CN212463220U

CN212463220U - 一种带串口功能的激光接收器模块

Info

Publication number: CN212463220U
Application number: CN202021935078.XU
Authority: CN
Inventors: 唐明军; 陈景忠
Original assignee: Yangzhou Polytechnic Institute
Current assignee: Jiangsu Hengtong Lighting Group Co Ltd
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2030-09-07

Abstract

本实用新型公开了一种带串口功能的激光接收器模块，包括：光电接收管，设置在激光信号接收器的信号接收端；脉冲整形电路，其输入端与光电接收管的输出端连接；单片机电路，其信号输入端与脉冲整形电路的输出端连接；串口电路，其输入端与单片机电路的信号输出端连接，串口电路的输出端为激光信号接收器的信号输出端。通过在激光信号接收器内置的单片机和串口电路，在光电接收管接收到激光信号后，及时对激光信号进行处理转换，通过串口电路适时传输接收的数据至后级PC端，后级PC端不需要具备激光信号转换硬件模块，只要具备串口接口以及对应的转换协议，即可按协议进行解码数据处理，从而实现激光数据通信。

Description

一种带串口功能的激光接收器模块

技术领域

本发明涉及激光信号接收技术领域，具体涉及一种带串口功能的激光接收器模块。

背景技术

激光信号接收器用于接收调制的激光信号，并输出可以通过数字电路处理的数字信号。

现有的激光信号接收装置作为激光信息处理系统的一部分，信息数据往往直接处理，只能通过激光信息处理系统与其他设备进行激光信号通信，无法直接通过现场激光信号接收器实现数据通信。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种带串口功能的激光接收器模块，以解决现有的激光信号接收装置无法直接通过现场激光信号接收器实现数据通信的问题。

本发明实施例提供了一种带串口功能的激光接收器模块，包括：

光电接收管，设置在激光接收器的信号接收端；

脉冲整形电路，其输入端与光电接收管的输出端连接；

单片机电路，其信号输入端与脉冲整形电路的输出端连接；

串口电路，其输入端与单片机电路的信号输出端连接，串口电路的输出端为激光接收器的信号输出端。

可选地，光电接收管为PIN光电接收管。

可选地，还包括：电流放大电路，其输入端与光电接收管的信号输出端连接，电流放大电路的输出端与单片机电路的信号输入端连接。

可选地，脉冲整形电路与单片机电路通过I/O接口电路连接。

可选地，串口电路包括RS232串口电路、RS485串口电路、RS422串口电路中任意一种或多种。

可选地，电流放大电路包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3、电阻 R4、电阻R5、电位器RW1、电容C5、电容C6和电容C7；其中，电阻R2 的一端与光电接收管的信号输出端连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1 的3脚连接；电阻R2的另一端还与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；电阻R4的一端与运算放大器U1的1脚连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1的8脚连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的2脚连接，电阻R3的另一端接地；电阻R3的一端还与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；电容C7的一端与运算放大器U1的4脚连接，电容C7的另一端接地；电阻R5的一端与运算放大器U1的7脚连接，电阻R5的另一端与电位器RW1的第一固定端连接；电位器RW1的第二固定端接地；电位器RW1 的滑动端与运算放大器U1的5脚连接；运算放大器U1的5脚还与电阻R5 的另一端连接；运算放大器U1的6脚为输出端。

可选地，脉冲整形电路包括反相器U2、电阻R6和电阻R7；其中，电阻 R6的一端与电流放大电路的输出端连接；电阻R6的另一端与反相器U2的输入端连接；反相器U2的输出端与R7的一端连接；R7的另一端与+5V电源输出端连接。

可选地，单片机电路包括单片机U3、电容C3、电容C11、电容C12和电阻R8；其中，单片机U3的RST脚与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与+5V电源输出端连接；电容C3的一端还与电阻R8的一端连接；电阻 R8的另一端接地；单片机U3的XTAL1脚与电容C12的一端连接；单片机 U3的XTAL2脚与电容C11的一端连接；电容C11的另一端接地；电容C12 的另一端接地；单片机U3的P1.1脚与反相器U2的输出端连接。

可选地，串口电路包括串口芯片U4；其中，串口芯片U4的T1OUT脚与单片机U3的RXD脚连接；串口芯片U4的R1IN脚与单片机U3的TXD 脚连接；串口芯片U4的T1IN脚与后级TXD串口连接，输出TXD信号；串口芯片U4的R1OUT脚与后级RXD串口连接，输出RXD信号。

本发明实施例的有益效果：

通过在激光信号接收器内置单片机和串口电路，在光电接收管接收到激光信号后，通过脉冲整形电路将经过放大的光电信号进行整形、鉴别，传输至单片机，及时对激光信号进行处理转换，再通过串口电路适时传输接收的数据至后级PC端，后级PC端不需要具备激光信号转换的硬件功能模块，只要具备串口接口以及对应的转换协议，即可按协议进行解码数据处理，从而实现在激光接收器端的激光数据通信。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例中一种带串口功能的激光接收器模块的结构图；

