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智能手機已成為人們日常生活的一部分，其功能已超出了手機范疇。對于很多人而言，它還是重要的科學(xué)儀器、數字醫生、電子書(shū)閱讀器、音樂(lè )播放器、連接社交媒體以及其它無(wú)數應用的工具。隨著(zhù)人們對智能手機的功能的需求越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)設計人員必須要讓智能手機變得更加智能。例如，請設想這樣一部手機，它能夠學(xué)習每個(gè)用戶(hù)的使用習慣并自適應，例如，根據左右手習慣將手機一側的音量鍵移至另一側�；蛘�，能夠讓用戶(hù)使用手機背面的觸控板單手控制屏幕功能。我們可以利用電容觸控傳感技術(shù)較為輕松地實(shí)現這些高級功能。電容傳感技術(shù)能夠通過(guò)測量電容檢測到包括用戶(hù)手指在內的導電物體的存在和不存在。該技術(shù)同樣適合按鍵、滑條、開(kāi)關(guān)、觸控板、觸摸屏和近距傳感器，從而讓設計人員能夠提升智能手機的設計水平。本文主要介紹移動(dòng)設備能夠利用電容觸控傳感技術(shù)實(shí)現的智能功能。 特殊手勢 目前，觸摸屏用戶(hù)界面通常迫使用戶(hù)使用雙手操作智能手機。電容傳感技術(shù)能夠讓設計人員創(chuàng )建一個(gè)特殊手勢界面，允許用戶(hù)單手操作手機，并使用拇指控制各種功能。例如，手機側面的一個(gè)簡(jiǎn)單的四段電容滑塊傳感器（見(jiàn)圖1）能夠實(shí)現向上滑動(dòng)、向下滑動(dòng)、單擊、雙擊、長(cháng)按等功能。這些功能可與所有智能手機應用配合使用，用于瀏覽屏幕、上下滾動(dòng)文檔或選擇/去選圖標。此類(lèi)單手界面可增加手機操作的便利性和簡(jiǎn)約性，從而大幅提升用戶(hù)體驗。 圖1：使用一個(gè)四段電容滑塊的特殊手勢 手握檢測 手機兩側的電容觸控傳感器能夠檢測出用戶(hù)手握手機的方式和位置。一旦手機能夠做到這一點(diǎn)，無(wú)數功能都能得到實(shí)現。例如，手握檢測功能能夠根據用戶(hù)拇指的位置區分用戶(hù)是左撇子還是右撇子，然后根據左手或右手使用習慣動(dòng)態(tài)調整整個(gè)用戶(hù)界面，包括調整手機的音量鍵、觸摸屏圖標等等。 出于安全考慮，FCC要求手機廠(chǎng)商遵守射頻輻射的比吸收率 (SAR)規定。手握檢測功能可根據手機是在用戶(hù)手中或桌面上調整射頻輻射。另一個(gè)功能是能夠關(guān)聯(lián)手機鎖定和手握感應；當用戶(hù)手握整個(gè)手機時(shí)，可以鎖定手機。圖2顯示了常見(jiàn)的手握模式。 圖2：手握舉例 虛擬鍵 當今的大多數手機利用固定位置處的實(shí)體鍵控制音量。將實(shí)體鍵轉變?yōu)殡娙萦|控鍵不僅能讓手機看起來(lái)更加時(shí)尚和性感，而且還能實(shí)現虛擬音量控制鍵，該虛擬鍵可以利用手機邊框中的電容傳感器動(dòng)態(tài)移動(dòng)到手機邊緣的任意位置。由于電容傳感器是簡(jiǎn)單的薄銅墊，手機將會(huì )擁有一個(gè)整潔、誘人的外觀(guān)。圖3顯示了一個(gè)例子。 圖3：手機邊框中的電容傳感器可實(shí)現音量調節等控制功能的靈活部署 智能對焦 如圖4 所示，通過(guò)支持手機背面的手勢模式，電容傳感技術(shù)還能用于單手控制屏幕功能。例如，拍照時(shí)用戶(hù)可以利用電容傳感器調節攝像頭的焦距。用戶(hù)可通過(guò)輕擊傳感器從拍照模式輕松切換到視頻模式，同時(shí)又不失去對焦。 