CN1892232A - 电子设备和修正加速度传感器的偏移值的方法 - Google Patents

电子设备和修正加速度传感器的偏移值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种修正加速度传感器的偏移值的方法，包括判定温度传感器的测量温度和参考温度之间差的绝对值是否超出预定值(步骤S2－S4)，如果温度差超出预定值时根据加速度传感器的输出值判定主体是否处于静态(步骤S6－S11)，如果判定所述主体处于静态，根据加速度传感器的输出值判定主体是否水平(步骤S12－S15)，如判定主体水平，将对应于加速度传感器的输出值的新偏移值存储在偏移值存储单元并将测量温度作为新参考温度存储在所述偏移值存储单元(步骤S16)。

Description

电子设备和修正加速度传感器的偏移值的方法
                                技术领域
本发明涉及一种具有加速度传感器的电子设备和一种修正所述加速度传感器的偏移值的方法。
                               背景技术
最近，微电子机械系统(MEMS)技术已得到发展且半导体加速度传感器也被广泛应用。
例如，配备有加速度传感器的笔记本电脑已经装载出厂。如果加速度传感器检测到反常运动，硬盘驱动器的磁头被收回以减小硬盘驱动器损坏的危险。
进一步的，在一些计算机中，加速度传感器设置在可旋转显示器上。通过检测具有加速度传感器的显示器的方向并自动输出对应检测信号的分辨率的视频信号至显示器，省去了用户改变分辨率的劳动。
顺便提一下，加速度传感器的输出值强烈地受到温度的影响。因此，如果温度大幅变化，需要进行温度补偿。No.2004-294110的日本专利公开公报揭示了将通过以预定间隔分割预定温度范围而定义的对应于各修正目标温度的偏移值的修正值记忆为温度修正数据的技术。
各个加速度传感器之间的特性有差异，有时其输出值的温度特性随着产品的不同而表示完全不同的行为。然而上述文献具有这样一个问题，由于对应由初步分割定义的各修正目标温度的偏移值的修正量被记忆了，其无法吸收基于产品特征的差别，因此偏移量无法精确地被进行修正。
                            发明内容
本发明的目的在于提供一种不管设备的差别都能够准确修正偏移值的加速度传感器的偏移值的电子设备和修正方法。
根据本发明实施例的一种电子设备，包括：主体；设置在主体中的加速度传感器；设置在主体中的温度传感器；用于存储参考温度和对应于所述参考温度的偏移值的偏移值存储单元；加速度计算单元，用于用存储在偏移值存储单元的偏移值修正来自加速度传感器的输出值以获取所述主体的加速度；温度差判定单元，用于判定由温度传感器所测量的温度和存储在温度偏移值存储单元的参考温度之间的温度差的绝对值是否超出预定值；静态判定单元，用于当所述温度判定单元判定所述温度差的绝对值超出预定值时，根据来自所述加速度传感器的输出值判定所述主体是否处于静态；水平判定单元，用于当所述静态确定单元判定所述主体处于静态时，根据来自所述加速度传感器的输出值和存储在偏移值存储单元的所述偏移值来判定所述主体是否水平；及偏移值更新单元，当所述水平判定单元判定所述主体为水平时，将对应于从加速度传感器输出的输出值的新偏移值存储在偏移值存储单元并将测量温度作为新的参考温度存储在偏移值存储单元。
如此，即使设备之间存在差异仍可准确地修正偏移值。
                              附图说明
图1是显示根据本发明的实施例的作为电子设备和信息处理设备的个人笔记本电脑的结构的示意图；
图2是显示根据本发明的实施例的个人计算机系统的结构的框图；
图3是显示根据本发明实施例的修正加速度传感器的输出值的偏移值的方法的步骤流程图；
图4是显示LCD显示的消息窗口的示意图；
图5是显示LCD显示的消息窗口的示意图。
                     具体实施方式
本发明的实施例将参考附图进行描述。
