論文開題報告：觸摸式鍵盤電路設(shè)計

畢 業(yè) 論 文

題目： 觸摸式鍵盤電路設(shè)計（開題報告）

院（系） 　　　信息科學與工程學院　　　
專 業(yè) 　　　電子科學與技術(shù)　　　
屆 別 　　　2011屆　　　

摘要
隨著蘋果的IPAD,IPHONE進入市場，以及NOKIA在手機上改變了其固有的傳統(tǒng)，改變了其堅持直板手機的固有模式，大家可以注意到它們有一個共同的特點，就是在人機交互上有了突破性的創(chuàng)新，變傳統(tǒng)的機械式按鍵為電容感應的觸摸式按鍵。實現(xiàn)這一強大功能，并使用靈活的芯片，就是cypress（賽普拉斯）半導體公司近年來大力推廣的可編程片上系統(tǒng)PSoC。
針對傳統(tǒng)機械式按鍵輸入方式易磨損、壽命短等不足。設(shè)計了一種電容式觸摸輸入模塊。分析了電容式觸摸的基本原理，包括觸摸前后電容值的變化和對變化電容的檢測；設(shè)計了一種基于CSD檢測方法的電容式觸摸輸入的方案，并給出了基于PSoC微處理器的電容式觸摸模塊的硬件設(shè)計流程。設(shè)計的電容式觸摸輸入控制模塊精確度較高，靈敏度可調(diào)，誤操作率較低，具有一定的工程應用價值。
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計人員節(jié)省了硬件成本，同時將更多的增值功能設(shè)計到產(chǎn)品中，增加了性價比。
1.2.2技術(shù)新穎
本文論述的CapSense觸摸感應技術(shù)是基于Cypress PSoc CY8C21*34系列芯片系統(tǒng)開發(fā)的，可用于觸摸按鍵觸摸式滾動條（slider）、觸摸式平板（Touchpad）的觸摸感應技術(shù)。Capsense技術(shù)區(qū)別與其他觸摸感應技術(shù)的是，它幾乎不需外接復雜的外圍元件，只需外接電阻、電容，每一個按鍵的靈敏度可單獨調(diào)整，只需手指觸碰，便可實現(xiàn)對按鍵，量化調(diào)節(jié)等方面的控制。并且有超過50種的封裝可選擇。
目前Cypress的CapSense觸摸感應技術(shù)除了已在蘋果的ipod、LG的幾十款手機上得到應用，也廣泛的應用與其他產(chǎn)品。例如，家庭影音系統(tǒng)、DVD、機頂盒等。
1.2.3節(jié)省器件資源
單一器件可實現(xiàn)更多的功能，PSoC有一個8位的MCU，可稱之為M8C,以及相應的Flash存儲器，SRAM，SROM和兩個數(shù)字時鐘源。而數(shù)字陣列則包含至少一排（4個）的的數(shù)字模塊，模擬模塊的主要功能包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器，濾波器、放大器和Capsense電容觸摸感應。數(shù)字模塊的主要功能有定時器、計數(shù)器、PWM（脈寬調(diào)制Pulse Width Modulation）、SPI（串行外圍設(shè)備接口Serial Peripheral interface）和URAT（通用異步接收/發(fā)送裝置Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。所以一顆PSoC可以節(jié)省原來的70%的器件資源。CapSense觸摸感應解決方案最多可以控制28個按鍵。設(shè)計者可以根據(jù)實際應用選擇控制多少個按鍵，多少個滑條，導航鍵或面板。
1.2.4靈活的代碼編輯
設(shè)計者可隨時對代碼進行編譯和修改，然后通過MiniProg將程序反復燒入器件。Cypress針對PSoC提供了PSoC Designer和PSoc E*PRESS開發(fā)軟件，以幫助客戶提高設(shè)計效率。更快速，更簡易地開發(fā)新產(chǎn)品。
1.2.5優(yōu)秀的防水防干擾功能
Cypress工程師在CapSense中研制了一套防水滴，濕氣等對觸摸按鍵誤觸導的解決方案，以保證在各種環(huán)境下控制的準確性。同時，在原有模塊上對硬件構(gòu)造進行優(yōu)化提高了抗干擾性能，與一些高阻敏感材料如ITO（納米銦錫金屬氧化物Indium Tin O*ides）配合應用，可靠性更高。
1.2.5優(yōu)秀的按鍵壽命
觸摸感應按鍵由于不需要機械結(jié)構(gòu)，表面覆蓋一層導電的薄膜，非常耐用，操作也只需輕輕觸碰，是所有按鍵解決方案中使用壽命最長的。（按鍵次數(shù)可達10萬次以上，而一般普通按鍵只有5萬次左右）

第二章：系統(tǒng)電路原理

1．1基于電阻的觸摸感應技術(shù)
基于電阻型的觸摸感應電子按鍵可以用分立電子元件實現(xiàn)，也可以用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)。而基于電阻型的觸摸感應按鍵或者人體感應信號的觸摸感應按鍵基本上都是單按鍵的，當要使用多觸摸按鍵時，元器件的數(shù)量會成倍數(shù)的增加，系統(tǒng)會變得復雜。
2.1基于電容型觸摸感應技術(shù)方式
基于電容性的觸摸感應技術(shù)按照電容感應的方式基本上可以分為三類：電場變化觸摸感應技術(shù)、基于馳張振蕩器的觸摸感應技術(shù)以及電荷轉(zhuǎn)移型的觸摸感應技術(shù)。
2.1.1電場變化的觸摸感應技術(shù)
電場傳感器通常會使用一個數(shù)百kHZ的正弦波，然后將這個正弦波信號施加在電容的一個極板導電塊上，并檢測另外一個導電塊的信號電平。當用戶的手指或另外的導體對象接觸兩個導體塊的時候，接收器上的信號電平將改變。通過解調(diào)和濾波基板上的信號可獲得一個直流電壓，這個電壓隨電容的改變而改變。將這個電壓與閾值電壓比較，即可產(chǎn)生觸摸/無觸摸信號。
像ADI公司的AD7142和freescale的MC34940是使用電場變化觸摸感應技術(shù)來實現(xiàn)觸摸應用的芯。
2.1.2充電傳輸觸摸感應技術(shù)
充 ……（未完，全文共5943字，當前僅顯示2087字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：觸摸式鍵盤電路設(shè)計》）