CN103763031A - 采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统 - Google Patents

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罗德祥
胡学龙
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    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication

Abstract

本发明公开了采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统，其中，无辐射通信终端包括：用于发射可见光的可见光发射模块；用于接收可见光，并将可见光转换为电信号的可见光接收模块；用于控制可见光发射模块和可见光接收模块的工作状态，及对可见光发射和接收数据进行处理的中央处理器；所述可见光发射模块和可见光接收模块连接所述中央处理器。本发明通过可见光发射模块发射可见光，在可见光接收模块接收到可见光时，对可见光接收模块接收的信号进行处理利用可见光与其它可见光通信终端通信，实现了无辐射、节约了频率资源、通信性能稳定可靠、通信成本低、通信传输速率高等优点。

Description

采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术，特别涉及一种采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统。
背景技术
随着科技社会的不断发展，手机等通信终端已发展到人手一部或多部的状态，已成为人们生活和工作中不可或缺的通信工具。目前手机等通讯终端均采用无线电波为介质进行通讯，众所周知，射频电波的辐射非常大，影响人类身体健康，而且通讯质量受信号质量的影响也很大，可见无线射频通讯技术还存在许多不如人意的地方。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统，利用可见光实现通信，解决现有通讯终端产生辐射问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其包括：
用于发射可见光的可见光发射模块；
用于接收可见光，并将可见光转换为电信号的可见光接收模块；
用于控制可见光发射模块和可见光接收模块的工作状态，及对可见光发射和接收数据进行处理的中央处理器；
所述可见光发射模块和可见光接收模块连接所述中央处理器。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述可见光发射模块包括：发光二极管和高速开关，所述发光二极管的负极接地，发光二极管的正极连接所述高速开关的第一端，所述高速开关的第二端和控制端连接中央处理器。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，在所述中央处理器中设置有电阻调节单元，所述电阻调节单元连接所述高速开关的第二端。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述可见光接收模块包括：
用于接收可见光，并将所述可见光转换为电信号的可见光接收单元；
用于将可见光接收单元输出的电信号放大的放大单元；
用于对放大单元处理的信号进行量化处理的比较器；
所述可见光接收单元通过放大单元连接所述比较器的负输入端，所述比较器的正输入端连接参考电压端，比较器的输出端连接中央处理器。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述中央处理器具体用于输出高电平使发光二极管点亮、输出低电平使发光二极管熄灭；在比较器量化处理后有可见光时判定为高电平、没有可见光时判定为低电平。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述可见光接收单元包括：光敏二极管和第一电阻，所述光敏二极管的负极连接VCC供电端，光敏二极管的正极连接放大单元、还通过第一电阻接地。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述放大单元包括三极管和第二电阻，所述三极管的基极连接所述光敏二极管的正极、还通过第一电阻接地，所述三极管的集电极通过第二电阻连接所述VCC供电端和所述比较器的负输入端，所述三极管的发射极接地。
所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，所述可见光接收单元包括：光敏三极管、第三电阻和第四电阻，所述光敏三极管的集电极通过第三电阻连接VCC供电端，光敏三极管的发射极通过第四电阻接地。
一种采用可见光实现通信的通信系统，包括：至少两个上述的无辐射通信终端，所述无辐射通信终端之间利用可见光进行通信。
相较于现有技术，本发明提供的采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统，通过可见光发射模块发射可见光，在可见光接收模块接收到可见光时，对可见光接收模块接收的信号进行处理利用可见光与其它可见光通信终端通信，实现了无辐射、节约了频率资源、通信性能稳定可靠、通信成本低、通信传输速率高等优点。
