一种接收触摸信号和感应卡信号的感应组件、感应系统及感应方法

摘要

本发明提供一种接收触摸信号和感应卡信号的感应组件，其包括电路板，电路板上设有相互电连接的主控芯片、触摸芯片、多个分别与触摸芯片电连接的触摸感应模块、以及提供电力的电源芯片，电路板上还设置有一个读卡芯片和一个与读卡芯片电连接的信号接收模块，主控芯片包括时钟模块、检测模块和控制模块，控制模块包括休眠状态和激活状态，时钟模块用于按预设的多个连续等分的时间间隔唤醒休眠状态的控制模块进入激活状态，本发明将信号接收线圈和用于感应触摸信号的触摸按键设置在电路板的同侧面上，结构简单且使用方便，感应卡与触摸按键相互之间工作互不干扰，解决了现有的不能用较低成本将信号接收线圈和触摸按键设置在一块电路板上的技术壁垒。

说明书

技术领域

本发明涉及智能控制领域，具体地涉及一种接收触摸信号和感应卡信号的 感应组件、感应系统及感应方法。

背景技术

目前，将用户手指或其他载体的触摸转换成适当的电信号输出的触摸感应 技术正逐步应用于多种电子装置中，并通过多样化的手段被使用，例如，在手 提电脑中触摸感应技术可代替鼠标作为控制游标的移动手段来使用。此外，触 摸感应技术可与显示装置结合，作为直接选择画面中所标示的图标或菜单的输 入手段来使用。

另一方面，有些智能设备如智能锁等在配备触摸按键输入信号的同时，还 需要接收诸如无源非接触式感应卡、射频信号之类的短距离感应卡信号以对智 能设备进行控制，因此需要设置感应卡信号接收装置。现有的实现方法，一般 是将接收感应卡信号的接收线圈和接收触摸信号的触摸按键分别设置在单独的 不同电路板上，并且分别对其进行控制，因此需要两块独立的电路板来实现同 时设置感应线圈和触摸按键的需求。例如中国专利ZL201020103676.0即公开了 一种电容式触摸按键，将触摸按键设置在电路板上，但其不能同时在电路板上 设置射频信号接收线圈，可以想见的是，如果想要设置射频信号接收线圈，还 需要单独增设用于控制接收射频信号电路板。这种分开设置的电路板存在着结 构复杂、占用空间较大、不利用简化管理等缺点。

但是人们一般不会考虑将二者合并设置在同一电路板上。这是因为，本领 域技术人员一般认为，将接收感应卡信号的接收线圈与接收触摸信号的触摸按 键设置在同一电路板上时，接收线圈和触摸按键之一在感应或触摸瞬间所产生 的微量电流将对其中的另一个产生干扰，从而造成控制的不确定性。事实也是 如此，如果简单将接收感应卡信号的接收线圈与接收触摸信号的触摸按键设置 在同一电路板上时，接收线圈和触摸按键之间将出现信号干扰，导致其中一组 信号不灵敏，严重时使系统无法工作。现有技术中消除信号干扰的电路，设计 复杂，生产成本高、维护不便，更重要的是大大增加系统的响应时间，使得用 户体验差。

发明内容

本发明为了解决上述提到的现有技术中存在的生产成本高、用户体验差等 缺点，提供一种信号接收线圈和触摸按键共面设置的技术，其能够将信号接收 线圈和触摸按键设置在同一电路板上，结构更为紧凑，并且相互之间信号互不 干扰且响应速度快，用户体验好。

具体地，本发明提供一种接收感应卡信号和触摸信号的感应组件，其包括 电路板，所述电路板上设有相互电连接的主控芯片、触摸芯片、多个分别与所 述触摸芯片电连接的触摸感应模块、以及提供电力的电源芯片，其特征在于：

所述电路板上还设置有一个读卡芯片和一个与所述读卡芯片电连接的信号 接收模块，

所述读卡芯片用于控制所述信号接收模块产生一激活感应卡的电磁场，并 接收所述感应卡的感应卡信号，所述触摸芯片接收由所述触摸感应模块所产生 的触摸信号；

所述主控芯片包括时钟模块、检测模块和控制模块，所述控制模块包括休 眠状态和激活状态，所述时钟模块用于按预设的多个连续等分的时间间隔唤醒 休眠状态的控制模块进入激活状态，

