)进行探测，Detectorl则为心率感应(HS)的探测。接近传感模式和心率感应模式下，内置红外LED发射的红外光被外部物体或手指反射回来后，由DetectorO和Detectorl两个红外探头侦测。如图2所示，连接内置红外LED的两个外部引脚4和5为LEDA和LEDK。红外驱动器(IR Driver)可以用于驱动红外发光二极管发射脉冲，红外驱动器的外部引脚3为IR1_LED。引脚8 (VDD)和引脚6 (GND)分别为电源和地。
[0044]图2中，与两路探头相连的CDS (即相当于第一实施方式中的传感选通器)实现各路传感探头的选通，当选通的传感器不同时，芯片的工作模式相应地不同。
[0045]在本实施方式中，ePL2182传感器有五种工作模式:
[0046]I)待机模式:省电模式；
[0047]2) PS模式:接近传感器连续性的侦测；
[0048]3) PSS模式:接近传感器单次侦测；
[0049]4) HS模式:心率传感器连续性的侦测；
[0050]5) HSS模式:心率传感器单次侦测；
[0051]图2中传感选通器根据上述工作模式选通一路传感器的模拟信号，经模数转换器(ADC)转换后交由数字信号处理器(DSP)处理。参考电压设置部件(REF)与模数转换器(ADC)连接，为模数转换提供参考电压。
[0052]图2中控制寄存器与I2C接口和数字信号处理器连接。I2C接口和控制寄存器与数字信号处理器一同实现五种工作模式的切换，并可以设置不同工作模式下的参数，包括接近传感模式下接近感器的分辨率、侦测时间，以及红外发光二极管的发光时间。控制寄存器存储通过I2C接口传输的数字控制和数据，并提供给数字信号处理器进行处理。如图2所示，I2C接口的两个外部引脚I和7分别为SDA和SCL。
[0053]图2中，中断引脚2(INTB)是一个漏极开路输出。该引脚可设置为二进制模式和低电平有效两种模式，或通过I2C命令将该引脚功能关闭。在二进制模式下，INTB脚的值是和PS比较器的读值是相反的。在低电平有效模式，INTB脚正常一直为高，当PS比较器从O变为I或从I变为O时，中断标志位置1，中断脚INTB则为低，当主设备发送解锁或者中断标志位被清0，INTB脚则被复位。当中断标志位为高时，比较器会继续工作，判断读值。在中断引脚功能关闭模式下，中断标志位总是被赋值为逻辑O。
[0054]图2还包括振荡器和上电复位部件。振荡器与手持电子设备的心率感应芯片模组中需要提供工作时钟的部件相连接。上电复位部件用于手持电子设备的心率感应芯片模组的上电复位。
[0055]各工作模式的主要原理与特点为:
[0056](I)在PS模式下，接近感测是通过控制内部红外LED发射脉冲，测量通过外部反射物发射回来的红外能量值。当设备被放置在靠近目标表面时，如人的脸部，或放在口袋，钱包，抽屉等地方，传感器检测到一个很高的红外反射信号。PS值(通道I输出值)和预先设定的门限值进行比较。同时这个门限值可以进行更改。如果PS值超过高门限，则数字信号处理器中PS比较器值为高，低于低门限时，比较器值为低。当红外反射信号超过或者低于预先设定的门限值时，数据就可以通过轮询或者中断的方式上报给系统。可以读取通道I的数据获取PS的值，PS的读值和传感器到反射面的距离平方成反比，环境中的红外能量可以通过通道O来输出，PS模式下LED的发光时间有32段可以调，从4到20000时钟周期。
[0057](3)在HS模式下，心率感应通过控制内部红外LED发射脉冲，当人的手指指尖放在传感器上方时，这时候心率感应传感器能够接收到通过手指血管中的血液和皮肤一起反射回的红外，因手指是固定在传感器上方，通过皮肤发射的红外能量值是固定的，手指指尖里的血管中的血液流动会随着心跳脉动的影响，进而造成血压周期性的变化，血压连续的压力变化，会造成血管改变其血管直径的大小，管径变化为连续性。心率感应传感器接收到通过血管反射的红外能量周期性变化，就可以计算出脉动周期，即人的心率。图3所示为该手持电子设备的心率感应芯片模组的设计原理图，图4所示为该手持电子设备的心率感应芯片模组的封装外形图，从左到右依次为正面图、反面图和侧面图。
[0058]本心率感应系统(ePL282)内部集成红外接近传感器，红外心率传感器，红外发射二极管，传感选通器，模数信号转换器，LED驱动。
[0059]红外接近传感器主要应用包括:笔记本电脑、智能手机、移动互联网设备(MIDS)的PND (便携式导航设备)、电子书、平板电脑、平板电视等。主要用来延长电池寿命和获得更好的用户视觉体验感。红外心率传感器主要应用包括:智能手机，智能手表，穿戴设备，平板电脑等电子设备。主要用来随时可以对自己的心率进行监测，关注自身健康。
