CN111601421A - 通过蓝牙调控的可见光通讯led灯及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯及系统，该系统包括通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯以及光条纹码云端存储模块。光条纹码云端存储模块存储了每个灯的光条纹码和蓝牙MAC地址的信息，用户将个人终端设备的摄像头指向目标灯，以接收光条纹码，然后将接收到的光条纹码转换为相应蓝牙MAC地址以及对应的存储信息。然后用户的个人终端设备可以扫描附近与MAC地址匹配的LED灯，建立灯和用户个人终端设备之间的无线连接，从而实现对灯具的调控。本发明弥补了由于蓝牙射频特性缺点的影响，降低对灯具实现控制的难度，可由光条纹码准确地获取灯光对应的蓝牙MAC地址及存储信息，从而通过光通信传播信息以及通过蓝牙对灯具进行调控，具有广阔的市场价值。

Description

通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯及系统

技术领域

本发明涉及可见光通讯领域，尤其涉及一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯及系统。

背景技术

最近，使用物联网的设备数量的激增正引领着社会的智能转型。随着照明成为智能基础设施的中心，智能照明解决方案在全球智能家居和智慧城市计划中越来越受欢迎。可见光通信(VLC),作为一项拥有广泛应用前景的技术,在三维室内定位的应用上具备了很多优势，通过使用可见光作为信号传输载体,可见光通信设备既可以作为照明装置使用,又能作为信号源,大大降低了设备的成本。除此之外,由于可见光不能穿透墙壁,因此，不同房间的通信信号不会干扰彼此,尤其是对于垂直维度的定位,从而可以保障室内定位的准确度。可见光通信也能保障通信的安全性,同时,它也可以与射频装置在同一空间内共存。

蓝牙是最常用的家庭智能照明技术之一。蓝牙是智能照明连接的首选，蓝牙可以通过iBeacon协议等技术提供基于位置的服务。然而，在安装过程中仍然存在灯光识别的挑战，而且必须知道每个灯光的位置，以便唯一地识别它。此外，位置对于在正常工作时间启用基于位置的服务也很重要。不幸的是，由于其射频特性，蓝牙的定位精度有限，而且当该区域有许多设备时，它会进一步退化。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯及系统，弥补了由于蓝牙射频特性缺点的影响，降低对灯具实现控制的难度，可由光条纹码可以准确地获取灯光对应的蓝牙MAC地址以及存储信息，从而可以通过光通信传播信息以及通过蓝牙对灯具进行调控，具有广阔的市场价值。

本发明的技术方案如下：提供一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，包括电源管理模块、蓝牙控制模块以及灯体，所述电源管理模块与所述蓝牙控制模块之间通过电源线和控制信号线连接；

所述电源管理模块包括：桥式整流器、与所述桥式整流器的正输出端连接的稳压二极管、以及与所述稳压二极管的正极连接的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器与所述灯体串联；

所述蓝牙控制模块实现蓝牙调控，其包括BLE SoC、开关控制单元以及存储器，所述开关控制单元与所述灯体连接，对所述灯体进行控制，所述BLE SoC接收基于蓝牙的数据文件和应用程序代码，并将所接收的数据文件和应用程序代码储存在所述存储器中，然后根据OOK调制模式产生调制信号，通过调制信号同步开关，实现可见光通信功能。

进一步地，所述BLE SoC包括通用串行外围接口，所述通用串行外围接口配置有DMA控制器，所述DMA控制器设置为循环模式，所述DMA控制器将数据从外围设备传输到所述存储器中。

进一步地，所述电源管理模块还包括设于所述低压差线性稳压器输入端的输入电容以及设于所述低压差线性稳压器输出端的输出电容。

进一步地，所述电源管理模块还包括与所述整流桥连接的第一电阻以及与所述第一电阻并联的第一电容。

进一步地，所述开关控制单元包括：第二至第四电阻、第二电容、第一至第三二极管以及场效应管，所述第二电阻与所述第一二极管以及所述第二电容并联后一端与所述BLE SoC连接，另一端与所述第三电阻的一端、所述三极管的基极以及所述第二二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端与所述三极管的发射极连接后接地，所述三极管的集电极与所述第二二极管的阴极、所述第四电阻的一端以及所述场效应管的栅极连接，所述场效应管的漏极与所述灯体以及所述第三二极管的阴极连接，所述场效应管的源极与所述第三二极管的阴极连接后接地。

进一步地，本发明还提供一种通过蓝牙调控的可见光通讯系统，包括如上所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，还包括光条纹码云端存储模块；

每个所述可见光通讯LED灯被分配有一个唯一的光条纹码代码，以及与所述光条纹码代码对应的蓝牙MAC地址，以及与所述光条纹码代码对应的其它存储信息；用户通过个人设备拍摄目标LED灯，以接收所述目标LED灯的光条纹码代码，并将所接收的光条纹码代码发送给所述光条纹码云端存储模块；