首先，根据本发明实施例的信息处理设备的结构将根据图1和图2进行描述。信息处理设备实现为可由电池驱动的便携式个人笔记本电脑10。
图1为显示个人笔记本电脑10的显示单元打开状态的立体图。计算机10包括计算机主体11和显示单元12。显示单元12包括由液晶显示器(LCD)17构成的显示装置，LCD17的显示屏大致设置在显示单元12的中央。
显示单元12安装在计算机主体11上从而其可在打开位置和闭合位置之间自由的旋转。计算机主体11具有薄型盒状壳体及设置在壳体顶面的键盘13，用于打开/关闭计算机10的电源的电源按钮14和触摸片16。
接着，计算机10的系统设置将参考图2进行描述。
如图2所示，计算机10包括CPU111，北桥112，主存储器113，图形控制器114，南桥119，BIOS-ROM 120，硬盘驱动器(HDD)121，嵌入式控制器/键盘控制器IC(EC/KBC)124，电源控制器125和类似构件。
CPU111为设置为控制计算机10操作的处理器并执行操作系统(OS)和由硬盘驱动器121装载至主存储器113的各种应用程序。
CPU111执行存储在BIOS-ROM120中的基础输入输出系统(BIOS)。BIOS程序为控制硬件的程序。
北桥112为连接CPU111的本地总线和南桥119的桥接装置。北桥112结合有用于对主存储器113进行存取控制的存储器控制器。北桥112包括通过加速图像端口(AGP)总线与图形控制器114进行通信的功能。
图形控制器114为用于控制用作计算机10的监视器的LCD17的显示器控制器。图形控制器114具有视频存储器(VRAM)114A并根据由OS/应用程序写入视频存储器114A的显示数据产生用于在显示单元12的LCD17上形成要被显示的图像。
南桥119控制在低引脚数(LPC)总线上的各装置。南桥119结合用于控制HDD 121的集成装置电子(IDE)控制器。进一步的，南桥119包括对BIOS-ROM 120进行存取控制的功能。
加速度传感器131输出对应计算机10的加速度和例如施加在计算机10上的重力等的力的x轴成分，y轴成分，z轴成分的输出值Vx，Vy，Vz。当时的温度由温度传感器132测量。作为加速度传感器131可采用伺服类型，压电类型，静电电容类型，压电电阻类型和类似的类型中的任何一种。
嵌入式控制器/键盘控制器IC(EC/KBC)124为单片式微机，其中集成了用于电控制的嵌入式控制器，控制触摸片16的键盘(KB)13和键盘控制器。嵌入式控制器/键盘控制器IC(EC/KBC)124具有根据用户对于电源按钮14的操作打开/关闭计算机10电源的功能。
EC/KBC124包括存储偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z的偏移值寄存器141。进一步的，EC/KBC124包括偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z被设定时存储温度(参考温度Ts)的参考温度寄存器142。
作为加速度计算单元的EC/KBC124使用偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z对加速度传感器131的输出值Vx，Vy和Vz进行修正以获取计算机10的加速度。
即使计算机10在休息状态，加速度传感器131的输出值也会随着温度变化。即，偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z随着温度变化。计算机10具有当温度从偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z的被设定的温度(参考温度Ts)发生较大变化时重新设置偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z的功能。
计算机10进一步包括用于重新设定偏移值Voffset_x，Voffset_y，和Voffset_z的温度差范围寄存器143，温度差寄存器144，输出值寄存器145和静态判定阈值寄存器146。