附图说明
图1为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端的电路原理图。
图2为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端中可见光接收模块的第一较佳实施的电路图。
图3为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端中可见光接收模块的第二较佳实施的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，利用可见光进行通讯，通过可见光来传递信息实现语音和数据通讯，解决了通信终端的辐射问题，真正实现健康无辐射通讯；而且把自然资源充分利用起来，节约有限的频率资源。
请参阅图1，其为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端的电路原理图。如图1所示，本发明的采用可见光实现通信的无辐射通信终端包括：可见光发射模块10、可见光接收模块20和中央处理器30，所述可见光发射模块10和可见光接收模块20连接所述中央处理器30。
其中，所述中央处理器30用于控制可见光发射模块10的工作状态，当中央处理器30控制可见光发射模块10工作时，使可见光发射模块10向外发射可见光；当中央处理器30控制可见光发射模块10停止工作时，使可见光发射模块10停止发射可见光。
所述可见光接收模块20用于接收可见光，并将可见光转换为电信号传输给中央处理器30，所述中央处理器30还用于对可见光接收模块20接收的信号进行处理利用可见光与其它可见光通信终端通信。
具体实施时，所述可见光发射模块10包括：发光二极管LED和高速开关K，所述发光二极管LED的负极接地，发光二极管LED的正极连接所述高速开关K的第一端，所述高速开关K的第二端和控制端连接中央处理器30。所述中央处理器30具体通过输出高低电平来控制高速开关K的闭合与断开状态，来控制发光二极管LED的点亮与熄灭，当中央处理器30的控制管脚D输出高电平时，使高速开关K闭合，从而使发光二极管LED点亮，当中央处理器30的控制管脚D输出低电平时，使高速开关K断开，从而使发光二极管LED熄灭，从而利用可见光的“有”和“无”来传递信息，以实现语音和数据通讯。
本发明实施例中，所述中央处理器30中设置有电阻调节单元（图中未标出），所述电阻调节单元连接所述高速开关K的第二端，通过电阻调节单元输出的电阻大小来控制发光二极管LED的亮度，使通信终端在同等条件下（如发光二极管LED功率相同的条件下），可以通讯更远的距离。具体实施时，所述电阻调节单元为可调电阻R，所述可调电阻R设置于中央处理器中实现自动调节可见光的亮度，当可调电阻R的阻值越小，发光二极管LED的亮度越亮；当可调电阻R的阻值越大，发光二极管LED的亮度越暗；当然，所述可调电阻R也可以设置在中央处理器外部，实现手动调节可见光的亮度。
请一并参阅图2，其中，图2为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端中可见光接收模块的第一较佳实施的电路图。所述可见光接收模块20包括：可见光接收单元201、放大单元202和比较器IC1，所述可见光接收单元201通过放大单元202连接所述比较器IC1的负输入端，所述比较器IC1的正输入端连接参考电压端，比较器IC1的输出端连接中央处理器30。
其中，所述可见光接收单元201用于接收可见光，并根据可见光的亮度将所述可见光转换为相应强度的电信号；所述放大单元202用于将可见光接收单元201输出的电信号放大；所述比较器IC1用于对放大单元202处理的信号进行量化处理，经量化的信号被中央处理器30接收并进行相关的处理。本实施例中，当比较器IC1量化处理后有可见光时判定为高电平，输出1、没有可见光时判定为低电平，输出0，根据“1”和“0”组成的二进制信号，并结合LED灯的闪烁频率供中央处理器30识别和处理实现通信。现有射频信号也是将无线电波信号处理为“1”和“0”供中央处理器进行处理，由于本发明的通信实现过程与现有的射频信号相同，此处不再赘述。
在本发明的第一较佳实施例中，所述可见光接收单元201包括：光敏二极管D1和第一电阻R1，所述光敏二极管D1的负极连接VCC供电端，光敏二极管D1的正极连接放大单元202、还通过第一电阻R1接地。
所述放大单元202包括三极管Q1和第二电阻R2，所述三极管Q1的基极连接所述光敏二极管D1的正极、还通过第一电阻R1接地，所述三极管Q1的集电极通过第二电阻R2连接所述VCC供电端和所述比较器IC1的负输入端，所述三极管Q1的发射极接地。当然，所述放大单元202还可以采用其它方式实现，如采用运算放大器，根据放大因子将光敏二极管D1转换的微弱电信号放大相应的倍数。并且，所述放大单元202和比较器IC1也可以设置在中央处理器中，本发明对此不作限制。
当光敏二极管D1接收来自可见光的数据时，把可见光变为电信号，并通过三极管将电信号放大，输出相应的电压给比较器IC1，所述比较器IC1将其与参考电压进行比较，当该电压值大于参考电压时输出1，当该电压值小于等于参考电压时输出0，经量化的信号被中央处理器30接收并进行相关的处理。