圖4：手機背面的電容傳感器能給讓用戶(hù)快速對焦或切換攝像頭模式 近距人臉檢測 近距傳感正成為眾多智能手機的一個(gè)重要功能。近距傳感器的主要目的是避免意外或誤觸操作，例如，用戶(hù)接電話(huà)時(shí)臉部觸及屏幕（見(jiàn)圖5）。該功能還能提高能效，讓手機在用戶(hù)通話(huà)時(shí)關(guān)閉LCD背景光。 與傳統的紅外傳感技術(shù)相比，電容近距傳感技術(shù)擁有眾多優(yōu)勢。其主要優(yōu)勢是：電容傳感器無(wú)需剪切覆面材料，因而能夠降低手機的加工成本，提高它們的顏值。 圖5：近距人臉檢測功能可在用戶(hù)臉部不慎觸及屏幕時(shí)避免誤觸操作 利用近距傳感技術(shù)實(shí)現近距喚醒功能 近距喚醒功能是近距傳感技術(shù)實(shí)現的另一個(gè)重要功能�？煽康碾娙萁鄠鞲衅髂軌蛟谟脩�(hù)距離其30厘米時(shí)檢測出用戶(hù)靠近。該功能可讓用戶(hù)在黑暗中找到他們的手機，因為當用戶(hù)靠近時(shí)，手機可以點(diǎn)亮顯示屏或按鍵LED燈。近距喚醒功能可在用戶(hù)靠近時(shí)控制背景光LED燈。該功能有助于縮短手機的喚醒時(shí)間，提高其響應速度，降低其功耗，提高其顏值。它是手機的一個(gè)重要功能，因為它能大大延長(cháng)電池續航時(shí)間。 手機的SAR規定 比吸收率(SAR)是測量人體暴露在電磁場(chǎng)中時(shí)吸收能量的比率。美國聯(lián)邦通信委員會(huì )（FCC）等監管機構要求設備通過(guò)降低其靠近人體時(shí)的發(fā)射功率來(lái)限制人體吸收的射頻能量�；陔娙輦鞲屑夹g(shù)的近距傳感器可用于檢測人體靠近，并在需要時(shí)降低射頻功率。 按鍵、手寫(xiě)筆和手套 無(wú)論是出于天氣寒冷的原因或工作需要，當用戶(hù)戴上手套時(shí)，智能手機的觸控界面也應能夠正常工作。電容傳感技術(shù)的進(jìn)步讓手機能夠檢測出戴手套的手所產(chǎn)生的低強度信號，同時(shí)忽略來(lái)源于懸停在傳感器上方的手指的假信號。電容觸感技術(shù)結合采用傳感器硬件和固件算法實(shí)現戴手套操作所需的功能和靈敏度�；蛘�，很多大屏手機配有一個(gè)手寫(xiě)筆，目的是便于用戶(hù)瀏覽，這個(gè)手寫(xiě)筆也可用于操作電容按鍵。這種雙重用途對于提高便利性至關(guān)重要，可讓用戶(hù)在使用手機時(shí)無(wú)需在手寫(xiě)筆和手指之間來(lái)回切換（見(jiàn)圖6）。 圖6：使用手寫(xiě)筆和手指控制配有電容觸控按鍵的智能手機 耐水性 高級耐水特性可確保智能手機在潮濕環(huán)境下可靠運行。實(shí)現耐水性有兩種方法：保護電極和防護傳感器。使用保護電極可避免電容傳感器上的水珠導致誤觸操作，從而讓用戶(hù)能夠正常使用電容控制功能。防護傳感器用于應對連續水流情況，它能夠阻止所有其它傳感器觸發(fā)（從而避免）誤觸操作。 上述高級功能可提升智能手機用戶(hù)的體驗，而且還為廠(chǎng)商提供了推出差異化產(chǎn)品的機會(huì )。為了實(shí)現這些功能，開(kāi)發(fā)人員需要一種成熟可靠、具備較高信噪比（SNR）和靈敏度的電容傳感技術(shù)。此外，他們還需要能夠補償多余的寄生電容。為了加快開(kāi)發(fā)速度，該技術(shù)需要配備詳細的設計和布局指南文檔。 例如，賽普拉斯的PSoC片上系統處理器系列采用CapSense，它是世界一流的電容觸控傳感技術(shù)，擁有超過(guò)100:1的信噪比、強大的抗干擾能力、保護電極和低功耗運行模式。設計人員可以采用SmartSense Auto-Tuning等量產(chǎn)型固件算法進(jìn)行持續監測和補償環(huán)境條件。 |
