DIY創意家庭：實現LED臺燈的智能化，提供軟硬件解決方案的設計細節

四、技術原理

4.1、超聲波測距：

本系統中使用的到超聲波收發模塊URF04如下圖所示：

圖二、超聲波測距模塊實物圖

管腳定義如下：

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

工作原理：MCU通過控制口TRIG向URF04輸出一個持續時間20us以上的高電平，然后模塊自動發送8個40KHz的方波并自動檢測是否有信號返回。當有信號返回時就通過ECHO輸出一個高電平給MCU，高電平的持續時間就是超聲波從發射到接收的時間。這個時間間隔被PSOC3內部的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內部電路設計如下：

圖三、PSoC3內部定時器捕獲電路實現

4.2、光線傳感器測環境光強：

本系統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，可以將環境光線強度轉換成模擬電壓輸出。輸出電壓范圍是0.5V~VCC-0.5V。PSoC3通過內部16位精度的模數轉換器（ADC）采集、轉換后，得到環境光線強度所對應的數字量，此數值的大小與光線強弱成反比，即，光線越強，AD轉換值越小；光線越弱，AD轉換值越大。

PSoC3內部ADC電路實現如下：

圖五、PSoC3內部16-bit ADC實現電路

4.3、PWM波形輸出驅動LED：

系統中使用到的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內部PWM實現電路圖如下：

圖七、PSoC3內部PWM電路實現