智能门锁触控工作原理中应用的电容式触摸芯片

智能门锁的识别技术中，密码几乎成为标配功能。相比机械按键的触控方式，电容式触控方式可以在加上一层玻璃甚至金属一体成型之后与用户进行交互，由于进行了物理性隔离，使得外壳更具完整性，物理上安全性更佳。电容式触控技术由于能很好的支持多点触摸、触控屏幕耐损耗、使用寿命长等优点，而得到迅速发展，触控芯片技术的出现，使按键的方式也出现了巨大的变化，按键操作变的更加灵活舒适，按键面板也变地更加时尚亮丽。

在电容触控方式中，分为自容、互容触控方案。

自容方案： 使用一个引脚，利用引脚和电源地之间电容的容量变化进行测量。

互容方案： 利用两个电极之间的电容容量变化进行测量。

自容方案简单，计算量小，但速度慢；互容方案相对复杂，但可支持多点触控，速度快。智能门锁为分立式按键，因此一般采用自容式的触摸芯片方案。

在触摸芯片中，实现电容式感应触摸识别的常用电路主要由： 驰张振荡电路、电荷转移电路、CDC电容转数字信号电路。

CDC，即Capacitor digital conversion的英文缩写， 使用IC内部电流源对内部、外部电容进行充电，在各自电容上产生一定的电压，并将两个电压进行差分放大后使用高精度ADC采样 ，由于人体的触摸会引起外部电容的变化并导致差分电压的改变，通过监测差分电压的改变并把该变化量转换为数字信号，转换后的数字信号经过硬件低通和DSP处理，获得触摸感应判断。

基于驰张振荡电路，触摸IC内部 使用定时器对电容充电时间进行测量或者定时检测对应的电容电压是否达到阈值 ，使用充电时间进行监测要求每个电极都需要一个输入捕获通道，而监测电压阈值则没有这个限制，监测电压阈值更适用于需要多电极的场合，其测量的精度取决于执行一次完整的软件查询需要的CPU周期数，但这种方法会由于多次测量带来一些抖动。

电容式触摸芯片内部集成高分辨率触摸检测模块和专用信号处理电路，以保证电容式触摸芯片对环境变化具有灵敏的自动识别和跟踪功能。为方便用户在应用中可对触摸键的灵敏度进行自主控制，电容式触摸芯片还特设置了灵敏度控制位。

因触控芯片集成为MCU以后，按键的检测也变得更加灵活，可以采用矩阵扫描或AD采样，这样就使得可以识别的按键个数越来越多，以前可能需要几个触控芯片才能完成，现在一个新的触控芯片就完全可以满足要求。

电容式触摸芯片 - GTX314L

由工采网代理的韩国GreenChip 电容式触摸芯片 - GTX314L是具有多通道触发传感器的14位触摸传感器系列，它是通过持续模式提供中断功能和唤醒功能，广泛适用于各种控制面板应用，可直接兼容原机械式轻触按键的处理信号。

GTX314L芯片内部采用特殊的集成电路，具有高电源电压抑制比，可减少按键检测错误的发生，此特性保证在不利环境条件的应用中芯片仍具有很高的可靠性，具备更强大的抗干扰能力符合国家强电测试标注，能过高压测试，能过注入电流测试，效果十分明显。

此外，该芯片集成了丰富的模拟和数字外设，提供中断功能；提供幻灯片模式；提供“寄存器写入锁定”功能；嵌入式数字噪声滤波器；智能灵敏度校准；非常容易形成各类灵活组合的门锁方案。

芯片采用自动寻卡，探卡前自动屏蔽触摸芯片功能，全程无须MCU干预，MCU仅仅需判断IRQ做出对应操作即可，新的实现方式，将智能门锁整体待机功耗降到10uA以下，重新定义低功耗。

电容式触摸芯片 - GTX314L具备特性：

①供电电压范围宽：1.8V ～ 5.5V

②14通道cap.传感输入

③嵌入式GreenTouch3TM引擎

④智能灵敏度校准；低功率增强器

⑤提供中断功能；提供幻灯片模式；

⑥支持I2C接口；提供“寄存器写入锁定”功能

外围电路简单，调试方便；可以通过编程方便的单独调整每个按键的灵敏度，通过无铅认证，封装（QFN-24L (4.00 x4.00x0.75, e = 0.50)） 模拟补偿电路；嵌入式数字噪声滤波器；GTX314L的CTRL引脚提供可切换在同一芯片上进行两个芯片并行操作的芯片IDI2C总线。

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审核编辑 黄宇