CN107404354A - 一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法 - Google Patents

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衡耀付
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Abstract

本发明公开了一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法，可见光通信装置包括：光源、第一光敏接收模块、第二光敏接收模块、屏幕背光光源、第一控制器、第二控制器、第一连接端口、第二连接端口；第一控制器的输入端连接至第一光敏接收模块的输出端，第一控制器的输入输出控制端连接第一连接端口，第一控制器的输出端连接光源；第二控制器的输入端连接至第二光敏接收模块的输出端，第二控制器的输入输出控制端连接第二连接端口，第二控制器的输出端连接屏幕背光光源。本发明利用屏幕的背光光源作为通信的发送器件，当屏幕背光光源闪烁频率大于60HZ时，人眼无法察觉屏幕的闪烁，不影响屏幕的正常显示。

Description

一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法。
背景技术
目前，可见光通信主要通过LED灯进行，即在通信设备A和通信设备B之间使用可见光发送数据，同时使用光敏元件接收数据。虽然也有使用手机屏幕进行通信的(使用手机屏幕显示二维码，同时在另一端使用摄像头扫描二维码还原信息)，但是，这种方法会干扰屏幕内容的正常显示，并无多大的使用价值。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法，其目的在于利用屏幕的背光光源作为通信的发送器件，当屏幕背光光源闪烁频率大于60HZ时，人眼无法察觉屏幕的闪烁，不影响屏幕的正常显示，从而解决了现有技术中由于使用摄像头扫描二维码还原信息会干扰屏幕内容的正常显示的问题。
本发明提供了一种通过屏幕进行的可见光通信装置，包括：光源、第一光敏接收模块、第二光敏接收模块、屏幕背光光源、第一控制器、第二控制器、第一连接端口、第二连接端口；第一控制器的输入端连接至所述第一光敏接收模块的输出端，所述第一控制器的输入输出控制端连接所述第一连接端口，所述第一控制器的输出端连接所述光源；所述第二控制器的输入端连接至所述第二光敏接收模块的输出端，所述第二控制器的输入输出控制端连接所述第二连接端口，所述第二控制器的输出端连接所述屏幕背光光源。
更进一步地，工作时，所述第一光敏接收模块感应所述屏幕背光光源的闪烁并将其转化为高电平或低电平后输送给所述第一控制器；所述第一控制器对需要发出的数据进行处理后输出控制信号并控制所述光源的点亮和熄灭，所述第二光敏接收模块感应所述光源的闪烁，并将其转化为高电平或低电平后输送给所述第二控制器；所述第二控制器对需要发出的数据进行处理后输出控制信号并控制所述屏幕背光光源的点亮和熄灭，数据通过所述屏幕背光光源的闪烁发送出去。
更进一步地，当所述屏幕背光光源的闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
本发明还提供了一种通过屏幕进行的可见光通信方法，包括下述步骤：
当第二控制器通过第二连接端口接收到外部网络设备发送的信息时，第二控制器对接收的信息进行处理后输出用于控制屏幕背光光源点亮或熄灭的第二控制信号；
根据所述第二控制信号控制所述屏幕背光光源的闪烁，并根据所述屏幕背光光源的闪烁发送数据；
当所述屏幕背光光源发送的数据被第一光敏接收模块接收后，第一控制器将消息进行处理和还原后通过第一连接端口发送给需要该信息的设备。
更进一步地，当所述光源的点亮代表高电平时所述光源的熄灭代表低电平；或者当所述光源的点亮代表低电平时所述光源的熄灭代表高电平。
