摘要：QTll01是QTouch电荷转移(QT)器材，是一款完好的数字操控器，能检测到挨近或接触多达10个独立按键时的信号，可广泛运用于MP3播放器、移动式电话、PC外围设备、电视机操控、定点设备、远间隔操控等范畴。具体介绍了QTll01的原理及其在接触屏中的运用。
关键词：QT1101；接触传感器；电荷转移；接触屏
l 导言
传统的人机交流是经过键盘或鼠标来完结的，信息交流的速度比较慢，而且要求操作者具有必定的专业知识，这将使信息交流的意图大打折扣，因而需求一种非键盘、非鼠标的办法来交流，其间最具有运用价值的便是接触屏技能。
接触屏技能是20世纪90年代初呈现的一种新的人机交互效果技能，首要分为电阻式、电容式、红外线式和外表声波式。根本原理是用手指或其他物体接触时，接触屏操控器检测到接触方位，并经过接口送到CPU，然后承认输入信息。接触屏具有坚固耐用、反响速度快、节约空间、操作灵敏、运用方便等长处，运用规模十分宽广，首要用于多媒体公共信息的查询，如电信局、银行等部分的事务查询，机场、车站、宾馆、旅游景点等的信息查询及商场、超市导购等；其次还可运用于领导作业、工业操控、军事指挥、电子游戏、多媒体教育等，此外，接触屏正在走入家庭，如接触屏电话机、智能电脑电话等。本文提出了一种依据接触传感器QT1101的接触屏规划办法，并具体叙说了其根本原理。
2 接触屏规划
接触屏的规划原理很简单，其首要器材是QTl101和单片机，QT1101完结按键的检测和承认，然后把检测到的按键信息送入单片机，单片机依据接纳到的数据进行相应的处理。根本框图如图1所示。
该规划的中心部分是接触传感器QTll01，因而了解其作业原理对规划有很大的协助。
3 QTll01根本原理
QTl101电荷转移器材是一款独立的专利型数字操控器，它能够检测挨近或接触多达10个独立按键时的信号，QTl101的电极能发射穿透任何电介质(如玻璃或塑料)的独立感应场，并具有接连自校准功用，无需进行调整。它是专为比如操控面板、操控设备、游戏设备、照明操控或许任何有机械开关或按钮的人机接口而规划的，还能够用于资料传感和操控运用，每一个信道可相对其他信道独立操作，经过调理相应的外部电容Cs，每个信道能够调整到一个特定的灵敏度电平，然后完结高度的灵敏性。
Quantum的附近按键按捺(AKS)专利技能能够按捺来自弱小信号的接触，只答应检测到一个首要的按键接触，避免因为手指掩盖到其他相邻的空键而影响运用。当运用小操控面板时这个功用特别重要，因为手指或许接触不止一个按键。
扩频突发脉冲技能能够供给很好的噪声按捺。该器材的SYNC/LP引脚能够接相似器材或许外部信息同步，或许挑选LP方式来节约功耗。
QTll01具有以下特色：
复位或重启后需求450 ms的校准初始化；
电荷转移(QT)规划的专利技能；
10个独立的QT传感通道(按键)；
2.8 V～5.5 V的单电压供电；
在360 ms低功耗方式(LP)下，3 V电压耗费电流的典型值为40 μA；
100％全主动，不需求调整；
主动波特率的串行1线或2线接口完全无颤动；
扩频突发脉冲方式进行噪声按捺；
引脚能很好地按捺低频噪声；
滑动式运用中的“快速方式”；
32-QFN或48-SSOP无铅封装。
图2为QTll01的引脚摆放(以32-QFN封装为例)，表1为各个引脚的功用。
3.1 QTll01的引脚介绍
3.1.1 DETECT引脚
DETECT为10个按键的功用逻辑或，当接触它时，可用于唤醒一个电池供电的产品。其输出极性和该引脚的驱动方式如表2所示。
