中心論題：

• MEMS加速計應用於手持設備概述
• 介紹幾種采用加速計為移動電話增加的有用功能

解決方案：

• 簡單姿態識別選用測量範圍為±2g的三軸加速計
• 選擇合適的振鈴模式功能采用測量範圍大於±1.2g的三軸加速計
• 控製係統光標或作為遊戲的輸入測量範圍至少要達到±1.2g三軸加速計

以微機電係統(MEMS)集成電路(IC)形式實現的運動傳感器正在蜂窩手持設備的未來發揮關鍵作用，這些MEMS加速計使移動電話更便於使用，而且還能夠提高手持設備的可靠性。由於采用MEMS可以提高靈敏度、減少功耗和封裝尺寸
，因此在新的電話設計中正在更迅速地采用MEMS加速計，並得到由軟件實現的新穎功能的支持。
　　
zitaishibieshiyigemiaoshuruhecaiyongyundongxingshigeishouchishebeizengjiaminglingdeshuyu
，lirunaqizhengzaizhenlingdedianhuaheqingchuancuojianzheyangdedongzuo。zitaishibiekeyijianhuadianhua/人之間的接口，但一般所能存儲的姿態限於5到6個姿態(按典型存儲容量考慮)。最好的姿態識別係統采用象“拿起”一個電話(而不是按下“發送”鍵)zheyangjihubuxuyaoxuexihuocunchudeziranyundong。caiyongjiasuji，jiukeyiganjiaodaozhenlinghoushouchishebeideyidong，jiasujicedaonaqidianhuasongdaoerbianzhegedongzuo，ranhouyouyigeweichuliqilaifuzejieshi(圖1)。　　

　　
　　
　　圖1：圖中波形是檢測拿起手機並送到耳邊這個動作的加速計所測到的姿態運動。
 
 

雖然這種類型的運動非常簡單(加速後很快又減速到零
，位置變化處於15到100cm之間)
，但這個在振鈴時發生的動作幾乎肯定代表著拿起電話這樣一個含義。這個概念是可靠姿態識別的關鍵因素之一：采用上下文來理解動作代表的含義。滿足這種類型動作測量的傳感器需要一個測量範圍為±2g的三軸加速計
，加速計輸出經過高通濾波(可能通過軟件實現)以排除傾斜產生的加速度，所以0g下的精確度或穩定性並不重要
，合適的帶寬在1~50Hz之間，最好具有比較低的躁聲(小於350μg/(Hz)0.5)以將積分誤差減小到最低。
　　
由於現代移動電話的鍵盤尺寸比較小，按錯鍵是常見現象

，可以采用晃動手持設備1秒(miao)半(ban)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)動(dong)作(zuo)來(lai)清(qing)除(chu)最(zui)後(hou)一(yi)次(ci)輸(shu)入(ru)的(de)鍵(jian)，用(yong)更(geng)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)晃(huang)動(dong)來(lai)清(qing)除(chu)最(zui)後(hou)一(yi)次(ci)輸(shu)入(ru)的(de)整(zheng)個(ge)字(zi)符(fu)串(chuan)。這(zhe)個(ge)動(dong)作(zuo)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)相(xiang)當(dang)自(zi)然(ran)的(de)響(xiang)應(ying)
，能(neng)夠(gou)使(shi)算(suan)法(fa)更(geng)健(jian)壯(zhuang)(具有更好的魯棒性)設計人員可以使用鍵盤標識來尋找“清除”動(dong)作(zuo)。除(chu)非(fei)某(mou)人(ren)特(te)別(bie)細(xi)心(xin)而(er)僅(jin)在(zai)一(yi)個(ge)軸(zhou)向(xiang)晃(huang)動(dong)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)，一(yi)般(ban)晃(huang)動(dong)都(dou)會(hui)在(zai)三(san)個(ge)軸(zhou)向(xiang)產(chan)生(sheng)加(jia)速(su)度(du)，因(yin)此(ci)一(yi)個(ge)單(dan)軸(zhou)或(huo)雙(shuang)軸(zhou)加(jia)速(su)計(ji)就(jiu)非(fei)這(zhe)個(ge)應(ying)用(yong)。因(yin)為(wei)也(ye)需(xu)要(yao)高(gao)通(tong)濾(lv)波(bo)

