鬧鐘、電腦、電視和微波爐上的機(jī)械式按鍵都是日常生活常見的設(shè)備操作界面。雖然這些按鍵對(duì)我們來說是那么的理所當(dāng)然。然而，當(dāng)它們損壞、脫落、卡住或無(wú)法工作時(shí)，無(wú)疑會(huì)使人懊惱。既然如此，用戶為何還要容忍機(jī)械式按鍵的種種缺陷？原因是是：人們不知道還有別的選擇。

   近年來，電容式觸摸傳感技術(shù)已足夠成熟，可靠性和耐用性都比以前更高，而且使用感覺比機(jī)械式按鍵更好。觸摸按鈕已在各種應(yīng)用中廣獲采用，從家用電器、消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備，到醫(yī)療設(shè)備都可看見它的蹤影。隨著世界各地的人們(以及許多設(shè)備廠家)對(duì)這種操作界面的舒適體驗(yàn)越來越深，對(duì)其可靠性的信心越來越足，這種技術(shù)也在不斷地完善。這種舒適性之所以得到提高，其實(shí)是源于電容式觸摸傳感技術(shù)的進(jìn)步，它減少過去產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員所面對(duì)的技術(shù)難題，并可滿足新的市場(chǎng)需求：

* 電容式觸摸界面設(shè)計(jì)的復(fù)雜性 – 從一個(gè)知根知底的解決方案轉(zhuǎn)向某種未經(jīng)證實(shí)，至少是未在你的產(chǎn)品、市場(chǎng)領(lǐng)域或具體設(shè)計(jì)中獲證實(shí)的方案是有風(fēng)險(xiǎn)的。過去常用的純機(jī)械方案容易掌握，不涉及電氣設(shè)計(jì)，基本上是一種上手就可用的方案。雖說如果我們沒有“第一個(gè)吃螃蟹”的精神，最終的效果顯然就不會(huì)出彩。但試想一下，若設(shè)計(jì)一個(gè)電容式觸摸界面的過程并不如吃螃蟹般那么痛苦費(fèi)時(shí)，大概就會(huì)有很多人愿意嘗試了。再進(jìn)一步去想，假若調(diào)試、傳感器布局，以及代碼編寫等設(shè)計(jì)工作能在短短一周內(nèi)完成，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該會(huì)十分樂意采用電容式觸摸技術(shù)。現(xiàn)在，通過經(jīng)大幅改進(jìn)觸摸軟件工具、傳感器布局工具，以及豐富的產(chǎn)品資源 (包括面向特定應(yīng)用的產(chǎn)品和完整的代碼庫(kù))，設(shè)計(jì)人員就能在一周之內(nèi)從頭到尾完成一個(gè)用戶界面設(shè)計(jì)。

* 缺乏對(duì)用戶界面的興趣– 通常，設(shè)計(jì)人員的重點(diǎn)都放在產(chǎn)品的核心功能，即機(jī)殼內(nèi)的東西或產(chǎn)品的心臟之上。雖然核心功能的確絕對(duì)重要，但不可否認(rèn)，用戶如何與產(chǎn)品交互也會(huì)影響其對(duì)產(chǎn)品的感受。這樣的例子比比皆是， 如iPod的點(diǎn)擊式轉(zhuǎn)盤 (click-wheel)，以及幾乎所有新型智能手機(jī)的觸摸屏。這些都是電容式感應(yīng)用戶界面的例子。用戶界面的設(shè)計(jì)對(duì)新產(chǎn)品的成敗影響越來越大，而電容式感應(yīng)技術(shù)使產(chǎn)品操作界面順暢輕松，使產(chǎn)品使用起來更加自然、直觀和有趣。

* 缺少觸覺反饋 – 萬(wàn)物都遵守牛頓的三大定律：

1. 運(yùn)動(dòng)物體會(huì)保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直至有外力作用;

2. 物體受力大小等于物體質(zhì)量乘以加速度 (F = ma);

3. 有作用力就有大小相同、但方向相反的反作用力。

因此，當(dāng)我們按上某個(gè)東西卻感覺不到來自它的任何響應(yīng)(反作用力)，就會(huì)覺得不自然。我們過去習(xí)慣了機(jī)械按鈕的工作方式，因而接受了當(dāng)按鈕一動(dòng)，就有了觸碰的感覺。所以當(dāng)面對(duì)電容式感應(yīng)時(shí)便會(huì)問，我怎么知道我按下了“按鈕”？這是目前人們對(duì)電容式感應(yīng)技術(shù)最常抱怨的。當(dāng)我按下機(jī)頂盒上優(yōu)雅圓滑的操作面板來播放電影時(shí)，我注意到機(jī)頂盒開始工作了。但我怎么知道它接受了我的請(qǐng)求？過去曾采用LED亮燈或發(fā)聲的方法，但若用戶需要有“按壓”的感覺又該如何？觸覺技術(shù)可以讓我們“感覺”到電容感應(yīng)事件，而且還有可能提供各種不同的觸覺，且可從觸覺效果庫(kù)中選擇你所需的一種適合的效果。