[0060]主要特性表现为:
[0061]红外接近传感器，红外心率传感器，红外LED集成在同一个芯片模组内；
[0062]高的接近灵敏度，检测距离范围从O到10厘米，可根据红外强度以及门限的定义来设定；
[0063]高的心率测试精确度，检测范围为人的任意10根手指，传感器工作模式可调；心率感应灵敏度I次；
[0064]内置红外LED和一个独立的LED驱动器；
[0065]心率感应识别范围:30-150次/分钟；
[0066]数字控制和数据输出通过I2C接口(I2C接口的时钟频率为10KHz或者400KHz)；
[0067]可对分辨率和心率感应的侦测时间进行编程；
[0068]中断脚可根据定义的高低门限进行事件触发；(边沿触发方式)
[0069]中断脚也可以被编程为电平触发模式；
[0070]芯片供电电压(VDD):2.4V到3.6V ；
[0071]芯片工作电流:320uA ;
[0072]3.0V省电模式下，平均工作电流:红外接近模式为2mA电流，心率感应模式为30uA电流；待机模式下为luA。
[0073]需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0074]虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【主权项】
1.一种心率感应芯片模组，其特征在于，包括传感器组、红外发光二极管、传感选通器、模数转换器和数字信号处理器； 所述传感器组包括红外接近传感器和红外心率传感器； 所述红外发光二极管发射红外信号，所述红外接近传感器和红外心率传感器探测反射回来的红外信号； 所述传感选通器根据工作模式选通一路传感器的模拟信号，经模数转换器转换后交由数字信号处理器处理。
2.根据权利要求1所述的心率感应芯片模组，其特征在于，还包括12C接口，所述心率感应芯片模组的数字控制和数据传输通过该I2C接口实现。
3.根据权利要求2所述的心率感应芯片模组，其特征在于，所述12C接口用于设置不同工作模式下的传感器参数，包括接近传感模式下接近传感器的分辨率、侦测时间，以及接近和心率感应下红外发光二极管的发光时间。
4.根据权利要求2所述的心率感应芯片模组，其特征在于，还包括控制寄存器，所述控制寄存器与所述I2C接口和所述数字信号处理器连接。
5.根据权利要求1所述的心率感应芯片模组，其特征在于，还包括中断引脚，所述心率感应芯片模组通过中断的方式向系统上报数据。
6.根据权利要求5所述的心率感应芯片模组，其特征在于，所述中断引脚通过12C接口设置为边沿触发模式或者电平触发模式。
7.根据权利要求1所述的心率感应芯片模组，其特征在于，所述模数转换器包括参考电压设置部件，所述参考电压设置部件与所述模数转换器连接。
8.根据权利要求1所述的心率感应芯片模组，其特征在于，还包括红外驱动器，所述红外驱动器与所述红外发光二极管连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的心率感应芯片模组，其特征在于，还包括振荡器和上电复位部件； 所述振荡器与心率感应芯片模组中需要提供工作时钟的部件相连接； 所述上电复位部件用于所述心率感应芯片模组的上电复位。
【专利摘要】本实用新型手持电子设备的心率感应芯片模组，涉及电子设备，公开了一种心率感应芯片模组。本实用新型中，包括传感器组、红外发光二极管、传感选通器、模数转换器和数字信号处理器；传感器组包括红外接近传感器、红外心率传感器；红外接近传感器和红外心率传感器探测反射的红外信号；传感选通器的输入端与传感器组连接，输出端与模数转换器连接，选通一路传感器的模拟信号经模数转换器转换后交由数字信号处理器处理。本实用新型中，通过传感选通器选择一路传感器，功耗低、操作简单，可实现多种工作模式，并实现不同的功能。可以自动关闭屏幕，起到节省电池，防止误操作等功能。可以通过人的手指血管对红外光反射的能量变化来计算出人的心率。便于人们随时随地对心率进行测试。
【IPC分类】A61B5-0245
【公开号】CN204293146
【申请号】CN201420763640
【发明人】吴坚
【申请人】上海全一通讯技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月5日