[发明专利]基于LED的水下高速光通信系统

权利要求书

1. 基于LED的水下高速光通信系统，包括电源模块、主控模块、光发射机模块、光接收机模块，其特征在于：

电源模块电路包括一级电源转换芯片IC1、IC2、二级电源转换芯片IC3，稳压二极管D1、D2，四个电解电容EC1、EC2、EC3、EC4，七个瓷片电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，两个电感L1、L2，八个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8；一级电源转换芯片IC1、IC2的7脚均与输入Vin以及电解电容EC1的正极以及瓷片电容C3的一端连接，电解电容EC1的负极与瓷片电容C3的另一端接地；一级电源转换芯片IC1、IC2的5脚均与电阻R3、R4的一端相连，电阻R3的另一端与输入Vin连接，电阻R4的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的1脚与瓷片电容C1的一端相连，瓷片电容C1的另一端与电感L1的一端、一级电源转换芯片IC1的8脚以及稳压二极管D1的阴极连接，电感L1的另一端与电解电容EC2的正极、瓷片电容C2的一端和电阻R1的一端连接，该端点为5V输出端；电阻R1的另一端与电阻R2的一端和一级电源转换芯片IC1的4脚连接，电阻R2的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的6脚、稳压二极管D1的阳极、电解电容EC2的负极、瓷片电容C2的另一端接地；一级电源转换芯片IC2的1脚与瓷片电容C4的一端相连，瓷片电容C4的另一端与电感L2的一端、稳压二极管D2的阴极以及一级电源转换芯片IC2的8脚连接，电感L2的另一端与电解电容EC3的正极、瓷片电容C5的一端和电阻R5的一端连接并接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端和一级电源转换芯片IC2的4脚连接；一级电源转换芯片IC2的6脚与电解电容EC4的负极、稳压二极管D2的阳极、电解电容EC3的负极、瓷片电容C5的另一端、电阻R6的另一端连接，该端点为-5V输出端；电解电容EC4的正极与输入Vin连接；二级电源转换芯片IC3的1脚、3脚与5V输出端、瓷片电容C7的一端连接；二级电源转换芯片IC3的2脚与瓷片电容C7的另一端以及地连接；二级电源转换芯片IC3的4脚与电阻R7的一端和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地；电阻R7的另一端与瓷片电容C6的一端以及二级电源转换芯片IC3的5脚相连，该端点为3.3V输出端；瓷片电容C6的另一端接地；

主控模块由主控芯片IC4、电平转换芯片IC5、红外编码芯片IC6、三个晶振X1、X2、X3、十三个电容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、三个电阻R9、R10、R11、一个按键S1；主控芯片IC4的1脚与电源模块电路中的3.3V电压输出端和瓷片电容C9的一端相连，瓷片电容C9的另一端接地；主控芯片IC4的64脚与电源模块电路中的3.3V电压输出端和瓷片电容C8的一端相连，瓷片电容C8的另一端接地；主控芯片IC4的62脚、63脚接地；主控芯片IC4的8脚与晶振X1的一端相连，晶振X1的另一端与主控芯片IC4的9脚连接；主控芯片IC4的53脚与晶振X2的一端和瓷片电容C10的一端相连，瓷片电容C10的另一端接地；晶振X2的另一端与主控芯片IC4的52脚和瓷片电容C11的一端相连，瓷片电容C11的另一端接地；主控芯片IC4的32脚、33脚分别与电平转换芯片IC5的10脚、9脚连接；主控芯片IC4的58脚与按键S1的一端、电阻R9的一端、电容C12的一端连接，电阻R9的另一端连接3.3V电压输出端，按键S1另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电容C12的另一端接地；电平转换芯片IC5的16脚与电源模块电路3.3V电压输出端以及瓷片电容C20的一端连接，瓷片电容C20的另一端接地；电平转换芯片IC5的1脚与瓷片电容C19的一端相连，瓷片电容C19的另一端与电平转换芯片IC5的3脚连接；电平转换芯片IC5的4脚与瓷片电容C18的一端相连，瓷片电容C18的另一端与电平转换芯片IC5的5脚连接；电平转换芯片IC5的2脚与瓷片电容C17的一端连接，瓷片电容C17的另一端接地；电平转换芯片IC5的6脚与瓷片电容C16的一端连接，瓷片电容C16的另一端接地；红外编码芯片IC6的1脚与主控芯片IC4的36脚连接；红外编码芯片IC6的2脚与主控芯片IC4的37脚连接；红外编码芯片IC6的3脚与主控芯片IC4的35脚连接；红外编码芯片IC6的4脚与主控芯片IC4的34脚连接；红外编码芯片IC6的6脚与电阻R16的一端、晶振X3的一端、瓷片电容C14的一端连接，红外编码芯片IC6的7脚与电阻R11的另一端、晶振Y1的另一端、瓷片电容C15的一端连接；瓷片电容C14、C15的另一端接地；红外编码芯片IC6的16脚与5V电源输出端以及瓷片电容C13的一端连接，瓷片电容C13的另一端接地；

