基于CTMU的精确激光测距方案设计

为了维持恒流，CTMU电流源需要一个很小的电压开销，通常为VDD-0．5 V=2．8 V。将动态范围限制为ADC输入范围的85％，即2．8 V，或使用外部参考电压VREF=2．5 V，这将允许100％的ADC输入范围。CTMU电压开销示意图如图5所示。
3．3 CTMU精度
根据设计，校准之后CTMU电流源的精度为1％。
假设：I=55μA，C=CAD+CPIN+CSTRAY=15 pF，A／D转换VREF=外部2．5 V，动态范围T=(15 pF／55μA)×2．5 V=682 ns，则线性工作范围内的精度为1％×682 ns=6．8 ns。
3．4 测量长时间的方法
通常的方法是增大电容和降低电流，在两种情况下，电容C的充电时间都会变长，延长了时间测量的周期，但是，这两种方法都会降低分辨率。因此，我们使用粗粒度时间和细粒度时间组合的计算方法，就可以实现既扩大CTMU动态范围而又不损失分辨率。
将CTMU与输入捕捉(ICAP)、输出比较(OCMP)或Timer1组合使用。基于指令时钟周期TCY提供“粗粒度”的同步时间间隔(例如，对于PIC24 FJGA310，以16MIPS工作时，指令时钟周期为62．5 ns)。CTMU用于测量“细粒度”的异步时间间隔。
测量总时间=粗粒度时间+细粒度时间，CTMU和ICAP组合长时间测量示例图如图6所示。其中，TICAP=TCY×(8002-2)+(T1-T2)=500μs+(T1- T2)。

粗粒度测量的精度取决于晶振，晶振的精度一般为0．02％。细粒度测量500 ns范围内CTMU的精度为1％，即为1％×(0．500μs／500 μs)=0．001％，因此，总精度=粗粒度+细粒度=0．02％+0．001％=0．021％，由上可知测量时间的精度主要由晶振精度决定。

结语
本文基于PIC单片机的CTMU技术，提出了一种高精度测距的实现方法。该设计只要一片PIC单片机，无需复杂电路就可实现激光脉冲测距，简化了设计，提高了数据采集的精度，测程远，精度高，价格合理，操作简便，在实际测量中将发挥重要作用。随着汽车电子技术的发展，这种测量方法为汽车的自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系统等应用提供了新的设计思路。