同时修正加速度传感器的偏移值的功能可通过用户对BIOS和操作系统(OS)的功能操作被设定为活动/非活动。所述设定被寄存在BIOS-ROM中的ON/OFF设定寄存器151中。
在不需要精确的倾斜数据(inclination data)的应用场合，可以通过关闭自动修正功能而省掉不必要的、浪费的处理。
下面，改变偏移值的过程将参考图3的流程图进行描述。
首先，EC/KBC124参考ON/OFF设定寄存器151确定自动修正偏移值的功能是否为被打开(步骤S1)。除非该功能为打开(步骤S1为否)，则不进行偏移值的修正步骤。
如果该功能为打开(步骤S1为是)，EC/KBC 124从由温度传感器132提供的信号中读取当前温度Tm(步骤S2)。
EC/KBC 124从参考温度寄存器142读取参考温度Ts，并计算参考温度Ts和测量温度Tm之间的温度差ΔT(＝Tm-Ts)(步骤S3)。
EC/KBC124从温度差范围寄存器143中读取上限值Tu和下限值Tl并确定步骤S3中计算出的温度差ΔT和上限值Tu、下限值Tl的关系是否满足ΔT＜Tl或Tu＜ΔT的条件(步骤S4)。
如果温度差ΔT等于大于下限值Tl且等于小于上限值Tu(步骤S4为否)，进程返回重新测量温度的步骤S2。如果温度差ΔT小于下限值Tl或大于上限值Tu(步骤S4为是)，EC/KBC124确定需要进行温度偏移修正且温度差ΔT被存储在温度差寄存器144中(步骤S5)。然后，在步骤S6-S11中进行判定个人计算机10是否处于静态状态的静态判定步骤。
步骤S4将通过一实例进行解释，其中参考温度为25℃，上限值Tu为+3℃，下限值Tl为-3℃。如果测量温度Tm为23℃，则温度差为-2℃(＝23[℃]-25[℃])，不符合ΔT＜Tl或Tu＜ΔT的条件，处理返回步骤S2并继续温度观察。
如果测量温度Tm为29℃，温度差ΔT为+4℃(＝29[℃]-25[℃])，其满足条件ΔT＜Tl或Tu＜ΔT，进行以下的静态判定步骤。
下面描述“静态判定步骤”。
作为静态判定单元的EC/KBC124n次获取x轴输出值Vx1，y轴输出值Vy1和z轴输出值Vz1(步骤S6，步骤S7)。x轴输出值Vxi(i＝1，…n)，y轴输出值Yyi(i＝1，…n)，z轴输出值Vzi(i＝1，…n)存储在输出值寄存器145中。输出值的获取间隔例如被设定为常量。
EC/KBC n次获取输出值之后，EC/KBC124计算存储在输出值寄存器145中的Vx1，…Vxn的等级(rank)Rx，Vy1，…Vyn的等级Ry和Vz1，…Vzn的等级Rz(步骤S8)。等级是指统计中用的最大值和最小值之间的差。
EC/KBC 124判定等级Rx是否小于寄存在静态判定判定阈值寄存器146中的x轴静态阈值Vtx(步骤S9)。
如果等级Rx大于x轴静态阈值Vtx(步骤S9为否)，EC/KBC 124识别出因为计算机10不在静态不能执行漂移修正并返回步骤S2，在S2中执行“温度变化判定”。
如果x轴等级Rx小于x轴静态阈值Vtx(步骤S9中是)，确定计算机10处于静态且作为静态判定单元的EC/KBC 124判定计算机是否沿着y轴移动(步骤S10)。EC/KBC 124判定y轴等级Ry是否小于寄存在静态阈值寄存器146中的y轴静态阈值Vty。如果y轴等级Ry等于或大于y轴静态阈值Vty(步骤S10为否)，EC/KBC 124识别出由于计算机10未处于静态而不能进行漂移修正并返回步骤S2，在S2中执行“温度变化判定”。
如果y轴等级Ry小于y轴静态阈值Vty(步骤S10中的是)，EC/KBC 124识别出计算机在y轴为静态且作为静态判定单元的EC/KBC 124判定计算机10是否沿z轴移动(步骤S11)。Ec/KBC 124判定z轴等级Rz是否小于寄存在静态阈值寄存器146中的z轴静态阈值Vtz。如果z轴等级Rz等于或大于z轴静态阈值(步骤S11为否)，EC/KBC 124识别出由于计算机10不处于静态而不能进行漂移修正并返回步骤S2，在S2中进行“温度变化判定”。
