CN103036553B - 一种光电信号转换电路和一种等离子电视触控笔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电信号转换电路和一种等离子电视触控笔。这种光电信号转换电路包括:光电二极管、电流电压变换与放大电路和整形电路;电流电压变换与放大电路包括运算放大器一和反馈电路一;其中,光电二极管的正极接地,负极接运算放大器一的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一的输出端,另一端接运算放大器一的反相输入端;运算放大器一的正相输入端接地;运算放大器一的输出端与整形电路的输入端连接。本发明公开的光电信号转换电路具有较强的抗电磁干扰能力,能够提供很大的增益,能够兼容很弱的信号,增益能够调节,且还能够兼容不同等离子电视的亮度特性。
Description
技术领域
本发明涉及光电转换技术领域,特别涉及一种光电信号转换电路和一种等离子电视触控笔
背景技术
等离子电视触控笔是目前新兴的一种电子产品,这种电子产品可以在等离子电视上随意书写,并能完成类似于鼠标的功能。其工作原理是等离子电视每个像素点发出带有位置信息的光信号,触控笔读取该信号并计算出坐标值,再通过无线的方式发送给电视,由电视在该坐标点上显示轨迹。
上述功能是由触控笔中的光电信号转换电路完成的,这个电路的好坏决定了触控笔是否可以正确、可靠、及时的输出触点的坐标。如何使此电路输出的电信号被此电路中的处理器正确的识别,保证信号的质量和稳定性是该电路所要达到的最终目标。等离子电视发光原理决定了其屏幕周围有很强的电磁干扰,如何能有效的抑制电磁干扰是现有的光电信号转换电路所遇到的一个问题。不同型号的等离子屏幕亮度不同,而且同一个等离子屏幕随着时间的推移,亮度也是在不断衰减的,如何使得光电信号转换电路能够识别和处理不同亮度的信号,甚至是跨度比较大的亮度信号,是现有的光电信号转换电路遇到的另一个问题。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光电信号转换电路和一种等离子电视触控笔。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明公开了一种光电信号转换电路,该光电信号转换电路包括:光电二极管、电流电压变换与放大电路和整形电路;所述电流电压变换与放大电路包括运算放大器一和反馈电路一;其中,光电二极管的正极接地,负极接运算放大器一的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一的输出端,另一端接运算放大器一的反相输入端;运算放大器一的正相输入端接地;运算放大器一的输出端与整形电路的输入端连接;光电二极管,用于将接收到的光信号转换成电流信号;电流电压变换与放大电路,用于将由光电二极管输出的电流信号转换成电压信号,并进行放大,获得第一电压信号;整形电路,用于将由电流电压变换与放大电路输出的第一电压信号转换成数字信号。
该光电信号转换电路还包括:处理器和增益控制电路一;所述处理器上有第一电平调节接口和数字信号接口;处理器的数字信号接口与整形电路的输出端相连,处理器的第一电平调节接口与增益控制电路一的相应的一端相连;增益控制电路一的另一端与反馈电路一的相应连接点相连。处理器,用于通过第一电平调节接口输出高电平或低电平;以及用于对由整形电路输出的数字信号进行处理,做出相应操作。增益控制电路一,用于在处理器的第一电平调节接口输出低电平时,使得电流电压变换与放大电路的增益为低增益;在处理器的第一电平调节接口输出高电平时,使得电流电压变换与放大电路的增益为高增益。
所述增益控制电路一包括场效应管一和电阻,其中,场效应管一的栅极与处理器的第一电平调节接口相连,场效应管一的源极接地,场效应管一的漏极与电阻的一端相连,电阻的另一端与反馈电路一的相应连接点相连。当处理器的第一电平调节接口输出低电平时,场效应管一的栅极为低电平,使得电流电压变换与放大电路的增益为低增益;当处理器的第一电平调节接口输出高电平时,场效应管一的栅极为高电平,使得电流电压变换与放大电路的增益为高增益。