所述控制模块在激活状态下包括第一驱动模式和第二驱动模式，

所述控制模块在第一驱动模式下驱动读卡芯片，在第二驱动模式下驱动触 摸芯片；

所述检测模块用于在所述控制模块的第一驱动模式下检测读卡芯片是否接 收到感应卡信号，并在所述控制模块的第二驱动模式下检测触摸芯片是否接收 到触摸信号。

优选地，一种接收触摸信号和感应卡信号的感应组件，其包括电路板，所 述电路板上设有相互电连接的主控芯片、触摸芯片、多个分别与所述触摸芯片 电连接的触摸感应模块、以及提供电力的电源芯片，其特征在于：

所述电路板上还设置有一个读卡芯片和一个与所述读卡芯片电连接的信号 接收模块，

所述读卡芯片用于控制所述信号接收线圈产生一激活感应卡的电磁场，并 接收所述感应卡的感应卡信号，所述触摸芯片接收由所述触摸感应模块所产生 的触摸信号；

所述主控芯片包括时钟模块、检测模块和控制模块，所述控制模块包括休 眠状态和激活状态，所述时钟模块用于按预设的多个连续等分的时间间隔唤醒 休眠状态的控制模块进入激活状态，

所述控制模块在激活状态下包括第一驱动模式和第二驱动模式，

所述控制模块在第一驱动模式下驱动触摸芯片，在第二驱动模式下驱动读 卡芯片；

所述检测模块用于在所述控制模块的第一驱动模式下检测触摸芯片是否接 收到触摸信号，并在所述控制模块的第二驱动模式下检测读卡芯片是否接收到 感应卡信号。

优选地，所述触摸感应模块为触摸按键。

优选地，所述信号接收模块为信号接收线圈，所述信号接收线圈围绕所述 触摸按键设置形成闭合回路。

优选地，本发明还提供一种信号感应方法，包括以下步骤：

所述时钟模块根据预设的时间间隔激活所述控制模块进入激活状态；

所述控制模块立即进入第一驱动模式，控制所述检测模块检测读卡芯片是 否接收到感应卡信号；

接收到感应卡信号时，所述控制模块判断接收到的感应卡信号的有效性并 在感应卡信号有效时执行指令；

在感应卡信号无效时或未接收到感应卡信号时，所述控制模块进入第二驱 动模式并控制检测模块检测触摸芯片是否接收到触摸信号；

接收到触摸信号时，所述控制模块判断接收到的触摸信号的有效性并在信 号有效时执行指令；

在触摸信号无效时或未接收到触摸信号时，所述控制模块进入休眠状态。

优选地，本发明还提供一种信号感应方法，包括以下步骤：

所述时钟模块根据预设的时间间隔激活所述控制模块进入激活状态；

所述控制模块立即进入第一驱动模式，控制所述检测模块检测触摸芯片是 否接收到触摸信号；

接收到触摸信号时，所述控制模块判断接收到的触摸信号的有效性并在信 号有效时执行指令；

在触摸信号无效时或未接收到触摸信号时，所述控制模块进入第二驱动模 式并控制检测模块检测读卡芯片是否接收到感应卡信号；

接收到感应卡信号时，所述控制模块判断接收到的感应卡信号的有效性并 在信号有效时执行指令；

在感应卡信号无效时或未接收到感应卡信号时，所述控制模块进入休眠状 态。

优选地，所述时间间隔为220-250毫秒，优选250毫秒。

优选地，一种接收感应卡信号和触摸信号的感应系统，其包括所述的感应 组件和用于罩住所述感应组件的触控面板，所述触控面板上设置有多个触摸按 键接口，所述多个触摸按键接口的位置与触摸按键相对应，用于输入触摸信号 至触摸按键。

优选地，所述电源芯片包括模拟电源芯片和数字电源芯片，所述模拟电源 芯片用于为所述读卡芯片提供电源；所述数字电源芯片用于为控制芯片、触摸 芯片提供电源，并且为读卡芯片的输出电平提供电源。