如果z轴等级Rz小于z轴静态阈值z轴静态阈值Vtz(步骤S11为是)，EC/KBC 124判定计算机10在z轴处于静态。如果EC/KBC 124判定计算机10没有沿x轴，y轴或z轴移动，则执行判定计算机10是否平行于垂直于重力轴平面的水平面的处理。此处，“计算机10平行于水平面”的状态可表示为“计算机10为水平”。
“静态判定步骤”将通过S9的实例描述。
假设测量每隔10ms进行了5次且x轴静态阈值Vtx为5mV。
下面将描述x轴输出值为Vx1＝1650[mV]，Vx2＝1647[mV]，Vx3＝1653[mV]，Vx4＝1648[mV]，Vx5＝1651[mV]的情况。由于此时最大值是Vx3＝1653，最小值为Vx2＝1647，因此等级Rx为Vx3-Vx2＝1653[mV]-1647[mV]＝6[mV]。等级Rx(6[mV])与x轴静态阈值Vtx(5[mV])相比，等级Rx大于x轴静态阈值Vtx，因此流程返回步骤S2，在S2中进行“温度变化判定”步骤。
下面将描述x轴输出值为Vx1＝1650[mV]，Vx2＝1648[mV]，Vx3＝1652[mV]，Vx4＝1649[mV]，Vx5＝1651[mV]的情况。由于此时最大值是Vx3＝1652，最小值为Vx2＝1648，因此等级Rx为Vx3-Vx2＝1652[mV]-1648[mV]＝4[mV]。等级Rx(4[mV])与x轴静态阈值Vtx(5[mV])相比，等级Rx小于x轴静态阈值Vtx，对于y轴同样地比较等级Ry和y轴静态阈值Vty。
上述的静态判定处理可表示为：每隔一定时问接连获取从加速度传感器131输出的输出值Vx，Vy和Vz并对应于多个输出值的差量判定计算机10是否处于静态。
当判定计算机10处于静态后，EC/KBC 124计算用于判定计算机10是否水平的水平判定范围(步骤S12)。x轴水平判定范围的下限值Vltx和上限值Vutx和y轴参考范围的下限值Vlty和上限值Vuty通过下面的表达式获取。
[公式1]
Vltx＝Voffset_x[mV]-Vtdx[mV/℃]×|ΔT|
Vutx＝Voffset_x[mV]+Vtdx[mV/℃]×|ΔT|
Vuty＝Voffset_y[mV]+Vtdy[mV/℃]×|ΔT|
Vuty＝Voffset_y[mV]+Vtdy[mV/℃]×|ΔT|
此处，存储在偏移差值寄存器141中的Voffset_x和Voffset_y为当前使用的偏移值(参考电压)。Vtdx和Vtdy是通过作为加速度度传感器规格所得到的灵敏度(每1G输出的变化[mV/g])和温度特性(每1℃所检测到的的重力变化[mg/℃])而获得的温度漂移特性。ΔT为步骤S3中获得的温度差，该差为在步骤S5被寄存在温度差寄存器144中的值。
EC/KBC 124从加速度传感器131获取x轴的输出值Vx，y轴的输出值Vy和z轴的输出值Vz(步骤S13)。由于当计算机10大致水平时，垂直于水平面的z轴的检测灵敏度低，获取x轴和y轴的输出值确定计算机10是否水平。然而，z轴的输出值Vz待会可能有用仍测量z轴的输出值Vz。
为了判定计算机是否相对于x轴倾斜，EC/KBC 124判定在步骤S12中计算出的x轴倾斜判定范围(Vltx，Vutx)和在步骤S13中测量的x轴的输出值Vx是否满足Vltx＜Vx＜Vutx的条件(步骤S14)。
当没有满足条件Vltx＜Vx＜Vutx(步骤S14为否)则判定计算机10不水平而是向x轴(图1中计算机10的后前方向)倾斜，流程返回步骤S2，在其中进行温度测定。
如果满足条件Vltx＜Vx＜Vutx(步骤S14为是)，EC/KBC 124判定在步骤S12中计算出的y轴倾斜判定范围(Vlty，Vuty)和在步骤S13中测量的y轴的输出值Vy是否满足Vlty＜Vy＜Vuty的条件(步骤S15)从而判定计算机10是否向y轴倾斜(步骤S15)。
如果不满足Vlty＜Vy＜Vuty的条件(步骤S15为否)，EC/KBC 124识别出计算机10不水平而倾斜至y轴(图1中计算机10的右左方向)并返回步骤S2，在其中温度被测量。
