)進行探測，Detectorl則為心率感應(HS)的探測。接近傳感模式和心率感應模式下，內置紅外LED發射的紅外光被外部物體或手指反射回來后，由DetectorO和Detectorl兩個紅外探頭偵測。如圖2所示，連接內置紅外LED的兩個外部引腳4和5為LEDA和LEDK。紅外驅動器(IR Driver)可以用于驅動紅外發光二極管發射脈沖，紅外驅動器的外部引腳3為IR1_LED。引腳8 (VDD)和引腳6 (GND)分別為電源和地。
[0044]圖2中，與兩路探頭相連的CDS (即相當于第一實施方式中的傳感選通器)實現各路傳感探頭的選通，當選通的傳感器不同時，芯片的工作模式相應地不同。
[0045]在本實施方式中，ePL2182傳感器有五種工作模式:
[0046]I)待機模式:省電模式；
[0047]2) PS模式:接近傳感器連續性的偵測；
[0048]3) PSS模式:接近傳感器單次偵測；
[0049]4) HS模式:心率傳感器連續性的偵測；
[0050]5) HSS模式:心率傳感器單次偵測；
[0051]圖2中傳感選通器根據上述工作模式選通一路傳感器的模擬信號，經模數轉換器(ADC)轉換后交由數字信號處理器(DSP)處理。參考電壓設置部件(REF)與模數轉換器(ADC)連接，為模數轉換提供參考電壓。
[0052]圖2中控制寄存器與I2C接口和數字信號處理器連接。I2C接口和控制寄存器與數字信號處理器一同實現五種工作模式的切換，并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感器的分辨率、偵測時間，以及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。如圖2所示，I2C接口的兩個外部引腳I和7分別為SDA和SCL。
[0053]圖2中，中斷引腳2(INTB)是一個漏極開路輸出。該引腳可設置為二進制模式和低電平有效兩種模式，或通過I2C命令將該引腳功能關閉。在二進制模式下，INTB腳的值是和PS比較器的讀值是相反的。在低電平有效模式，INTB腳正常一直為高，當PS比較器從O變為I或從I變為O時，中斷標志位置1，中斷腳INTB則為低，當主設備發送解鎖或者中斷標志位被清0，INTB腳則被復位。當中斷標志位為高時，比較器會繼續工作，判斷讀值。在中斷引腳功能關閉模式下，中斷標志位總是被賦值為邏輯O。
[0054]圖2還包括振蕩器和上電復位部件。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。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。
[0055]各工作模式的主要原理與特點為:
[0056](I)在PS模式下，接近感測是通過控制內部紅外LED發射脈沖，測量通過外部反射物發射回來的紅外能量值。當設備被放置在靠近目標表面時，如人的臉部，或放在口袋，錢包，抽屜等地方，傳感器檢測到一個很高的紅外反射信號。PS值(通道I輸出值)和預先設定的門限值進行比較。同時這個門限值可以進行更改。如果PS值超過高門限，則數字信號處理器中PS比較器值為高，低于低門限時，比較器值為低。當紅外反射信號超過或者低于預先設定的門限值時，數據就可以通過輪詢或者中斷的方式上報給系統。可以讀取通道I的數據獲取PS的值，PS的讀值和傳感器到反射面的距離平方成反比，環境中的紅外能量可以通過通道O來輸出，PS模式下LED的發光時間有32段可以調，從4到20000時鐘周期。
[0057](3)在HS模式下，心率感應通過控制內部紅外LED發射脈沖，當人的手指指尖放在傳感器上方時，這時候心率感應傳感器能夠接收到通過手指血管中的血液和皮膚一起反射回的紅外，因手指是固定在傳感器上方，通過皮膚發射的紅外能量值是固定的，手指指尖里的血管中的血液流動會隨著心跳脈動的影響，進而造成血壓周期性的變化，血壓連續的壓力變化，會造成血管改變其血管直徑的大小，管徑變化為連續性。心率感應傳感器接收到通過血管反射的紅外能量周期性變化，就可以計算出脈動周期，即人的心率。圖3所示為該手持電子設備的心率感應芯片模組的設計原理圖，圖4所示為該手持電子設備的心率感應芯片模組的封裝外形圖，從左到右依次為正面圖、反面圖和側面圖。
[0058]本心率感應系統(ePL282)內部集成紅外接近傳感器，紅外心率傳感器，紅外發射二極管，傳感選通器，模數信號轉換器，LED驅動。
[0059]紅外接近傳感器主要應用包括:筆記本電腦、智能手機、移動互聯網設備(MIDS)的PND (便攜式導航設備)、電子書、平板電腦、平板電視等。主要用來延長電池壽命和獲得更好的用戶視覺體驗感。紅外心率傳感器主要應用包括:智能手機，智能手表，穿戴設備，平板電腦等電子設備。主要用來隨時可以對自己的心率進行監測，關注自身健康。