更进一步地，当屏幕背光光源的点亮代表高电平时所述屏幕背光光源的熄灭代表低电平；或者当所述屏幕背光光源的点亮代表低电平时所述屏幕背光光源的熄灭代表高电平。
更进一步地，当屏幕背光光源闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于借助屏幕背光光源发送信息，不需要重新安装可见光通信的光源，能够使可见光通信的反向通信更加容易实现和实用，提高了可见光通信的使用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信装置的结构原理图。
图2中(a)为本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信方法中上传步骤的具体实现流程图。
图2中(b)为本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信方法中下载步骤的具体实现流程图。
其中，1为光源、2为第一光敏接收模块、3为第二光敏接收模块、4为屏幕背光光源、5为第一控制器、6为第二控制器、7为第一连接端口、8为第二连接端口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信装置的结构，为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
本发明提供的通过屏幕进行的可见光通信装置包括：光源1、第一光敏接收模块2、第二光敏接收模块3、屏幕背光光源4、第一控制器5、第二控制器6、第一连接端口7、第二连接端口8；第一控制器5的输入端连接至第一光敏接收模块2的输出端，第一控制器5的输入输出控制端连接第一连接端口7，第一控制器5的输出端连接光源1；第二控制器6的输入端连接至第二光敏接收模块3的输出端，第二控制器6的输入输出控制端连接第二连接端口8，第二控制器6的输出端连接屏幕背光光源4。
在本发明实施例中，光源1一般可以为任意的LED光源；第一控制器5对需要发出的数据进行处理，并控制光源1的点亮和熄灭，光源1的点亮代表高电平，光源1的熄灭代表低电平。同时也应能理解，光源1的点亮也可以代表低电平，此时，光源1的熄灭代表高电平，数据通过光源1的闪烁发送出去(闪烁即为上边提到的点亮和熄灭)。当光源1闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
第一光敏接收模块2感应屏幕背光光源4的闪烁。第一光敏接收模块2将屏幕背光光源4的点亮转化为高电平，第一光敏接收模块2将屏幕背光光源4的熄灭转化为低电平，送入第一控制器5。同时应能理解，第一光敏接收模块2也可将屏幕背光光源4的点亮转化为低电平，此时，第一光敏接收模块2将屏幕背光光源4的熄灭转化为高电平，送入第一控制器5。
第二光敏接收模块3感应光源1的闪烁。第二光敏接收模块3将光源1的点亮转化为高电平，第二光敏接收模块3将光源1的熄灭转化为低电平，送入第二控制器6。同时应能理解，第二光敏接收模块3也可将光源1的点亮转化为低电平，此时，第二光敏接收模块3将光源1的熄灭转化为高电平，送入第二控制器6。
屏幕背光光源4的功能类似于LED灯，用于为液晶屏提供光源，一般可以为手机和电脑显示设备使用的背光光源，但不仅限于手机和电脑的屏幕背光光源。第二控制器6对需要发出的数据进行处理，并控制屏幕背光光源4的点亮和熄灭，屏幕背光光源4的点亮代表高电平，屏幕背光光源4的熄灭代表低电平。同时也应能理解，屏幕背光光源4的点亮也可以代表低电平，此时，屏幕背光光源4的熄灭代表高电平，数据通过屏幕背光光源4的闪烁发送出去。当屏幕背光光源4闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
