专利名称：手机中的光感节能系统及光感节能实现方法
技术领域：
本发明涉及一种手机中的光感节能系统及光感节能实现方法，尤其涉及一种通过感知外界光线强弱，控制手机背光灯和手机音量来节能的硬件结构及软件实现方法。
背景技术：
随着国内手机的发展趋势，功能的增加，对能耗和电池的续航能力提出更高的要求，但在手机的体积又要做小的同时，我们只有在节电上来做工作。多媒体手机的普及，手机产品影音娱乐应用的扩展例如支持MP3， MP4，手机电视乃至以后的3G手机所支持的视频电话以及更丰富的娱乐功能，节能方案将会对其未来发展产生重要影响。因此，在不增加结构尺寸的情况下，手机如何降低功耗，并实现更多的功能和应用成为必然趋势。对此，目前通过研发出尽可能小的开关调节器，减小电感器优化外围元件，采用高质量的开关电容器，使用新一代的数字处理器，改善电路设计等一系列节能降耗的技术及工艺，实现产品能耗的大幅降低。但这些措施都面临着很高的技术瓶颈抑或高额的材料成本及研发费用，在手机行业竞争相当激烈的情形下，实施起来有一定困难。
发明内容
本发明的目的是克服现有节能技术的技术瓶颈和高额成本，提供一种手机的光感节能系统及方法及光感节能实现方法，该方法主要包括对手机背光和音量的控制方法。为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案
手机中的光感节能系统包括，电源芯片、基带芯片、背光灯和扬声器，所述电源芯片给整个电路提供动力驱动，所述基带芯片完成整个电路的集中处理和调节的功能，还包括背光芯片、音频控制模块和光感芯片，所述光感芯片负责从外界获得光强并进行釆样处理，基带芯片向光感芯片提供一个固定的ADC频道，来控制它的数据采集，背光芯片调节手机键盘和LCD屏的背光，音频控制模块调节手机音量的大小。
在所述基带芯片和光感芯片之间设置一个下拉电阻R，下拉电阻R用来稳定光感芯片的数据输出，避免在等级的临界值上下跳动。手机中的光感节能实现方法，包括如下步骤步骤一、在手机中增加设置光感芯片；
步骤二、打开电源芯片的光感使能端，光感芯片开始工作，设定其每隔一段时间采集一次外界的光强，经过采样处理，将处理结果数据输出给基带芯片；
步骤三、基带芯片对获得的数据进行ADC转换为数字电压，再将此电压再与预先设置的电压阈值比较，得出相关的背光等级和声音等级；
步骤四、基带芯片将现在的背光等级和声音等级输出给背光芯片和音频控制模块，设置相关的背光和声音大小。
在步骤四中，如果外部光强大，手机的键盘背光灯关闭，手机LCD屏的背光和铃声音量大小不变，如果外部光强小，将手机设置为光感省电模式，当手机来电和信息时的铃声等级自动调节为小，降低LCD屏的背光等级。
在步骤二中，设定其每隔一秒采集一次外界的光强。
本发明的积极进步效果在于可以有效地降低手机能耗，延长手机电池的使用时间通过感知外部的光线强弱，判断外部环境变化，方便地调节手机背光亮度和音量强度。例如，当用户的手机键盘上用6颗LED,平均节省电量15mA承6-5mA*6=60raA， LCD屏平均节省40mA左右的电流，铃声消耗的电流很大，开启室内声音控制模式，扬声器也能节省90mA电流；本发明电路简单，复杂性低不需要更换电源管理等复杂电路，只需在原有手机电路基础上增加一颗微小的光感芯片；本发明实现起来比较容易，成本也较低廉所用到的光感芯片成本很低，而且完全使用软件方法设计更进一步降低成本。
图l是本发明的系统原理图。
图2是光感芯片工作流程图。
图3是脉冲计数方式背光控制流程图。
图4是PWM方式背光控制流程图。
图5是音量和键盘控制流程图。
具体实施例方式
5如图1所示，光感工作电路图主要包括，电源芯片1(PMIC)、光感芯片2(Light SensorChip)、基带芯片3(BBChip)、背光芯片4(Back Light Chip)、背光灯7，音频控制模块5(AudioControl Module)和扬声器6。
其中电源芯片l给整个电路提供动力驱动，光感芯片2负责从外界获得光强并进行采样处理，它需要基带芯片3提供一个固定的ADC频道，来控制它的数据采集，基带芯片3是整个电路的集中处理和完成调节的中心，在基带芯片3和光感芯片2之间设置一个下拉电阻R，主要用来稳定光感芯片2的数据输出，避免在等级的临界值上下跳动，背光芯片4调节手机键盘和LCD屏的背光，音频控制模块5调节手机音量的大小。
