电子产品世界

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

关键词： DIY LED台灯 光敏电阻 PSoC3 超声波测距 URF04