优选地，所述读卡芯片通过SPI通讯接口连接所述控制模块，所述触摸芯 片通过IIC通讯接口连接所述控制模块。

本发明将用于读取感应卡的感应卡信号接收线圈和用于感应触摸信号的触 摸按键设置在电路板的同一个面上，信号接收线圈绕成一个多边形框着触摸键 盘的多个按键。在休眠状态下，主控芯片每250毫秒由其内部的时钟模块激活 一次，主控芯片醒来后，先启动读卡芯片，然后启动检测模块检测是否有感应 卡的感应卡信号，如果有感应卡信号，则对验证感应卡信号进行验证，如果没 有，则关闭读卡芯片，然后主控芯片启动触摸芯片，检测模块检测是否有触摸 信号，检测到按键按下即存在触摸信号则启动触摸信号的验证，否则，关闭触 摸芯片，再次进入休眠状态，直至下一次被激活。

由此可知，本发明的检测感应卡信号与检测触摸信号是先后进行的，其中 一个在工作的时候，另外一个是处于非工作状态的，所以就不存在干扰的问题。 而且，在感应卡信号和触摸信号都没有检测到的情况下，其运行过程非常快， 只需要几十微秒的时间，相对于人的操作而言，是同步进行的，感应卡与触摸 按键相互之间工作互不干扰，用户使用效果极佳，解决了现有的不能用较低成 本将信号接收线圈和触摸按键设置在一块电路板上的技术壁垒，克服了相关的 技术偏见。

附图说明

下面对本发明的附图做简要说明：

图1为本发明的感应面板的结构示意图；

图2为本发明的感应系统的触控面板的结构示意图；

图3为本发明的主控芯片的结构示意图；

图4为本发明的主控芯片的电路示意图；

图5为本发明的读卡芯片的电路示意图；

图6为本发明的触摸芯片的电路示意图。

图7为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明的结构及工作原理做进一步解释：

本发明的第一实施例提供一种接收感应卡信号和触摸信号的感应组件，如 图1所示，其包括电路板1以及设置在其上的感应卡信号接收线圈11和触摸按 键12。

可以理解的是，感应卡信号接收线圈也可以替换为其他适用于接收感应卡 信号的信号接收装置，触摸按键也可以替换为适用于感应触摸信号的触摸感应 终端，例如指纹读头装置。

电路板1上还设有相互电连接的主控芯片2、读卡芯片3、触摸芯片4以及 电源芯片5。触摸芯片4上设置有触摸传感器41，触摸传感器41与触摸按键 12电连接，信号接收线圈11在电路板1上围绕部分或全部触摸按键12闭合设 置并与读卡芯片3电连接。优选的是，电路板1为柔性电路板。

如图3及图4所示，主控芯片2内部设置有相互电连接的控制模块21、时 钟模块22以及检测模块23，时钟模块22根据时间间隔激活控制模块21，控制 模块21在激活状态下包括第一驱动模式和第二驱动模式，控制模块21在第一 驱动模式下驱动读卡芯片3使其初始化，触摸芯片4不受驱动处于非工作状态， 在第二驱动模式下驱动触摸芯片4使其初始化，读卡芯片3不受驱动处于非工 作状态。

控制模块21根据其内部预先设置的多个连续等分的时间间隔N1、N2.....Nn 被激活，在被激活后在第一驱动模式下立即驱动读卡芯片3，并检测读卡芯片3 是否接收到来自感应卡的感应卡信号，如果检测到读卡芯片3中已经接收到感 应卡信号，则主控芯片2对感应卡信号进行处理，判断该感应卡信号是否为被 认可的感应卡信号，根据检测结果控制控制模块21发出是否执行指令的命令， 如果感应卡信号为被认可的感应卡信号，则控制模块21发出执行指令的命令， 例如，如果将该感应面板应用在智能门锁的开关上，如果该感应卡信号为被认 可的感应卡信号，控制模块发出执行指令。如果感应卡信号为不被认可的感应 卡信号或检测到读卡芯片3中没有感应卡信号的输入，则控制模块21进入第二 驱动模式。

