童怀俊，陈 功，任 飞

（合肥荣事达三洋电器股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

1970年代，美国军方首次将触摸屏（TouchPanel）技术应用于军事用途，此后，该项技术逐渐向民用移转，并且随着网络技术的发展和互联网应用的普及，新一代触摸技术和产品相继出现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认同。2007年苹果发布了采用了触摸屏的最高端手机产品iPhone。随着iPhone 的流行，触摸屏技术在手机中普及开来，即便是低端手机型号也都增加触摸按键、滑动条和旋转轮的使用。由于触摸屏技术在手机中的成功普及，触摸技术迅速应用在包括PDA、PC、GPS 系统和家用电器等众多领域。

就电子产品，特别是消费类产品而言，如何将用户复杂的控制动作转变为直观、便捷且可生产的体验，是用户界面设计面临的终极挑战。因此作为消费类产品的洗衣机对于新技术的采用，无疑是顺应了市场潮流。针对市场的调研，在洗衣机的人机界面中应用触摸按键技术成为当前的主流设计。

1 触摸按键的技术原理

工作原理不同，触摸式按键可分为两大类： 电阻式触摸按键与电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。

1.1 电阻式按键

电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱，但是由于导电薄膜的耐用性较低，并且也会降低透光性，因此已经被越来越多的厂家所抛弃。

1.2 电容式按键

电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个IC 控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应。如图1 所示。

温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。

图1 工作原理图Fig.1 Principle of the touch work

2 硬件设计

根据项目的总体要求，预实现10 个触摸按键，1 个轻触按键，一个64 段LCD 显示屏的驱动。本项目采用CYPRESS CY8C21534 芯片实现按键的触摸功能以及常用按键的扫描，采用具有LCD 驱动功能的单片机实现驱动显示，两个芯片之间采用I2C 总线进行通讯，实现按键显示的总体方案。CY8C21534 芯片封装如图2 所示。

CY8C21534 芯片有28 个引脚，25 个既可以定义为I/O 口，又可以当做A/D 口，可以作为触摸输入口，可以定义2个速度为400K I2C 通讯口。8K 的FLASH ROM支持50000 次的擦除/烧写周期，512K SDRAM。4 个8bit 可编程定时/计数器，可以定义8bit 到32bit 的可编程定时/计数器。可以定义2 个A/D 输入口，2 个D/A 输出口。内置时钟电路。软件采用图形化界面，支持C 语言，汇编语言，库函数非常丰富。软件的开发工作容易上手。其采用的FLASH ROM 可以反复擦写有效地降低了开发成本。基于上述特点，采用该芯片简化了电路设计，而且程序的编写也相当的方便，灵活。芯片有10 个触摸按键和1个轻触按键。

P17，P15 作为I2C 通讯口，P02 作为CYPRESS 的应对环境变化SHIELD 滤波方式输入口。原理如图3 所示。

图2 CY8C21534 引脚配置Fig.2 CY8C21534 Pin Assignment

图3 硬件原理图Fig.3 Principle of the hardware

根据电容式触摸键的原理和洗衣机在防水上的要求，在PCB 设计要注意以下方面问题： ①PCB 板材为PF4，FPC，板材厚度为0.5，1.2，1.6mm；②PCB 布线时，线宽6～8mil，走线应该尽量的短，布线时不要与电源线，通讯线平行，不要在传感器下方走线，不要在传感器所在层布传感器连接线，传感器连接过孔放在焊盘边缘，地线应该为20%～40%的网格状，最好正面铺地，反面不铺地。PCB 覆盖物的厚度，一般来说按键小于3mm，固体小于1mm，触摸键小于0.5mm。非塑料覆盖物的厚度应该为推荐覆盖物的厚度与非塑料覆盖物介电常数的乘积除以2.5 的商。

另外触摸键对外观工艺方面有一些特别的要求： ①操作面板上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆，以免影响按键的灵敏度；②按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到长时间按住时以及操作面板上有水时的按键响应问题，需要相应的方案解决；③触摸按键与操作面板的安装工艺，在按键的结构上还要考虑感应PCB 的贴装方式对感应的影响，以及在生产时操作的方便性，定位的准确性等工艺问题。

3 软件设计

CYPRESS CY8C21534芯片在系统中主要负责键扫描，把得到的键信号通过I2C 通讯送至主控芯片处理。软件流程图如图4所示。

图4 软件结构图Fig4 Software structure

4 总结

本文简述了触摸技术的发展，触摸按键的技术原理。在此基础之上采用CYPRESS CY8C21534 芯片设计出触摸键的应用方案。该方案在洗衣机的上的应用，丰富了人机操作界面，方便了用户使用，提供好良好的市场形象。同时也为进一步让触摸技术在洗衣机以及家电领域的应用打下了坚实的基础。

[1] CYPRESS 芯片用户手册.