如图2所示，系统工作时，电源芯片2的光感使能端打开，光感芯片2开始工作，软件设定其每隔一秒采集一次外界的光强，经过采样等相关处理，将数据输出给基带芯片3，基带芯片3对获得的数据进行ADC转换为数字电压，再将此电压再与预先设置的电压阈值比较，得出相关的背光等级和声音等级，基带芯片3将现在的等级输出给背光芯片4和音频控制模块5设置相关的背光和声音大小，如果外部光强很强，手机键盘的背光灯7关闭，LCD屏的背光和声音大小不变，如果在办公室内，将手机设置为光感省电模式，当手机来电和信息时的铃声等级自动调节为小，如果在晚上或者光强很弱的情况下，LCD屏的背光等级由4变为2，渐渐暗下来，这样视觉上让人很舒服，还能达到节电的目的，以上都可以在更加完善使用的情况下，达到延长电池使用时间节能的目的。
手机LCD屏的背光控制主要有两种方式脉冲计数和脉冲宽度调制，下面分别介绍这两种控制方式下实现光感工作的工作流程。
手机LCD屏的脉冲计数背光控制的实现原理是背光芯片4与基带芯片3连接，基带芯片3通过GPI0口发脉冲，通过发送的脉冲个数控制背光的亮度，发送一个高低脉冲为最亮状态，大概一个背光灯消耗20mA的电流，循环发送16个高低脉冲为最暗状态，大概一个背光灯耗流0.05mA。为了节省能源，背光亮度的波动范围14个脉冲到四个脉冲之间，电流范围大概在0. 5mA 12mA。
手机LCD屏的脉冲计数背光控制的具体工作流程如图3所示，打开光感的软开关，光感芯片2开始工作，打开定时器设定每隔l秒调用一次背光控制函数，即光感芯片2采集数据的周期也为1秒，设置四个全局变量Cur」evel， taxget_pulse—count，Pre_level，pre—pulse_count分别存储目前得到的光亮等级，需要调整的脉冲个数，之前的光亮等级，之前的脉冲个数等数据，Pre—level, pre—pulse—count分别设置初始值为3和9。为了判断的准确性和稳定性，循环十次取平均值获得ADC值，将获得的ADC值转化为易于辨别的数字电压值。设置5个电压阈值，分出0 5六个等级，把转化得到的电压值与预先设置的电压阈值比较，得出目前需要调 整的背光等级，根据背光等级给出相应的脉冲个数target—pulse—count。判断目前的脉冲个 数和之前脉冲个数是否相等，如果相等，则返回初始状态重新开始，如果不相等，再启动一 个低层定时器按ms周期循环调用控制LCD屏的背光函数，循环一次增加(减少) 一个脉冲，并 在增加(减少)脉冲之间适当增加延时，这样可以使背光亮度慢慢的增加(减少)，给人很 舒适的感觉。期间判断target—pulse—count和pre—pulse—count的大小，如果大于，则让 pre—pulse一count逐步力口l ， 否贝(J让pre—pulse—count逐步减l ， 直至ljtarget一pulse—count禾口 pre—pulse_count相等，停止内部定时器，最后赋值target—pulse_count等于 pre—pulse_count，结束此次处理过程。定时器ls后再次启动相同的处理过程。
如果使用脉冲宽度调制(PWM)的方式控制背光，软件流程大致同，脉冲宽度调制的 控制原理是使用的基带芯片里面有两个脉冲宽度调制器，可以生成一个重要的参数一占空 比(方波高电平时间跟周期的比例叫占空比)，如果占空比越大，亮度越高，我们将占空比 从21% 85%之间调整。
使用脉冲宽度调制(PWM)的方式控制背光的软件具体工作流程如图4所示
如图4，打开光感的软开关，光感芯片2开始工作，打开定时器设定一秒调用一次背光 控制函数，设置三个全局变量Cur—duty, Pre_duty， Diff—duty分别存储目前PWM的占空比， 之前PWM的占空比，两者占空比差值等数据，设定默认的Pre一duty为35。为了判断的准确性和 稳定性，循环十次取平均值获得ADC值，将获得的ADC值转化为易于辨别的数字电压值。设置5 个电压阈值，分出0 5六个占空比段，把转化得到的电压值与预先设置的电压阈值比较，得 出目前需要调整的占空比数值，同事得到Diff—duty。判断目前的占空比是否大于21，如果不 成立，赋值让其等于21，然后继续进程，如果大于21则直接继续进程。判断如果Cur一duty大 于Pre一duty,则以Wff—duty步长循环做Pre一duty加l，否则减l，并在加(减)占空比之间适 当增加延时，这样可以也使背光亮度慢慢的增加(减少)，给人很舒适的感觉。最后赋值 Cur—duty等于Pre一duty，结束此次处理过程。定时器ls后再次启动相同的处理过程。
