专利名称：一种用于控制空调机的芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及芯片领域，特别涉及用于控制空调机的芯片。
背景技术：
一般的，空调机进行制冷运行时，来自室内机的制冷剂蒸汽被压缩机吸入，压缩成 高温高压汽体，然后排入室外机的热交换器，通过与室外空气进行热交换而成为制冷剂液 体，再进入室内换热器，与室内空气进行热交换而成为低压制冷剂汽体，如此周而复始地不 断循环而达到制冷的目的。当进行制热运行时，制冷剂在室内机的换热器中放出热量，在室 外机的换热器吸收热量，进行热泵制热循环，从而达到制热的目的。图1为一种传统的空调机结构示意图，如图1所示，该空调机包括框架10，安装在 框架上的排风装置20，和排风装置20相连的驱动机构30。驱动机构30能够控制排风装置 20向外排风的风速和风向。现有的空调机对风向的调节通常包括以下几种模式(1)固定 角度送风，这种送风模式送风方向可以进行手动调整，例如可以调整左右水平角度的变化 和上下倾斜角度的变化；(2)扫描送风，这种送风模式送风方向连续变化。这两种送风方式 一旦设定不能自动进行变化。因此上述空调机只能设定为固定的风向或者在设定的区域内均勻的吹风，而不能 自动进行控制。例如不能根据需要避开吹风区域的物体或者对着该物体吹风，或者不能根 据用户的情况调整风速。如此，在人体位置变化或者排风装置的排风方向变化时，空调机就 可能以较大的风速对着人体吹，这会让人体感觉不适。并且，在室内无人的情况下，现有技 术中的空调机不会自动关闭，会造成能源浪费。因此，如何实现对空调机的自动控制，用以克服现有的空调机的送风和智能开关， 成为业界需要解决的一个问题。为解决这个问题，需要首先解决用于控制空调机的芯片的 实现问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何实现一种用于控制空调机的芯片。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于控制空调机的芯片，包括图像传感电 路，用于采集场景内的图像并将所采集的图像转化为数字图像信号；与所述图像传感电路 耦合的图像处理和检测电路，用于对图像传感电路输出的数字图像信号进行处理和检测； 图所述图像处理和检测电路耦合的控制信号发生电路，用于根据图像处理和检测电路输出 的信号产生控制所述空调机的控制信号。可选地，所述图像传感电路包括像素阵列、行解码器、相关双采样电路、列译码器、 模数转换模块以及时序及控制电路；所述行解码器根据时序及控制电路提供的行地址，按 行打开像素阵列的控制开关，使得所述相关双采样电路按行读取所述像素阵列的信号；所 述相关双采样电路根据像素阵列中被采样像素的复位电压和曝光后电压的差值作为所述 被采样像素曝光产生的光电信号强度；所述列译码器与所述相关双采样电路耦合，并根据时序及控制电路提供的列地址，控制所述相关双采样电路从所读出的像素阵列的一行中选 取一个像素输出至模数转换模块。可选地，所述模数转换模块包括可编程放大器和与之耦合的模数转换器，所述可 编程放大器将所述相关双采样电路输出的信号进行放大并输入至模数转换器转换为数字信号。可选地，所述时序及控制电路的控制对象包括所述像素阵列每一行的复位、选通 和光电荷的转移，以及相关双采样电路的采样脉冲、采样行地址和列地址。可选地，所述图像处理和检测电路包括处理器、程序只读存储器和静态随机存储 器，所述程序只读存储器用于存放图像处理程序，所述静态随机存储器用于为所述图像传 感电路输出的图像以及中间数据提供缓冲存储。可选地，所述图像处理和检测电路包括数据运算通道、状态机及控制电路和静态 随机存储器，所述数据运算通道用于处理所述图像传感电路输出的图像，所述状态机及控 制电路用于控制数据运算通道和静态随机存储器，所述静态随机存储器用于为所述图像传 感电路输出的图像以及中间数据提供缓冲存储。可选地，所述图像处理和检测电路包括由处理器和程序只读存储器组成的不规整 算法处理模块，由数据运算通道和状态机及控制电路组成的规整算法处理模块，以及静态 随机存储器。可选地，所述处理器由MCU、DSP或者前两者的组合来实现。与现有技术相比，本发明提供的芯片可以对空调机进行自动控制，用以实现空调 机的智能送风和智能开关。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按 实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为现有技术中空调机的结构示意图；图2为本发明一个实施例中空调机的结构框图；图3为本发明一个实施例中图像传感电路的结构框图；图4为本发明一个实施例中图像处理和检测电路的结构框图；图5为本发明另一个实施例中图像处理和检测电路的结构框图；图6为本发明又一个实施例中图像处理和检测电路的结构框图。
