Holtek触控芯片布板及应用

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面板选择
与感应PAD直接接触的面板应选择绝缘或非导电性的材料 厚度越薄越好，触摸单按键建议做≤5mm的亚克力，理想为≤3mm的亚
克力；滑轮和滑条理想为≤2mm的亚克力 建议使用介电常数在1.5~4之间的材质：如玻璃、亚克力、塑料…等(介电
红外线式：通过红外发射管和接收管组成了红外检测光栅，红外接收管输 出的信号发生变化来检测出触摸点的坐标值和触摸屏的触摸状态。多用于 大尺寸触摸屏
表面声波式：主要应用小尺寸荧屏，这种触摸屏由触摸屏、声波发生器、 反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕 表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置
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Library说明
一个程序工程可以包含很多软件包，每个软件包含4个文件
z xxxx.AEX：汇编型式，提供给其它软件包/客户参考的参考档，里面表示的子程 序、寄存器和标志位能被客户使用或读取
z xxxx.CEX：C语言型式，提供给其它软件包/客户参考的参考文件，里面表示的 函数、变量和标志位能被客户使用或读取
z xxxx.ASM/C：软件包源程序，可以为汇编或C 语言 z xxxx.INC：软件包要参考的文档
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触摸Library说明 -1
触摸Library中已将触摸、按键去抖、省电等功能做好，也包含 有 .inc、.aex、.cex等文檔，以下内容是对这些进行介绍：
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PCB规划要点 -4
感应PAD和铺地的关系
z 间隔越大：感应PAD的基础电容越小，RC振荡的频率越大，灵敏度也越高，间 隔太大或不铺地，地对电场的约束越小，干扰越大
z 间隔太小：感应PAD基础电容太大，灵敏度相对降低，且电场对地的约束太大 ，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。所以要取一个合适的点：建 议的间隔20~80mil，如PCB 空间允许，建议40mil以上的间隔
z xxxx.CEX (例如BS83B16A_LIBV413.CEX) BS83B16A_LIBV413.AEX提供给其它软件包/客户参考的参考檔(C语言型式)， 里面表示的函数、变量和标志位能被客户使用或读取
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A：感应 PAD 面积
由硬件与触摸灵敏度关系公式可看出，要想电容变化量大，触摸感度高的
方法有以下措施：
机构紧贴面板不要有空气间隙，可保持稳定的感度
使用介电常数较大的面板：面板的介电常数越大，灵敏度越高
触摸PAD面积做大：触摸PAD 的面积会影响到触摸的灵敏度。面积越大灵 敏度越高
采用较薄的面板：面板厚度越小，触摸灵敏度越高
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HOLTEK 电容触摸原理 -1
电容触摸感测方式有：RC振荡、电荷转换、串联容量分压比较、分 流(Shunt) 等，HOLTEK 采用的RC振荡方式。
RC振荡方式：弛张振荡方式利用电阻定电流对电容充电，量测一定时间 的频率脉冲，当手指触压面板时，电容器的容量越大，则频率越小
常数过小，灵敏度较差；介电常数过大，容易导致按键误触发)
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PCB规划要点 -1
PCB布局
z 多个KEY走线时，感应PAD到MCU触摸管脚的走线要尽量做到长度一致(IC放 在多个KEY的中心位置)，使每个触控按键RC特性 & 触控效果较一致
铺地
PCB>1mm，亚克力<3mm 建议使用线宽10mil，间隔80mil的网格
z 在感应PAD的感度足够的情况下，可将感应PAD的周围铺地网，使感应PAD的 信号相对稳定，提高抗干扰性
z Top Layer：触摸和GND间距，建议20~80mil z Bottom Layer：建议铺线宽10mil，格点距ຫໍສະໝຸດ Baidu80mil地网
CLR WDT
touch_Library
user_library1
用户无限制添加 自己的软件包
user_libraryn
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Library架构 -2
Library程序架构(使用省电模式)
Power On N
touch_Library Initial
2. 差动效果，抵消制成误差，避免感度失真。 3. 减小电压波动的影响。
Start INT
Holtek Touch IP Pattern : Taiwan : I336998 China : CN200710007287.0
13-bit
1
Counter 1ms 2
16-bit Counter
z 不同Touch模組但相同序號的Key(如key1; key5, key9, key13, key17); (key2; key6, key10, key14, key18); (key3; key7, key11, key15, key19); (key4; key8, key12, key16, key20) 避免走线靠在一起，即使靠在一起，也要在两线中间走 一条地线
触摸简述
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触摸种类
触摸种类主要有电阻式、电感式、电容式、红外线式、表面声波式等。
电阻式：通过人体对电阻膜电阻的改变来判断按键触发。 早期多用于触摸屏
电感式：通过触摸金属形变改变电感值来 判断按键触发
电容式：通过感应电路中电容极板的 电容变化来判断按键触发
理想的布局方式
不理想的布局方式
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PCB规划要点 -2
线与线之间铺地 直径 10~15mm
线宽 7~10mil
按键应用 > 2.5mm 滑条、滚轮应用 < 1.0mm
触摸通道走线
z 感應PAD到MCU触摸管脚的走线尽量短和细(建议7~10mil)，长度越短越佳， (BS83和BS84帶A系列除外，BS83和BS84帶A版IC走線短預留2pf電容到GND)