第一控制器5可以接收外部网路设备经由第一连接端口7发来的信息，并且将接收到的信息进行处理，转化为控制光源1闪烁(点亮或熄灭)的控制信号，从而利用光源1的闪烁发送信息。同时，可以接收到光敏接收模块2检测到的屏幕背光光源4的闪烁情况，通过对闪烁情况的处理还原信号，并且通过第一连接端口7发送出去。
第二控制器6可以接收外部网路设备经由第二连接端口8发来的信息，并且将接收到的信息进行处理，转化为屏幕背光光源4闪烁(点亮或熄灭)的控制信号，从而利用屏幕背光光源4的闪烁发送信息。同时，可以接收到光敏接收模块3检测到的光源1的闪烁情况，通过对闪烁情况的处理还原信号，并且通过第二连接端口8发送出去。
第一连接端口7用于连接外部的网络设备和第一光通讯模块A。
第二连接端口8用于连接外部的网络设备和第二光通讯模块B。其中，外部的网络设备具体可以为路由器、交换机和手机等提供网络以及使用网络的设备。
作为本发明的一个实施例，第一光敏接收模块2和第二光敏接收模块3可以为光敏电阻，光敏二极管，光敏三极管，光电二极管，光敏传感器，光敏IC，硅光电池等光敏器件，这些器件可以根据光线的强弱和有无转化为对应的电流或电压值，从而可以转化为逻辑电平被控制器接收。
作为本发明的一个实施例，第一控制器5和第二控制器6可以为单片机，FPGA等可编程器件，可以接收模块的信息进行缓存和计算，再通过连接端口发送出去，同时也可以从端口接收信息进行缓冲和计算，通过控制光源闪烁发送出去。
作为本发明的一个实施例，第一连接端口7和第二连接端口8具体可以为网线插口，串口，USB接口等。
在本发明中，通过屏幕进行的可见光通信装置的工作过程如下：第一控制器件接收由第一端口发来的信息，并缓冲信息和校准信息后产生第一控制信号；光源按照第一控制信号的要求进行闪烁，应能理解控制器的控制信号为一串逻辑电平信号，逻辑高电平控制光源点亮，逻辑低电平控制光源熄灭；同时，逻辑高电平也可以控制光源熄灭，此时，逻辑低电平控制光源点亮；第二光敏接收模块接收光源发送的数据；第二控制器将第二光敏接收模块收到的数据进行缓存和校验；第二端口将第二控制器还原的信息发送至网络；第二控制器接收第二端口发来的信息，并缓冲信息和校准信息后产生第二控制信号；屏幕背光光源按照第二控制信号的要求进行闪烁，应能理解控制器的控制信号为一串逻辑电平信号，逻辑高电平控制光源点亮，逻辑低电平控制光源熄灭；同时，逻辑高电平也可以控制光源熄灭，此时，逻辑低电平控制光源点亮；第一光敏接收模块接收屏幕背光光源发送的数据；第一控制器将第一光敏接收模块接收到的数据进行缓存和校验；第一端口将第一控制器还原的信息发送至网络。
图2为本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信方法的具体实现流程，其中第一光通讯模块A和第二光通讯模块B是相互配合进行工作的(配合图2进行说明)：当第一光通讯模块A通过第一连接端口7接收到信息后，第一控制器5将这些信息进行处理，转化为可以通过光源1闪烁(点亮或熄灭)发送信息出去的控制信号，控制光源1的闪烁，当第一光通讯模块A中的光源1发送的数据被第二光通讯模块B中光敏接收模块3接收后，其第二控制器6会将消息进行处理和还原并通过第二连接端口8发送给需要该信息的设备。当第二光通讯模块B通过第二连接端口8接收到信息后，第二控制器6将这些信息进行处理，转化为可以通过屏幕背光光源4闪烁(点亮或熄灭)发送信息出去的控制信号，控制屏幕背光光源4的闪烁，当模块B中的屏幕背光光源4发送的数据被第一光通讯模块A中第一光敏接收模块2接收后，其第一控制器5会将消息进行处理和还原并通过第一连接端口7发送给需要该信息的设备。
如图2中的(a)所示，本发明实施例提供的通过屏幕进行的可见光通信方法中上传步骤包括：
S1：第一控制器件接收由第一端口发来的信息，并缓冲信息和校准信息后产生第一控制信号；
S2：光源按照第一控制信号的要求进行闪烁，应能理解控制器的控制信号为一串逻辑电平信号，逻辑高电平控制光源点亮，逻辑低电平控制光源熄灭。同时，逻辑高电平也可以控制光源熄灭，此时，逻辑低电平控制光源点亮；