具体实施例方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以 很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况 下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明具体实施方式
中涉及的空调机，包括框架、装配于所述框架的热交换系统、 装配于所述框架的排风装置、和所述排风装置相连的驱动机构；该空调机还包括控制空调 机的芯片，该芯片用于获得图像信息，并基于该空调机工作场合内的图像信息生成用于控 制该空调机工作的控制信号。其中，所述控制信号可以是与所述人体的位置信息对应的风向/风速调节信号， 也可以是在所述空调机工作场合内的图像信息中不存在人体信息的情形下关闭所述驱动 机构和热交换系统的开关信号。下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。图2为本发明的一个实施例中空调机的结构框图。本实施例中，控制信号包括与 所述人体的位置信息对应的风向/风速调节信号。如图2所示，空调机110包括设置在空调机110上的排风装置120、和排风装置120 相连的驱动机构130，还包括和所述驱动机构130相连的芯片115。所述芯片115用于获得空调工作场合内的物体的位置信息，例如空调机工作的房 间内的人体的位置信息，并基于所述空调机工作场合内的图像信息生成控制信号；所述驱 动机构130用于根据所述芯片115生成的控制信号驱动排风装置120。如图3所示，芯片115包括图像传感电路1150，与所述图像传感电路1150耦合的 图像处理和检测电路1152，与图像处理和检测电路1152耦合的控制信号发生电路1154。上述图像传感电路1150用于采集空调机周围的环境的图像。如图3所示，图像 传感电路1150包括像素阵列11500、行解码器11502、相关双采样电路11504、列译码器 11506、模数转换模块11508以及时序及控制电路11510。像素阵列11500是感光的主要元件，包括感光二极管和辅助读出的MOS晶体管。像 素阵列11500中的每个像素由感光二极管和4个MOS晶体管构成，称之为4T像素，与之相 似的还有3T像素或5T像素等等，在此不再赘述。本领域技术人员了解，本发明可以采样多 种类型的像素阵列来实现，并不局限于某一种像素来制作像素阵列。该行解码器11502可以根据时序及控制电路11510提供的行地址，按行打开像素 阵列11500的控制开关，使得像素阵列11500的一整行处于工作状态并输出采样信号，因此 相关双采样电路11504可以按整行读取像素阵列11500的信号。相关双采样电路11504可以根据像素阵列11500中被采样像素的复位电压和曝光 后电压的差值作为所述被采样像素曝光产生的光电信号强度，这样可以消除固形噪声。相 关双采样电路11504可以由两个电压相减的电路组合而成。列译码器11506与相关双采样电路11504耦合，并根据时序及控制电路11510提 供的列地址，控制相关双采样电路11504从所读出的像素阵列11500的一行中选取一个像 素输出至模数转换模块11508。模数转换模块11508可以包括可编程放大器和与之耦合的模数转换器。可编程放 大器将相关双采样电路11504输出的信号进行放大并输入至模数转换器转换为数字信号。时序及控制电路11510的控制对象可以包括像素阵列11500每一行的复位、选通 和光电荷的转移，以及相关双采样电路11504的采样脉冲、采样行地址和列地址和曝光时 间。时序及控制电路11510的控制对象还可以包括如曝光时间控制，同步控制，时钟控制， 读出窗口控制，水平和垂直翻转控制，闪光灯和机械快门控制，黑电平取样控制等等。
