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TWI675325B - 觸控裝置之省電掃描方法 - Google Patents

觸控裝置之省電掃描方法 Download PDF

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TWI675325B
TWI675325B TW107136044A TW107136044A TWI675325B TW I675325 B TWI675325 B TW I675325B TW 107136044 A TW107136044 A TW 107136044A TW 107136044 A TW107136044 A TW 107136044A TW I675325 B TWI675325 B TW I675325B
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Abstract

一種觸控裝置之省電掃描方法，首先是利用一控制器將一計時器之正常模式掃描時間縮短至一省電模式掃描時間。接著利用計數器在省電模式掃描時間內計算振盪波形而獲得一省電模式振盪次數。然後是利用控制器將省電模式振盪次數轉換成一L-n位數之M位元計數值，並將L-n位數之M位元計數值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計數值，據以產生一M位元振盪次數模擬值，藉以作為觸控操作之判斷依據。

Description

觸控裝置之省電掃描方法
本發明係關於一種觸控裝置之省電掃描方法，尤其是指一種利用低位補0來產生模擬值之觸控裝置之省電掃描方法。
日常生活中充斥著各式各樣的電子設備，而由於科技發展日新月異，這些電子設備的操作介面大都以電容式觸控按鍵為主，而電容式觸控按鍵的工作原理是利用鬆弛振盪器對電容進行充放電，並利用計時器與計數器來計算掃描時間與振盪次數，藉以在使用者按壓電容式觸控按鍵時，透過電容式觸控按鍵所產生的感應電容會與使用者本身的寄生電容並聯，進而使掃描時間或振盪次數產生變化，據以作為電容式觸控按鍵是否被按壓的依據。
承上所述，在實際使用上時，由於設置於電子設備之電容式觸控按鍵通常是一直持續反覆的進行充放電，然後以週期性的掃描方式來量測振盪次數或掃描時間，因此即使電子設備處於待機的狀態，仍需持續耗電來等待受到使用者的觸控操作，久而久之所消耗的 電力也不容小覷。
請參閱第一圖，第一圖係顯示現有技術之電容式觸控按鍵的工作週期示意圖。如圖所示，現有技術在正常工作週期下，每一工作週期T內有一掃描時間st1，而為了減少省電而採取延長工作之週期的方式，例如在兩倍工作週期時，維持原有的掃描時間st1而使工作週期由T增加至工作週期T2；在四倍工作週期時，維持原有的掃描時間st1而使工作週期由T增加至工作週期T3；其中，延長工作之週期的方式雖然可以有效的降低掃描時間st1的總量，但相對的會降低觸控操作的反應靈敏度。
有鑑於在現有技術中，為了節省觸控裝置在待機時所浪費的電力，主要是透過延長工作週期的方式來降低整體的掃描時間，但也因此使得觸控操作的反應靈敏度降低；緣此，本發明的目的在於提供一種觸控裝置之省電掃描方法，可以保持原有的觸控靈敏度，又能有效的節省電力。
為了達到上述目的，本發明所採用之必要技術手段是提供一種觸控裝置之省電掃描方法，其係在一觸控裝置由一正常工作模式切換至一省電工作模式時運行，觸控裝置包含一觸控模組、一波形產生模組、一計數器、一計時器與一控制器，波形產生模組係用以偵測觸控模組而產生一振盪波形，計數器於正常工作模式 下係在一正常模式掃描時間t1內計算振盪波形之振盪次數而獲得一正常模式振盪次數，控制器係將正常模式振盪次數轉換成一L位數之M位元計數值來加以儲存，且M/2≦L≦M，M≧8。
觸控裝置之省電掃描方法首先是利用控制器將一計時器之正常模式掃描時間t1縮短至一省電模式掃描時間t2，其中t2=t1/2n，且n為≧1之整數。
接著是利用計數器在省電模式掃描時間t2內計算振盪波形之振盪次數，進而獲得一省電模式振盪次數。
