基于CTMU的精確激光測(cè)距方案設(shè)計(jì)

為了維持恒流，CTMU電流源需要一個(gè)很小的電壓開(kāi)銷(xiāo)，通常為VDD-0．5 V=2．8 V。將動(dòng)態(tài)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(kāi)銷(xiāo)示意圖如圖5所示。
3．3 CTMU精度
根據(jù)設(shè)計(jì)，校準(zhǔn)之后CTMU電流源的精度為1％。
假設(shè)：I=55μA，C=CAD+CPIN+CSTRAY=15 pF，A／D轉(zhuǎn)換VREF=外部2．5 V，動(dòng)態(tài)范圍T=(15 pF／55μA)×2．5 V=682 ns，則線性工作范圍內(nèi)的精度為1％×682 ns=6．8 ns。
3．4 測(cè)量長(zhǎng)時(shí)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(shí)間都會(huì)變長(zhǎng)，延長(zhǎng)了時(shí)間測(cè)量的周期，但是，這兩種方法都會(huì)降低分辨率。因此，我們使用粗粒度時(shí)間和細(xì)粒度時(shí)間組合的計(jì)算方法，就可以實(shí)現(xiàn)既擴(kuò)大CTMU動(dòng)態(tài)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?；谥噶顣r(shí)鐘周期TCY提供“粗粒度”的同步時(shí)間間隔(例如，對(duì)于PIC24 FJGA310，以16MIPS工作時(shí)，指令時(shí)鐘周期為62．5 ns)。CTMU用于測(cè)量“細(xì)粒度”的異步時(shí)間間隔。
測(cè)量總時(shí)間=粗粒度時(shí)間+細(xì)粒度時(shí)間，CTMU和ICAP組合長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量示例圖如圖6所示。其中，TICAP=TCY×(8002-2)+(T1-T2)=500μs+(T1- T2)。

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

結(jié)語(yǔ)
本文基于PIC單片機(jī)的CTMU技術(shù)，提出了一種高精度測(cè)距的實(shí)現(xiàn)方法。該設(shè)計(jì)只要一片PIC單片機(jī)，無(wú)需復(fù)雜電路就可實(shí)現(xiàn)激光脈沖測(cè)距，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，提高了數(shù)據(jù)采集的精度，測(cè)程遠(yuǎn)，精度高，價(jià)格合理，操作簡(jiǎn)便，在實(shí)際測(cè)量中將發(fā)揮重要作用。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，這種測(cè)量方法為汽車(chē)的自適應(yīng)巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系統(tǒng)等應(yīng)用提供了新的設(shè)計(jì)思路。