再回到图2，其中的图像处理和检测电路1152包括图像预处理模块11520、人脸检 测模块11522、人体检测模块11524以及人运动跟踪模块11526。其中的图像预处理模块11520，用于对的图像传感电路1150所产生的图像进行预 处理，包括图像去噪以及与光照相关的处理等等。图像处理和检测电路1152中的人脸检测模块11522，用于检测的图像传感电路 1150所产生的图像或者经图像预处理模块11520所处理过的图像中是否有人脸，如有人 脸，则计算识别人脸位置及方向信息并将此信息传送给控制信号发生电路1154。图像处理和检测电路1152中的人体检测模块11524，用于检测的图像传感电路 1150所产生的图像或者经图像预处理模块11520所处理过的图像中是否有人的肢体，如 有人的肢体，则计算识别人的肢体的位置及方向信息并将此信息传送给控制信号发生电路 1154。图像处理和检测电路1152中的人运动跟踪模块11526，用于对人脸检测模块 11522或人体检测模块11524检测出的人的运动情况进行跟踪，以确定此人是否继续呆在 室内，或是已经离开所关注的场景，并将此信息传送给控制信号发生电路1154。可选地，图像处理和检测电路1152还可以包括活动检测模块，用于检测的图像传 感电路1150所产生的图像或者经图像预处理模块11520所处理过的图像中是否有运动图 像并将此信息传送给控制信号发生电路1154。如图4所示，在本发明的一个实施例中，图像处理和检测电路1152的硬件实现包 括处理器1520、程序只读存储器1522和静态随机存储器1524。其中，程序只读存储器1522 用于存放图像处理程序；处理器1520用于根据程序只读存储器1522中存放的图像处理程 序对图像传感电路1150输出的数字图像进行处理；静态随机存储器1524用于为图像传感 电路1150输出的图像以及中间数据提供缓冲存储。如图5所示，在本发明的另一个实施例中，图像处理和检测电路1152包括数据运 算通道1526、状态机及控制电路1528和静态随机存储器1524。在这种实现方法中，数据运 算通道1526用于处理图像传感电路1150输出的图像；状态机及控制电路1528用于控制数 据运算通道1526和静态随机存储器1524 ；静态随机存储器1524用于为图像传感电路1150 输出的图像以及中间数据提供缓冲存储。如图6所示，在本发明的又一个实施例中，图像处理和检测电路1152由两路处理 电路模块组成，其中由处理器1520和程序只读存储器1522组成的模块用来进行不规整算 法处理，而由数据运算通道1526和状态机及控制电路1528组成的模块用来进行规整算法 处理。这两组模块共用一个静态随机存储器1524为图像以及中间数据提供缓冲存储。在上述实施例中，处理器1520可以由微程序控制器(Microprogrammed Control Unit，MCU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)单独实现，或者由MCU与 DSP的组合来实现。再回到图2中，空调机110还包括由驱动机构130控制的排风装置120。而控制信 号发生电路1154用于根据图像处理和检测电路1152的输出信号控制空调机110的驱动机 构 130。排风装置120可以包括风扇叶片组1200和排风风扇1202，风扇叶片组1200和排 风风扇1202可以为互不连接的两个独立的装置。排风风扇1202用于将经过热交换器的空气吹向风扇叶片组1200，通过控制排风风扇1202的转速可以控制风速的大小。风扇叶片组 1200包括多个风扇叶片1204，通过变换风扇叶片1204的朝向可以控制风向。本发明中的空调机110在使用时，由图像处理和检测电路1152获取空调机110 周围的环境图像；图像处理和检测电路1152中的图像预处理模块11520对的图像传感器 11502所产生的图像进行预处理，获得清晰度较高的图像；接下来，图像处理和检测电路 1152中的人脸检测模块11522或人体检测模块11524通过人体肤色范围进行图形分割，分 离出人体肤色的图像，然后再从中提取拓扑特征，从而检测出人脸图像或人的肢体图像；然 后，图像处理和检测电路1152中的人运动跟踪模块11526对人脸检测模块11522或人体检 测模块11524检测出的人的运动情况进行跟踪，以确定此人是否继续呆在室内，或是已经 离开所关注的场景并输出至控制信号发生电路1154 ；控制信号发生电路1154根据图像中 人脸或人的肢体的位置信息生成排风控制信号并输出至驱动机构130，该排风控制信号包 括与所述人体的位置信息对应的风向/风速调节信号；驱动机构130根据排风控制信号控 制排风装置120的工作。具体的，控制信号发生电路1154可以计算风扇叶片组1200的每 个风扇叶片的角度和排风方向的关系，然后控制驱动机构130调整每个风扇叶片的角度使 风扇叶片的排风方向都不朝向人所在区域。另外，在其他的实施例中，还可以包括人运动跟踪模块11526对人脸检测模块 11522或人体检测模块11524检测出的人的运动情况进行跟踪，从而判断人体的运动区域 和运动方向；控制信号发生电路1154发出与前述人体的运动区域和运动方向相匹配的风 向/风速调节信号，使驱动机构130调整每个风扇叶片的角度使风扇叶片的排风方向为除 与所述人体的运动方向相反的方向以外的方向，也就是不迎着运动方向吹风，同时驱动机 构130减小排风风扇1202的转速从而减小吹风的风速。