所述光条纹码云端存储模块存储有每个所述可见光通讯LED灯的光条纹码和对应的蓝牙MAC地址信息以及其它存储信息，所述光条纹码云端存储模块接收到所述目标LED灯发送的光条纹码代码后，找到所述目标LED灯匹配的蓝牙MAC地址以及其它存储信息，建立所述目标LED灯与终端设备之间的无线连接，从而进行调控。

进一步地，所述其它存储信息包括所述LED灯的物理位置信息、图片以及网址等。

采用上述方案，本发明相对现有技术具有如下有益效果：

1、本发明光条纹码准确地获取相应LED灯对应的蓝牙MAC地址以及存储信息，从而可以通过蓝牙对LED灯进行调控以及对存储信息进行应用，弥补了由于蓝牙射频特性缺点的影响，能够更加简便地对灯具实现控制；

2、本发明采用BLE SoC，降低了整体系统的成本。

附图说明

图1为本发明通过蓝牙调控的可见光通讯系统的运用示意图。

图2为本发明通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯的硬件框图。

图3为本发明电源管理模块的电路图。

图4为本发明蓝牙控制模块的电路图。

图5为本发明BLE SoC的示意图。

图6为本发明VLC控制信号的生成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，本发明提供一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，包括电源管理模块、蓝牙控制模块以及灯体，所述电源管理模块与所述蓝牙控制模块之间通过电源线和控制信号线连接。

请参阅图3，所述电源管理模块包括：桥式整流器、与所述桥式整流器的正输出端连接的稳压二极管D1、以及与所述稳压二极管D1的正极连接的低压差线性稳压器LDO，所述低压差线性稳压器LDO与所述灯体串联。其中，桥式整流器是电源管理模块的关键元件，桥式整流器滤波电容将220V的交流输入转换成直流输出，使灯具与灯头直接连接。稳压二极管D1与桥式整流器的正极连接，进一步减低了低压差线性稳压器LDO的输入电压，使低压差线性稳压器LDO产生5V稳定的直流输出电压，为蓝牙控制模块供电。

所述电源管理模块还包括设于所述低压差线性稳压器LDO输入端的输入电容C2以及设于所述低压差线性稳压器LDO输出端的输出电容C3。低压差线性稳压器LDO的输入电容C2有助于获取更好的传输特性，输出电容C3有助于抑制输出电压的纹波，使蓝牙控制模块工作在更稳定的状态。

所述电源管理模块还包括与所述整流桥连接的第一电阻R1以及与所述第一电阻R1并联的第一电容C1，有助于交流信号的通过。

请参阅图5，所述蓝牙控制模块实现蓝牙调控，其包括BLE SoC(即基于BLE技术的SoC，BLE为Bluetooth Low Energy，也称为低功耗蓝牙，SoC为System on Chip，也称为系统级芯片)、开关控制单元以及存储器RAM。所述开关控制单元与所述灯体连接，对所述灯体进行控制。蓝牙控制模块可以直接通过BLE无线信号通道配置VLC数据、频率，通过BLE SoC的I/O引脚之一产生VLC控制信号，同时调节LED电流。所述BLE SoC接收基于蓝牙的数据文件和应用程序代码，并将所接收的数据文件和应用程序代码储存在所述存储器RAM中。然后根据OOK调制模式产生调制信号，通过调制信号同步开关，实现可见光通信功能。

请参阅图6，所述BLE SoC包括通用串行外围接口SPI，所述通用串行外围接口SPI配置有DMA控制器，所述DMA控制器将数据从外围设备传输到所述存储器RAM中，CPU的干预最小，从而达到整体性能高、功耗高的目的。所述DMA控制器设置为循环模式，SPI的频率根据VLC位长进行调整。LED灯开启后，将所有存储的VLC数据从闪存Flash加载到专用的存储器，并将其起始地址配置为DMA控制器的源地址。触发后，SPI将启动连续的VLC传输，不需要CPU的干预，从而达到整体性能高、低功耗的目的。

请参阅图4，所述开关控制单元包括：第二至第四电阻R4-R6、第二电容C8、第一至第三二极管D2-D4以及场效应管NMOS，所述第二电阻R4与所述第一二极管D2以及所述第二电容C8并联后一端与所述BLE SoC连接，另一端与所述第三电阻R5的一端、所述三极管Q1的基极以及所述第二二极管D3的阳极连接，所述第三电阻R5的另一端与所述三极管Q1的发射极连接后接地，所述三极管Q1的集电极与所述第二二极管D3的阴极、所述第四电阻R6的一端以及所述场效应管NMOS的栅极连接，所述场效应管NMOS的漏极与所述灯体以及所述第三二极管D4的阴极连接，所述场效应管NMOS的源极与所述第三二极管D4的阴极连接后接地。