3.1.2 CHANGE引脚
该引脚能够奉告主机现已检测到了接触状况的改动(如按键被接触或断开)，然后主机经过串行接口读取新的按键状况。当一个按键状况改动时，CHANGE变低，能够阻挠传送重复数据，假如CHANGE未用，既使没有接触的改动主机也要一向查询QT1l01。当检测到按键按下时，CHANGE变低并一向继续到主机经过串口查询到该按键，然后CHANGE被开释变为高，一向继续到按键状况的下一个改动(任何键变高或变低)。
CHANGE为漏极开路，需求经过一个100 kΩ的上拉电阻衔接到VDD。
3.1.3 SYNC/LP引脚
如表3所示，SYNC/LP引脚的功用是依据SL_0和SL_l衔接VDD仍是VSS设定的。
(1)Sync方式
Sync方式答应调整突发脉冲与外部信号源(如主频率50/60 Hz)同步，按捺搅扰，还能够使在附近当地作业的两个QT器材同步，这样当两个器材的2个或多个按键间隔比较近时不会彼此搅扰。
SYNC输入是正脉冲触发，假如SYNC的输入没有改动，该器材将在150 ms之后以自激频率作业。当SYNC有触发脉冲时，器材则以A-B-C的次序激活三个突发脉冲：
突发脉冲A：按键O，1，4，5
突发脉冲B：按键2,3,6，7
突发脉冲C：按键8，9
(2)低功耗(LP)方式
在该方式下，功耗器材进入慢速方式，具有较低的功耗，三种标称的呼应时刻为：120ms，200ms和360ms。
当SYNC/LP引脚上有正脉冲时即进入LP方式，一旦检测到LP脉冲，器材就进入并坚持这种微安方式直至感应到并承认了一次接触之后，这时将主动转换为正常(全速)方式，其呼应时刻典型值一般小于40 ms(与突发脉冲时刻有关)。当SYNC/LP坚持为高或许收到另一个LP脉冲时，器材将从头进入LP方式。
呼应时刻的设置是由可选电阻SL_l和SL_2来决议的，较短的相应时刻将具有较低的功耗。SYNC/LP的脉冲继续时刻应大于150μs，假如SYNC/LP引脚被永久地置为高电平，器材在一个按键接触时进入正常方式，而当按键状况检测结束并被主机读取后又回来低电流方式。假如SYNC/LP被永久地置为低电平，器材将一向坚持正常全速方式作业。
3.1.4 OSC引脚
QT1101在全选方式下的电路衔接图如图3所示，QTll01的内部振荡器是经过衔接在OSC和SS引脚上的外部网络完结的，所给出的推荐值是由标称作业电压和扩频方式来决议，如表4和表5所示。假如没用扩频时，只用电阻Rb1，无需%&&&&&%CSS，SS引脚经过100 kΩ的电阻连到VSS。
3.2 QTll01的特别功用介绍
3.2.1 AKSTM功用
QT1l01的附近键按捺(AKSTM)功用特性有两种方式，可经过可选电阻来操控。AKS可被制止，这样答应同一时刻任何组合的按键有用，当AKS作业时，两种方式如表6和表7所示。
大局：AKS功用一起对悉数的lO个按键作业，也便是说在任何一个时刻只要一个按键有用。
分组：AKS功用对三组按键作业(O-1-4-5，2-3-6-7和8-9)，也便是说，在任何时刻最多能够有三个按键有用。
在分组方式下，一组中的按键对其他组的按键没有AKS彼此效果。
留意：在快速检测方式下，AKS只能被制止。
3.2.2 MOD_0和MOD_1输入
在全选方式下，MOD_0和MOD_1用来设置最大继续时刻的从头校准超时。假如一个按键被继续按下的时刻过长而超越设定的时刻时，将会对该特定按键主动从头校准，设定值为10 s、60 s和无穷大。
最大继续时刻特性的作业是以单个按键为根底的，当一个按键被继续按下时，它的从头校准对其他按键没有影响。
