DIY創(chuàng)意家庭：實(shí)現(xiàn)LED臺燈的智能化，提供軟硬件解決方案的設(shè)計細(xì)節(jié)

四、技術(shù)原理

4.1、超聲波測距：

本系統(tǒng)中使用的到超聲波收發(fā)模塊URF04如下圖所示：

圖二、超聲波測距模塊實(shí)物圖

管腳定義如下：

VCC：工作電壓5V TRIG：控制端口5V ECHO：響應(yīng)輸出端口5V GND：接地 OUT：不用

工作原理：MCU通過控制口TRIG向URF04輸出一個持續(xù)時間20us以上的高電平，然后模塊自動發(fā)送8個40KHz的方波并自動檢測是否有信號返回。當(dāng)有信號返回時就通過ECHO輸出一個高電平給MCU，高電平的持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到接收的時間。這個時間間隔被PSOC3內(nèi)部的16bit定時器中斷捕獲。具體計算距離公式如下：

D=340*t/2(m)

其中t 為定時器計算出的時間。PSoC3內(nèi)部電路設(shè)計如下：

圖三、PSoC3內(nèi)部定時器捕獲電路實(shí)現(xiàn)

4.2、光線傳感器測環(huán)境光強(qiáng)：

本系統(tǒng)中使用的光線傳感器模塊（就是光敏傳感集成電路）如下圖所示：

圖四、環(huán)境光線傳感器

其接口如右圖所示。

板上的核心元器件就是一個光敏電阻，可以將環(huán)境光線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出。輸出電壓范圍是0.5V~VCC-0.5V。PSoC3通過內(nèi)部16位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）采集、轉(zhuǎn)換后，得到環(huán)境光線強(qiáng)度所對應(yīng)的數(shù)字量，此數(shù)值的大小與光線強(qiáng)弱成反比，即，光線越強(qiáng)，AD轉(zhuǎn)換值越??；光線越弱，AD轉(zhuǎn)換值越大。

PSoC3內(nèi)部ADC電路實(shí)現(xiàn)如下：

圖五、PSoC3內(nèi)部16-bit ADC實(shí)現(xiàn)電路

4.3、PWM波形輸出驅(qū)動LED：

系統(tǒng)中使用到的LED如下圖所示：

其額定工作電壓為3.0V，最大工作電流為36mA，故額定功率就是108mW。利用PWM波的平均輸出功率正比于其占空比，CYPRESS輸出的PWM波如下圖所示：

圖六、PWM輸出波形

一個周期T內(nèi)的有效電平時間為Ton，即V(value)=V*Ton/T)*100%.由功率計算公式：

P=I*U=U(value)²/R

其中R在一定情況下是固定的，所以PWM波輸出功率就與U(value)²成正比。所以改變占空比可以PWM輸出功率，即LED輸入功率，也就可以改變LED的亮度了。

PSoC3內(nèi)部PWM實(shí)現(xiàn)電路圖如下：

圖七、PSoC3內(nèi)部PWM電路實(shí)現(xiàn)