请参阅图1，本发明还提供一种通过蓝牙调控的可见光通讯系统，包括如上所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯1，还包括光条纹码云端存储模块2。

每个所述可见光通讯LED灯1被分配有一个唯一的光条纹码代码，以及与所述光条纹码代码对应的蓝牙MAC地址，以及与所述光条纹码代码对应的其它存储信息，所述其它存储信息包括所述LED灯的物理位置信息(或者图片以及网址等)。用户通过个人设备拍摄目标LED灯，以接收所述目标LED灯的光条纹码代码，并将所接收的光条纹码代码发送给所述光条纹码云端存储模块2。

所述光条纹码云端存储模块2存储有每个所述可见光通讯LED灯的光条纹码和对应的蓝牙MAC地址信息以及其它存储信息，所述光条纹码云端存储模块2接收到所述目标LED灯1发送的光条纹码代码后，找到所述目标LED灯1匹配的蓝牙MAC地址以及其它存储信息，然后用户的个人设备可以扫描附近与蓝牙MAC地址匹配的LED灯1，建立所述目标LED灯1与终端设备之间的无线连接，从而实现对灯具的控制。

综上所述，本发明相对现有技术具有如下有益效果：

1、本发明光条纹码准确地获取相应LED灯对应的蓝牙MAC地址以及存储信息，从而可以通过蓝牙对LED灯进行调控以及对存储信息进行应用，弥补了由于蓝牙射频特性缺点的影响，能够更加简便地对灯具实现控制；

2、本发明采用BLE SoC，降低了整体系统的成本。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，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)

1.一种通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，其特征在于，包括电源管理模块、蓝牙控制模块以及灯体，所述电源管理模块与所述蓝牙控制模块之间通过电源线和控制信号线连接；

所述电源管理模块包括：桥式整流器、与所述桥式整流器的正输出端连接的稳压二极管、以及与所述稳压二极管的正极连接的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器与所述灯体串联；

所述蓝牙控制模块实现蓝牙调控，其包括BLE SoC、开关控制单元以及存储器，所述开关控制单元与所述灯体连接，对所述灯体进行控制，所述BLE SoC接收基于蓝牙的数据文件和应用程序代码，并将所接收的数据文件和应用程序代码储存在所述存储器中，然后根据OOK调制模式产生调制信号，通过调制信号同步开关，实现可见光通信功能。

2.根据权利要求1所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，其特征在于，所述BLE SoC包括通用串行外围接口，所述通用串行外围接口配置有DMA控制器，所述DMA控制器设置为循环模式，所述DMA控制器将数据从外围设备传输到所述存储器中。

3.根据权利要求1所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，其特征在于，所述电源管理模块还包括设于所述低压差线性稳压器输入端的输入电容以及设于所述低压差线性稳压器输出端的输出电容。

4.根据权利要求3所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，其特征在于，所述电源管理模块还包括与所述整流桥连接的第一电阻以及与所述第一电阻并联的第一电容。

5.根据权利要求1所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，其特征在于，所述开关控制单元包括：第二至第四电阻、第二电容、第一至第三二极管以及场效应管，所述第二电阻与所述第一二极管以及所述第二电容并联后一端与所述BLE SoC连接，另一端与所述第三电阻的一端、所述三极管的基极以及所述第二二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端与所述三极管的发射极连接后接地，所述三极管的集电极与所述第二二极管的阴极、所述第四电阻的一端以及所述场效应管的栅极连接，所述场效应管的漏极与所述灯体以及所述第三二极管的阴极连接，所述场效应管的源极与所述第三二极管的阴极连接后接地。

6.一种通过蓝牙调控的可见光通讯系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的通过蓝牙调控的可见光通讯LED灯，还包括光条纹码云端存储模块；

每个所述可见光通讯LED灯被分配有一个唯一的光条纹码代码，以及与所述光条纹码代码对应的蓝牙MAC地址，以及与所述光条纹码代码对应的其它存储信息；用户通过个人设备拍摄目标LED灯，以接收所述目标LED灯的光条纹码代码，并将所接收的光条纹码代码发送给所述光条纹码云端存储模块获取对应信息；

所述光条纹码云端存储模块存储有每个所述可见光通讯LED灯的光条纹码和对应的蓝牙MAC地址信息以及其它存储信息，所述光条纹码云端存储模块接收到所述目标LED灯发送的光条纹码后，找到所述目标LED灯匹配的蓝牙MAC地址以及其它存储信息，建立所述目标LED灯与用户个人终端设备之间的无线连接，从而进行调控。

7.根据权利要求6所述的通过蓝牙调控的可见光通讯系统，其特征在于，所述其它存储信息包括所述LED灯的物理位置信息、图片以及网址。

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