手持電子設備的心率感應芯片模組的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子設備領域，特別涉及手持電子設備的心率感應芯片模組。
【背景技術】
[0002]隨著電子設備技術的發展，手機的功能越來越強大，已成為人們隨身攜帶必不可少的日常用品。這就要求手機的續航時間更長，性能更穩定。通常，提高手機電池的續航時間，延長待機時間，可通過兩種方式，一是增加電池電量，二是減少手機耗電量。本領域技術人員都知道，手機的液晶顯示器(Liquid Crystal Display，簡稱“IXD”)是耗電量最多的部件之一，如能減少LCD的耗電量，可有效增加手機待機時間。另外，對于目前帶觸摸屏的手機所采用的電容觸摸屏，在通話時時常會出現臉部、耳部觸碰到屏幕而造成誤操作。面對諸如上述問題，急需改進手機的性能以獲得更好的用戶體驗。紅外接近傳感器可以有效解決以上問題，可以起到節省電量并避免手機屏幕發生誤操作。
[0003]而且隨著科技的發展越來越多的新功能被集成在手機等手持電子設備中，比如指紋識別，無線充電，紅外遙控等。科技的創新，脈搏測試不再局限于傳統的人工測試法或聽診器測試法，脈搏測量可利用電子儀器測量出精度更高的數據。人體脈搏信號中包含豐富的生理信息，也逐漸引起了臨床醫生的很大興趣，達到了方便、快捷、準確測量脈搏的目的。隨著電子測量技術的迅速發展，現代電子測量儀器以極快的速度向數字化、自動化的方向發展。制成的脈搏測量儀器性能良好，結構簡單，因此對脈搏波采集和處理具有很高的醫學價值和應用前景。電子手持設備強大的CPU處理能力，就給我們提供了更好的將心率測試功能集成在電子手持設備上的基礎及環境。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種手持電子設備的心率感應芯片模組，功耗低、操作簡單、高精度的光學感應器。可實現多種工作模式，并根據不同模式的檢測結果控制設備的工作狀態，能夠起到節省電池和防止誤操作的效果。另外感應器發射出的紅外光透過手指皮膚，經過血管反射，紅外心率傳感器可以通過人的手指血管對紅外光反射的能量變化(或者周期變化)來計算出人的心率。便于人們隨時，隨地可以對自己的心率進行測試，監測自己的身體健康狀況。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型的實施方式公開了一種手持電子設備的心率感應芯片模組，包括傳感器組、紅外發光二極管、傳感選通器、模數轉換器和數字信號處理器;
[0006]傳感器組包括紅外接收傳感器和紅外心率傳感器；
[0007]紅外發光二極管發射紅外信號，紅外接收傳感器探測反射回來的紅外信號；
[0008]傳感選通器的輸入端與傳感器組連接，傳感選通器的輸出端與模數轉換器連接；
[0009]傳感選通器根據工作模式選通一路傳感器的模擬信號，經模數轉換器轉換后交由數字信號處理器處理。
[0010]本實用新型實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于:
[0011]本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組內部集成紅外接近傳感器、紅外心率傳感器和紅外發光二極管，并通過傳感選通器選擇其中一路傳感器，功耗低、操作簡單，可實現多種工作模式。相應地根據不同模式的檢測結果控制設備的工作狀態，感應器控制紅外發光二極管發射出的紅外光透過手指皮膚，經過血管反射，紅外心率傳感器可以通過人的手指血管對紅外光反射的能量變化來計算出人的心率。便于人們隨時、隨地可以對自己的心率進行測試。
[0012]進一步地，手持設備可以通過I2C控制接口對傳感器設置成不同工作模式，包括心率感應測試模式下傳感器的分辨率、偵測時間、紅外發光二極管的發光時間等。
[0013]進一步地，控制寄存器存儲通過I2C接口傳輸的數字控制和數據，并提供給所述數字信號處理器進行處理。
[0014]進一步地，紅外驅動器可以用于驅動紅外發光二極管發射脈沖。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型第一實施方式中一種手持電子設備的心率感應芯片模組的結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型第二實施方式中一種手持電子設備的心率感應芯片模組的內部框架圖；
[0017]圖3是本實用新型第二實施方式中一種手持電子設備的心率感應芯片模組的原理圖；
[0018]圖4是本實用新型第二實施方式中一種手持電子設備的心率感應芯片模組的封裝外形圖。
【具體實施方式】
[0019]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。
[0020]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步地詳細描述。
[0021]本實用新型第一實施方式涉及一種手持電子設備的心率感應芯片模組。圖1是該手持電子設備的心率感應芯片模組的結構示意圖。