S3：第二光敏接收模块接收光源发送的数据；
S4：第二控制器将第二光敏接收模块收到的数据进行缓存和校验
S5：第二端口将第二控制器还原的信息发送至网络。
如图2中的(b)所示，本发明实施例提供的一种通过屏幕进行的可见光通信方法中下载步骤包括：
S6：第二控制器接收第二端口发来的信息，并缓冲信息和校准信息后产生第二控制信号；
S7：屏幕背光光源按照第二控制信号的要求进行闪烁，应能理解控制器的控制信号为一串逻辑电平信号，逻辑高电平控制光源点亮，逻辑低电平控制光源熄灭；同时，逻辑高电平也可以控制光源熄灭，此时，逻辑低电平控制光源点亮；
S8：第一光敏接收模块接收屏幕背光光源发送的数据；
S9：第一控制器将第一光敏接收模块接收到的数据进行缓存和校验；
S10：第一端口将第一控制器还原的信息发送至网络。
本发明提出的是一种通过屏幕进行的可见光通信装置及方法；因为利用手机屏幕和电脑屏幕等带有屏幕的设备的屏幕背光光源调制可实现传递信息；利用控制光源的点亮和熄灭，数据通过其闪烁发送出去。两者以光为传输途径，分别经控制器处理，可实现信息的交互通信。为实现降低成本的可见光通信提供了可能性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通过屏幕进行的可见光通信装置，其特征在于，包括：光源(1)、第一光敏接收模块(2)、第二光敏接收模块(3)、屏幕背光光源(4)、第一控制器(5)、第二控制器(6)、第一连接端口(7)、第二连接端口(8)；
所述第一控制器(5)的输入端连接至所述第一光敏接收模块(2)的输出端，所述第一控制器(5)的输入输出控制端连接所述第一连接端口(7)，所述第一控制器(5)的输出端连接所述光源(1)；
所述第二控制器(6)的输入端连接至所述第二光敏接收模块(3)的输出端，所述第二控制器(6)的输入输出控制端连接所述第二连接端口(8)，所述第二控制器(6)的输出端连接所述屏幕背光光源(4)。
2.如权利要求1所述的可见光通信装置，其特征在于，工作时，所述第一光敏接收模块感应所述屏幕背光光源的闪烁并将其转化为高电平或低电平后输送给所述第一控制器；所述第一控制器对需要发出的数据进行处理后输出控制信号并控制所述光源的点亮和熄灭，所述第二光敏接收模块感应所述光源的闪烁，并将其转化为高电平或低电平后输送给所述第二控制器；所述第二控制器对需要发出的数据进行处理后输出控制信号并控制所述屏幕背光光源的点亮和熄灭，数据通过所述屏幕背光光源的闪烁发送出去。
3.如权利要求1或2所述的可见光通信装置，其特征在于，当所述屏幕背光光源的闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
4.一种通过屏幕进行的可见光通信方法，其特征在于，包括下述步骤：
当第二控制器通过第二连接端口接收到外部网络设备发送的信息时，第二控制器对接收的信息进行处理后输出用于控制屏幕背光光源点亮或熄灭的第二控制信号；
根据所述第二控制信号控制所述屏幕背光光源的闪烁，并根据所述屏幕背光光源的闪烁发送数据；
当所述屏幕背光光源发送的数据被第一光敏接收模块接收后，第一控制器将消息进行处理和还原后通过第一连接端口发送给需要该信息的设备。
5.如权利要求4所述的可见光通信方法，其特征在于，当所述光源的点亮代表高电平时所述光源的熄灭代表低电平；或者当所述光源的点亮代表低电平时所述光源的熄灭代表高电平。
6.如权利要求4或5所述的可见光通信方法，其特征在于，当屏幕背光光源的点亮代表高电平时所述屏幕背光光源的熄灭代表低电平；或者当所述屏幕背光光源的点亮代表低电平时所述屏幕背光光源的熄灭代表高电平。
7.如权利要求4-6任一项所述的可见光通信方法，其特征在于，所述当屏幕背光光源闪烁频率大于60HZ时，人眼会无法感受到灯光的闪烁。
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