CN204290973U - 基于led可见光通信的语音传输电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于LED可见光通信的语音传输电路,包括微控制器模块以及与所述微控制器模块相接的语音接收模块、可见光发送模块、可见光接收模块和语音播放模块;所述语音接收模块包括语音采集放大电路和与所述语音采集放大电路输出端相接的A/D转换电路;所述可见光发送模块包括LED驱动电路和LED发光传输电路;所述可见光接收模块包括与所述LED发光传输电路进行无线光通信的光电二极管接收电路和信号调理电路;所述语音播放模块包括D/A转换电路和扬声器;本实用新型设计新颖,结构简单,具有实时采集输入语音模拟信号,并快速进行光电转换还原语音数据的功能,转换速率高、可控性强且精度高,实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于可见光无线通信技术领域,具体涉及一种基于LED可见光通信的语音传输电路。
背景技术
随着电子产品的发展,科技的进步,越来越多的新型应用型产品被广泛的开发和研究,不仅在可靠性和稳定性上得到保障,而且也极大的便利了我们的生活,例如语音通讯系统,常见的语音通讯系统传输方式通过有线或无线的方式进行传输语音信息,有线的传输方式毕竟是有限的长度,可移动性差,连线复杂,不能满足环境变化多端的市场,无线红外、蓝牙、WIFI等传输方式多采用无线电波或无线调频技术,容易受到干扰,稳定性差,都会对无线通讯的信号造成干扰,导致声音信号失真或者不连续无法准确听清楚传输的声音信号,且传输保密性欠佳。可见光通信技术是一种利用可见光波段的光作为信息载体,不使用光纤或无线电波等有线信道的传输介质,而在空气中直接传输光信号的通信方式,有光照的地方就有无线通信信号,可通过遮光切断无线数据传输,保密性强,LED可见光通信的语音传输电路处理语音采集信号并转换光电数据的速度和可见光接收还原音质的质量,直接影响语音输出效果,因此,现如今缺少一种电路简单、设计合理、使用操作简单且使用效果好的LED可见光通信的语音传输电路,能对输入的语音模拟信号进行准确实时采集,并快速进行光电转换还原语音数据,且能有效解决现有可见光通信的语音传输电路存在的转换速率低、可控性差、精度低等问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种基于LED可见光通信的语音传输电路,其设计新颖合理,电路简单、操作简单且使用效果好,具有实时采集输入语音模拟信号,并快速进行光电转换还原语音数据的功能,转换速率高、可控性强且精度高,实用性强,便于推广使用。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:包括微控制器模块以及与所述微控制器模块相接的用于语音信号采集放大并模数转换的语音接收模块、用于驱动LED发光二极管并通过可见光无线输出的可见光发送模块、用于接收所述可见光发送模块无线传输过来的电流数据并将其变换为电压信号放大整形的可见光接收模块和用于数模转换并还原语音数据的语音播放模块;所述语音接收模块包括语音采集放大电路和与所述语音采集放大电路输出端相接的A/D转换电路;所述可见光发送模块包括LED驱动电路和与所述LED驱动电路输出端相接的LED发光传输电路;所述可见光接收模块包括与所述LED发光传输电路进行无线光通信的光电二极管接收电路和与所述光电二极管接收电路输出端相接的信号调理电路;所述语音播放模块包括D/A转换电路和与所述D/A转换电路输出端相接的扬声器;所述A/D转换电路、LED驱动电路、信号调理电路和D/A转换电路均与所述微控制器模块相接。
上述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述微控制器模块由ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB构成。
上述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述语音采集放大电路包括麦克风MIC和芯片OP07,所述芯片OP07的第2引脚通过电阻R2与所述麦克风MIC的第2引脚相接,所述麦克风MIC的第2引脚接地,所述芯片OP07的第3引脚与所述麦克风MIC的第1引脚相接,所述芯片OP07的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第6引脚通过电阻R1与芯片OP07的第2引脚相接;
所述A/D转换电路包括芯片AD9280,所述芯片AD9280的第5引脚,第6引脚,第7引脚,第8引脚,第9引脚,第10引脚,第11引脚和第12引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第26引脚,第27引脚,第28引脚,第59引脚,第58引脚,第57引脚,第56引脚和第55引脚相接,所述芯片AD9280的第27引脚与芯片OP07的第6引脚相接,所述芯片AD9280的第26引脚通过并联的电容C1和电容C2接地,且通过串联的电阻R4和电阻R6接地,所述芯片AD9280的第18引脚与所述电阻R4和电阻R6的连接端相接,所述芯片AD9280的第1引脚,第14引脚,第16引脚,第17引脚,第20引脚和第25引脚均接地,所述芯片AD9280的第23引脚和第28引脚均与5V电源输出端相接,所述芯片AD9280的第15引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第3引脚相接。
