCI IC ICCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.11YU-TECH-0002-012-1Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.12YU-TECH-0002-012-15.CHIP OP VDD VSS OP+R VDD VSS (R 47K 100K )6. Button (GPIO) 1 (Active-High) 0(Active-Low) Button 1 0 1 0 1 07. Open-Drain GPIO 0 (Vss) 1Wire AND ( )IC Open-Drain8. Toggle Toggle (ON)(OFF) ON 0 1 OFF 0 1 (Mode)OUTn ActiveINPn T TActiveT TCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.13YU-TECH-0002-012-19. Inter-Lock Toggle Push-Pull Active-Low OUT1INP1 OUT2OUT3 OUT4 OUT3 OUT2 OUT410. (INP) 10M (GND) 10M22pF 256uS IC 30cm 20cmKEYINP10MCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.14YU-TECH-0002-012-1Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.15YU-TECH-0002-012-111. IC ( IC ) ICIC SLEEP VDD VSS HOST 0 IC HOST 1 IC IC 256mS 384mS SLEEP 1 ICCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.16YU-TECH-0002-012-112. 6.5 ICTouch INPn OUTnActive Touch Active 13.(INP) 3.2IC 14. IC 16mS 24mS Active-LowPull-High Active-High Pull-Low15. MODE VSS(GND) R=47KC=0.001uF(102) C=0.01uF(103) IC OSCI 250KHz ( 50%)MODERCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.17YU-TECH-0002-012-11.INP 10M OSCI RC Bypass IC IC ( ) 2. OSCI RC3.ITO ITO 10K4.IC ( ) 196.85 mil (5mm)Layer2Layer 1Layer 10.254mm(10mil)2mm 2mm5mm5mm5. 1mm 8mm ( 8mm X8mm)1mm8mm X 8mm2mm10mm X 10mm3mm12mm X 12mm4mm15mm X 15mm5mm18mm X 18mm( ) 196.85 mil (5mm)0.254mm(10mil)5mm 2mm5mm2mm 0.508mm(20mil)2mm5mm0.254mm(10mil)2mmCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.18YU-TECH-0002-012-16. INP 10mil (0.254mm) IC 20mil (0.508mm)20mil (0.508mm) 78.74 mil (2mm) 196.85 mil (5mm) IC 30cm 20cmCopyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.19YU-TECH-0002-012-1Copyright © 2007-2008 Yured International Co., Ltd.20YU-TECH-0002-012-1OSCI 8MHz VDD ±100mV/1V (VDD)。

ARXXX 系列触摸感应按键设计指南(参考资料V1.0阿达电子目录1. 概述 .........................................................................................................................................3 2. 触摸按键的原理........................................................................................................................ 3 3. 触摸PCB 设计考虑 ....................................................................................................................4 3.1 PCB 设计关键点: ................................................................................................................ 4 3.2 减小PCB 的基准电容 . (4)3.3 触摸按键形式、间和铺地考虑 (4阿达电子1.概述现在的电子产品,触摸感应技术正日益受到更多关注和应用,与传统的机械按键相比,电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长,功耗小,成本低,体积小,持久耐用。

它颠覆了传统意义上的机械按键控制,只要轻轻触碰,他就可以实现对按键的开关控制,量化调节甚至方向控制,现在电容式触摸感应按键已经广泛用于玩具、电子手表、电视机面板、移动电源等一系列消费类电子产品中!2.触摸按键的原理两块导体(极板中间夹着一块绝缘体(介质就能构成的电容。