然後是利用控制器將省電模式振盪次數轉換成一L-n位數之M位元計數值，並將L-n位數之M位元計數值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計數值，據以產生一M位元振盪次數模擬值，其中n≦M/4。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，控制器更預設有一振盪次數基準值，振盪次數基準值之97%為一模式切換臨界值。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，最後還利用控制器比較M位元振盪次數模擬值是否高於一模式切換臨界值，並在M位元振盪次數模擬值低於模式切換臨界值時，將觸控裝置切換至正常工作模式。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，波型產生模組為一鬆弛振盪器。
本發明所採用之另一必要技術手段是提供一種觸控裝置之省電掃描方法，係在一觸控裝置由一正常工作模式切換至一省電工作模式時運行，觸控裝置包含一觸控模組、一波形產生模組、一計數器、一計時器與一控制器，波形產生模組係用以偵測觸控模組而產生一振盪波形，計時器於正常工作模式下係計算振盪波形達到一正常模式振盪次數p1時所需之一正常模式掃描時間，控制器係將正常模式掃描時間換成L位數之M位元計數值來加以儲存，且M/2≦L≦M，M≧8。
觸控裝置之省電掃描方法首先是利用一控制器將一計數器之正常模式振盪次數p1縮短至一省電模式振盪次數p2，其中p2=p1/2n，且n為≧1之整數。
然後是利用計時器計算波形產生模組所產生之波形之振盪次數達到省電模式振盪次數p2之時間，進而獲得一省電模式掃描時間。
再來是利用控制器將省電模式掃描時間轉換成一L-n位數之M位元計時值，並將L-n位數之M位元計時值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計時值，進而產生一M位元掃描時間模擬值，其中n≦M/4。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，控制器更預設有一掃描時間基準值，掃描時間基準值之103%為一模式切換臨界值。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，最後還利用控制器比較M位元掃描時間模擬 值是否高於模式切換臨界值，並在M位元掃描時間模擬值高於模式切換臨界值時，將觸控裝置切換至正常工作模式。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，波型產生模組為一鬆弛振盪器。
如上所述，由於本發明是減少掃描時間或振盪次數來節省電力，並在掃描時間或振盪次數轉換為位元值後，利用低位補0的方式來產生近似於正常工作模式之掃描時間或振盪次數，藉此，不僅可以有效的節省電力消耗，還能保持原有的觸控操作靈敏度。
100‧‧‧觸控裝置
1‧‧‧觸控模組
2‧‧‧波形產生模組
3‧‧‧計數器
4‧‧‧計時器
5‧‧‧控制器
S1‧‧‧振盪訊號
S2‧‧‧波形訊號
T、T2、T3‧‧‧工作週期
st1、st2、st3‧‧‧掃描時間
第一圖係顯示現有技術之電容式觸控按鍵的工作週期示意圖；第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之觸控裝置之電路系統示意圖；第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之觸控裝置之省電掃描方法之步驟流程圖；第四圖係本發明第一較佳實施例所提供之正常工作週期與省電工作週期之對照示意圖；以及第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之觸控裝置之省電掃描方法之步驟流程圖。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參閱第二圖，第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之觸控裝置之電路系統示意圖。如圖所示，一觸控裝置100包含一觸控模組1、一波形產生模組2、一計數器3、一計時器4以及一控制器5。
