本應(yīng)用筆記討論了在手持觸摸屏應(yīng)用中使用Maxim MAX44000接近傳感器的優(yōu)勢(shì)。然后，它解決了幾個(gè)應(yīng)用程序注意事項(xiàng)。這些措施包括減少串?dāng)_、提高抗噪性以及減少系統(tǒng)中應(yīng)用處理器的負(fù)載。附錄中提供了閾值滯后的示例 C 代碼。

為什么使用接近傳感器？

觸摸屏可以在各種手持電子設(shè)備中找到，其中最重要的是智能手機(jī)。雖然觸摸屏極大地改善了設(shè)備的功能，但它們也帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)。這包括知道如何以及何時(shí)解釋與觸摸屏的交互。例如，屏幕必須解釋當(dāng)手機(jī)貼著用戶的臉時(shí)如何反應(yīng);無(wú)意中接觸耳朵或臉頰可能會(huì)被錯(cuò)誤地解釋為所需的用戶輸入。

解決此問(wèn)題并同時(shí)增加設(shè)備功能的最流行方法是將接近傳感器集成到手機(jī)中。當(dāng)接近讀數(shù)足夠大且用戶在電話上時(shí)，此傳感器可以關(guān)閉觸摸屏。

與分立方案相比，包含帶數(shù)字輸出的紅外接近傳感器的器件（如MAX44000）使這項(xiàng)任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單。

Maxim接近傳感器的主要優(yōu)勢(shì)

Maxim的接近傳感器具有多種優(yōu)勢(shì)。首先，紅外發(fā)射器設(shè)置為吸電流配置，而不是電流源配置。因此，用戶可以在合理的范圍內(nèi)選擇LED上使用的電源電壓，從而在LED性能和功耗之間進(jìn)行優(yōu)化（圖1）。

圖1.MAX44000為帶LED的芯片。

因?yàn)镸AX44000系列是2具有C功能，通過(guò)這種多功能總線將傳感器集成到大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中非常容易。此外，這些設(shè)備還支持硬件中斷線。這兩個(gè)特性可確保傳感器可以無(wú)縫地放置在大多數(shù)手持設(shè)備中，同時(shí)最大限度地減少為來(lái)自傳感器的信息提供服務(wù)所需的處理器資源量。

此外，Maxim的接近傳感器還內(nèi)置了額外的功能。例如，MAX44000將環(huán)境光傳感器和接近感應(yīng)集成到單個(gè)6引腳IC中。諸如此類的解決方案消除了對(duì)多個(gè)傳感器來(lái)完成所有光傳感器任務(wù)的需求。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

MAX44000采用纖巧的2mm×2mm×0.6mm UDFN-Opto封裝，允許用戶在空間敏感型應(yīng)用中節(jié)省空間。此外，傳感器提供驅(qū)動(dòng)LED的電路，但最終用戶最終必須提供發(fā)射極二極管。該電路可在灌電流配置中通過(guò)發(fā)射極二極管從0mA驅(qū)動(dòng)至110mA，從而節(jié)省了執(zhí)行此任務(wù)所需的外部電路。

圖2.MAX44000具有旁路發(fā)射極。

應(yīng)注意此功能，尤其是在較高的驅(qū)動(dòng)電流下。具體而言，由于電源線中的電流尖峰，這些短而大電流脈沖可能會(huì)在MAX44000周?chē)a(chǎn)生一些噪聲。有兩種方法可以解決這個(gè)問(wèn)題：要么使用發(fā)射極二極管的去耦電容，要么將MAX44000的電源與發(fā)射極二極管的電源完全隔離。去耦電容的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，但缺點(diǎn)是必須非常靠近MAX44000和發(fā)射極二極管。最終用戶應(yīng)先嘗試此解決方案，然后再轉(zhuǎn)到替代方案，因?yàn)樗ǔ＿\(yùn)行良好。圖 2 同時(shí)顯示了這兩種解決方案，盡管這可能被證明是矯枉過(guò)正。

還必須仔細(xì)考慮玻璃對(duì)接近傳感器的影響。大多數(shù)（如果不是全部）智能手機(jī)的正面都有玻璃覆蓋。在某些手機(jī)中，這種玻璃是黑色的。這種玻璃對(duì)光傳感器有兩個(gè)關(guān)鍵影響。首先，入射光到IC環(huán)境光傳感器部分的強(qiáng)度衰減，這是應(yīng)該考慮的。其次，可能會(huì)引入一些串?dāng)_，因?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)出的光從玻璃部分反射回傳感器（圖3）。