触摸按键方案随着技术的发展，触摸按键方案在现代电子产品中扮演着重要的角色。

触摸按键方案不仅影响用户体验，还对设备的可靠性和易用性产生重要影响。

在本文中，我们将讨论触摸按键方案的设计原则、常用技术和发展趋势。

一、设计原则触摸按键方案的设计应满足以下原则：1. 界面直观易懂：用户应能够直观地理解和操作触摸按键。

按键布局应合理，界面元素应清晰易辨。

2. 反馈及时准确：触摸按键的反馈应及时准确，以增强用户的交互体验。

典型的反馈方式包括声音、振动和光线。

3. 灵敏度可调：不同用户对于触摸按键灵敏度的需求不同，因此触摸按键方案应允许用户灵活调整触摸的感应程度。

4. 耐久可靠：触摸按键方案应具备良好的耐久性和可靠性，以确保长时间使用不出现故障或损坏。

二、常用技术触摸按键方案可以使用多种技术实现。

以下是几种常用的触摸按键技术：1. 电容触摸屏：电容触摸屏是目前应用最广泛的触摸技术之一。

它基于电容原理，通过触摸物体时的电荷变化来实现按键的检测和操作。

2. 阻性触摸屏：阻性触摸屏是较早期的触摸技术之一。

它基于电阻原理，通过两层导电薄膜之间的接触来实现按键的检测和操作。

3. 声表面波触摸屏：声表面波触摸屏是一种使用声波传导的触摸技术。

它通过发射超声波并接收反射波来实现按键的检测和操作。

4. 光学触摸屏：光学触摸屏利用红外线或激光来实现按键的检测和操作。

它通过检测光线的中断或反射来判断触摸事件。

三、发展趋势随着科技的不断进步，触摸按键方案也在不断发展。

以下是触摸按键方案的一些发展趋势：1. 多点触控：多点触摸技术允许用户使用多个手指或手指和手掌进行交互操作。

这使得用户能够更自由、更直观地操作设备。

2. 柔性触摸屏：柔性触摸屏可以弯曲和折叠，适应不同的设备形态和使用场景。

它的出现为可穿戴设备和可折叠设备提供了更多可能性。

3. 虚拟按键：虚拟按键通过在屏幕上模拟物理按键的方式来实现按键操作。

它可以根据不同的应用场景动态调整按键布局和样式，提供更灵活的交互方式。

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。

FingerTimeCapacitance 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2.32.3.1 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 。

低成本电容式触摸按键设计周志永;胡建人【摘要】In order to solve the problems of the traditional mechanism button which is slide and short life, the capacitive touch technology was used in touch buttons. It is widely used in many home appliances because of its simple circuit: just need one MCU and some other peripheral circuits. At first, a general introduce was given to this technology. To reduce the cost and improve the reliability, general-purpose chip PSoC CY8C24423 was used to replace the CapSense one, designs both hardware and software were included. The experimental results show that the capacitive touch buttons have a high precision, low wrong operation rate and adjustable sensitivity.%为解决传统的机械式按键输入方式易磨损、寿命短等问题,将电容式触摸技术应用到触摸按键之中,开展了对电容式触摸感应技术的分析,电容式触摸技术电路简单,只需要一个微处理器和一些外嗣电路就可以实现按键的检测与控制,因此适用于各种家用电器.首先介绍了电容式触摸控制的基本原理,本着降低成本和提高可靠性的前提,采用PSoC通用型芯片CY8C24423取代常规使用的CapSense型芯片,并给出了具体的软、硬件设计方案.研究结果表明,所设计的电容式触摸按键精度高、灵敏度可调、误操作率低,具有很大实用价值.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)003【总页数】4页(P365-368)【关键词】电容式触摸;PSoC;灵敏度;CY8C24423【作者】周志永;胡建人【作者单位】杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江,杭州,310018【正文语种】中文【中图分类】TP334.70 引言触摸输入方式已经在许多的领域得到了应用，例如手机触摸屏、MP3触摸滑条、抽油烟机触摸按键等。

触摸按键设计要求触摸按键画板法（以下所提到的芯片为HT45R34）●Sensor pad形状：Sensor pad形状可以为圆形，方形，三角形（实心型），抑可以线条构成此类圆形（镂空型），前者用于覆盖板较厚的情况。

后者则用于覆盖板较薄的情况下。

推荐用圆形，感应效果更佳。

●Sensor pad尺寸：Sensor pad面积越大灵敏度越大，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。

以圆形为例，一般设计为10m m～15mm的直径，符合成人手指的大小。

●Sensor pad与ground plane之间的间隔：间隔越大，touch swith的基础电容越小，RC震荡的频率越大，灵敏度也越大，但间隔太大，地对电场的约束越小，干扰越大；间隔太小，基础电容太大，灵敏度太小，且地对电场的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。

推荐的间隔为0.5m m～1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。

●布局要求：Sensor pad 要靠近MCU，每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。

IN,RREF,CREF引出脚要短，该RC模块要靠近MCU。

另外，复位电路，晶振电路要靠近MCU。

布线要求：由MCU的RC1～RC16PIN到touch swith的连线，要尽量的短，尽量远离其他走线或元件，线宽尽量窄（7～10mil）.要避免touch swith的连线临近高频的通信线（例如I2C SPI通信线），在没有办法避免的情况下，请让两者直交布线。

尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer （采用双面板时），使其受到人体的影响降低，且这些线与线之间的也要尽量互相远离，线周围也要铺上地，以保证其尽量少受到其他信号的干扰。

