基于CTMU的精確激光測距方案設計

為了維持恒流，CTMU電流源需要一個很小的電壓開銷，通常為VDD-0．5 V=2．8 V。將動態范圍限制為ADC輸入范圍的85％，即2．8 V，或使用外部參考電壓VREF=2．5 V，這將允許100％的ADC輸入范圍。CTMU電壓開銷示意圖如圖5所示。
3．3 CTMU精度
根據設計，校準之后CTMU電流源的精度為1％。
假設：I=55μA，C=CAD+CPIN+CSTRAY=15 pF，A／D轉換VREF=外部2．5 V，動態范圍T=(15 pF／55μA)×2．5 V=682 ns，則線性工作范圍內的精度為1％×682 ns=6．8 ns。
3．4 測量長時間的方法
通常的方法是增大電容和降低電流，在兩種情況下，電容C的充電時間都會變長，延長了時間測量的周期，但是，這兩種方法都會降低分辨率。因此，我們使用粗粒度時間和細粒度時間組合的計算方法，就可以實現既擴大CTMU動態范圍而又不損失分辨率。
將CTMU與輸入捕捉(ICAP)、輸出比較(OCMP)或Timer1組合使用。基于指令時鐘周期TCY提供“粗粒度”的同步時間間隔(例如，對于PIC24 FJGA310，以16MIPS工作時，指令時鐘周期為62．5 ns)。CTMU用于測量“細粒度”的異步時間間隔。
測量總時間=粗粒度時間+細粒度時間，CTMU和ICAP組合長時間測量示例圖如圖6所示。其中，TICAP=TCY×(8002-2)+(T1-T2)=500μs+(T1- T2)。

粗粒度測量的精度取決于晶振，晶振的精度一般為0．02％。細粒度測量500 ns范圍內CTMU的精度為1％，即為1％×(0．500μs／500 μs)=0．001％，因此，總精度=粗粒度+細粒度=0．02％+0．001％=0．021％，由上可知測量時間的精度主要由晶振精度決定。

結語
本文基于PIC單片機的CTMU技術，提出了一種高精度測距的實現方法。該設計只要一片PIC單片機，無需復雜電路就可實現激光脈沖測距，簡化了設計，提高了數據采集的精度，測程遠，精度高，價格合理，操作簡便，在實際測量中將發揮重要作用。隨著汽車電子技術的發展，這種測量方法為汽車的自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系統等應用提供了新的設計思路。