觸控模組1是用以對電容進行充放電而產生並發送出一振盪訊號S1；在本實施例中，觸控模組1為一鬆弛振盪器。波形產生模組2係電性連結於觸控模組1，用以接收振盪訊號S1，並分析振盪訊號S1而產生一振盪波形，並將一載有振盪波形之波形訊號S2發送出。
計數器3係電性連結於波形產生模組2，用以計算波形訊號S2所載有之振盪波形之振盪次數。計時器4係電性連結於計數器3，用以計算計數器3計算振盪波形之時間。
控制器5係電性連週期結於計數器3與計時器4，用以控制計數器3以一工作週期計算每段掃描時間內之振盪次數，藉以與預設次數或時間進行比對而判斷出觸控模組1是否受到按壓。其中，控制器5具有一正常工作模式與一省電工作模式，當控制器5處於正常工作模式時，是設定計時器4之掃描時間為一正常模式掃描時間t1，而計數器3在正常模式掃描時間t1內計算振盪波形 之振盪次數為一正常模式振盪次數，而控制器5則將正常模式振盪次數轉換為一L位數之M位元計數值來加以儲存。
承上所述，控制器5預設有一振盪次數基準值，振盪次數基準值是指在正常工作模式下，觸控模組1未被使用者觸控時，計數器3在正常模式掃描時間t1內計算振盪波形所得之振盪次數；在本實施例中，振盪次數基準值例如為4000，而當振盪次數低於振盪次數基準值之94%(4000x94%=3760)時，則判斷為有效觸控。此外，在本實施例中，控制器5是預設為省電工作模式，且當振盪次數低於振盪次數基準值之97%(4000x97%=3880)時進入正常工作模式，而若振盪次數高於振盪次數基準值之97%(即3880)時則切換回省電工作模式。
舉例而言，在正常工作模式下，當計數器3在正常模式掃描時間t1(例如為1毫秒)內測得之正常模式振盪次數例如為4000，M位元計數值例如為16位元，因此當4000以16位元進行儲存時，便會得到0000 1111 1010 0000之位元值，而L位數則為12位數。
請繼續參閱第三圖，第三圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之觸控裝置之省電掃描方法之步驟流程圖。如圖所示，本發明之觸控裝置之省電掃描方法首先步驟S101是利用控制器5將計時器4之正常模式掃描時間t1縮短至一省電模式掃描時間t2，其中t2=t1/2n，且n為≧1之整數。在本實施例中，是以n=1為 例進行說明，也就是t2=t1/2。
接著步驟S102是利用計數器3在省電模式掃描時間t2內計算振盪波形之振盪次數，進而獲得一省電模式振盪次數。在本實施例中，省電模式振盪次數例如為2000。
然後步驟S103是利用控制器5將省電模式振盪次數轉換成一L-n位數之M位元計數值，並將L-n位數之M位元計數值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計數值，據以產生一M位元振盪次數模擬值，其中n≦M/4。
在本實施例中，當n=1，即省電模式掃描時間t2為正常模式掃描時間t1的一半時，若測量得到的省電模式振盪次數為1900，1900便會被轉換成M位元計數值(以M=16為例)0000 0111 0110 1100，其位數為11位數，因此當L-n位數之M位元計數值往高位移動n位數，並將n個0補在低位時，便會形成另一L位數之M位元計數值0000 1110 1101 1000，而將M位元計數值0000 1110 1101 1000進行還原所得到之M位元振盪次數模擬值則為3800。
接著步驟S104是利用控制器5比較M位元振盪次數模擬值是否低於模式切換臨界值，步驟S105是在M位元振盪次數模擬值低於模式切換臨界值時，將觸控裝置切換至正常工作模式。由於在本實施例中，M位元振盪次數模擬值則為3800，低於模式切換臨界值之3880，因此控制器5便會進入正常工作模式，且在進入正 常工作模式之後，若計數器3所計算到的正常模式振盪次數低於3760時，則判斷為有效觸控。此外，當正常模式振盪次數高於模式切換臨界值之3880時，則控制器5更切換回省電工作模式。