●覆盖板的材料：覆盖板为一些坚固，易安装的绝缘材料，介电常数在2.5～10之间，Demo Board 上采用的是压克力板材，还有很多可采用的板材，例如：普通玻璃，徽晶板等，覆盖板的介电常数越小，Sensor Padde的感应范围越小。

一、 电容性触摸感应芯片CP2680及CP2681系列简介电容式触摸感应按键作为一种新型人机交互界面，被广泛应用于多媒体播放器、移动电话、楼宇安防和家用电器等产品中。

与传统的机械按键相比，电容式触摸按键具备耐用，造价低廉，机构简单且易于安装等优点。

我司电容式触摸感应芯片CP26XX 系列，包括CP2680、CP2681、CP2682和CP2688。

其中CP2680有SOP8和SOP14两种封装，分别对应双键、四键；CP2681为单键，封装为SOT23-6L ；CP2682为八通道电容式触摸检测芯片；CP2688为带电容式触摸检测功能SOC 。

如需详细了解CP2682及CP2688应用，请查看我司相关应用文档。

二、 典型应用Ⅰ、数字量状态输出（STx ），参考应用电路：10KR1 10KSubject: 应用文档AN26009 Rev 1.0Model Name: 电容性触摸检测驱动系列NC CS GND K1VCC ST2K2ST1CP2680SOP82 键图1数字量状态输出电路图 说明：1、 每个感应通道对应一个状态输出，触摸时输出低电平，未触摸输出高电平。

2、 PWM 输出按键状态,低电平有效，频率约为6.7KHz,占空比与按键状态相对应。

3、 K1~K4不用的感应通道，直接接地即可。

4、 ST1~ST4为输出数字接口，上拉电阻根据实际应用确定阻值，可直接连接外部MCU 的GPIO 口。

Ⅱ、模拟量输出，参考应用电路：模拟量输出可以采用两种方式：一种是电阻分压，另外一种是PWM 低通滤波（4键）。

电阻分压模式：图2 2键模量输出电路图图3 4键模拟量电路图1112K3K2CS1314K18GNDK49GND10VCCCP2680SOP14VCCPWM 低通滤波模式：2.2u F图4 PWM 方式模拟量输出电路图说明：1、输出模拟量采用电阻分压方式灵活多变，根据需要分得电压值；PWM 低通滤波输出的模拟电压比较固定，如表3。

宝华电容式触摸感应按键面板 PCB设计指南1.触摸感应面板PCB设计的基本原则1.1. 遵循通常的数模混合电路设计的基本原则。

宝华电子的电容式触摸感应芯片，内部既成了精密电容测量的模拟电路，因此进行PCB设计时应该把它看成一个独立的模拟电路对待。

遵循通常的数模混合电路设计的基本原则。

1.2. 采用星形接地具体要求是触摸芯片的地线不要和其他电路公用，应该单独连到板子电源输入的接地点，也就是通常说的采用“星形接地”。

1.3. 电源上产生的噪声对触摸芯片的影响电源回路也应遵循同样地处理办法。

触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路共用电源回路。

如果做不到完全独立，也应该保证供电的电源线先进入触摸芯片的电源然后再引到其它的电路的电源。

这样可以减小其他电路在电源上产生的噪声对触摸芯片的影响。

图1为以上说明的电源和地线连接方法示意图图1：电源和地线连接方法示意图2.通过EMC测试的设计建议触摸芯片需要在传感器通道上加交流脉冲信号来测量感应盘上的电容变化。

所以传感器通道会向外发射电磁波。

如果产品需要通过严格的FCC测试。

建议从以下方面减小触摸芯片对外的辐射。

2.1. 使用退藕电容触摸芯片的供电请加退藕电容，这可以减小触摸芯片对电源的干扰。

一般在芯片的VCC和GND端并接一个104的瓷片电容，就可以起到退藕和旁路的作用。

退藕电容应该尽量接近芯片放置。

2.2. 使用较低的工作电压：使用3.3V给触摸芯片供电，这样可以有效降低触摸芯片的交流脉冲的幅度。

2.3. 适当加大通道匹配电阻适当加大触摸芯片传感器通道上串接的匹配电阻阻值，这样可以降低交流脉冲边沿的陡峭程度，减小高次谐波。

匹配电阻加大后会降低感应的灵敏度，这可以通过加大感应度调节电容CSEL的值来进行调整。

2.4. 正确铺地无论使用单面PCB板和双面PCB板，PCB的空白处都应铺地，并用地将按键感应盘到IC 的输入引脚之间的连线包起来，可以吸收电磁波辐射，提升EMC指标，使用双面板，铺地方法有特别要求，参见第5条。