MOD可选引脚的逻辑组合设置超时推迟，如表8所列。
在简化方式中，最大继续时刻固定为60 s。
3.2.3 快速检测功用
在许多设备中，需求以较快的速度感应接触，这样的比如包含卷动滑动带或许断开按钮。这时能够使器材作业在快速检测方式，该方式一般只需求小于15 ms的反响时刻。在LP方式下，快速检测不能加快初始推迟(依据可选设置其典型值能够高达360 ms)，可是，一旦检测到按键，器材就被强制回来正常速度方式。在另一个LP脉冲到来之前器材会一向处于快速方式。在滑动运用中，按键作业时最好不必AKS。
在正常和快速方式下，处理一个按键开释的时刻是相同的，也便是需求6个时序承认才干关掉一个按键。
快速检测方式可由表6和表7所示的组合来激活。
3.2.4 简化方式
简化方式不需求很多的可选电阻，该方式是经过在引脚SNS6K和SNS7之间衔接电阻进行设置的，在该方式下，只要一种挑选是可用的——AKS使能或制止。当AKS制止时，可作业在快速检测方式，而当AKS使能时，不能作业在快速检测方式。而且AKS在该方式下只能是大局办法作业，也便是效果在悉数的功用按键上。
其他的可选特性如下：
DETECT引脚：推挽式，高有用；
SYNC/LP：LP方式，200 ms的呼应时刻；
最大继续时刻：60 s。
3.3 QTll01的串行通讯
QTll01的串行通讯方式有两种：1线方式(1W)和2线方式(2W)，下面别离介绍各个部分的根本原理。
3.3.1 串行1线(1W)接口
串行1W接口是依据RS-232的主动波特率串行异步接口，它只需求主机MCU和QTll01之间的一根接线，串行数据短而且简单了解。1W总线是双向的，其串行作业的根本时序如图4(a)所示。
在传送中，主机能够经过漏极开路或许推挽式驱动器来驱动1W总线，可是，假如主机运用推挽式驱动，当处理完中止位后就要开释1W总线避免在QTll01发送应对时有驱动抵触。假如主机运用开漏极传送，上拉电阻的值应与希望的波特率坚持最优化，快速率要求小电阻避免呈现上升时刻过快的问题，在19 200 kb/s波特率时对应的典型阻值为100 kΩ。
图4(b)为主机恳求位(“Pt”)的方式(RS-232格局)，8位数据位，无奇偶校验位，波特率为8 000 b/s~38 400 b/s，其间第一个“S”是开始位，后一个“S”便是中止位，这种位格局不能改动，QT1101呼应的波特率与接纳的“P”字符相同，图4(c)给出了QTll01上的应对字节格局。
当发送“P”字符后，主机应立即使1 W信号悬空，避免主机和QTll01之间的驱动抵触。从接纳中止位到OT1101驱动1W引脚的推迟时刻为1~3位周期，因而，主机应该在一个位周期内悬空该引脚来避免驱动抵触。
3.3.2 2W作业
如上所述，1W总线作业中，当等候QTll01的应对时，主机应悬空1W总线，可是，这样一般是不或许完结的。为了处理这个问题，QTll01也能够从主机经过RX引脚来接纳字符“P”，而与1W引脚别离开来，如图5所示。因为QTll01从不驱动RX，主机不必悬空RX。
RX上接纳“P”后，QT1l01将像单纯的1W方式时相同经过1W总线发送相同的呼应格局。
4 结束语
本文给出了一种接触屏的规划办法，并介绍了接触传感器QT1l01的根本原理，该器材具有功能高、费用低的特色，可广泛运用于MP3播放器、移动式电话、PC外围设备、电视机操控，定点设备，远间隔操控等范畴。而依据QTll01规划的接触屏可用于多媒体公共信息查询等一些需求快速人机交互的场合。