键盘灯的控制方式在本实施例使用PWM控制方式，但是不需要按照上面的流程工作，只 设置两个等级亮和暗，亮的时候是处在弱光或者无光的情况下，这样键盘灯的电流只需要 很小就符合要求，所以将键盘灯亮时的频率和占空比设置为20%，这种设置已经足够。
音量和键盘控制的具体工作流程如图5，打开光感的软开关，光感芯片开始工作，打开 定时器设定一秒调用一次控制函数，这里的定时器区别于上面的定时器是独立的。获得ADC 电压值并转化为数字电压，这里分两路同时工作 一路是设置声音，判断室内声音控制模式
7是否打开(设置一个全局变量作为标志位)，如果没有打开，则结束。接着判断是否处在扬 声器模式，如果不是，结束，否则，扬声器音量变小，设置为第二等级，这样在安静的办公 室即能能完成功能，也可以达到节能的效果；另一路设置键盘灯，比较获得的电压值与预先 设置的一个电压阈值，得到现在的背光状态，可设置两个变量表示关闭和打开键盘灯状态(可 用0和1作为标志，0为关闭，l为打开)，比较两个变量是否相等，如果相等，则返回，如果 不相等，则设置键盘背光状态，并将两状态设为相同，结束此过程。定时器ls后再次启动相 同的处理过程。
权利要求
1、一种手机中的光感节能系统，所述光感节能系统包括，电源芯片(1)、基带芯片(3)、背光灯(7)和扬声器(6)，所述电源芯片(1)给整个电路提供动力驱动，所述基带芯片(3)完成整个电路的集中处理和调节的功能，其特征在于还包括背光芯片(4)、音频控制模块(5)和光感芯片(2)，所述光感芯片(2)负责从外界获得光强并进行采样处理，基带芯片(3)向光感芯片(2)提供一个固定的ADC频道，来控制它的数据采集，背光芯片(4)调节手机键盘和LCD屏的背光，音频控制模块(5)调节手机音量的大小。
2、 如权利要求l所述的手机中的光感节能系统，其特征在于，在所述基带芯片(3)和光感芯片(2)之间设置一个下拉电阻R，下拉电阻R用来稳定光感芯片(2)的数据输出，避免在等级的临界值上下跳动。
3、 一种手机中的光感节能实现方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一、在手机中增加设置光感芯片(2);步骤二、打开电源芯片(2)的光感使能端，光感芯片(2)开始工作，设定其每隔一段时间采集一次外界的光强，经过采样处理，将处理结果数据输出给基带芯片(3);步骤三、基带芯片(3)对获得的数据进行ADC转换为数字电压，再将此电压与预先设置的电压阈值比较，得出相关的背光等级和声音等级；步骤四、基带芯片(3)将现在的背光等级和声音等级输出给背光芯片(4)和音频控制模块(5)，设置相关的背光亮度和声音大小。
4、 如权利要求3所述的手机中的光感节能实现方法，其特征在于，在步骤四中，如果外部光强大，则手机的键盘背光灯关闭，手机LCD屏的背光和铃声音量大小不变；如果外部光强小，则将手机设置为光感省电模式，当手机来电和信息时的铃声等级自动调节为小，降低LCD屏的背光等级。
5、 如权利要求3所述的手机中的光感节能实现方法，其特征在于，在步骤二中，软件设定其每隔一秒采集一次外界的光强。
6、 如权利要求3所述的手机中的光感节能实现方法，其特征在于，手机LCD屏的背光控制采用脉冲计数方式控制和脉冲宽度调制方式控制。
7、 如权利要求6所述的手机中的光感节能实现方法，其特征在于，所述手机LCD 屏的脉冲计数方式的背光控制为背光芯片(4)与基带芯片(3)连接，基带芯片(3) 通过GPIO口发脉冲，通过发送的脉冲个数控制背光的亮度。
8、 如权利要求6所述的手机中的光感节能实现方法，其特征在于，采用脉冲宽度 调制的方式控制背光时，在基带芯片里设置两个脉冲宽度调制器，生成一个占空比参数， 占空比参数越大，亮度越高。
全文摘要
本发明提供一种手机的光感节能系统及方法及光感节能实现方法，手机中的光感节能系统包括背光芯片、音频控制模块和光感芯片，所述光感芯片负责从外界获得光强并进行采样处理，基带芯片向光感芯片提供一个固定的ADC频道，来控制它的数据采集，背光芯片调节手机键盘和LCD屏的背光，音频控制模块调节手机音量的大小。本发明的积极进步效果在于可以有效地降低手机能耗，延长手机电池的使用时间通过感知外部的光线强弱，判断外部环境变化，方便地调节手机背光亮度和音量强度。
文档编号G02F1/13GK101458406SQ20071017233
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者滕德强, 袁秋林, 钱志滨 申请人:希姆通信息技术(上海)有限公司