上述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述LED驱动电路由芯片DD311和滑动电阻RW1组成,所述芯片DD311的EN引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第15引脚相接,所述芯片DD311的VSS引脚和GND引脚均接地,所述芯片DD311的REXT引脚与滑动电阻RW1的滑动端相接,所述滑动电阻RW1的一个固定端接地,所述滑动电阻RW1的另一固定端接5V电源输出端;
所述LED发光传输电路为发光二极管DS1,所述发光二极管DS1的阳极与芯片DD311的OUT引脚相接,所述发光二极管DS1的阴极接地。
上述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述信号调理电路由型号为AD811的芯片U1、型号为AD811的芯片U2和芯片LM311构成,所述芯片U1的第2引脚通过电阻R5与芯片U1的第6引脚相接,所述芯片U1的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U1的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片U1的第6引脚与芯片U2的第3引脚相接,所述芯片U2的第2引脚通过电阻R7接地且通过电阻R3与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片U2的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U2的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片LM311的第1引脚和第4引脚均接地,所述芯片LM311的第2引脚与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片LM311的第2引脚与滑动电阻RW2的滑动端相接,所述滑动电阻RW2的一个固定端接地,所述滑动电阻RW2的另一固定端接5V电源输出端,所述芯片LM311的第8引脚与5V电源输出端相接且与电阻R8的一端相接,所述电阻R8的另一端与芯片LM311的第7引脚相接,所述芯片LM311的第7引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第46引脚相接;
所述光电二极管接收电路为光电二极管SFH206K,所述光电二极管SFH206K的阳极接地且与芯片U1的第3引脚相接,所述光电二极管SFH206K的阴极与芯片U1的第2引脚和电阻R5的连接端相接。
上述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述D/A转换电路包括芯片AD9708,所述芯片AD9708的AVDD引脚和DVDD引脚均接5V电源输出端,所述芯片AD9708的COMP1引脚通过电容C7接5V电源输出端,所述芯片AD9708的REFLO和DCOM引脚均接地,所述芯片AD9708的COMP2,REFIO和FS ADJ引脚分别通过电容C6,电容C8和电阻R14接地,所述芯片AD9708的DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0和CLOCK引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第11引脚,第10引脚,第40引脚,第39引脚,第38引脚,第37引脚,第9引脚,第8引脚和第4引脚相接,所述芯片AD9708的IOUTB引脚通过并联的电阻R10和电容C4接地,所述芯片AD9708的IOUTA引脚通过并联的电阻R13和电容C9接地;
所述扬声器包括扬声器LS1,所述扬声器LS1的一端接5V电源输出端,所述扬声器LS1的另一端接三极管Q1的集电极,所述三极管Q1的基极通过电阻R11与芯片AD9708的IOUTA引脚相接,所述三极管Q1的基极和电阻R11的连接端与电阻R12的一端相接,所述电阻R12的另一端接地且与三极管Q1的发射极相接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
1、本实用新型电路简单、设计合理、稳定性高且操作简单,投入成本较低,使用效果好。
2、本实用新型所采用的信号调理电路结构简单且设计合理,采用两片AD811芯片级联的方式进行信号调理,首先将光电二极管接收的电流信号变换为电压信号,工作稳定可靠性高,然后将变换的电压信号进行放大,并通过LM311芯片进行电压信号整形,电路处理效果好,抗干扰性强。
3、本实用新型通过设置ARM微控制器采集处理语音模拟数据并处理光电二极管接收的电流信号,采用型号STM32F103RB的ARM Cortex-M3微控制器驱动LED可见光通信,并通过扬声器还原语音数据,系统功耗低,处理运算速度快,计算精度高。
