[发明专利]一种短距LED可见光传输装置

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种LED可见光通信系统装置。

背景技术

近年来，被誉为“绿色照明”的半导体（LED）照明技术发展迅猛。与传统照明光源相比，白光LED不仅功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保，更具有调制性能好、响应灵敏度高等优点。利用LED的这种特性，它用作照明的同时，还可以把信号调制到LED可见光束上进行传输，实现一种新兴的光无线通信技术，即可见光通信（IndoorVisibleLightCommunication，VLC）技术。

LED可见光无线通信避免了电磁干扰，而且无需申请频段，非常适合应用在展示导游、智能型道路交通系统、医院、室内信息传输等领域。随着各国对此技术不断深入研究，LED可见光无线通信正呈现越来越大的应用价值。日本、德国等发达国家已在这方面走在前面，德国研究人员在2010年研制出500Mbit/s的可见光通信系统，日本更是极力发展应用该技术，在日本东京举行的2012尖端技术展上，可见光通信正向智能机渗透，以卡西欧为代表的若干家企业均拿出了将可见光作为信息载体的传输技术。目前，国内在此领域正处于研发阶段，国家已启动的“十城万盏”照明工程为LED可见光通信的应用提供了广阔空间。本课题立足于国内可见光通信的现状，研究了基于51单片机的LED可见光单工通信系统，初步实现了LED可见光数据通信。

发明内容

本发明的目的是根据可见光通信原理，组建一个基于STC89C52RC单片机的LED可见光通信系统。

本发明的技术方案是：一种短距LED可见光传输装置的系统链路采用直射式形式，光强度调制——直接检测技术，通过对白光LED的高速调制，利用串口调试软件验证了PC机间的LED可见光通信。

其实现过程是：1、在PC端通过串口调试发送需要发送的信息；2、经USB转串口模块将PC端发送的数据转送到单片机MCU；3、信息经过单片机MCU编程控制，控制LED灯的闪烁频率，通过无线信道传输信息；4、接收端用PIN光电二极管将接收到的光信号转化为电信号；5、经过单片机MCU处理数据，经过USB转串口模块将信息传送到接收端PC机；6、接收端同样利用串口调试助手在PC端显示接收到的信息。

本发明的有益效果：本传输装置在PC机间能够实现简单的单工数据通信，不仅可以进行字符、字符串的传送，同样支持TXT文本的传送，传送距离大约3-5米。本系统具有成本低、效率高和传输内容灵活多样的优点。

附图说明

图1为整体系统原理框图；

图2为STC89C52单片机原理图；

图3为复位电路原理图；

图4为LED阵列驱动电路原理图；

图5为光电转换模块原理图；

图6为按键模块电路；

图7为发送模块电路整体原理图；

图8为接收模块电路整体原理图；

图9为串口通信结构构成图；

图10为数据发送程序流程图；

图11为数据接收程序流程图；

图12为手动字符串发送端图；

图13为手动字符串接收端图；

图14为文本信息发送端图；

图15为文本信息接收端图。

具体实施方式

一、本发明整体系统原理框图

整体系统由发送、接收硬件模块和单片机软件模块组成。发送端通过单片机控制LED阵列的闪烁进行数据的传输，通过接收端的PIN光电二极管将光信号恢复为电信号，利用串口调试助手在PC端显示接收到的信息。

整体系统原理框图如图1所示：

（1）PC机：利用串口调试助手在PC机显示要发送的数据。

（2）发射端USB转串口模块：连接发射端单片机控制模块到PC机USB接口，将PC机串口调试助手中发送的数据送入单片机控制模块串口。

（3）发射端单片机控制模块：核心器件为超强抗干扰、高速、低功耗的STC89C52RC单片机，PC机中送来的数据信息在STC89C52RC单片机控制下驱动LED驱动电路。

（4）LED驱动模块：主要由LED驱动电路和LED阵列光源组成。

（5）光电接收模块：采用光电二极管光接收可见光数据，将光信号转换为电信号。

（6）接收端MCU控制模块：核心器件为超强抗干扰、高速、低功耗STC89C52RC单片机，对光电接收模块产生的信号进行处理，恢复成数据信息。

（7）接收端USB转串口模块：连接接收端MCU控制模块到PC机USB接口，将MCU控制模块串口发出的数据送入PC机。