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感应PAD材质 -1
PCB铜皮、金属片、平顶弹簧、导电绵、导电橡胶、ITO玻璃等
z PCB铜片
玻璃、压克力、塑料等
紧密贴合
z 平顶弹簧
PCB 玻璃、压克力、塑料等
弹簧
PCB
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z 尽量澵使用過孔(via)，必须用时过孔不能超过2个 z 触摸走线要遠瀸高頻信號線 (例如I2C 、SPI 通信线、RF天线)。在没有办法避
免的情况下，请让两者垂直布线，不能平行走线，或在两线中间加上地线
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PCB规划要点 -3
20~80mil間距
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Library架构 -1
Library程序架构(未使用省电模式)
Power On
touch_Library Initial
user_library1_Initial
用户无限制添加 自己的软件包
user_libraryn_Initial
user_library1_Initial
WDT溢出
user_libraryn_Initial Y
CLR WDT touch_Library user_library1
user_libraryn
Y
Y
KEY_WAKEUP
N
HALT_SLEEP
_STANDBY_TI
Y
ME=0
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3 16-bit Counter Value
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硬件规划
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影响电容触摸变量硬件因素
符号说明： C：电容变化量 ε0：真空介电常数 εr：面板的介电常数
d：面板厚度
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感应PAD材质 -2
z 导电绵，银浆薄膜按键
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感应PAD材质 -3
FPC软性电路板、ITO蚀刻、银漆印刷、石墨(CARBON)印刷等导电物质
z FPC软性电路板：感应PAD和走线下面不能铺地，否则感度可能调不上去
z ITO蚀刻：使用低阻抗的ITO膜，建议Touch Key走线阻抗低于5kΩ
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HOLTEK 电容触摸原理 -2
HOLTEK RC振荡方式：振荡器外部的等效电容发生变化，振荡器的输出频率 就会改变，经过滤波处瀲后再与时间计数器同步计数，再配合译码器做多通 道的扫描，就可以知道哪个按键有被按下 。
感应 PAD
Holtek Touch Sensor Oscillation Circuits
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机构考虑
感应PAD与面板接触点之间最好不要有空气间隙，所以机构设计上必须考 虑面板的组装方式
感应PAD与手指之间不能有金属层夹在中间，所以面板上不能有金属电镀 及其它导电物质
如果必须电镀或其它导电物质，请在按键区域的边缘保留一隔离圈，用以 隔绝其它感应开关，其间距不能小于2mm。如果结构允许，将其与地连 接更佳。感应PAD大小须稍大于成人手指大小，建议10~15mm
Ex. f = 2000kHz
感应 PAD
Holtek Touch Sensor Oscillation Circuits
频率改变 Ex. f = 1990kHz
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HOLTEK 电容触摸原理 -3
Touch模块内部架构
参考振荡优点：1. 效率高，触摸扫描速度不會因触摸按键 变多而变慢。
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感应PAD形状
感应PAD可以做成圆形、方形、三角形等，以及镂空型(原则上可以是 任意形状，一般建议使用圆形，面积较小时用方形，增大感应面积， 提高感应效果)。
圆形
方形
镂空型
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z 铺地需视电极大小，感应距离…等因素考虑，并非每一个案子都相同 z PCB 厚度在1.0mm以下或用FPC软PCB做感应PAD，强烈建议感应PAD 正下方
不铺地和不走其它信号线 z PCB 厚度1.0mm以上，且面板不是很厚情况下(3mm或以下厚度压克力)，建议
感应PAD铺网格GND，线宽为10mil，网格间距为80mil z 面板较厚的情况下(4mm以上压克力厚度)，建议感应PAD不铺地
滑条：Key组合形、锯齿形等(PAD间的间距0.3~0.5mm即可)
间距0.3~0.5mm即可
锯齿状采用软件算法算出，分辨率更高，但位置有偏差，速度偏差
Key 组合形成：由对应按键形成，速度较快，位置状态更精准
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Library应用
文件说明
z TKS_GLOBE_VARIES.INC 触摸库功能、触摸参数设置文档，可通过这个文档设定引脚Touch/IO功能、 系统频率、触摸按键去抖时间和灵敏度等参数
z xxxx.AEX (例如BS83B16A_LIBV413.AEX) BS83B16A_LIBV413.AEX提供给其它软件包/客户参考的参考檔(汇编型式)， 里面表示的程序、寄存器和标志位能被客户使用或读取
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感应PAD滑轮形状做法
滑轮：Key组合形、锯齿形(PAD间的间距0.3~0.5mm即可)
锯齿状采用软件算法算出，分辨率更高，但位置有偏差，速度偏差 Key 组合形成：由对应按键形成，速度较快，位置状态更精准
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感应PAD滑条形状做法