請繼續參閱第四圖，第四圖係本發明第一較佳實施例所提供之正常工作週期與省電工作週期之對照示意圖。如圖所示，本發明是利用控制器5控制計數器3在正常工作模式之正常工作週期與省電工作模式之省電工作週期下，都以相同之工作週期T進行振盪次數的掃描，但在省電工作模式下，掃描時間st2與st3分別為掃描時間st1的1/2與1/4，其中，掃描時間st1即為本實施例之正常模式掃描時間t1，掃描時間st2為n=1時之省電模式掃描時間t2，掃描時間st3為n=2時之省電模式掃描時間t2。
由以上敘述可知，本實施例是利用控制器5將正常模式掃描時間t1縮短至省電模式掃描時間t2，藉以有效的節省電力的消耗，然後又將測量到的省電模式振盪次數轉換為M位元計數值，之後再透過將M位元計數值往高位移動與低位補0的方式進行計算，可以使M位元振盪次數模擬值近似於正常工作模式下所測得之正常工作振盪次數；藉此，本發明確實可以有效的節省電力又能保持觸控判斷的準確性，且可以不需要變更原先振盪次數基準值與有效觸控判斷的設定，有效的增加使用上的便利性。
請繼續參閱第五圖，第五圖係顯示本發明 第二較佳實施例所提供之觸控裝置之省電掃描方法之步驟流程圖。如圖所示，由於一般電容式觸控按鍵的觸控判斷機制除了在一定掃描時間內量測振盪次數外，還有利用量測固定振盪次數所需之掃描時間來進行判斷的方式，因此本發明還提供了一種觸控裝置之省電掃描方法，在基本電路架構與上述之觸控裝置100相同的基礎下，當控制器5處於正常工作模式時，是控制計時器4計算振盪波形達到一正常模式振盪次數p1時所需之一正常模式掃描時間，且控制器5更將正常模式掃描時間換成L位數之M位元計數值來加以儲存，其中，M/2≦L≦M，M≧8。
此外，在本實施例中，正常模式振盪次數p1例如為1000次，掃描時間基準值例如為2000(微秒)，而當掃描時間高於掃描時間基準值之106%(2000的106%為2120)時，則判斷為有效觸控。此外，在本實施例中，控制器5是預設為省電工作模式，且當掃描時間高於模式切換臨界值(掃描時間基準值之103%，即為2060)時進入正常工作模式，而若掃描時間低於掃描時間基準值之103%(即2060)時，則切換回省電工作模式。
承上所述，觸控裝置之省電掃描方法首先步驟S201是利用控制器5將計數器3之正常模式振盪次數p1縮短至一省電模式振盪次數p2，其中p2=p1/2n，且n為≧1之整數。在本實施例中，當n=1時，省電模式振盪次數p2為500次。
然後步驟S202是利用計時器4計算波形產 生模組2所產生之振盪波形之振盪次數達到省電模式振盪次數p2之時間，進而獲得一省電模式掃描時間。在本實施例中，計時器4是計算計數器3偵測振盪波形之振盪次數達到500次所需之時間而得到省電模式掃描時間，而省電模式掃描時間在本實施例中例如為1050(微秒)。
再來步驟S203是利用控制器將省電模式掃描時間轉換成一L-n位數之M位元計時值，並將L-n位數之M位元計時值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計時值，進而產生一M位元掃描時間模擬值，其中n≦M/4。在本實施例中，省電模式掃描時間1050微秒被轉換為L-n位數之M位元(16位元)計時值0000 0100 0001 1010，其位數L-n為11，而將n個0補在低位後所得L位數之M位元計時值即為0000 1000 0011 0100，因此M位元掃描時間模擬值即為2100。
接著步驟S204是利用控制器5比較M位元掃描時間模擬值是否低於一模式切換臨界值。在本實施例中，模式切換臨界值為2060，因此M位元掃描時間模擬值2100高於模式切換臨界值2060。
最後步驟S205是當M位元掃描時間模擬值高於模式切換臨界值時，將觸控裝置1切換至正常工作模式。在本實施例中，由於M位元掃描時間模擬值2100高於模式切換臨界值2060，因此將觸控裝置1切換至正常工作模式。
綜上所述，相較於先前技術是利用延長工作週期的方式來節省電力消耗，進而導致觸控操作的靈 敏度降低；由於本發明是減少掃描時間或振盪次數來節省電力，並在掃描時間或振盪次數轉換為位元值後，利用低位補0的方式來產生近似於正常工作模式之掃描時間或振盪次數，藉此，不僅可以有效的節省電力消耗，還能保持原有的觸控操作靈敏度。
