你的位置:首頁 > 傳感技術(shù) > 正文

使用電容和紅外線接近感應(yīng)開發(fā)新一代人機(jī)界面

發(fā)布時(shí)間:2011-02-08 來源:Silicon Labs

中心議題:

  • 新一代人機(jī)界面
  • 移除界面控制

解決方案:

  • 采用電容式觸摸感應(yīng)MCU
  • 采用紅外線傳感器


預(yù)計(jì)2010年具有先進(jìn)人機(jī)界面的電子產(chǎn)品出貨量將超過十億。這些人機(jī)界面利用電容和紅外線接近感應(yīng)等技術(shù)使終端用戶體驗(yàn)顯著改善,同時(shí)增加了系統(tǒng)可靠性、降低了總體成本。除了使產(chǎn)品更易使用、更具視覺吸引力之外,這些人機(jī)界面屏蔽掉了電子產(chǎn)品日益增長的復(fù)雜性,使得制造商能夠把具有先進(jìn)功能的產(chǎn)品更快推向市場。

先進(jìn)傳感器人機(jī)界面比傳統(tǒng)的機(jī)械式界面更可靠,因?yàn)樗鼈儧]有與按鍵和轉(zhuǎn)盤相連的活動部件,這些部件隨著時(shí)間的推移更易失效。基于傳感器的控制面板和顯示器也變得更加靈活,允許單套控制組件根據(jù)應(yīng)用程序環(huán)境重新配置,以便客戶在現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用。手勢識別和“非接觸”技術(shù)相結(jié)合后,開發(fā)人員可以使設(shè)備界面變得更加智能,預(yù)測用戶所需、創(chuàng)新使用模式,從而使產(chǎn)品更加友好、直觀易用。固件可以根據(jù)市場需求快速方便的靈活調(diào)整,從而無需完全重新構(gòu)建系統(tǒng)或重新設(shè)計(jì)設(shè)備外觀。

新一代人機(jī)界面

新產(chǎn)品呼喚新人機(jī)界面的產(chǎn)生,從而使自己在市場中脫穎而出。通過使電子設(shè)備更了解其運(yùn)行環(huán)境,新功能增強(qiáng)了易用性、提高功效和降低系統(tǒng)成本。此外,其高靈敏度、低噪音,耐潮濕的特性,即使在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中也能確保其可靠性。

驅(qū)動新一代人機(jī)界面開發(fā)的兩種主流技術(shù)是電容和接近感應(yīng)。電容感應(yīng)器通過感應(yīng)器件的電容值變化判斷使用者的手指的存在。它可實(shí)現(xiàn)高級控件,如滑動條和滾輪,并且能更好的識別用戶過去常采用的物理反饋式近距離界面操作,如按下按鈕。接近感應(yīng)使用紅外線傳感器(利用紅外線反射技術(shù))測量與物體間的距離,最遠(yuǎn)可達(dá)1米。接近傳感器也可以辨認(rèn)空中物體,進(jìn)行“非接觸式”手勢跟蹤。

以上兩種技術(shù)相結(jié)合能夠?qū)τ脩艚缑孢M(jìn)行更好的調(diào)控。許多最終用戶已經(jīng)從一些消費(fèi)類產(chǎn)品使用中熟悉了電容感應(yīng)技術(shù),最有代表性的是iPod和 iPhone。到目前為止,接近感應(yīng)通常被用來進(jìn)行簡單的任務(wù),如手機(jī)上的面頰檢測。然而,其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于此:

用戶檢測:例如,接近感應(yīng)可以檢測到最終用戶當(dāng)前是否在電腦前,并能夠在用戶離開時(shí)關(guān)閉顯示器??紤]到LCD背光非常耗電,因此即使是簡單的用戶檢測也能為整個(gè)企業(yè)節(jié)省大量能耗。用戶檢測也可以用于USB充電器/驅(qū)動器等設(shè)備,以便設(shè)備可以做好被突然拔出的準(zhǔn)備。

無指紋顯示:許多便攜式設(shè)備需要用戶觸摸屏幕上的按鈕,遺留的印跡即不利于識別,也很難清除。具有非接觸式界面的便攜式多媒體播放器使用戶在觀看視頻時(shí)無需觸摸屏幕。類似的應(yīng)用包括:使用戶無需觸摸屏幕即可輕松實(shí)現(xiàn)電子書翻頁;允許醫(yī)生在手術(shù)中直接與觸摸屏系統(tǒng)交互,而無需觸摸電子屏幕。

自動背光控制:接近感應(yīng)信號通道一部分利用環(huán)境光傳感器(ALS)消除外部光源帶來的噪聲。同樣的傳感器也能夠用于監(jiān)視背景照明條件,自動調(diào)整顯示器背光以減少能量消耗。

隱形入侵檢測:可反射射向系統(tǒng)內(nèi)門表面的紅外光,開發(fā)人員可以實(shí)施“隱形”入侵檢測機(jī)制,避免具有相同功能的機(jī)械開關(guān)的不可靠性和損耗。

健康和安全考慮:多媒體信息站(kiosk)、檢驗(yàn)臺和其他公共計(jì)算機(jī)存在通過鍵盤和屏幕傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)。例如,在中國的一些地區(qū),法律規(guī)定電梯控制面板每小時(shí)消毒一次,以防止SARS的蔓延。非接觸式面板避免和減輕了這些公共健康所帶來的問題。

移除界面控制

嵌入式設(shè)計(jì)中的一個(gè)趨勢是從主應(yīng)用處理器中去除用戶界面管理,將其分配給專用的8位微控制器(MCU)。對于應(yīng)用處理器來說,觸摸是一個(gè)相對較慢的動作,使用整個(gè)系統(tǒng)去檢測用戶是否移動手指比使用專用8位MCU實(shí)現(xiàn)相同功能所消耗的能量要多得多。

電容式觸摸感應(yīng)MCU,如Silicon Labs的F99x系列產(chǎn)品非常適合用于管理新一代用戶界面。通過為任務(wù)提供高達(dá)25 MHz的運(yùn)行性能以及最優(yōu)化的外設(shè),F(xiàn)99x MCU提供智能和精確感應(yīng)所需的處理和輸入能力。與Si11xx接近感應(yīng)系列產(chǎn)品相結(jié)合,開發(fā)者可在單一開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效人機(jī)界面。

F99x MCU的電容感應(yīng)性能通過硬件實(shí)現(xiàn)的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)得到進(jìn)一步增強(qiáng)。Silicon Labs的CDC包含兩路電流輸入(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或DAC)。第一路為可變DAC,用于測量到外部感應(yīng)電容的電流;第二路是恒定電流源,用于內(nèi)部參考電容(見圖1)。電容測量使用逐次逼近方式(SAR),該高效處理過程消除了直流(DC)偏移帶來的影響,且無需外部組件。

硬件實(shí)現(xiàn)的CDC提供高性能
                             硬件實(shí)現(xiàn)的CDC提供高性能
                          圖1:硬件實(shí)現(xiàn)的CDC提供高性能、16位精度、高可靠性和DC偏移抑制—無需外部組件

F99x MCU的16位CDC具有高可靠性和準(zhǔn)確性。通過執(zhí)行兩階段外部電容放電,CDC能夠消除放電過程中傳入的環(huán)境噪聲。相比之下,其他方法需要額外的外部元件(例如串聯(lián)電阻等)和一個(gè)以上I/O/每通道(因而增加了MCU尺寸和布線難度)。
 

要采購傳感器么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