此处以及本文实施例中所有“发出执行指令”指启动按键/感应卡的处理程 序，控制模块对智能门锁的动作部件发出动作指令，动作部件根据指令执行智 能门锁的锁定和/或解锁动作。

在第二驱动模式下，控制模块21关闭读卡芯片3并驱动触摸芯片4。接收 检测模块23检测触摸芯片4是否接收到触摸信号。如有触摸信号输入，则主控 芯片2对触摸信号进行处理，判断该触摸信号是否为被认可的感应卡信号，并 根据结果发出是否执行指令的命令，如果感应卡信号为被认可的触摸信号，则 控制模块21发出执行指令的命令，如果感应卡信号为不被认可的触摸信号或没 有触摸信号输入，则控制模块21同样进入休眠状态，等待到达下次时间间隔， 再次激活，重复上述操作。

时钟模块22根据时间间隔激活控制模块21，时间间隔为220-250毫秒， 优选地为250毫秒，在感应卡信号和触摸信号都没有检测到的情况下，其运行 过程非常快，只需要几十微秒的时间，相对于人的操作而言，是同步进行的。

在另一实施例中，与上述实施例不同的是更换触摸芯片和读卡芯片的驱动 顺序，即，控制模块21在第一驱动模式下驱动触摸芯片4，检测模块检测触摸 芯片4是否接收到触摸信号，如有触摸信号输入，则主控芯片2对触摸信号进 行处理，如没有触摸信号则进入第二驱动模式，并在进入第二驱动模式后关闭 触摸芯片4并驱动读卡芯片3，检测模块检测读卡芯片3是否接收到感应卡信 号，如没有感应卡信号输入，则控制模块21同样进入休眠状态，等待到达下次 时间间隔，再次激活，重复上述操作。

读卡芯片3控制信号接收线圈11产生激活感应卡的电磁场，从而接收并读 取感应卡的感应卡信号，在实际应用中，感应卡可以为短距离射频感应卡，或 其他短距离感应卡。触摸芯片4将在触摸按键12中产生的触摸信号传输至设置 在触摸芯片4上的触摸传感器41中。

电源芯片5用于为其他模块提供电源，电源芯片5包括模拟电源芯片和数 字电源芯片，模拟电源芯片用于为读卡芯片3提供电源；数字电源芯片用于为 控制芯片2以及触摸芯片4提供电源，并且为读卡芯片3的输出电平提供电源， 保证读卡芯片输出的信号和控制芯片的IO电平匹配。

本发明还提供一种感应系统，如图2所示，其包括电路板1和位于其上的 触控面板10。电路板1上设有相互电连接的主控芯片2、读卡芯片3、触摸芯 片4以及电源芯片5，电路板1还设置有信号接收线圈11以及触摸按键12，触 控面板10上设置有多个触摸按键接口121，多个触摸按键接口121的位置与触 摸按键12相对应，用于输入触摸信号至触摸按键，操作人员通过触摸按键接口 121能够将触摸信号输入值触摸按键12，并进一步传输至触摸传感器41。

如图5所示，读卡芯片3通过SPI通讯接口连接控制模块21，模拟电源芯 片为读卡芯片3提供电能，数字电源芯片为稳压电源，其能够为读卡芯片提供 IO输出电平，以匹配与控制模块21之间的通讯电平。读卡芯片3还设置有功 率放大模块，13.56MHz的晶振Y1与负载电容C48,C49组成晶振电路为读卡芯 片3提供时钟模块，时钟模块为读卡芯片3提供时钟校准；读卡芯片3电连接 信号接收线圈11，通过信号接收线圈11与感应卡进行通讯，接收感应卡的感 应卡信号。

如图6所示，触摸芯片4通过限流电阻R41，R42,R43连接触摸按键12， 接收触摸信息，触摸按键为电容式触摸按键，触摸芯片4通过IIC通讯接口连 接控制模块21。