上述僅為本發明較佳之實施例而已，並不對本發明進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (8)

  1. 一種觸控裝置之省電掃描方法，係在一觸控裝置由一正常工作模式切換至一省電工作模式時運行，該觸控裝置包含一觸控模組、一波形產生模組、一計數器、一計時器與一控制器，該波形產生模組係用以偵測該觸控模組而產生一振盪波形，該計數器於該正常工作模式下係在一正常模式掃描時間t1內計算該振盪波形之振盪次數而獲得一正常模式振盪次數，該控制器係將該正常模式振盪次數轉換成一L位數之M位元計數值來加以儲存，且M/2≦L≦M，M≧8，該觸控裝置之省電掃描方法包含以下步驟：(a)利用該控制器將該計時器之該正常模式掃描時間t1縮短至一省電模式掃描時間t2，其中t2=t1/2n，且n為≧1之整數；(b)利用該計數器在該省電模式掃描時間t2內計算該振盪波形之振盪次數，進而獲得一省電模式振盪次數；以及(c)利用該控制器將該省電模式振盪次數轉換成一L-n位數之M位元計數值，並將該L-n位數之M位元計數值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計數值，據以產生一M位元振盪次數模擬值，其中n≦M/4。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置之省電掃描方法，在步驟(a)之前更包含一步驟(a1)，該控制器更預設有一振盪次數基準值，該振盪次數基準值之97%為一模式切換臨界值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控裝置之省電掃描方法，在步驟(c)之後更包含一步驟(d)，利用該控制器比較該M位元振盪次數模擬值是否低於該模式切換臨界值，並在該M位元振盪次數模擬值低於該模式切換臨界值時，將該觸控裝置切換至該正常工作模式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置之省電掃描方法，其中，該波形產生模組為一鬆弛振盪器。
  5. 一種觸控裝置之省電掃描方法，係在一觸控裝置由一正常工作模式切換至一省電工作模式時運行，該觸控裝置包含一觸控模組、一波形產生模組、一計數器、一計時器與一控制器，該波形產生模組係用以偵測該觸控模組而產生一振盪波形，該計時器於該正常工作模式下係計算該振盪波形達到一正常模式振盪次數p1時所需之一正常模式掃描時間，該控制器係將該正常模式掃描時間換成L位數之M位元計數值來加以儲存，且M/2≦L≦M，M≧8，該觸控裝置之省電掃描方法包含以下步驟：(a)利用該控制器將該計數器之該正常模式振盪次數p1縮短至一省電模式振盪次數p2，其中p2=p1/2n，且n為≧1之整數；(b)利用該計時器計算該波形產生模組所產生之波形之振盪次數達到該省電模式振盪次數p2之時間，進而獲得一省電模式掃描時間；以及(c)利用該控制器將該省電模式掃描時間轉換成一L-n位數之M位元計時值，並將該L-n位數之M位元計時值往高位移動n位數，並將n個0補在低位而形成另一L位數之M位元計時值，進而產生一M位元掃描時間模擬值，其中n≦M/4。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置之省電掃描方法，在步驟(a)之前更包含一步驟(a1)，該控制器更預設有一掃描時間基準值，該掃描時間基準值之103%為一模式切換臨界值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控裝置之省電掃描方法，在步驟(c)之後更包含一步驟(d)，利用該控制器比較該M位元掃描時間模擬值是否高於該模式切換臨界值，並在該M位元掃描時間模擬值高於該模式切換臨界值時，將該觸控裝置切換至該正常工作模式。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置之省電掃描方法，其中，該波形產生模組為一鬆弛振盪器。
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