4、本实用新型设计新颖合理,非常适合在室内有灯光照射下使用,光电转换速度快,能够满足室内无线通信的需求,同时可通过遮光动作切断无线传输,保密性强,带宽范围大,并且安全可靠,能够避免电磁辐射,运行稳定,便于维护。
综上所述,本实用新型设计新颖合理,电路简单、操作简单且使用效果好,具有实时采集输入语音模拟信号,并快速进行光电转换还原语音数据的功能,转换速率高、可控性强且精度高,实用性强,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
附图标记说明:
1—微控制器模块; 2—语音采集放大电路; 3—A/D转换电路;
4—LED驱动电路; 5—LED发光传输电路; 6—光电二极管接收电路;
7—信号调理电路; 8—D/A转换电路; 9—扬声器。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型包微控制器模块1以及与所述微控制器模块1相接的用于语音信号采集放大并模数转换的语音接收模块、用于驱动LED发光二极管并通过可见光无线输出的可见光发送模块、用于接收所述可见光发送模块无线传输过来的电流数据并将其变换为电压信号放大整形的可见光接收模块和用于数模转换并还原语音数据的语音播放模块;所述语音接收模块包括语音采集放大电路2和与所述语音采集放大电路2输出端相接的A/D转换电路3;所述可见光发送模块包括LED驱动电路4和与所述LED驱动电路4输出端相接的LED发光传输电路5;所述可见光接收模块包括与所述LED发光传输电路5进行无线光通信的光电二极管接收电路6和与所述光电二极管接收电路6输出端相接的信号调理电路7;所述语音播放模块包括D/A转换电路8和与所述D/A转换电路8输出端相接的扬声器9;所述A/D转换电路3、LED驱动电路4、信号调理电路7和D/A转换电路8均与所述微控制器模块1相接。
如图2所示,本实施例中,所述微控制器模块1由ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB构成。
本实施例中,所述语音采集放大电路2包括麦克风MIC和芯片OP07,所述芯片OP07的第2引脚通过电阻R2与所述麦克风MIC的第2引脚相接,所述麦克风MIC的第2引脚接地,所述芯片OP07的第3引脚与所述麦克风MIC的第1引脚相接,所述芯片OP07的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第6引脚通过电阻R1与芯片OP07的第2引脚相接;
所述A/D转换电路3包括芯片AD9280,所述芯片AD9280的第5引脚,第6引脚,第7引脚,第8引脚,第9引脚,第10引脚,第11引脚和第12引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第26引脚,第27引脚,第28引脚,第59引脚,第58引脚,第57引脚,第56引脚和第55引脚相接,所述芯片AD9280的第27引脚与芯片OP07的第6引脚相接,所述芯片AD9280的第26引脚通过并联的电容C1和电容C2接地,且通过串联的电阻R4和电阻R6接地,所述芯片AD9280的第18引脚与所述电阻R4和电阻R6的连接端相接,所述芯片AD9280的第1引脚,第14引脚,第16引脚,第17引脚,第20引脚和第25引脚均接地,所述芯片AD9280的第23引脚和第28引脚均与5V电源输出端相接,所述芯片AD9280的第15引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第3引脚相接。
本实施例中,所述LED驱动电路4由芯片DD311和滑动电阻RW1组成,所述芯片DD311的EN引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第15引脚相接,所述芯片DD311的VSS引脚和GND引脚均接地,所述芯片DD311的REXT引脚与滑动电阻RW1的滑动端相接,所述滑动电阻RW1的一个固定端接地,所述滑动电阻RW1的另一固定端接5V电源输出端;
所述LED发光传输电路5为发光二极管DS1,所述发光二极管DS1的阳极与芯片DD311的OUT引脚相接,所述发光二极管DS1的阴极接地。
本实施例中,所述信号调理电路7由型号为AD811的芯片U1、型号为AD811的芯片U2和芯片LM311构成,所述芯片U1的第2引脚通过电阻R5与芯片U1的第6引脚相接,所述芯片U1的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U1的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片U1的第6引脚与芯片U2的第3引脚相接,所述芯片U2的第2引脚通过电阻R7接地且通过电阻R3与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片U2的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U2的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片LM311的第1引脚和第4引脚均接地,所述芯片LM311的第2引脚与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片LM311的第2引脚与滑动电阻RW2的滑动端相接,所述滑动电阻RW2的一个固定端接地,所述滑动电阻RW2的另一固定端接5V电源输出端,所述芯片LM311的第8引脚与5V电源输出端相接且与电阻R8的一端相接,所述电阻R8的另一端与芯片LM311的第7引脚相接,所述芯片LM311的第7引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第46引脚相接;
