CN208128252U - 一种可见光通信演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可见光通信演示仪，本实用新型结合了现有通信方式光纤通信和无线通信的优势，有传输频带宽，通信容量较大，灵活方便可移动等优点。它不仅绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。

Description

一种可见光通信演示仪

技术领域

本实用新型属于可见光通信技术，具体涉及一种可见光通信演示仪。

背景技术

可见光通信是基于第四代环保节能照明光源而新兴的一种新型的通信方式。它将载波频率上调到了无线电波中的可见光频段，能极好的解决无线射频通信频谱资源问题。同时可见光通信可以广泛用于对电磁波敏感的场合，如飞机、医院等。另一方面，可见光通信作为一种新的通信方式，可以与传统射频通信兼容，丰富和增强无线通信接入的方式及效果。现阶段可见光通信已经成为通信领域的研究热点，其应用具有广阔的发展前景。

LED可见光无线通信是一种新兴光通信技术，它利用LED发出的高速明暗闪烁灯光实现信息的调制和传输，利用光电二极管实现光电转换，获取信息。与传统的射频通信和其他光无线通信相比，可见光通信具有以下突出优点：

(1)可见光对人类非常安全；

(2)可见光资源丰富；

(3)发射功率高；

(4)无需无线电频谱证；

(5)无电磁干扰。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种可见光通信演示仪。

本实用新型一种可见光通信演示仪，包括发射端和接收端；

所述的发射端包括第一单片机U1、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4、第五发光二极管D5、三极管Q1和十六个按键；所述的第一单片机U1的型号为STC89C52；

所述的第一单片机U1的10脚与第一按键K1的一端连接，第一单片机U1的11脚与第二按键K2的一端连接，第一单片机U1的12脚与第一按键K3的一端连接，第一单片机U1的13脚与第一按键K4的一端连接，第一按键K1的另一端与第二按键K2的另一端、第三按键K3的另一端、第四按键K4的另一端、第五按键K5的一端、第六按键K6的一端、第七按键K7的一端、第八按键K8的一端、第一单片机U1的14脚连接，第五按键K5的另一端与第六按键K6的另一端、第七按键K7的另一端、第八按键K8的另一端、第九按键K9的一端、第十按键K10的一端、第十一按键K11的一端、第十二按键K12的一端、第一单片机U1的15脚连接，第九按键K9的另一端与第十按键K10的另一端、第十一按键K11的另一端、第十二按键K12的另一端、第十三按键K13的一端、第十四按键K14的一端、第十五按键K15的一端、第十六按键K16的一端、第一单片机U1的16脚连接，第十三按键K13的另一端、第十四按键K14的另一端、第十五按键K15的另一端、第十六按键K16的另一端与第一单片机U1的17脚连接；第一单片机U1的38脚与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的发射极与第一发光二极管D1的阳极、第二发光二极管D2的阳极、第三发光二极管D3的阳极、第四发光二极管D4的阳极、第五发光二极管D5的阳极连接，第一发光二极管D1的阴极、第二发光二极管D2的阴极、第三发光二极管D3的阴极、第四发光二极管D4的阴极、第五发光二极管D5的阴极接地。

所述的接收端包括光电二极管LS1、第一电阻R58、第二电阻R60、第二单片机和显示屏；

所述的光电二极管LS1阳极接地，光电二极管LS1的阴极与第一电阻R58的一端、第二电阻R60的一端连接，第一电阻R58的另一端接VCC3.3；

第二电阻R60的另一端将AD转换后的信号发送给第二单片机，单片机将输出信号传输给显示器。

本实用新型的有益效果：采用新型可见光通信技术，实现了利用简单的LED光源实现无线通信的功效，大大节约了传输成本。该演示仪可作为中小学及科技馆演示实验仪器推广仪器，提供科学技术前沿的科普性教育。另由于造价低廉、传输距离较短、不可穿透性，亦可作为民用(保密)通信仪器。

附图说明

图1为系统组成与流程图；

图2为发射端电路图；

图3为接收部分光学接受端示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种可见光通信演示仪，包括发射端和接收端；

如图2所示，所述的发射端包括第一单片机U1、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4、第五发光二极管D5、三极管Q1和十六个按键；所述的第一单片机U1的型号为STC89C52；

所述的第一单片机U1的10脚与第一按键K1的一端连接，第一单片机U1的11脚与第二按键K2的一端连接，第一单片机U1的12脚与第一按键K3的一端连接，第一单片机U1的13脚与第一按键K4的一端连接，第一按键K1的另一端与第二按键K2的另一端、第三按键K3的另一端、第四按键K4的另一端、第五按键K5的一端、第六按键K6的一端、第七按键K7的一端、第八按键K8的一端、第一单片机U1的14脚连接，第五按键K5的另一端与第六按键K6的另一端、第七按键K7的另一端、第八按键K8的另一端、第九按键K9的一端、第十按键K10的一端、第十一按键K11的一端、第十二按键K12的一端、第一单片机U1的15脚连接，第九按键K9的另一端与第十按键K10的另一端、第十一按键K11的另一端、第十二按键K12的另一端、第十三按键K13的一端、第十四按键K14的一端、第十五按键K15的一端、第十六按键K16的一端、第一单片机U1的16脚连接，第十三按键K13的另一端、第十四按键K14的另一端、第十五按键K15的另一端、第十六按键K16的另一端与第一单片机U1的17脚连接；第一单片机U1的38脚与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的发射极与第一发光二极管D1的阳极、第二发光二极管D2的阳极、第三发光二极管D3的阳极、第四发光二极管D4的阳极、第五发光二极管D5的阳极连接，第一发光二极管D1的阴极、第二发光二极管D2的阴极、第三发光二极管D3的阴极、第四发光二极管D4的阴极、第五发光二极管D5的阴极接地。