如果满足Vlty＜Vy＜Vuty的条件(步骤S15为是)，作为偏移值更新单元的EC/KBC 124将对应于步骤S13中获取的输出值(电压值)的新的偏移值寄存在偏移值寄存器141中并将步骤S2中测量到的温度作为参考温度更新参考温度寄存器142(步骤S16)。
如果在完成修正后自动修正功能为打开，则流程返回至“温度变化判定”，在此步骤中被记忆的偏移值和温度作为先前修正值。
接下去，将对水平判定处理进行更具体的描述。
当存储在偏移值寄存器141中的x轴输出值的偏移值和y轴输出值的偏移值都是1650[mv]时，存储在温度差寄存器144中的温度差ΔT为3[℃]温度偏移为1[mV/℃]时，x轴倾斜确定范围(Vltx，Vutx)可进行如下计算得出。由于偏移值相等，x轴倾斜判定下限值Vltx和y轴倾斜判定下限值Vlty为等值且x轴倾斜判定上限值Vutx和y轴倾斜判定上限值Vuty为等值。
[公式2]
Vutx＝Vuty＝1650[mV]+1[mV/℃]×|3[℃]|＝1650[mV]+3[mV]＝1653[mV]
Vutx＝Vuty＝1650[mV]-1[mV/℃]×|3℃]|＝1650[mV]-3[mV]＝1647[mV]
如果步骤S13中获取的x轴输出值Vx和y轴输出值Vy为Vx＝1649[mV]和Vy＝1646[mV]，则因为y轴输出值Vy小于x轴倾斜判定下限值Vltx，流程返回至“温度变化判定”。
进一步的，如果步骤S13中获取的x轴输出值Vx和y轴输出值Vy为Vx＝1649[mV]，Vy＝1648[mV]，则由于满足Vltx(Vlty)＜Vx(Vy)＜Vutx(Vuty)流程进行至“升级偏移值”。
下面将具体描述步骤S16中的“升级偏移值”。由于静态下没有力加在x轴或y轴上，加速度传感器131的输出值Vx，Vy可作为偏移值Voffset_x，Voffset_y。然而，z轴输出值Vz不能作为偏移值因为它是一个受到重力影响的值(+1G).因此，偏移值Voffset_z通过以下方式获取。
[公式3]
Voffset_z[mV]＝Vz[mV]-Sz[mV/G]×1[G]
此处，Sz是加速度传感器131的z轴灵敏度，其表示在重力每变化1G时，输出值怎样变化。
例如，如果加速度传感器131的z轴输出值Vz为2200[mV]，加速度传感器131的灵敏度S为500[mV/G]，可以得到下面的表达式。
[公式4]
Voffset_z[mV]＝2200[mV]-500[mV/G]×1[G]＝1700[mV]
同时灵敏度是作为加速度传感器的规格。通常，敏感度的温度偏移小于偏移值。
根据本实施例，个人计算机10判定对应于静止水平状态的加速度传感器131的输出值Vx，Vy，Vz的偏移值，所以输出值的温度特性与偏移值完全没有关系。因此，不管设备之间的差异，可以高精度地修正偏移值。
为了获取水平判定范围，可通过比较温度差ΔT的绝对值|ΔT|和温度偏移特性Vtdx、Vtdy的乘积|ΔT|Vtdx、|ΔT|Vtdy与在步骤S13中获取的加速度传感器131的获取值(Vx，Vy)和存储在偏移值寄存器141中的偏移值Voffset_x，Voffset_y之间的差的绝对值(ΔVoffset_x，ΔVoffset_y)来判定计算机是否水平。
即，如果ΔVoffset_x＜ΔT|Vtdx 且ΔVoffset_y＜ΔT|Vtdy，则确定计算机10为水平。
如果EC/KBC 124判定计算机不水平，可督促用户将计算机10调整为水平状态。例如，如图4所示的消息窗口W1显示在LCD 17上。
当用户按压“OK”按钮B1，流程进行至下一步骤“加速度偏移的修正”。当用户按压取消按钮B2，如图5所示的窗口消息W2显示在LCD 17上。
如果用户按压OK按钮B3，修正被取消修正功能被关闭。进一步，如果用户按压取消按钮B4，消息窗口W1被显示在LCD 17上。
虽然上述设备具有3轴加速度传感器，也可采用2轴的加速度传感器。
除了个人计算机，具有加速度传感器的显示器或游戏机同样也可设置有上述的修正功能。
用户通过提供将主体设置在水平位置并确认该状态的半自动设置单元，倾斜检测精度可以提高。