所述光电二极管接收电路6为光电二极管SFH206K,所述光电二极管SFH206K的阳极接地且与芯片U1的第3引脚相接,所述光电二极管SFH206K的阴极与芯片U1的第2引脚和电阻R5的连接端相接。
本实施例中,所述D/A转换电路8包括芯片AD9708,所述芯片AD9708的AVDD引脚和DVDD引脚均接5V电源输出端,所述芯片AD9708的COMP1引脚通过电容C7接5V电源输出端,所述芯片AD9708的REFLO和DCOM引脚均接地,所述芯片AD9708的COMP2,REFIO和FS ADJ引脚分别通过电容C6,电容C8和电阻R14接地,所述芯片AD9708的DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0和CLOCK引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第11引脚,第10引脚,第40引脚,第39引脚,第38引脚,第37引脚,第9引脚,第8引脚和第4引脚相接,所述芯片AD9708的IOUTB引脚通过并联的电阻R10和电容C4接地,所述芯片AD9708的IOUTA引脚通过并联的电阻R13和电容C9接地;
所述扬声器9包括扬声器LS1,所述扬声器LS1的一端接5V电源输出端,所述扬声器LS1的另一端接三极管Q1的集电极,所述三极管Q1的基极通过电阻R11与芯片AD9708的IOUTA引脚相接,所述三极管Q1的基极和电阻R11的连接端与电阻R12的一端相接,所述电阻R12的另一端接地且与三极管Q1的发射极相接。
本实用新型使用时,通过语音采集放大电路2中的麦克风采集语音模拟信号并将采集的模拟微弱信号通过芯片OP07放大,放大后的模拟信号通过独立的A/D转换电路3进行模数转换,将语音模拟数据转换为微控制器模块1可处理的数字信号,通过微控制器模块1处理后转换为高低电平驱动LED驱动电路4促使LED发光传输电路5中的LED灯发出可见光波段的光作为信息载体,光电二极管接收电路6中的光电二极管SFH206K将接收的光信号转换为电流数据,接着信号调理电路7通过芯片U1将电流数据变换为可处理的电压数据,芯片U2将变换过来的电压信号进行放大处理,芯片LM311对放大的信号整形滤波后再次送入微控制器模块1,通过独立的D/A转换电路8将数字信号还原为模拟语音信号并通过扬声器9播放语音信息。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:包括微控制器模块(1)以及与所述微控制器模块(1)相接的用于语音信号采集放大并模数转换的语音接收模块、用于驱动LED发光二极管并通过可见光无线输出的可见光发送模块、用于接收所述可见光发送模块无线传输过来的电流数据并将其变换为电压信号放大整形的可见光接收模块和用于数模转换并还原语音数据的语音播放模块;所述语音接收模块包括语音采集放大电路(2)和与所述语音采集放大电路(2)输出端相接的A/D转换电路(3);所述可见光发送模块包括LED驱动电路(4)和与所述LED驱动电路(4)输出端相接的LED发光传输电路(5);所述可见光接收模块包括与所述LED发光传输电路(5)进行无线光通信的光电二极管接收电路(6)和与所述光电二极管接收电路(6)输出端相接的信号调理电路(7);所述语音播放模块包括D/A转换电路(8)和与所述D/A转换电路(8)输出端相接的扬声器(9);所述A/D转换电路(3)、LED驱动电路(4)、信号调理电路(7)和D/A转换电路(8)均与所述微控制器模块(1)相接。
2.按照权利要求1所述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述微控制器模块(1)由ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB构成。
3.按照权利要求2所述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述语音采集放大电路(2)包括麦克风MIC和芯片OP07,所述芯片OP07的第2引脚通过电阻R2与所述麦克风MIC的第2引脚相接,所述麦克风MIC的第2引脚接地,所述芯片OP07的第3引脚与所述麦克风MIC的第1引脚相接,所述芯片OP07的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片OP07的第6引脚通过电阻R1与芯片OP07的第2引脚相接;