[0060]主要特性表現為:
[0061]紅外接近傳感器，紅外心率傳感器，紅外LED集成在同一個芯片模組內；
[0062]高的接近靈敏度，檢測距離范圍從O到10厘米，可根據紅外強度以及門限的定義來設定；
[0063]高的心率測試精確度，檢測范圍為人的任意10根手指，傳感器工作模式可調；心率感應靈敏度I次；
[0064]內置紅外LED和一個獨立的LED驅動器；
[0065]心率感應識別范圍:30-150次/分鐘；
[0066]數字控制和數據輸出通過I2C接口(I2C接口的時鐘頻率為10KHz或者400KHz)；
[0067]可對分辨率和心率感應的偵測時間進行編程；
[0068]中斷腳可根據定義的高低門限進行事件觸發；(邊沿觸發方式)
[0069]中斷腳也可以被編程為電平觸發模式；
[0070]芯片供電電壓(VDD):2.4V到3.6V ；
[0071]芯片工作電流:320uA ;
[0072]3.0V省電模式下，平均工作電流:紅外接近模式為2mA電流，心率感應模式為30uA電流；待機模式下為luA。
[0073]需要說明的是，在本專利的權利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0074]雖然通過參照本實用新型的某些優選實施方式，已經對本實用新型進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。
【主權項】
1.一種心率感應芯片模組，其特征在于，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； 所述傳感器組包括紅外接近傳感器和紅外心率傳感器； 所述紅外發光二極管發射紅外信號，所述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； 所述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。
2.根據權利要求1所述的心率感應芯片模組，其特征在于，還包括12C接口，所述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。
3.根據權利要求2所述的心率感應芯片模組，其特征在于，所述12C接口用于設置不同工作模式下的傳感器參數，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。
4.根據權利要求2所述的心率感應芯片模組，其特征在于，還包括控制寄存器，所述控制寄存器與所述I2C接口和所述數字信號處理器連接。
5.根據權利要求1所述的心率感應芯片模組，其特征在于，還包括中斷引腳，所述心率感應芯片模組通過中斷的方式向系統上報數據。
6.根據權利要求5所述的心率感應芯片模組，其特征在于，所述中斷引腳通過12C接口設置為邊沿觸發模式或者電平觸發模式。
7.根據權利要求1所述的心率感應芯片模組，其特征在于，所述模數轉換器包括參考電壓設置部件，所述參考電壓設置部件與所述模數轉換器連接。
8.根據權利要求1所述的心率感應芯片模組，其特征在于，還包括紅外驅動器，所述紅外驅動器與所述紅外發光二極管連接。
9.根據權利要求1至8任一項所述的心率感應芯片模組，其特征在于，還包括振蕩器和上電復位部件； 所述振蕩器與心率感應芯片模組中需要提供工作時鐘的部件相連接； 所述上電復位部件用于所述心率感應芯片模組的上電復位。
【專利摘要】本實用新型手持電子設備的心率感應芯片模組，涉及電子設備，公開了一種心率感應芯片模組。本實用新型中，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；傳感器組包括紅外接近傳感器、紅外心率傳感器；紅外接近傳感器和紅外心率傳感器探測反射的紅外信號；傳感選通器的輸入端與傳感器組連接，輸出端與模數轉換器連接，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。本實用新型中，通過傳感選通器選擇一路傳感器，功耗低、操作簡單，可實現多種工作模式，并實現不同的功能。可以自動關閉屏幕，起到節省電池，防止誤操作等功能。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。便于人們隨時隨地對心率進行測試。
【IPC分類】A61B5-0245
【公開號】CN204293146
【申請號】CN201420763640
【發明人】吳堅
【申請人】上海全一通訊技術有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月5日