[发明专利]基于压电效应的按键输入装置和方法

说明书

本发明涉及一种基于压电效应的按键输入装置和方法，该装置包括：按键、电压比较器和微控制器，按键下设置有压电材料，电压比较器的第一输入端与所述压电材料连接，第二输入端输入参考电压，输出端与微控制器的输入端连接，压电材料在外力按压按键时产生第一电压，电压比较器比较第一电压和参考电压的大小，并根据比较结果输出矩形波信号，微控制器在判定矩形波为有效矩形波时，输出有效矩形波信号对应按键的键值。该按键输入装置通过利用压电材料的压电效应，采用压力形变变化量的检测方式实现按键功能，通过微控制器对脉冲信号是否为有效信号进行判断，能够滤除各种抖动干扰和环境震动干扰，从而实现按键的精确输入。

技术领域

本发明涉及按键控制领域，特别是涉及一种基于压电效应的按键输入装置和方法。

背景技术

现有的按键输入装置有两种形式，一种是通过机械触点控制按键输入，另一种是触摸控制按键输入。

采用机械触点控制按键输入，通常采用传统的机械结构的具有触点式通断的传动开关装置实现，比如微动开关。其具有电路简单、有机械手感和电磁兼容(EMC)方面的抗扰能力强的优点。但机械触点控制按键输入有以下缺点：有寿命限制；触点易受湿度环境的影响而氧化导致接触不良以致按键功能出错或失效；按键盘表面的面板不能防尘、防水、防各类油污的侵入；机械按键的手感受限于选用的按键和结构的设计；在开关中会有电火花产生的隐患。因具有上述缺点，容易导致按键输入不准确的问题。

采用触摸控制按键输入，通常采用电容触摸按键，用电容式触摸按键板和单片机，通过使用单片机精确计算触摸点的位置。因触摸实现按键控制无机械触点所以按键盘表面可做成一体化面板，因而可以有效解决面板不能防尘、防水、防各类油污的侵入的问题，因采用电容变化检测方式实现按键，所以触摸的反应时间快，触摸力度也非常小。但电容式触摸屏必需要有电容变化的物体或人体触摸才能触发按键响应，按键面板表面虽可防尘、防水、防各类油污的侵入，但可能会由于附在按键表面的水、各类油污、液态物体而导致按键原有功能错乱或失效，在电磁兼容(EMC)的抗扰能力综合性能上明显要差于机械按键，且附在按键盘上的面板只能是绝缘性的材料，不能采用金属材质的面板。因具有上述缺点，容易导致按键输入不准确的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种有精确输入的基于效应的按键输入装置和方法。

一种基于压电效应的按键输入装置，包括按键、电压比较器和微控制器，按键下设置有压电材料，电压比较器的第一输入端与压电材料连接，第二输入端输入参考电压，输出端与微控制器的输入端连接；

压电材料在外力按压按键时产生第一电压；

电压比较器比较第一电压和参考电压的大小，并根据比较结果输出矩形波信号；

微控制器在判定矩形波信号为有效矩形波信号时输出与有效矩形波信号对应按键的键值。

在其中一种实施方式中，微控制器包括：

第一判断模块，用于判断矩形波信号的脉宽是否大于或等于第一阈值且小于或等于第二阈值；第一阈值小于或等于第二阈值；

处理模块，用于在第一判断模块的判定结果为是时，判定矩形波信号为有效矩形波信号；

输出模块，用于输出与有效矩形波信号对应按键的键值。

在其中一种实施方式中，微控制器还包括第二判断模块和第三判断模块，

第二判断模块，用于判断在预定时间内是否有连续的有效矩形波信号；

第三判断模块，用于在第二判断模块的判定结果为是时，判断连续有效矩形波之间的时间间隔是否大于或等于第三阈值；

输出模块，还用于在第三判断模块的判定结果为是时，输出与连续有效矩形波信号对应按键的键值。