光发射机模块电路由LED驱动芯片IC7，五个电解电容EC5、EC6、EC7、EC8、EC9，一个瓷片电容C21，5个电阻R12、R13、R14、R15、R16，一个稳压二极管D3，一个MOS驱动管Q1，12个LED灯L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12 、L13、L14、组成；LED驱动芯片IC7的1脚与输入端Vin、电解电容EC7的正极以及稳压二极管D3的阳极连接；LED驱动芯片IC7的2脚与主控模块电路红外编码芯片IC6的14脚连接；LED驱动芯片IC7的3脚与电解电容EC9的正极连接；LED驱动芯片IC7的4脚、5脚、6脚、电解电容EC7、EC9的负极接地；LED驱动芯片IC7的8脚与稳压二极管D3的阴极以及电解电容EC8的正极连接，电解电容EC8的负极接地；LED驱动芯片IC7的7脚与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与MOS驱动管Q1的栅极连接，MOS驱动管Q1的漏极接地；MOS驱动管Q1的源极与LED灯L5、L8、L11、L14的一端连接；LED灯L5的另一端与LED灯L4的一端连接，LED灯L8的另一端与LED灯L7的一端连接，LED灯L11的另一端与LED灯L10的一端连接，LED灯L14的另一端与LED灯L13的一端连接；LED灯L4的另一端与LED灯L3的一端连接，LED灯L7的另一端与LED灯L6的一端连接，LED灯L10的另一端与LED灯L9的一端连接，LED灯L13的另一端与LED灯L12的一端连接；LED灯L3、L6、L9、L12的另一端均与电阻R15的一端连接；电阻R15的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电压输入端Vin以及电解电容EC5、EC6的正极、瓷片电容C21的一端连接；电解电容EC5、EC6的负极、瓷片电容C21的另一端接地；

光接收机模块电路由运算放大器芯片IC8、IC9，比较器芯片IC10、十一个瓷片电容C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、十一个电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，一个光接收头D4、三个电解电容EC10、EC11、EC12；运算放大器芯片IC8的4脚与电源模块电路-5V输出端、电解电容EC11的负极、瓷片电容C24的一端连接；运算放大器芯片IC8的3脚、电解电容EC11的正极、瓷片电容C24的另一端接地；运算放大器芯片IC8的7脚与电源模块电路5V输出端、电解电容EC10的正极、瓷片电容C23的一端连接，电解电容EC10的正极、瓷片电容C23的另一端连接地；运算放大器芯片IC8的2脚与光接收头D4的阳极、瓷片电容C22、电阻R17的一端连接；光接收头D4的阴极接电源模块电路5V输出端；瓷片电容C22的另一端与电阻R17的另一端、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与运算放大器芯片IC8的6脚和瓷片电容C25的一端相连；瓷片电容C25的另一端与电阻R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R20的一端、电阻R21的一端、瓷片电容C28的一端连接；瓷片电容C28的另一端接地；电阻R20的另一端接运算放大器芯片IC9的6脚以及瓷片电容C27的一端连接；电阻R21的另一端、瓷片电容C27的另一端与运算放大器芯片IC9的2脚连接；运算放大器芯片IC9的3脚接地；运算放大器芯片IC9的4脚与电源模块电路-5V输出端、电解电容EC13的负极、瓷片电容C30的一端连接；电解电容EC13的正极、瓷片电容C30的另一端接地；运算放大器芯片IC9的7脚与电源模块电路5V输出端、电解电容EC12的正极、瓷片电容C29的一端连接；电解电容EC12的负极、瓷片电容C29的另一端接地；运算放大器芯片IC9的6脚与瓷片电容C26的一端连接，瓷片电容C26的另一端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与瓷片电容C31的一端、电阻R23的一端连接；电阻R23的另一端与电阻R27的一端、瓷片电容C32的一端连接；瓷片电容C31、C32的另一端接地；运算放大器芯片IC10的4脚接地；运算放大器芯片IC10的5脚与电阻R27的另一端、电阻R24的一端连接；运算放大器芯片IC10的6脚与电阻R25、R26的一端连接；电阻R25的另一端与电源模块电路的5V输出端连接；电阻R26的另一端接地；运算放大器芯片IC10的7脚与电阻R24的另一端、主控模块电路的红外编码芯片IC6的15脚连接；运算放大器芯片IC10的8脚与电源模块电路的5V输出端连接；

其中，一级电源转换芯片IC1、IC2采用德州仪器公司的TPS5430，二级电源转换芯片IC3采用德州仪器公司的TPS78001；主控芯片IC4采用德州仪器公司的MSP430F149，电平转换芯片IC5采用MAXIM公司的MAX3232，红外编码芯片IC6采用VISHAY公司的TOIM4232；LED驱动芯片采用International Rectifier公司的IR2125；LED驱动芯片IC7采用International Rectifier公司的IR2125；运算放大器IC8采用德州仪器公司的OPA656，运算放大器IC9采用德州仪器公司的OPA847，比较器芯片IC10采用德州仪器公司的LM393。