如图3所示，所述的接收端包括光电二极管LS1、第一电阻R58、第二电阻R60、第二单片机和显示屏；

所述的光电二极管LS1阳极接地，光电二极管LS1的阴极与第一电阻R58的一端、第二电阻R60的一端连接，第一电阻R58的另一端接VCC3.3；

第二电阻R60的另一端将AD转换后的信号发送给第二单片机，单片机将输出信号传输给显示器。

本实用新型为基于单片机的LED可见光通信示仪。该演示仪可基本具备信号的输入、信号的处理、光信号的发射与接收处理以及显示功能。可初步实现以LED可见光为信号传递载体的通信演示。

本实用新型整体可划分为两部分：发射部分与接收部分其中发射部分包括输入端、信息采集处理端以及光学输出器；接收部分包括光学接收端、AD转化器、信息处理端以及显示模块。下面对各端功能进行描述：输入端用于键入所需传递的数字信息并交由信息处理端；信息处理端是基于STC89C52单片机芯片的处理器，它将对所采集的信息进行识别并进行编码(具体编码方式请见附图说明)，同时控制LED的闪烁频率；光学输出器由三极管和并联的LED(功率2.5W)组成，用于输出光学信号；光学接收端主要由光电二极管接收电路组成，用于接受光学信号；AD转化器量化接收到的信号；接收部分信息处理端是基于STM32F4单片机芯片的处理器，用于识别并判断所量化的编码，并将接受内容发送到显示模块；显示模块主要由信息处理端控制的液晶显示屏，可以显示接收到的发送信号。

本实用新型演示仪传输距离在5-15cm左右，适合短程传输。

本实用新型采用了光电二极管作为接收端的光电传感器，它对光的变化非常敏感。光电二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。利用这个电流变化，我们串接一个电阻，就可以转换成电压的变化，从而通过ADC读取电压值，判断外部光线的强弱。

发射端：16枚薄膜按键开关接在单片机P2.0～P2.7这八个IO口上。开启电源，单片机启动复位电路，中断、IO接口、定时器进行初始化，LED灯组常亮。进入按键扫描检测状态：按键未触发，则保持检测状态；若按键被触发，则单片机接收到信号后，由P0.1口向三极管(Q1，NPN型)发送按键对应电平(此时按键保持扫描状态)，三极管可控制电路通断，从而控制LED灯组(D1～D5))的闪烁，生成光信号。

接收端：开启电源，单片机启动复位电路，中断、IO接口、液晶显示屏初始化。光电二极管识别当前光照强度IO，发送给单片机记录对应数值；同时进入无间歇扫描状态，接收来自发射端的光信号，与IO对比(高于则记为1)后通过AD转换器将信号传递给单片机。单片机将对接收到的一组数字信号与库中相应编码一一做对比，把得出的最终对应数字或字符显示在显示屏上。若接收到信号对应字符为‘#’，则对液晶显示屏进行复位操作。

Claims (1)

1.一种可见光通信演示仪，包括发射端和接收端；所述的发射端包括第一单片机U1、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4、第五发光二极管D5、三极管Q1和十六个按键；所述的第一单片机U1的型号为STC89C52；

所述的第一单片机U1的10脚与第一按键K1的一端连接，第一单片机U1的11脚与第二按键K2的一端连接，第一单片机U1的12脚与第一按键K3的一端连接，第一单片机U1的13脚与第一按键K4的一端连接，第一按键K1的另一端与第二按键K2的另一端、第三按键K3的另一端、第四按键K4的另一端、第五按键K5的一端、第六按键K6的一端、第七按键K7的一端、第八按键K8的一端、第一单片机U1的14脚连接，第五按键K5的另一端与第六按键K6的另一端、第七按键K7的另一端、第八按键K8的另一端、第九按键K9的一端、第十按键K10的一端、第十一按键K11的一端、第十二按键K12的一端、第一单片机U1的15脚连接，第九按键K9的另一端与第十按键K10的另一端、第十一按键K11的另一端、第十二按键K12的另一端、第十三按键K13的一端、第十四按键K14的一端、第十五按键K15的一端、第十六按键K16的一端、第一单片机U1的16脚连接，第十三按键K13的另一端、第十四按键K14的另一端、第十五按键K15的另一端、第十六按键K16的另一端与第一单片机U1的17脚连接；第一单片机U1的38脚与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的发射极与第一发光二极管D1的阳极、第二发光二极管D2的阳极、第三发光二极管D3的阳极、第四发光二极管D4的阳极、第五发光二极管D5的阳极连接，第一发光二极管D1的阴极、第二发光二极管D2的阴极、第三发光二极管D3的阴极、第四发光二极管D4的阴极、第五发光二极管D5的阴极接地；

所述的接收端包括光电二极管LS1、第一电阻R58、第二电阻R60、第二单片机和显示屏；

所述的光电二极管LS1阳极接地，光电二极管LS1的阴极与第一电阻R58的一端、第二电阻R60的一端连接，第一电阻R58的另一端接VCC3.3；

第二电阻R60的另一端将AD转换后的信号发送给第二单片机，单片机将输出信号传输给显示器。