新型智能手机传感器.pptx

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1、手机传感器智能手机内置多种传感器智能手机自推出以来，其内置传感器逐渐增多，传感器所能实现的功能也日益多样化，极大的满足了用户对智能手机功能的需求，从依赖于重力传感器的各种游戏，到依靠距离传感器实现的通话灭屏，再到指南针功能下的电子罗盘等等，小小的一个智能手机以各种传感器为依托实现了许多有趣的功能。智能手机内置传感器智能手机上基本的9个传感器1.Sensor Touch Screen 触摸屏2.Proximity Sensor 距离传感器3.Light Sensor 光线传感器 4.Gyroscope Sensor 陀螺仪传感器5.Gravity Sensor 重力传感器 6.Accelerom

2、eter 加速度传感器7.Compass sensor 方位传感器8.Magnetic Field sensor 磁力传感器9.Image Sensor 图像传感器触摸屏传感器触摸屏传感器电阻式触摸屏电容式触摸屏电阻式触摸屏 电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。电阻触摸屏的工作原理主要是通过压力感应原理来实现对屏幕内容的操作和控制的。电容式触摸屏电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极

3、的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置电容式触摸屏的优点电容式触摸屏的优势主要有：1.操作新奇。电容式触摸屏支持多点触控，操作更加直观、更具趣味性。2.不易误触。由于电容式触摸屏需要感应到人体的电流，只有人体才能对其进行操作，用其他物体触碰时并不会有所相应，所以基本避免了误触的可能。3.耐用度高。比起电阻式触摸屏，电容式触摸屏在防尘、防水、耐磨等方面有更好的表现距离传感器工作原理：通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。距离传感器是通过测时间来实现测距离的。 应用:这个传感器在手机上的应用

4、是当我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，当你脸离开，屏幕灯会自动开启，并且自动解锁。这个对于待机手机较短的智能手机来说是相当实用的。现在很多智能手机都装备的这个传感器。光线传感器，也就是感光器，是能够根据周围光亮明暗程度来调节屏幕明暗的装置。就是在光线强的地方手机屏幕会变暗，达到节电并更好观看屏幕的效果，在光线暗的地方自动将屏幕变亮。可以在工具设置中设置自动调节屏幕亮度。这个传感器也主要起到节省手机电力的作用，毕竟现在的智能手机的待机时间都很令人头痛，能节省就节省吧。Light sensor = 光线传感器光线传感器光线传感器光线传感器Light sensor = 光线传感器光敏三极管的结构如图

5、所示。为适应光电转换的要求，它的基区面积做得较大，发射区面积做得较小，入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样，管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片上。光线传感器与距离感应器陀螺仪原理：陀螺仪是用于测量或维持方向的设备，基于角动量守恒原理，能判断物体在空间中的相对位置、方向、角度以及水平的变化作用。最终根据用户的动作输出相对应的指令。在手机上，仅用加速度计没办法测量或重构出完整的3D动作，测不到转动的动作，陀螺仪则可以对转动，偏转的动作做很好的测量，这样就可以精确分析判断出使用者的实际动作。而后根据动作，可以对手机做相应的操作！陀螺仪陀螺仪传感器返回x、

6、y、z三轴的角加速度数据。角加速度的单位是radians/second。根据Nexus S手机实测：水平逆时针旋转，Z轴为正。水平逆时针旋转，z轴为负。向左旋转，y轴为负。向右旋转，y轴为正。向上旋转，x轴为负。向下旋转，x轴为正。目前来说ST的L3G系列的陀螺仪传感器比较流行。陀螺仪 从2010年iPhone 4首次引入陀螺仪后，手机游戏便发生了翻天覆地的变化。此前，陀螺仪技术更多的被应用于飞机中，飞行中可以充分保持平衡。在智能手机、游戏中的展现主要得益于MEMS应用半导体技术的发展。它是一种能制作极小机械构造的微型加工技术。总的来看，MEMS三重陀螺仪和MEMS三轴加速度计有着精准、小巧、

7、成本低廉的特点。1.动作感应的GUI：通过小幅度的倾斜，偏转手机，实现菜单，目录的选择和操作的执行； 2.拍照时的图像稳定，防止手的抖动对拍照质量的影响； 3.GPS的惯性导航：当汽车行驶到隧道或城市高大建筑物附近，没有GPS讯号时，可以通过陀螺仪来测量汽车的偏航或直线运动位移，从而继续导航； 4.通过动作感应控制游戏。陀螺仪在手机上的应用：目前手机中采用的三轴陀螺仪用途主要体现在游戏的操控上，有了三轴陀螺仪，我们在玩现代战争等第一人称射击游戏时，可以完全摒弃以前通过方向按键来控制游戏的操控方式，我们只需要通过移动手机相应的位置，既可以达到改变方向的目的，使游戏体验更加真实、操作更加灵活。利用

8、三轴陀螺仪进行体感控制的游戏加速度传感器 加速度传感器又叫G-sensor，返回x、y、z三轴的加速度数值. 该数值包含地心引力的影响，单位是m/s2。将手机平放在桌面上，x轴默认为0，y轴默认0，z轴默认9.81将手机朝下放在桌面上，z轴为-9.81。将手机向左倾斜，x轴为正值。将手机向右倾斜，x轴为负值。将手机向上倾斜，y轴为负值。将手机向下倾斜，y轴为正值。加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品，市场上的加速度传感器种类很多。手机中常用的加速度传感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。这些传感器一般提供2G至16G的加速度测量范围，采用I