本发明不限于上述的实施例，但是作出在不脱离主旨的范围内进行改动的实施。进一步的，通过上面实施例所揭示的多种部件合适的组合可形成多种改进。例如，可删除实施例中提到的所有部件中的一些部件。进一步的，可对不同实施例中的部件进行合适的组合。

Claims (8)

1、一种电子设备，其特征在于，包括：
主体；
设置在主体中的加速度传感器；
设置在主体中的温度传感器；
构型为存储参考温度和对应于所述参考温度的偏移值的偏移值存储单元；
加速度计算单元，构型为用存储在偏移值存储单元中的偏移值修正来自加速度传感器的输出值以获取所述主体的加速度；
温度差判定单元，构型为判定由温度传感器所测量的温度和存储在偏移值存储单元中的参考温度之间的温度差的绝对值是否超出预定值；
静态判定单元，构型为当所述温度差判定单元判定所述温度差的绝对值超出预定值时，根据来自所述加速度传感器的输出值判定所述主体是否处于静态；
水平判定单元，构型为当所述静态判定单元判定所述主体处于静态时，根据来自所述加速度传感器的输出值和存储在偏移值存储单元中的所述偏移值判定所述主体是否水平；及
偏移值更新单元，用于当所述水平判定单元判定所述主体为水平时，将与从加速度传感器输出的输出值相对应的新偏移值存储在偏移值存储单元，并将所述测量温度作为新的参考温度存储在偏移值存储单元中。
2、如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述静态判定单元每隔预定时间接连获取多个从所述加速度传感器输出的输出值并根据获取的多个输出值的差量判定主体是否处于静态。
3、如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述水平判定单元用所述温度差的绝对值、存储在偏移值存储单元中的偏移值和加速度传感器的灵敏度的温度特性获取上限值和下限值，当所述传感器输出的输出值大于下限值且小于上限值时，判定所述主体为水平。
4、如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，水平判定单元用所述温度差的绝对值和加速度传感器的灵敏度的温度特性获取阈值，当所述传感器输出的输出值与存储在偏移值存储单元的偏移值之间的差小于所述阈值时，判定所述主体为水平。
5、一种修正信息处理设备中的加速度传感器的偏移值的方法，所述信息处理设备包括设置在主体上的加速度传感器、设置在主体中的温度传感器、用于存储参考温度和对应于所述参考温度的偏移值的偏移值存储单元和用于根据所述偏移值修正来自加速度传感器的输出值以获取主体加速度的加速度计算单元，其特征在于，所述方法包括：
判定所述温度传感器的测量温度和参考温度之间的温度差的绝对值是否超出预定值；
当温度差超出预定值时，根据来自加速度传感器的输出值判定主体是否处于静态；
当判定所述主体处于静态时，根据来自加速度传感器的输出值判定主体是否水平；且
当判定主体水平时，将对应于用于判定水平状态的来自加速度传感器的输出值的新偏移值存储在偏移值存储单元中并将所述测量温度作为新参考温度存储在所述偏移值存储单元中。
6、如权利要求5所述的修正加速度传感器的偏移值的方法，其特征在于，关于所述主体是否为静态的判定包括：
获取多个加速度传感器的输出值；及
计算多个加速度传感器的输出值的等级；及
判定计算出的等级是否小于预定值。
7、如权利要求5所述的修正加速度传感器的偏移值的方法，其特征在于，关于所述主体是否为水平的判定包括：
每隔预定时间接连获取从所述加速度传感器输出的多个输出值；及
对应于多个获取的输出值的差量判定所述主体是否为静态。
8、如权利要求5所述的修正加速度传感器的偏移值的方法，其特征在于，关于所述主体是否为水平的判定包括：
用所述温度差的绝对值和所述加速度传感器的灵敏度的温度特征获取阈值；及
判定从所述传感器输出的输出值和存储在偏移值存储单元中的偏移值的差是否小于所述阈值。
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