* 產(chǎn)品差異化需求不強(qiáng) – 消費(fèi)電子是變化最快的產(chǎn)業(yè)之一，競(jìng)爭(zhēng)與日劇增，因此，廠家一直都在不斷尋求能使其產(chǎn)品有別于競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的途徑；總想搞點(diǎn)什么不同的東西來顯露自己。采用電容式感應(yīng)技術(shù)就是一大途徑：

o 圓滑時(shí)尚的設(shè)計(jì) – 沒人喜歡外觀笨拙的設(shè)備按鈕。比如說，微波爐、電視或機(jī)頂盒上的按鈕。想象一下，這些電器設(shè)備都有完全光滑的外型，在你不需使用時(shí)你甚至看不到按鈕，而是只有光滑，反光的玻璃或黑色表面。而當(dāng)你想要調(diào)節(jié)爐溫，開大電視音量，或暫停節(jié)目時(shí)，操作按鈕會(huì)變魔術(shù)似地出現(xiàn)。這種效果可通過電容式接近傳感器和電容感應(yīng)按鈕、滑塊式控制鈕(slider)或轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)。這不僅僅是實(shí)現(xiàn)操作界面差異化的手段，而且是實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品差異化的手段。

o 多功能傳感器 – 機(jī)械按鈕所表達(dá)的是一種徹頭徹尾的二元效果，即按鈕要么被按下，要么沒被按下。如果能在你手指只放到按鈕上(但并沒有按下去)就可啟動(dòng)某一功能，而在實(shí)際按下時(shí)又可啟動(dòng)另一功能，這豈不更好?這樣，若結(jié)合采用機(jī)械和電容按鈕，就能在相同的板卡空間內(nèi)讓一個(gè)按鈕實(shí)際上變成兩個(gè)按鈕。

o 定制化的感覺 – 若想依據(jù)用戶觸及的是按鍵、滑動(dòng)式控制鈕，還是轉(zhuǎn)盤，而給予用戶不同的反饋，這是否可行？如對(duì)第一個(gè)按鈕，不要求反饋，對(duì)第二個(gè)，給一個(gè)輕度的1秒響應(yīng)，對(duì)第三個(gè)，給一個(gè)中度的5秒響應(yīng)，對(duì)最后一個(gè)，給一個(gè)強(qiáng)度的15秒響應(yīng)。 若用機(jī)械開關(guān)，就不可能根據(jù)所按下的按鈕作出不同的響應(yīng)。而若用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電容感應(yīng)和控制馬達(dá)的MCU，就有眾多種觸感效果可用，而且可為不同的按鈕設(shè)置完全不同的反饋效果。

o 節(jié)能 – 隨著“綠色運(yùn)動(dòng)”的到來，人人都在努力降低功耗，都在努力提高電子設(shè)備的效率，以延長(zhǎng)電池壽命，而且還不能犧牲其功能性。如無(wú)線鼠標(biāo)，當(dāng)不使用它時(shí)，它需要進(jìn)入睡眠模式來省電。而當(dāng)要用它時(shí)，你又想不需晃動(dòng)就能喚醒它。這是電容式接近感應(yīng)技術(shù)改變市場(chǎng)法則的一個(gè)很好的例子。當(dāng)你的手靠近一個(gè)具有處于睡眠模式的電容式接近感應(yīng)鼠標(biāo)時(shí)，這個(gè)鼠標(biāo)就能感測(cè)到靠近的手并從睡眠中蘇醒，這樣當(dāng)你真正拿到鼠標(biāo)時(shí)，它已準(zhǔn)備就緒任你使喚了。增加電容式接近感應(yīng)器不但可節(jié)電，而且還可改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的功能性。

* 機(jī)械式人機(jī)界面的缺點(diǎn) – 如前所述，機(jī)械按鈕有缺點(diǎn)。按定義，機(jī)械按鈕得有移動(dòng)部件和間隙，因此，難免會(huì)磨損。RIM公司黑莓手機(jī)最常見的故障就是軌跡球(trackball)。小孩將果汁和小吃灑在汽車中控臺(tái)上，電動(dòng)車窗就可能再也動(dòng)不了。車庫(kù)的室外開門按鈕會(huì)因雨淋而銹蝕。而所有這些問題都可用電容感應(yīng)按鈕來解決，因?yàn)檫@種按鈕沒有移動(dòng)部件，也沒有空氣間隙，因而是防水的。