所述电流电压变换与放大电路还包括由一个电阻和一个电容组成的高通滤波电路;所述电容的一端与运算放大器一的输出端相连,所述电容的另一端与整形电路的输入端相连,所述电容的另一端还与所述电阻的一端连接,所述电阻的另一端接地。这里,高通滤波网络,用于滤除夹杂在第一电压信号中的低频噪声。
所述电流电压变换与放大电路还包括由两个电容和一个电阻组成的滤波电路;所述电阻的一端与电源以及所述两个电容中其中一个电容的一端相连,该电容的另一端接地;所述电阻的另一端与运算放大器一的电源正极端相连,运算放大器一的电源负极端接地;所述电阻的另一端还与所述两个电容中其中另一个电容的一端相连,该电容的另一端接地。这里,∏型滤波电路,用于滤除电源噪声。
该光电信号转换电路还包括:电压放大电路;该电压放大电路包括运算放大器二和反馈电路二;反馈电路二的一端与运算放大器二的反相输入端相连,另一端与运算放大器二的输出端相连;运算放大器二的正相输入端与电流电压变换与放大电路的输出端相连,运算放大器二的输出端与整形电路的输入端相连。
所述电压放大电路还包括一个增益控制电路二,所述处理器上还有第二电平调节结构。所述反馈电路二的相应连接点与增益控制电路二相连;其中,增益控制电路二包括场效应管二和电阻;这里,场效应管二的栅极与处理器的第二电平接口相连,场效应管二的源极接地,场效应管二的漏极与电阻的一端相连,电阻的另一端与反馈电路二的相应连接点相连。当处理器的第二电平调节接口输出低电平时,场效应管二的栅极为低电平,使得电压放大电路的增益为低增益;当处理器的第二电平调节接口输出高电平时,场效应管二的栅极为高电平,使得电压放大电路的增益为高增益。
在该光电信号转换电路中,电压放大电路还包括由一个电阻和一个电容形成的低通滤波电路;所述电阻的一端与运算放大器二的输出端相连,所述电阻的另一端与整形电路的输入端相连,所述电阻的另一端还与所述电容的一端相连,所述电容的另一端接地。
在本发明的实施例中,运算放大器一和所述运算放大器二可以集成在一个芯片上。
本发明还公开了一种等离子电视触控笔,所述等离子电视触控笔包括上述的光电信号转换电路;这种等离子电视触控笔所述光电信号转换电路将输入的光信号转换成能被处理器正确识别的电信号,向外部发送相应的蓝牙信号。
本发明公开的的这种光电信号转换电路,包括:光电二极管、电流电压变换与放大电路和整形电路;所述电流电压变换与放大电路包括运算放大器一和反馈电路一;其中,光电二极管的正极接地,负极接运算放大器一的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一的输出端,另一端接运算放大器一的反相输入端;运算放大器一的正相输入端接地;运算放大器一的输出端与整形电路的输入端连接;光电二极管,用于将接收到的光信号转换成电流信号;电流电压变换与放大电路,用于将由光电二极管输出的电流信号转换成电压信号,并进行放大,获得第一电压信号;整形电路,用于将由电流电压变换与放大电路输出的第一电压信号转换成数字信号。这种光电信号转换电路的技术方有效的抑制了电磁干扰,并且能够正确、可靠、及时的识别和处理不同亮度的信号,甚至是跨度比较大的亮度信号。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的光电信号转换电路的结构框图。
图2为本发明实施例一提供的光电信号转换电路的电路图。
图3为本发明实施例二和实施例三提供的光电信号转换电路的结构框图。
图4为本发明实施例二提供的光电信号转换电路的电路图。
具体实施方式
本发明的核心思想是提供一种光电信号转换电路,这种光电信号转换电路包括:光电二极管、电流电压变换与放大电路、整形电路;所述电流电压变换与放大电路包括运算放大器一和反馈电路一;其中,光电二极管的正极接地,负极接运算放大器一的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一的输出端,另一端接运算放大器一的反相输入端;运算放大器一的正相输入端接地;运算放大器一的输出端与整形电路的输入端连接;光电二极管,用于将接收到的光信号转换成电流信号;电流电压变换与放大电路,用于将由光电二极管输出的电流信号转换成电压信号,并进行放大,获得第一电压信号;整形电路,用于将由电流电压变换与放大电路输出的第一电压信号转换成数字信号。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明实施例一提供的光电信号转换电路的结构框图。