[0022]具體地說，如圖1所示，該手持電子設備的手勢感應系統包括傳感器組、紅外發光二極管、傳感選通器、模數轉換器和數字信號處理器。
[0023]傳感器組包括紅外接近傳感器和紅外心率傳感器。
[0024]紅外發光二極管發射紅外信號，紅外接近傳感器和紅外心率傳感器探測反射回來的紅外信號。優選地，還包括紅外驅動器，紅外驅動器與紅外發光二極管連接。
[0025]傳感選通器的輸入端與傳感器組連接，傳感選通器的輸出端與模數轉換器連接。
[0026]傳感選通器根據工作模式選通一路傳感器的模擬信號，經模數轉換器轉換后交由數字信號處理器處理。優選地，模數轉換器包括參考電壓設置部件，參考電壓設置部件與模數轉換器連接。
[0027]傳感器組根據工作模式的需要，對內部集成的多種器件，包括紅外接近傳感器、紅外心率傳感器進行選通。手持電子設備的心率感應芯片模組相應地具有多種工作模式:待機模式、接近傳感模式和心率傳感模式。待機模式下傳感器組處于休眠狀態，待機功耗為IuA ;接近傳感模式下紅外接近傳感器檢測紅外反射信號強度，接近距離感應靈敏度達O至10厘米；心率傳感模式下，根據紅外心率傳感器偵測的遇到手指血管和皮膚反射的紅外反射信號的周期變化計算出人體的心率。可偵測范圍為30-150次/分鐘。
[0028]優選地，本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組還包括I2C接口。手持電子設備的心率感應芯片模組的數字控制和數據傳輸通過該I2C接口實現。
[0029]通過I2C接口可以設置不同工作模式下的參數，包括接近傳感模式下接近傳感器的分辨率、偵測時間，以及接近和心率感應下紅外發光二極管的發光時間。控制寄存器存儲通過I2C接口傳輸的數字控制和數據，并提供給數字信號處理器進行處理。紅外驅動器可以用于驅動紅外發光二極管發射脈沖。
[0030]I2C接口的時鐘頻率為10KHz或者400KHz。
[0031]此外，可以理解，在本實用新型的其他實施方式中，I2C接口的時鐘頻率也可以根據需要調整為其他頻率，而不局限于10KHz或者400KHz。
[0032]優選地，本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組還包括控制寄存器，控制寄存器與I2C接口和數字信號處理器連接。
[0033]優選地，本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組還包括中斷引腳，手持電子設備的心率感應芯片模組通過中斷的方式向系統上報數據。中斷引腳可以通過I2C接口設置為邊沿觸發模式或者電平觸發模式。
[0034]此外，可以理解，在本實用新型的其他實施方式中，也可以通過輪詢或者其他方式向系統上報數據，而不僅限于中斷的方式。比如通過I2C接口進行數據通訊。上報紅外發射原始數據。
[0035]優選地，本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組還包括振蕩器和上電復位部件。
[0036]振蕩器與手持電子設備的心率感應芯片模組中需要提供工作時鐘的部件相連接。
[0037]上電復位部件用于手持電子設備的心率感應芯片模組的上電復位。
[0038]本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組內部集成紅外接近傳感器、紅外心率傳感器和紅外發光二極管，并通過傳感選通器選擇其中一路傳感器，功耗低、操作簡單，可實現多種工作模式。相應地根據不同模式的檢測結果控制設備的工作狀態，能夠起到節省電池、和防止誤操作的效果，以及能夠隨時進行個人心率的測試。
[0039]本實用新型第二實施方式涉及一種手持電子設備的心率感應芯片模組，圖2至圖4分別是該手持電子設備的心率感應芯片模組的芯片內部框架圖、設計原理圖和封裝外形圖。
[0040]本心率傳感系統ePL2182(手持電子設備的心率感應芯片模組)內部集成接近傳感器(PS)，心率傳感器(HS)和紅外LED發射燈。
[0041]PS是在芯片內嵌了一顆紅外LED，在接近的時候將反射回來的紅外信號轉化為數字信號；并且接近檢測不會受到540納米的太陽光的影響。通過判斷反射回來的能量強度來驅動設備控制器控制LCD的背光和觸摸屏傳感器工作狀態。通話時，當設備靠近耳朵或者其它反射面的時候，就可以關掉LCD背光和觸摸屏傳感器，這樣既可以達到節省電池電量，又能夠防止對觸摸屏的誤操作。接近傳感器，也可以通過手部在屏幕前揮動來喚醒設備。
[0042]心率傳感器是一種功耗低、操作簡單，高精度的光學感應器。感應器發射出的紅外光透過手指皮膚，經過血管反射，紅外心率傳感器可以通過人的手指血管對紅外光反射的能量變化來計算出人的心率。便于人們隨時、隨地可以對自己的心率進行測試，更加便利的關注自身健康。我們可以將該系統應用到智能手機、智能手表、穿戴設備、平臺電腦等便攜手持設備。我們可以在任何使用該設備時，對自身心率進行測試、監控。
[0043]如圖2所示，紅外接近傳感器，心率傳感器分別由圖中兩個探頭來實現。分別為DetectorO和Detectorl.DetectorO用來對紅外接近(PS