，所(suo)以(yi)性(xing)能(neng)需(xu)求(qiu)還(hai)算(suan)適(shi)中(zhong)。盡(jin)管(guan)在(zai)晃(huang)動(dong)時(shi)實(shi)際(ji)加(jia)速(su)度(du)有(you)可(ke)能(neng)達(da)到(dao)±10 g，但由於削波不會對晃動檢測算法產生負麵影響
，因此±2g的範圍就足夠了。
　　
ganzhiyidongdianhuadehuanjingyeduixiangzhenlingkongzhizheyangzengjiashiyongbianlixingdechengxugongnengyoubangzhu。liru，dangyigeshoujifangzaibuxiwangshiyongzhendongmoshidezhuomianshangshi，zhixuyaozhenlingqigongzuojike。zaihuiyishihuoyonghubuxiwangdaraodechangsuo，keyitongguojiangshoujimianchaoxiafangzhilaixuanzejingyinmoshi
，guanbizhenlingqihuozhendongmoshi。meiyizhongmoshidoukeyishougongsheding(使用鍵盤控製)
，但(dan)是(shi)有(you)這(zhe)樣(yang)一(yi)部(bu)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)手(shou)機(ji)會(hui)更(geng)方(fang)便(bian)。具(ju)體(ti)而(er)言(yan)
，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)加(jia)速(su)計(ji)來(lai)確(que)定(ding)電(dian)話(hua)的(de)方(fang)向(xiang)及(ji)是(shi)否(fou)放(fang)置(zhi)在(zai)桌(zhuo)麵(mian)上(shang)，這(zhe)樣(yang)手(shou)機(ji)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)振(zhen)鈴(ling)模(mo)式(shi)。
　　
手持設備的方向可以用一個三軸加速計來測量。桌麵是穩定的，而且一般都平行於地麵，在X、Y、Z三個軸向，其中一個軸向上放置在桌麵的手持設備的加速度接近於-1g
，而其它兩個軸向接近於0 g(魯棒的檢測算法允許在-1g或0g點存在一定的測量誤差，所以由於溫度而引起的任何0 g偏差都不對算法形成幹擾)。當放置在堅實的表麵上時加速度幾乎測不到任何振動，如果沒有測到振動，某個軸向的加速度接近於1g而其它兩個軸向接近於0g

，則可以確定手持設備處於麵朝下的狀態。圖2中給出了手持設備置於桌麵和口袋中時ADXL330 MEMS加速計所測量到的波形。
　　
這個應用需要一個測量範圍大於±1.2g的三軸加速計，要求具有良好的0g特性，特別是在測量手持設備的絕對傾斜度時需要具備良好的0 g點溫度穩定性(1mg/°C應該是足夠了)
，同時為了便於區分手持設備放置在桌麵和口袋中的不同情況需要具有比較低的躁聲(< 350 μg/(Hz)0.5)。
　　
在檢測拿起動作或通過晃動來清除按鍵錯誤的應用中，加速計僅在特定事件(振鈴或按鍵)fashengshicaigongdian，jinguanxiwangjuyoudigonghaotexing，danbingbushibixude，buguozaizhenlingmoshixia，dabufenshijianlijiasujidouxuyaogongdian，suoyigongzuozaidigonghaozhuangtaijiufeichangguanjian。moniqijiangongsi(Analog Devices)的ADXL330加速計所消耗的電流隻有200μA(電源電壓為2V)
，所以不會過度地降低電池的壽命。
　　
yigejiasujikeyiyongzuoyigeshurulaikongzhixitongguangbiaohuozuoweiyouxideshuru，keyitongguoqianhouzuoyouqingdaoshoujilaiqianhoushangxiayidongguangbiao
，zhegegongnengyijingjichengdaohaojigedulideyouxi(任天堂的Tilt和Tumble Kirby)和遊戲控製器中(任天堂的Wii Remote)，而且還為跳躍動作集成了第三個軸加速計。與大多數手持設備的8位控製標準不同，一個加速計還可以實現變量(模擬量)控製，使光標速度隨傾斜度變化。由於手持設備的初始方向可以是任何方向(例如使用者可能會躺著使用它)，一般都通過按鍵來使光標處於空位，啟動遊戲。由於每次啟動遊戲或光標控製時初始位置都被複位
，所以並不需要精確的0g特性。
　　
這個應用的關鍵技術條件是測量範圍至少要達到±1.2g，同時，為避免手機放置在穩定的表麵時光標抖動要求具有比較小的躁聲水平(<500μg/(Hz)0.5)，帶寬最好在0~50Hz之間(過小的帶寬會使遊戲變得遲緩)。由於遊戲並沒有連續的操作
，所以盡管非常低的功耗是有利的，但並非必要。
　　
tongguoceliangzhonglixiangliang，yigejiasujikeyiquedingshouchishebeishichuyuchuizhizhuangtaihaishishuipingzhuangtai，jiangqixianshiqiqiehuandaoxiaoxiangmoshihuofengjingmoshi
，youyurenhexianshimoshixiajiasujidouchuyugongzuozhuangtai，suoyizhegeyingyongzuizhongyaodeyaoqiushijuyoufeichangdidegonghao。daikuanyibandouxiaoyu1Hz(通過軟件濾波)以避免顯示器因隨機振動而翻轉。
　　
可以使用一個集成的全球定位係統(GPS)jieshouqihuotongguoduijizhandesanjiaocelianglaiquedingshouchishebeideweizhi
，danshiyouyuxianshiqibijiaoxiao，yincishiyongzhenggexianshiqilaiweishiyongzhezhishifangxianggengweiyouli
，tongchangshiyongdianziluopanlaizhishifangxiang，danluopanbixupingxingyudimiancainengjiangfangxiangwuchajianxiaodaozuidi
，zhegewuchayinjulidiqiucichidaodejulidaxiaoerbianhua
，liru，zaibosidunyudimiandepingxingdumeichayidu，fangxiangjiupianli3度，使用移動電話時，羅盤傾斜度會達到45du，zheyangjiuhuidaozhihendadewucha
，keyiyongyigejiasujilaiquedingshouchishebeixiangduiyudimiandeshijifangxiangyiduizhegewuchajinxingbuchang，zhegejiasujideguanjianjishutiaojianshijuyoubijiaogaode0g點偏差
、靈敏度及穩定性，要使方向誤差處於合理範圍，加速計的整體誤差要小於50mg。
　　
在體育鍛煉時