圖3.串?dāng)_圖解——無(wú)擋板

圖4.簡(jiǎn)單光學(xué)擋板的示例。

這可以通過(guò)多種方式緩解。一種選擇是在發(fā)射器和接收器之間放置一個(gè)光學(xué)擋板（圖 4），這將大大減少可以到達(dá)傳感器的光功率量。另一種方法是使發(fā)射器和接收器盡可能靠近玻璃，并確保電路板不反射。

開(kāi)/關(guān)閾值的注意事項(xiàng)

將接近傳感器集成到系統(tǒng)中的一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)是正確選擇在通話期間打開(kāi)或關(guān)閉屏幕的接近閾值。必須設(shè)置“觸發(fā)點(diǎn)”以確保它不會(huì)有很多誤報(bào)，同時(shí)最大化它可以支持的用例數(shù)量。例如，頭發(fā)為淺色的用戶，如果以接近傳感器面向頭發(fā)的方式握住手機(jī)，則反射的信號(hào)將比深色頭發(fā)的用戶多得多。

MAX44000的接近傳感器具有優(yōu)異的靈敏度（2.7nW/cm2/LSB） 表示標(biāo)準(zhǔn)的 850nm 紅外發(fā)射器。這意味著MAX44000不僅可以在黑色玻璃后面表現(xiàn)良好，還可以檢測(cè)黑發(fā)用戶。除此之外，MAX44000的接近傳感器可抑制高達(dá)100，000 lux的直流陽(yáng)光，改善其在戶外條件下的性能。

最后要考慮的是遲滯對(duì)該傳感器的應(yīng)用。人們想要這樣做的原因與在比較器電路中添加遲滯的原因相同。也就是說(shuō)，如果輸入信號(hào)徘徊在閾值附近，則任何噪聲都可能導(dǎo)致輸出信號(hào)發(fā)生不必要的隨機(jī)切換。這同樣適用于接近傳感器。

考慮簡(jiǎn)單（且功耗低下）的情況，我們會(huì)定期在軟件中輪詢傳感器。如果計(jì)數(shù)高于某個(gè)值并且屏幕已打開(kāi)，則屏幕將關(guān)閉。否則，如果屏幕已經(jīng)關(guān)閉，則會(huì)重新打開(kāi)。乍一看，這似乎是可以接受的，但用戶可能會(huì)以這樣的方式握住設(shè)備，使計(jì)數(shù)將徘徊在此閾值附近，從而導(dǎo)致屏幕不受歡迎地打開(kāi)和關(guān)閉。

解決此問(wèn)題的一種方法是在軟件中設(shè)置遲滯。例如，如果觸摸屏從“開(kāi)”到“關(guān)”的轉(zhuǎn)換發(fā)生在 150 個(gè)計(jì)數(shù)或更高時(shí)（假設(shè)接近傳感器在 8 位模式下運(yùn)行），則只有在計(jì)數(shù)降至或低于 135 后，才應(yīng)從“關(guān)閉”轉(zhuǎn)換回“打開(kāi)”。此外，確保這些各自的水平持續(xù)一段時(shí)間是有用的。這進(jìn)一步降低了噪聲通過(guò)充當(dāng)一種粗糙的低通濾波器觸發(fā)不良行為的機(jī)會(huì)。

MAX44000在其內(nèi)部寄存器中支持這樣的方案：

如果啟用了中斷（寄存器0x01，接近和ALS的位1：0），則這些寄存器可以設(shè)置芯片，使其可以運(yùn)行，而無(wú)需不斷輪詢傳感器。2C. 如前所述，使用寄存器0x0A中的位 2 和 3 設(shè)置中斷前的延遲。此延遲可以是超過(guò)閾值的 1、4、8 或 16 個(gè)連續(xù)樣本。寄存器0x0B和0x0C設(shè)置閾值，以及中斷是由計(jì)數(shù)高于還是低于閾值觸發(fā)的。

附錄中提供了一些實(shí)現(xiàn)遲滯方案和此中斷方法的示例代碼。在 I 上進(jìn)行讀取或?qū)懭霑r(shí)2C總線，應(yīng)該注意的是，在多個(gè)讀/寫(xiě)的情況下，該特定部分不會(huì)自動(dòng)遞增寄存器地址。這應(yīng)該在軟件中手動(dòng)完成，盡管這通常是一個(gè)微不足道的實(shí)現(xiàn)。在I中跨多個(gè)寄存器讀取數(shù)據(jù)時(shí)要小心，這一點(diǎn)至關(guān)重要。2C 兼容設(shè)備，這樣就不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。更多信息參見(jiàn)應(yīng)用筆記5033。

審核編輯：郭婷