请参阅图1和图3，其中，图3为本发明采用可见光实现通信的无辐射通信终端中可见光接收模块的第二较佳实施的电路图。第二较佳实施例与第一较佳实施例相比其不同之处仅在于可见光接收单元201采用的电子元件不相同。
本实施例中，所述可见光接收单元201包括：光敏三极管Q1、第三电阻R3和第四电阻R4，所述光敏三极管Q1的集电极通过第三电阻R3连接VCC供电端，光敏三极管Q1的发射极通过第四电阻R4接地，所述三极管的基极连接光敏三极管Q1的发射极、还通过第四电阻R4接地。
当光敏三极管Q1接收来自可见光的数据时，把可见光变为电信号，并通过三极管将电信号放大，输出相应的电压给比较器IC1，所述比较器IC1将其与参考电压进行比较，当该电压值大于参考电压时输出1，当该电压值小于等于参考电压时输出0，经量化的信号被中央处理器30接收并进行相关的处理。
由于光的传输受传输距离（本发明的无辐射通信终端的通讯距离在十米之内）、障碍物、光的反射、折射等影响，有些场合下不适应于采用可见光通信，因此本发明提供的采用可见光实现通信的无辐射通信终端还具有与现有射频通信终端相同的功能模块，在无法发射和接收可见光时，采用无线电波进行通信。因此，本发明的无辐射通信终端同样具有射频模块、电池、电源管理器、马达、麦克风、扬声器、USB接口、SIM卡槽、触摸显示屏、SD/MMC模块、摄像头、RAM、ROM、XO等模块，由于其利用无线电波通信进行通话的原理、信号识别原理（如本发明的无辐射通信终端通过时系来识别相应通信终端的发射的可见光信号）、触摸操作等原理与现有技术相同，此处不在赘述。
本发明还对应提供一种采用可见光实现通信的通信系统，其包括至少两个无辐射通信终端，所述无辐射通信终端之间利用可见光进行通信。由于无辐射通信终端之间利用可见光进行通信的方案已在上文进行了详细的描述，此处不在赘述。
综上所述，本发明提供的采用可见光实现通信的无辐射通信终端和通信系统实现了无辐射、节约了频率资源、通信性能稳定可靠、通信成本低、通信传输速率高等优点。
另外，由于可见光传输速率达几百兆，甚至到1Gbps以上，因此本发明还具有传输速率高，通信的稳定性和可靠性高的特点。并且由于本发明无需占用频率资源，其通信成本大幅降低。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，包括：
用于发射可见光的可见光发射模块；
用于接收可见光，并将可见光转换为电信号的可见光接收模块；
用于控制可见光发射模块和可见光接收模块的工作状态，及对可见光发射和接收数据进行处理的中央处理器；
所述可见光发射模块和可见光接收模块连接所述中央处理器。
2.根据权利要求1所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述可见光发射模块包括：发光二极管和高速开关，所述发光二极管的负极接地，发光二极管的正极连接所述高速开关的第一端，所述高速开关的第二端和控制端连接中央处理器。
3.根据权利要求2所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，在所述中央处理器中设置有电阻调节单元，所述电阻调节单元连接所述高速开关的第二端。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述可见光接收模块包括：
用于接收可见光，并将所述可见光转换为电信号的可见光接收单元；
用于将可见光接收单元输出的电信号放大的放大单元；
用于对放大单元处理的信号进行量化处理的比较器；
所述可见光接收单元通过放大单元连接所述比较器的负输入端，所述比较器的正输入端连接参考电压端，比较器的输出端连接中央处理器。
5.根据权利要求4所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述中央处理器具体用于输出高电平使发光二极管点亮、输出低电平使发光二极管熄灭；在比较器量化处理后有可见光时判定为高电平、没有可见光时判定为低电平。
6.根据权利要求4所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述可见光接收单元包括：光敏二极管和第一电阻，所述光敏二极管的负极连接VCC供电端，光敏二极管的正极连接放大单元、还通过第一电阻接地。
7.根据权利要求6所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述放大单元包括三极管和第二电阻，所述三极管的基极连接所述光敏二极管的正极、还通过第一电阻接地，所述三极管的集电极通过第二电阻连接所述VCC供电端和所述比较器的负输入端，所述三极管的发射极接地。
8.根据权利要求4所述的采用可见光实现通信的无辐射通信终端，其特征在于，所述可见光接收单元包括：光敏三极管、第三电阻和第四电阻，所述光敏三极管的集电极通过第三电阻连接VCC供电端，光敏三极管的发射极通过第四电阻接地。
9.一种采用可见光实现通信的通信系统，其特征在于，包括：至少两个如权利要求1所述的无辐射通信终端，所述无辐射通信终端之间利用可见光进行通信。
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