本发明还提供一种信号感应方法，如图7所示，其包括以下步骤：

时钟模块23根据预设的时间间隔激活控制模块21进入激活状态，控制模 块21立即进入第一驱动模式，控制检测模块22检测读卡芯片是否接收到感应 卡信号即图中的感应信号；接收到感应卡信号时，控制模块21判断接收到的感 应卡信号的有效性并在信号有效时执行指令，在感应卡信号无效时或未接收到 感应卡信号时，控制模块21进入第二驱动模式并控制检测模块22检测触摸芯 片是否接收到触摸信号；接收到触摸信号时，控制模块21判断接收到的触摸信 号的有效性并在信号有效时执行指令，在触摸信号无效时或未接收到触摸信号 时，控制模块21进入休眠状态，等待下一次被激活。

或者在另外的实施例中，时钟模块23根据预设的时间间隔激活所述控制模 块进入激活状态，控制模块21立即进入第一驱动模式，控制检测模块22检测 触摸芯片是否接收到触摸信号；接收到触摸信号时，控制模块21判断接收到的 触摸信号的有效性并在信号有效时执行指令，在触摸信号无效时或未接收到触 摸信号时，控制模块21进入第二驱动模式并控制检测模块检测读卡芯片是否接 收到感应卡信号；接收到感应卡信号时，控制模块21判断接收到的感应卡信号 的有效性并在信号有效时执行指令，在感应卡信号无效时或未接收到感应卡信 号时，控制模块21进入休眠状态。

下面结合具体实施例对本发明的感应方法的工作过程做进一步解释：

工作示例1

该感应系统应用于智能门锁领域，操作人员利用感应卡进行感应，其工作 流程如下：读卡芯片3控制信号接收线圈11产生激活感应卡的电磁场，接收并 读取感应卡的感应卡信号，控制模块21被时间模块激活后首先驱动读卡芯片3， 检测模块23检测读卡芯片3是否有感应卡信号输入，此时检测模块23检测到 读卡芯片3有感应卡信号输入，控制模块21对感应卡信号进行处理，识别该感 应卡信号是否为被认可的感应卡信号，如果该感应卡信号为被认可的感应卡信 号，则智能门锁能够打开或关闭，如果该感应卡信号为不被认可的感应卡信号， 则智能门锁不能被打开或关闭。

工作示例2

该感应系统应用于智能门锁领域，操作人员利用触摸按键进行感应，其工 作流程如下：读卡芯片3控制信号接收线圈11产生激活感应卡的电磁场，接收 并读取感应卡的感应卡信号，控制模块21被时间模块激活后首先驱动读卡芯片 3，检测模块23检测读卡芯片3是否有感应卡信号输入，此时检测模块23检测 到读卡芯片3没有感应卡信号输入，则控制模块关闭读卡芯片3，并驱动触摸 芯片4，检测模块23检测触摸芯片4是否有触摸信号输入，控制模块21对触 摸信号进行处理，识别该触摸信号是否为被认可的触摸信号，如果该触摸信号 为被认可的触摸信号，则智能门锁能够打开或关闭，如果该触摸信号为不被认 可的触摸信号，则智能门锁不能被打开或关闭。

本发明将用于读取感应卡的感应卡信号接收线圈和用于感应触摸信号的触 摸按键设置在电路板的同一个面上，信号接收线圈绕成一个长方形框着触摸键 盘的全部或部分按键。在休眠状态下，主控芯片每250毫秒由其内部的时钟模 块激活一次，主控芯片醒来后，先启动读卡芯片，然后启动检测模块检测是否 有感应卡的感应卡信号，如果有感应卡信号，则对感应卡信号进行验证，如果 没有，则关闭读卡芯片，然后主控芯片启动触摸芯片，检测模块检测是否有触 摸信号，检测到按键按下即存在触摸信号则启动触摸信号的验证，否则，关闭 触摸芯片，再次进入休眠状态，直至下一次被激活。

由此可知，本发明的检测感应卡信号与检测触摸信号是先后进行的，其中 一个在工作的时候，另外一个是处于非工作状态的，所以就不存在干扰的问题。 而且，在感应卡信号和触摸信号都没有检测到的情况下，其运行过程非常快， 只需要几十微秒的时间，相对于人的操作而言，是同步进行的，感应卡与触摸 按键相互之间工作互不干扰，用户使用效果极佳。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应 技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。