图2为本发明实施例一提供的光电信号转换电路的电路图。
参见图1,本发明公开的光电信号转换电路包括:光电二极管101、电流电压变换与放大电路102和整形电路103。参见图2,电流电压变换与放大电路102包括运算放大器一201和反馈电路一,在本发明的实施例中,反馈电路一是由电阻R1、电阻R2、电阻R4构成的,电阻R1和电阻R2串联,电阻R4与相应的接点204相连,电阻R1、电阻R2和电阻R4连接后形成T型的反馈电路一,使得电流电压变换与放大电路102具有很高的增益。电容C1与反馈电路一相连,具体连接方式参见图2,起反馈调节相位和选频的作用。整形电路103主要由运算放大器三203和外围电路构成,外围电路由电阻R14、电阻R16、电容C10、电阻R12、电阻R11、电容C8和三个外接电源VCC构成,由于外围电路不是本发明的重点,因此在此不对其进行详细说明,详细连接关系参见图2。其中,图1中的光电二极管101即为图2中的光电二极管202。参见图2,光电二极管202的正极接地,负极接运算放大器一201的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一201的输出端,另一端接运算放大器一201的反相输入端;运算放大器一201的正相输入端接地,运算放大器一201的输出端与整形电路103的输入端连接,这里具体为运算放大器一201的输出端与运算放大器三203的反相输入端相连;光电二极管202,用于将接收到的光信号转换成电流信号;电流电压变换与放大电路102,用于将由光电二极管101输出的电流信号转换成电压信号,并进行放大,获得第一电压信号;整形电路103,用于将由电流电压变换与放大电路102输出的第一电压信号转换成数字信号。在本电路中,光电二级管202的正极接地,根据运算放大器的虚短原理可知光电二极管202的负极与地电位等势,也相当于接地,由于光电二级管202的正负极均为地电势,所以其抑制电磁干扰的能力得到提高。电流电压变换与放大电路102能够提供很高的增益,能兼容很弱的信号。
参见图1和图2,该光电信号转换电路还包括:处理器104和增益控制电路一105;所述处理器104上有第一电平调节接口205和数字信号接口206,处理器104的数字信号接口206与整形电路103的输出端相连,这里,具体为处理器的数字信号接口206与电阻R14的一端相连,电阻R14的另一端与运算放大器三203的输出端相连,处理器104的第一电平调节接口205与增益控制电路一的相应的一端相连;增益控制电路一的另一端与反馈电路一的相应连接点204相连。处理器104,用于通过第一电平调节接口205输出高电平或低电平;以及用于对由整形电路103输出的数字信号进行处理,做出相应操作。增益控制电路一,用于在处理器104的第一电平调节接口205输出低电平时,使得电流电压变换与放大电路102的增益为低增益A1L;在处理器104的第一电平调节接口205输出高电平时,使得电流电压变换与放大电路102的增益为高增益A1H。
参见图1和图2,在本发明的实施例一中,增益控制电路一包括场效应管一Q1和电阻R3,还包括电容C7和电阻R6其中,电容C7的一端接地,电阻R6的一端接地,场效应管一Q1的栅极与处理器104的第一电平调节接口205相连,还与电容C7的另一端相连,还与电阻R6的另一端相连,场效应管一Q1的源极接地,场效应管一Q1的漏极与电阻R3的一端相连,电阻R3的另一端与反馈电路一的相应连接点204相连。当处理器104的第一电平调节接口205输出低电平时,场效应管一Q1的栅极为低电平,使得电流电压变换与放大电路102的增益为低增益A1L;当处理器104的第一电平调节接口205输出高电平时,场效应管一Q1的栅极为高电平,使得电流电压变换与放大电路102的增益为高增益A1H。增益控制电路一能够实现增益2档可调,且能够同时兼容不同等离子电视的亮度,进而使得本发明实施例一提供的光电信号转换电路实现增益2档可调,且能够同时兼容不同等离子电视的亮度。以下是电流电压变换与放大电路的低增益A1L与高增益A1H理论值的计算公式:
这里,上述公式中的R1、R2、R3和R4分别为图2中电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的电阻值。公式中R3//R4为图2中电阻R3和电阻R4并联后的电阻值。
参见图1和图2,在本发明的实施例一中,电流电压变换与放大电路102还包括由一个电阻R5和一个电容C2组成的高通滤波电路;电容C2的一端与运算放大器一201的输出端相连,电容C2的另一端与整形电路103的输入端相连,电容C2的另一端还与电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端接地,这里,具体为电容C2与运算放大器三203的反相输入端相连,电容C2的另一端还与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端接地。这里,高通滤波电路,用于滤除夹杂在第一电压信号中的低频噪声。
参见图2,在本发明的实施例一中,电流电压变换与放大电路102还包括由电容C5、电容C4和电阻R15组成的π型滤波电路;电阻R15的一端与电源VCC以及电容C5的一端相连,电容C5的的另一端接地;电阻R15的另一端与运算放大器一201的电源正极端相连,运算放大器一201的电源负极端接地;电阻R15的另一端还与电容C4的一端相连,电容C4的另一端接地。这里,π型滤波电路,用于滤除电源噪声,使得本发明实施例一提供的光电信号转换电路对电源噪音的抑制能力提高。
图3为本发明实施例二提供的光电信号转换电路的结构框图。
图4为本发明实施例二提供的光电信号转换电路的电路图。
参见图3,以下是本发明提供的光电信号转换电路的实施例二。实施例二是在上述实施例一的基础上增加了电压放大电路301和增益控制电路二302。电压放大电路301的输入端与电流电压变换与放大电路102的输出端相连,电压放大电路301的输出端与整形电路103的输入端相连。增益控制电路二302与处理器104的第二电平调节接口相连,增益控制电路302与电压放大电路301相连。
参见图3和图4,在实施例二中,本发明提供的光电信号转换电路还包括:电压放大电路301;该电压放大电路301包括运算放大器二403和反馈电路二;反馈电路二由电阻R8和电阻R7构成。电容C3与反馈电路二相连,具体连接方式参见图4,起反馈调节相位和选频的作用。反馈电路二的一端与运算放大器二403的反相输入端相连,反馈电路二的另一端与运算放大器二403的输出端相连,在本发明的实施例二中,具体为,电阻R8的一端与电阻R7的一端相连,电阻R8的一端还与运算放大器二403的反相输入端相连,电阻R7的另一端接地,电阻R8的另一端与运算放大器二403的输出端相连。运算放大器二403的正相输入端与电流电压变换与放大电路的输出端相连,运算放大器二403的输出端与整形电路的输入端相连。运算放大器二403和反馈电路二使得电压放大电路能够提供很高的增益,能够兼容很弱的信号,进而使得本发明实施例二提供的光电信号转换电路能够提供很高的增益,能够兼容很弱的信号。
参见图3和图4,在本发明的实施例二所提供的光电信号转换电路中,电压放大电路301还包括由一个电阻R9和一个电容C6形成的低通滤波电路;电阻R9的一端与反馈电路二的一端相连,电阻R9的另一端与电容C6的一端相连,电阻R9的另一端还与整形电路103的输入端相连,电容C6的另一端接地,这里,具体为电阻R9的一端与电阻R8的一端相连,电阻R9的一端还与运算放大器二403的输出端相连,电阻R9的另一端与电容C6的一端相连,电阻R9的另一端还与运算放大器三203的反相输入端相连,电容C6的另一端接地。低通滤波电路;用于滤除夹杂在由电流电压变换与放大电路102输出的电压信号中的低频噪声。
电流电压变换与放大电路102中的高通滤波电路和电压放大电路301中的低通滤波电路形成了带通滤波电路,能够有效抑制有效频带外的噪声。