所述A/D转换电路(3)包括芯片AD9280,所述芯片AD9280的第5引脚,第6引脚,第7引脚,第8引脚,第9引脚,第10引脚,第11引脚和第12引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第26引脚,第27引脚,第28引脚,第59引脚,第58引脚,第57引脚,第56引脚和第55引脚相接,所述芯片AD9280的第27引脚与芯片OP07的第6引脚相接,所述芯片AD9280的第26引脚通过并联的电容C1和电容C2接地,且通过串联的电阻R4和电阻R6接地,所述芯片AD9280的第18引脚与所述电阻R4和电阻R6的连接端相接,所述芯片AD9280的第1引脚,第14引脚,第16引脚,第17引脚,第20引脚和第25引脚均接地,所述芯片AD9280的第23引脚和第28引脚均与5V电源输出端相接,所述芯片AD9280的第15引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第3引脚相接。
4.按照权利要求2所述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述LED驱动电路(4)由芯片DD311和滑动电阻RW1组成,所述芯片DD311的EN引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第15引脚相接,所述芯片DD311的VSS引脚和GND引脚均接地,所述芯片DD311的REXT引脚与滑动电阻RW1的滑动端相接,所述滑动电阻RW1的一个固定端接地,所述滑动电阻RW1的另一固定端接5V电源输出端;
所述LED发光传输电路(5)为发光二极管DS1,所述发光二极管DS1的阳极与芯片DD311的OUT引脚相接,所述发光二极管DS1的阴极接地。
5.按照权利要求2所述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述信号调理电路(7)由型号为AD811的芯片U1、型号为AD811的芯片U2和芯片LM311构成,所述芯片U1的第2引脚通过电阻R5与芯片U1的第6引脚相接,所述芯片U1的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U1的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片U1的第6引脚与芯片U2的第3引脚相接,所述芯片U2的第2引脚通过电阻R7接地且通过电阻R3与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片U2的第4引脚与-12V电源输出端相接,所述芯片U2的第7引脚与+12V电源输出端相接,所述芯片LM311的第1引脚和第4引脚均接地,所述芯片LM311的第2引脚与芯片U2的第6引脚相接,所述芯片LM311的第2引脚与滑动电阻RW2的滑动端相接,所述滑动电阻RW2的一个固定端接地,所述滑动电阻RW2的另一固定端接5V电源输出端,所述芯片LM311的第8引脚与5V电源输出端相接且与电阻R8的一端相接,所述电阻R8的另一端与芯片LM311的第7引脚相接,所述芯片LM311的第7引脚与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第46引脚相接;
所述光电二极管接收电路(6)为光电二极管SFH206K,所述光电二极管SFH206K的阳极接地且与芯片U1的第3引脚相接,所述光电二极管SFH206K的阴极与芯片U1的第2引脚和电阻R5的连接端相接。
6.按照权利要求2所述的基于LED可见光通信的语音传输电路,其特征在于:所述D/A转换电路(8)包括芯片AD9708,所述芯片AD9708的AVDD引脚和DVDD引脚均接5V电源输出端,所述芯片AD9708的COMP1引脚通过电容C7接5V电源输出端,所述芯片AD9708的REFLO和DCOM引脚均接地,所述芯片AD9708的COMP2,REFIO和FS ADJ引脚分别通过电容C6,电容C8和电阻R14接地,所述芯片AD9708的DB7,DB6,DB5,DB4,DB3,DB2,DB1,DB0和CLOCK引脚分别与ARM Cortex-M3微控制器STM32F103RB的第11引脚,第10引脚,第40引脚,第39引脚,第38引脚,第37引脚,第9引脚,第8引脚和第4引脚相接,所述芯片AD9708的IOUTB引脚通过并联的电阻R10和电容C4接地,所述芯片AD9708的IOUTA引脚通过并联的电阻R13和电容C9接地;
所述扬声器(9)包括扬声器LS1,所述扬声器LS1的一端接5V电源输出端,所述扬声器LS1的另一端接三极管Q1的集电极,所述三极管Q1的基极通过电阻R11与芯片AD9708的IOUTA引脚相接,所述三极管Q1的基极和电阻R11的连接端与电阻R12的一端相接,所述电阻R12的另一端接地且与三极管Q1的发射极相接。
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CN108599844B (zh) * | 2018-01-25 | 2021-03-26 | 南昌大学 | 一种基于可见光通信技术的同声传译装置及其工作方法 |
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