    有了這些新解決方案，就能降低從古老的機(jī)械按鈕轉(zhuǎn)向更現(xiàn)代的電容按鈕的風(fēng)險(xiǎn)；而有了所有這些實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的新手段，設(shè)計(jì)人員會(huì)想搞出什么更多的新花樣呢？愛特梅爾公司也在問同樣的問題，因?yàn)樗鼡碛幸涣鞯?font class="Apple-style-span" color="#000066">微控制器來驅(qū)動(dòng)這種觸摸感應(yīng)技術(shù)。愛特梅爾的接近感應(yīng)技術(shù)的感應(yīng)距離大于6英寸，有超過100種以標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)格式提供的觸覺效果供選擇，而且借助Atmel的QTouch Studio軟件工具能夠方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

    為何軟件如此重要？由于許多設(shè)計(jì)人員還不熟悉觸摸技術(shù)，他們得依賴廠家的軟件開發(fā)工具來完成設(shè)計(jì)和滿足設(shè)備需求。設(shè)計(jì)人員希望有易用、可靠的軟件，以及靈活的構(gòu)件模塊，以便利用它們來評(píng)測(cè)和開發(fā)自己的觸摸應(yīng)用。這些構(gòu)件模塊主要由一個(gè)觸摸傳感設(shè)備和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量用戶界面所必須的一些算法構(gòu)成。目前，最強(qiáng)大和靈活的構(gòu)件模塊都采用通用微控制器來實(shí)現(xiàn)；這些微控制器能夠運(yùn)行實(shí)現(xiàn)用戶界面功能和其它系統(tǒng)功能的軟件。而開發(fā)這些軟件的工具顯然是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和成敗的關(guān)鍵。

    軟件設(shè)計(jì)人員的任務(wù)就是在軟件中定義用戶界面的行為，并讓其微控制器來執(zhí)行。觸摸功能是通過微控制器的感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)；這些感應(yīng)包含各種觸摸通道并處理電容數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定是否有手指存在，是否有觸摸事件發(fā)生，和(或)是否有手指在觸摸界面(如滑塊式控制鈕、轉(zhuǎn)盤、觸摸板和觸摸屏)上運(yùn)動(dòng)等。軟件開發(fā)工具是設(shè)計(jì)人員的生命線，他們不僅要依賴它來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，而且要利用它來確保質(zhì)量和可靠性。開發(fā)工具有如下一些功能可讓設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)：

1. 直觀的軟件生成功能：軟件庫(kù)支持觸摸功能和其它功能代碼的自動(dòng)生成

2. 微調(diào)功能：自動(dòng)微調(diào)傳感器

3. 調(diào)試功能：Quality Analyzer工具可為設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)性能的信息，如信噪比、電容量、噪聲和參考電平，以及漂移。Validation Wizard工具識(shí)別邊緣性和提供有關(guān)如何解決問題的具體反饋信息。

    設(shè)計(jì)人員能否在最短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出最好的產(chǎn)品，在很大程度上取決于所用開發(fā)工具能否很好地支持所需實(shí)現(xiàn)的功能。目前可用的一個(gè)簡(jiǎn)單易用的開發(fā)工具典范是愛特梅爾公司的 QTouch Studio 4.3(參見圖1)。

    QTouch Studio 4.3目前已經(jīng)開始供應(yīng)，它包括一個(gè)質(zhì)量分析工具Touch Quality Analyzer，一個(gè)驗(yàn)證工具Touch Validation Wizard，自動(dòng)選擇微調(diào)參數(shù)，圖形化實(shí)時(shí)微調(diào)，數(shù)據(jù)記錄，初始化軟件自動(dòng)生成，以及其它許多能使設(shè)計(jì)人員更輕松地將觸摸功能集成到微控制器設(shè)計(jì)中的搶眼的功能。

    這些觸摸設(shè)計(jì)的進(jìn)步將能夠加速觸摸界面在許多領(lǐng)域的應(yīng)用，并在改變?nèi)藗儗?duì)人機(jī)界面的觀念。

圖1：QTouch Studio 4.3可讓設(shè)計(jì)人員輕松實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用中的觸摸按鈕，滑塊式控制鈕和轉(zhuǎn)盤。