参见图3和图4,在本发明提供的光电信号转换电路的实施例二中,还包括一个增益控制电路二302,反馈电路二的相应连接点402与增益控制电路二302相连;其中,增益控制电路二302包括场效应管二Q2和电阻R10,还包括电容C9和电阻R13;这里,电容C9的一端接地,电阻R13的一端接地,场效应管二Q2的栅极与处理器104的第二电平调节接口401相连,还与电容C9的另一端相连,还与电阻R13的另一端相连,场效应管二Q2的源极接地,场效应管二Q2的漏极与电阻R10的一端相连,电阻R10的另一端与反馈电路二的相应连接点402相连。当处理器104的第二电平调节接口401输出低电平时,场效应管二Q2的栅极为低电平,使得电压放大电路104的增益为低增益A2L;当处理器104的第二电平调节接口401输出高电平时,场效应管二Q2的栅极为高电平,使得电压放大电路301的增益为高增益A2H。增益控制电路二能够实现增益2档可调,且能够同时兼容不同等离子电视的亮度。以下是电压放大电路的低增益A2L与高增益A2H理论值的计算公式:
这里,上述公式中的R7、R8和R10分别为图4中电阻R7、电阻R8和电阻R10的电阻值,公式中R10//R7为图4中电阻R10和电阻R7并联后的电阻值。
在发明的实施例二中,具有增益控制电路一和增益控制电路二,进而使得本发明实施例二的光电信号转换电路实现了4档可调,这4档分别为:
电流电压变换与放大电路为低增益A1L,电压放大电路为低增益A2L;
电流电压变换与放大电路为高增益A1H,电压放大电路为低增益A2L;
电流电压变换与放大电路为低增益A1L,电压放大电路为高增益A2H;
电流电压变换与放大电路为高增益A1H,电压放大电路为高增益A2H。
在本发明的一个实施例中,运算放大器一201和运算放大器二403集成在一个芯片上。
还可以将实施例一或实施例二中的光电信号转换电路应用到等离子电视触控笔中。这种等离子电视触控笔通过该光电信号转换电路将输入的光信号转换成能被处理器正确识别的电信号,向外部发送相应的蓝牙信号。发明等离子电视的发光原理决定了其屏幕周围有很强的电磁干扰,不同型号的等离子屏幕亮度不同,而且同一个等离子屏幕随着时间的推移,亮度也是在不断衰减的,本发明中的等离子电视触控笔由于采用了实施例一或实施例二中的光电信号转换电路,使得本发明的等离子电视触控笔能够有效抑制电磁干扰,能够正确、可靠、及时的输出点坐标。
综上所述,本发明提供的光电信号转换电路具有如下优点。
1、由于光电二极管的正负级均为地电势,使得本发明的光电信号转换电路中,光电二级管具有较强的抗电磁干扰能力。
2、由于光电信号转换电路中存在电流电压变换与放大电路,可以存在电压放大电路,这两个电路均能够提供很大的增益,能够兼容很弱的信号,进而使得本发明的光电信号转换电路能够提供很大的增益,能够兼容很弱的信号。
3、由于光电信号转换电路中存在电流电压变换与放大电路采用∏型滤波电路,该电路能够滤除电源中的噪声,进而使得本发明的光电信号转换电路对电源噪声的抑制力提高。
4、由于光电信号转换电路中存在增益控制电路一,可以存在增益控制电路二,使得本发明的光电信号转换电路的增益可调,兼容不同等离子电视的亮度特性。当光电信号转换电路中同时存在增益控制电路一和增益控制电路二时,使得本发明的光电信号转换电路的增益4档可调,兼容不同等离子电视的亮度特性。
5、由于光电信号转换电路中存在高通滤波电路,可以存在低通滤波电路,使得本发明的光电信号转换电路可以滤除夹杂在电信号中的高频噪声,当高通滤波电路和低通滤波电路同时存在时,使得本发明的光电信号转换电路具有带通滤波网络,能够有效抑制频带外的噪声。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种光电信号转换电路,其特征在于,所述光电信号转换电路包括:光电二极管、电流电压变换与放大电路和整形电路;所述电流电压变换与放大电路包括运算放大器一和反馈电路一;
其中,光电二极管的正极接地,负极接运算放大器一的反相输入端;反馈电路一的一端接运算放大器一的输出端,另一端接运算放大器一的反相输入端;运算放大器一的正相输入端接地;运算放大器一的输出端与整形电路的输入端连接;
光电二极管,用于将接收到的光信号转换成电流信号;
