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四、技术原理
4.1、超声波测距:
本系统中使用的到超声波收发模块URF04如下图所示:
图二、超声波测距模块实物图
管脚定义如下:
VCC:工作电压5V TRIG:控制端口5V ECHO:响应输出端口5V GND:接地 OUT:不用
工作原理:MCU通过控制口TRIG向URF04输出一个持续时间20us以上的高电平,然后模块自动发送8个40KHz的方波并自动检测是否有信号返回。当有信号返回时就通过ECHO输出一个高电平给MCU,高电平的持续时间就是超声波从发射到接收的时间。这个时间间隔被PSOC3内部的16bit定时器中断捕获。具体计算距离公式如下:
D=340*t/2(m)
其中t 为定时器计算出的时间。PSoC3内部电路设计如下:
图三、PSoC3内部定时器捕获电路实现
4.2、光线传感器测环境光强:
本系统中使用的光线传感器模块(就是光敏传感集成电路)如下图所示:
图四、环境光线传感器
其接口如右图所示。
板上的核心元器件就是一个光敏电阻,可以将环境光线强度转换成模拟电压输出。输出电压范围是0.5V~VCC-0.5V。PSoC3通过内部16位精度的模数转换器(ADC)采集、转换后,得到环境光线强度所对应的数字量,此数值的大小与光线强弱成反比,即,光线越强,AD转换值越小;光线越弱,AD转换值越大。
PSoC3内部ADC电路实现如下:
图五、PSoC3内部16-bit ADC实现电路
4.3、PWM波形输出驱动LED:
系统中使用到的LED如下图所示:
其额定工作电压为3.0V,最大工作电流为36mA,故额定功率就是108mW。利用PWM波的平均输出功率正比于其占空比,CYPRESS输出的PWM波如下图所示:
图六、PWM输出波形
一个周期T内的有效电平时间为Ton,即V(value)=V*Ton/T)*100%.由功率计算公式:
P=I*U=U(value)2/R
其中R在一定情况下是固定的,所以PWM波输出功率就与U(value)2成正比。所以改变占空比可以PWM输出功率,即LED输入功率,也就可以改变LED的亮度了。
PSoC3内部PWM实现电路图如下:
图七、PSoC3内部PWM电路实现
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