9、2C或SPI接口和MCU相连，数据精度小于16bit。加速度传感器 工程师在芯片里用硅做成微笑的加速度计，如右图所示：加速度传感器就是利用其内部芯片的由于加速度造成的晶体形变这个特性，由于这个变形会产生电压，所以只要计算出产生电压与所施加加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。加速度传感器加速度传感器 加速度传感器一般有两种，一个是静态的加速度，把加速度传感器倾斜一个角度，重力场会在感应场上产生一个分量，通过这个分量，可以测量出手机倾斜了多少角度，由此实现一些前后左右的控制；另外一种就是所谓的动态加速度，可以侦测速度、撞击等.加速度传感器检测到的加速度、重力加速度和线性加速度传感器的计

10、算公式如下：加速度 = 重力加速度 + 线性加速度加速度传感器在智能手机中的应用1加速度传感器可以用来检测角度。2加速度传感器还可以用于记步器，检测并记录走路或跑步的步数，从而计算路程。3加速度传感器还可以使手机具有应急报警功能。4加速度传感器和磁力传感器结合能实现更强大的功能，比如“空间透视”技术电子罗盘方位感应器电子罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法。古代称为罗经，现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的帮助。要实现电子指南功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。电子罗盘，也叫数字指南针。电子罗盘在智能手机上的应用磁力传感器Magnetic Fi

11、eld sensor = 磁力传感器磁力传感器简称为M-sensor，返回x、y、z三轴的环境磁场数据。该数值的单位是微特斯拉（micro-Tesla），用UT表示。单位也可以是高斯（Gauss），1Tesla=10000Gauss。硬件上一般没有独立的磁力传感器，磁力数据由电子罗盘传感器提供（E-compass）。电子罗盘传感器同时提供方向传感器数据。图像传感器图像传感器，又称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机、手机和其他电子光学设备中。近年来，随着智能手机的发展和图像处理技术的发展，使图像传感器有了更广阔的应用空间。比如： 名片识别； 面部识别。CMO

12、S图像传感器发展现状在过去的几年里，我们也看到了更多新型的传感器技术出现在手机里。苹果的iPhone 5s和iPad Air装备了M7追踪芯片，它为这两款设备带来了动作感应的能力。在实际使用当中，它可以分辨步行和乘车的区别，如果你在一段时间内没有移动，它还会采取特定的动作，比如关闭Wi-Fi等。如果你在火车上，M7芯片可以告诉iPhone不要试图去连接经过的公共网络。而与此同时，健身应用不需要腕带就可以获取到有关用户动作的精确数据。 1.M7追踪芯片发展现状 2.半导体指纹识别传感器随着智能手机发展，我们隐私变的更加透明，而手机包括了我们的通话记录，联系人，备忘录，支付应用软件等等。不得不说一

13、款手机包含了几乎我们所有的个人信息，而这一点需要一款真正智能安全的手机。指纹识别，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性更能确保手机的安全性，让你再也不担心手机信息被盗。自从iPhone 5s首次装配了指纹识别传感器后，指纹识别传感器迅速在智能手机界漫延。发展现状指纹扫描系统指纹扫描系统有两项基本工作：一是需要获得手指的图像，二是需要确定该图像中的嵴纹和波谷是否与以前扫描图像中的嵴纹和波谷相吻合。基本原理半导体指纹传感器的基本原理是在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面。比如半导体电容式指纹采集的原理是根据脊和谷与半导体感应颗粒形成的电容值大小不同

14、来判断什么位置是脊什么位置是谷，其工作过程是通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，当手指触摸到半导体电容表面上时，因为脊是凸起的谷是凹下的，根据电容与距离的关系，会在脊和谷的地方形成不同的电容值，然后与参考电压相比较，再讲数据传输到手机处理器中进行一定的处理，从而获得指纹数字图像信号。发展现状2014年加州大学伯克利分校的研究人员已经开发出了一 种污染传感器的原型产品，其体积小到足以被放进手机当中，这可以让环境和健康机构去大范围地检测烟尘和危险的化学物。与此同时，美国环境保护局也开发了一种移动空气监测传感器。 3.空气监测传感器发展现状 （1） 意大利国家地球物理和火山学研究

15、所的两位地震学家，Antonio DAlessandro和Giuseppe DAnna，已经在iPhone 4和5上运行了一些测试，来展示手机可以如何被用来检测地震。（2）意法半导体是目前领导传感器研发的技术公司之一。他们正在开发一种可以结合来自加速度计、磁力计、压力传感器和Wi-Fi扫描仪读数的技术，以获取更为精确的室内定位。（3） Galaxy S4已经可以分辨你是否在看屏幕，而一旦手机摄像头智能到可以检测你的情绪，手机中所运行的游戏也可以相应地调整难度。（4） 如果你经常去健身房，Somaxis的MyoLink肌肉传感器可以检测到你锻炼的情况，而Cardiio应用可以通过手机的摄像头来测量你的心率 4.其他现状展望智能手机内置的传感器带来了非常好的便携性，无论它是在监测你的血糖水平，还是对即将发生的地震向你发出警告，在未来的传感器技术革新面前，这些都不再是遥不可及的。智能手机已经开始彻底的改变了我们生活中的许多方面，但是别忘了，这一切才刚刚开始，未来应用传感器技术的智能手机能做的事情，绝对会超出你现在的想象，就像你在多年前无法想象它们会发展到今天的程度一样。