电流电压变换与放大电路,用于将由光电二极管输出的电流信号转换成电压信号,并进行放大,获得第一电压信号;
整形电路,用于将由电流电压变换与放大电路输出的第一电压信号转换成数字信号;
所述光电信号转换电路还包括:处理器和增益控制电路一;所述处理器上有第一电平调节接口和数字信号接口;处理器的数字信号接口与整形电路的输出端相连,处理器的第一电平调节接口与增益控制电路一的相应的一端相连;增益控制电路一的另一端与反馈电路一的相应连接点相连;
处理器,用于通过第一电平调节接口输出高电平或低电平;以及用于对由整形电路输出的数字信号进行处理,做出相应操作;
增益控制电路一,用于在处理器的第一电平调节接口输出低电平时,使得电流电压变换与放大电路的增益为低增益;在处理器的第一电平调节接口输出高电平时,使得电流电压变换与放大电路的增益为高增益;
其中,所述增益控制电路一的相应的一端是所述增益控制电路一的电平输入端;所述反馈电路一的相应连接点是所述反馈电路一内部的交叉连接点。
2.根据权利要求1所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述增益控制电路一包括场效应管一和电阻,其中,场效应管一的栅极与处理器的第一电平调节接口相连,场效应管一的源极接地,场效应管一的漏极与电阻的一端相连,电阻的另一端与反馈电路一的相应连接点相连。
3.根据权利要求1所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述电流电压变换与放大电路还包括由一个电阻和一个电容组成的高通滤波电路;所述电容的一端与运算放大器一的输出端相连,所述电容的另一端与整形电路的输入端相连,所述电容的另一端还与所述电阻的一端连接,所述电阻的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述电流电压变换与放大电路还包括由两个电容和一个电阻组成的滤波电路;所述电阻的一端与电源以及所述两个电容中其中一个电容的一端相连,该电容的另一端接地;所述电阻的另一端与运算放大器一的电源正极端相连,运算放大器一的电源负极端接地;所述电阻的另一端还与所述两个电容中其中另一个电容的一端相连,该电容的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述光电信号转换电路还包括:电压放大电路;该电压放大电路包括运算放大器二和反馈电路二;
反馈电路二的一端与运算放大器二的反相输入端相连,另一端与运算放大器二的输出端相连;运算放大器二的正相输入端与电流电压变换与放大电路的输出端相连,运算放大器二的输出端与整形电路的输入端相连。
6.根据权利要求5所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述电压放大电路还包括一个增益控制电路二;所述处理器上还有第二电平调节接口;
所述反馈电路二的相应连接点与增益控制电路二相连;其中,增益控制电路二包括场效应管二和电阻;这里,场效应管二的栅极与处理器的第二电平调节接口相连,场效应管二的源极接地,场效应管二的漏极与电阻的一端相连,电阻的另一端与反馈电路二相应连接点相连;
其中,所述反馈电路二的相应连接点是所述反馈电路二内部的交叉连接点。
7.根据权利要求5所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述电压放大电路还包括由一个电阻和一个电容形成的低通滤波电路;所述电阻的一端与运算放大器二的输出端相连,所述电阻的另一端与整形电路的输入端相连,所述电阻的另一端还与所述电容的一端相连,所述电容的另一端接地。
8.根据权利要求5所述的一种光电信号转换电路,其特征在于,所述运算放大器一和所述运算放大器二集成在一个芯片上。
9.一种等离子电视触控笔,其特征在于,所述等离子电视触控笔包括如权利要求1至8中任意一项所述的光电信号转换电路;
等离子电视触控笔通过所述光电信号转换电路将输入的光信号转换成能被处理器正确识别的电信号,向外部发送相应的蓝牙信号。
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