当然，在其他的实施例中，控制信号发生电路1154也可以根据实际需求和情况仅 发出风速调节信号或者仅发出风向调节信号。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领 域的技术人体员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术 内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因 此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何 简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
一种用于控制空调机的芯片，其特征在于，包括图像传感电路，用于采集场景内的图像并将所采集的图像转化为数字图像信号；与所述图像传感电路耦合的图像处理和检测电路，用于对图像传感电路输出的数字图像信号进行处理和检测；图所述图像处理和检测电路耦合的控制信号发生电路，用于根据图像处理和检测电路输出的信号产生控制所述空调机的控制信号。
2.根据权利要求1所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述图像传感电路包括像素阵列、行解码器、相关双采样电路、列译码器、模数转换模 块以及时序及控制电路；所述行解码器根据时序及控制电路提供的行地址，按行打开像素阵列的控制开关，使 得所述相关双采样电路按行读取所述像素阵列的信号；所述相关双采样电路根据像素阵列中被采样像素的复位电压和曝光后电压的差值作 为所述被采样像素曝光产生的光电信号强度；所述列译码器与所述相关双采样电路耦合，并根据时序及控制电路提供的列地址，控 制所述相关双采样电路从所读出的像素阵列的一行中选取一个像素输出至模数转换模块。
3.根据权利要求2所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述模数转换模块包 括可编程放大器和与之耦合的模数转换器，所述可编程放大器将所述相关双采样电路输出 的信号进行放大并输入至模数转换器转换为数字信号。
4.根据权利要求2所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述时序及控制电路 的控制对象包括所述像素阵列每一行的复位、选通和光电荷的转移，以及相关双采样电路 的采样脉冲、采样行地址和采样列地址。
5.根据权利要求1所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述图像处理和检测 电路包括处理器、程序只读存储器和静态随机存储器，所述程序只读存储器用于存放图像 处理程序，所述静态随机存储器用于为所述图像传感电路输出的图像以及中间数据提供缓 冲存储。
6.根据权利要求1所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述图像处理和检测 电路包括数据运算通道、状态机及控制电路和静态随机存储器，所述数据运算通道用于处 理所述图像传感电路输出的图像，所述状态机及控制电路用于控制数据运算通道和静态随 机存储器，所述静态随机存储器用于为所述图像传感电路输出的图像以及中间数据提供缓 冲存储。
7.根据权利要求1所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述图像处理和检测 电路包括由处理器和程序只读存储器组成的不规整算法处理模块，由数据运算通道和状态 机及控制电路组成的规整算法处理模块，以及静态随机存储器。
8.根据权利要求5或7所述的用于控制空调机的芯片，其特征在于所述处理器由 MCU、DSP或者前两者的组合来实现。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制空调机的芯片，包括图像传感电路，用于采集场景内的图像并将所采集的图像转化为数字图像信号；与所述图像传感电路耦合的图像处理和检测电路，用于对图像传感电路输出的数字图像信号进行处理和检测；图所述图像处理和检测电路耦合的控制信号发生电路，用于根据图像处理和检测电路输出的信号产生控制所述空调机的控制信号。本发明提供的芯片可以对空调机进行自动控制，用以实现空调机的智能送风和智能开关。
文档编号F24F11/00GK101949571SQ20101029095
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者罗文哲 申请人:昆山锐芯微电子有限公司