，一個加速計可以很容易地統計步數，不過根據步數統計無法獲得精確的行走距離，因為步長因人而異(大約相差±30%)
，也取決於步行速度(一般大於±25%)。但是通過測量手機(裝在口袋中或掛在皮帶上)的加速度，就可以對行走距離給出一個非常好的估計。執行步數統計的公用算法精確度大於95%，步行距離估計的精確度大於90%。用於步數計的加速計要求具有低功耗特性(因為加速計需要不間斷工作)，測量範圍至少要達到±2g.。
　　
加(jia)速(su)計(ji)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)保(bao)護(hu)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)的(de)微(wei)驅(qu)動(dong)器(qi)，由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)微(wei)驅(qu)動(dong)器(qi)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)空(kong)氣(qi)動(dong)力(li)阻(zu)尼(ni)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)驅(qu)動(dong)頭(tou)撞(zhuang)到(dao)磁(ci)介(jie)質(zhi)上(shang)
，因(yin)此(ci)對(dui)機(ji)械(xie)振(zhen)動(dong)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)加(jia)速(su)計(ji)來(lai)檢(jian)測(ce)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)是(shi)否(fou)掉(diao)落(luo)，在(zai)掉(diao)到(dao)地(di)麵(mian)以(yi)前(qian)向(xiang)驅(qu)動(dong)器(qi)發(fa)出(chu)信(xin)號(hao)及(ji)時(shi)將(jiang)驅(qu)動(dong)頭(tou)停(ting)放(fang)在(zai)安(an)全(quan)位(wei)置(zhi)。
　　
這裏，最明顯的工作原理是測量三軸的向量和
，如果向量和接近於0，那麼手持設備一定是處於自由落體運動狀態
，這個方法僅在受到良好控製的下落運動(沒有旋轉)zhongkeyihuodemanyidejieguo，shijishangyouyushouchishebeixialuoshidexuanzhuanhuichanshengqipiansuanfadexiangxinli，suoyizhegefangfabingbulixiang。danshihaiyougengduodefangfakeyonglaijianceziyouluoti，qizhongyixiefangfajinxuyaoyigeliangzhoujiasuji。
　　
由(you)於(yu)在(zai)微(wei)驅(qu)動(dong)器(qi)工(gong)作(zuo)的(de)任(ren)何(he)時(shi)間(jian)都(dou)需(xu)要(yao)落(luo)體(ti)檢(jian)測(ce)加(jia)速(su)計(ji)處(chu)於(yu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，所(suo)以(yi)要(yao)求(qiu)其(qi)消(xiao)耗(hao)非(fei)常(chang)少(shao)的(de)功(gong)率(lv)，根(gen)據(ju)所(suo)使(shi)用(yong)算(suan)法(fa)的(de)不(bu)同(tong)，需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)至(zhi)少(shao)達(da)到(dao)±1.5g的兩軸或三軸加速計。
　　
采cai用yong加jia速su計ji為wei移yi動dong電dian話hua增zeng加jia運yun動dong檢jian測ce可ke以yi使shi電dian話hua設she計ji人ren員yuan以yi比bi較jiao低di的de成cheng本ben為wei移yi動dong電dian話hua集ji成cheng許xu多duo有you用yong的de功gong能neng。為wei便bian於yu將jiang這zhe些xie功gong能neng集ji成cheng到dao設she計ji中zhong
，可ke以yi提ti供gong其qi中zhong幾ji個ge功gong能neng的de參can考kao設she計ji，限xian於yu篇pian幅fu，這zhe裏li僅jin介jie紹shao了le部bu分fen應ying用yong，從cong市shi場chang上shang可ke以yi獲huo得de更geng多duo功gong能neng。