图2示出了本发明实施例中一种带串口功能的激光接收器模块的电路图。

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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

本发明实施例提供了本发明实施例提供了一种带串口功能的激光接收器模块，如图1所示，包括光电接收管1，脉冲整形电路2，单片机电路3和串口电路4，其中：光电接收管1设置在激光接收器的信号接收端；脉冲整形电路2的输入端与光电接收管1的输出端连接；单片机电路3的信号输入端与脉冲整形电路2的输出端连接；串口电路4其输入端与单片机电路3的信号输出端连接，串口电路4的输出端为激光接收器的信号输出端。

在本实施例中，激光接收器模块内置的单片机和串口电路，在光电接收管接收到激光信号后，通过脉冲整形电路将经过放大的光电信号进行整形、鉴别，传输至单片机，及时对激光信号进行处理转换，通过串口电路适时传输接收的数据至后级PC端，后级PC端不需要具备激光信号转换的硬件功能模块，只要具备串口接口以及对应的转换协议，即可按协议进行解码数据处理，从而实现在激光接收器端的激光数据通信。

作为可选的实施方式，光电接收管1为PIN光电接收管。

在本实施例中，光电接收管为接收视场大、响应度高的大面积PIN光电接收管。因采用大面积PIN光电接收管，进行光电信号转换，不需要精准瞄准，故无激光信号接收光轴校准要求，使用方便，解决了现有的激光信号接收装置基本都是固定接收的问题。同时，PIN光电接收管使用方便，其响应度高，接收角度范围最大达80°，属大视场接收，解决了现有的激光信号接收装置接收范围窄的问题。

作为可选的实施方式，如图1所示，还包括：电流放大电路5，其输入端与光电接收管1的信号输出端连接，电流放大电路5的输出端与单片机电路3的信号输入端连接。

在本实施例中，由于采用的光电接收管为PIN光电接收管，虽然响应度高响应速度快，频带也较宽工作电压低，偏置电路简单在反偏压下可承受较高的反向电压，所以线性输出范围宽，但是PIN光电接收管I层电阻很大管子的输出电流小，一般多为零点几微安至数微安，通过在其输出端设置电流放大电路，将信号放大以便后续处理。

作为可选的实施方式，如图1所示，脉冲整形电路2与单片机电路3通过I/O接口电路6连接。

在本实施例中，脉冲整形电路2与单片机电路3通过具有双向I/O传输功能的P1口连接，进行数据通信。

作为可选的实施方式，串口电路4包括RS232串口电路、RS485串口电路、RS422串口电路中任意一种或多种。

在本实施例中，为兼容不同的后端连接设备的连接串口，在激光信号接收器中至少设置有RS232串口电路。为提高传输速率和传输距离，可以选用 RS422串口电路。而RS485串口电路则用于多点、双向通信，扩展总线共模范围。

在具体实施例中，还包括电源7，分别与光电接收管1、单片机电路3和电流放大电路5连接，提供工作电压。

作为可选的实施方式，图2示出了本发明实施例中一种激光信号接收器的电路图，电流放大电路5包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3、电阻 R4、电阻R5、电位器RW1、电容C5、电容C6和电容C7；其中，电阻R2 的一端与光电接收管的信号输出端连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1 的3脚连接；电阻R2的另一端还与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；电阻R4的一端与运算放大器U1的1脚连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1的8脚连接；电阻R3的一端与运算放大器U1的2脚连接，电阻R3的另一端接地；电阻R3的一端还与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；电容C7的一端与运算放大器U1的4脚连接，电容C7的另一端接地；电阻R5的一端与运算放大器U1的7脚连接，电阻R5的另一端与电位器RW1的第一固定端连接；电位器RW1的第二固定端接地；电位器RW1 的滑动端与运算放大器U1的5脚连接；运算放大器U1的5脚还与电阻R5 的另一端连接；运算放大器U1的6脚为输出端。

脉冲整形电路2包括反相器U2、电阻R6和电阻R7；其中，电阻R6的一端与电流放大电路的输出端连接；电阻R6的另一端与反相器U2的输入端连接；反相器U2的输出端与R7的一端连接；R7的另一端与+5V电源输出端连接。

单片机电路3包括单片机U3、电容C3、电容C11、电容C12和电阻R8；其中，单片机U3的RST脚与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与+5V 电源输出端连接；电容C3的一端还与电阻R8的一端连接；电阻R8的另一端接地；单片机U3的XTAL1脚与电容C12的一端连接；单片机U3的XTAL2 脚与电容C11的一端连接；电容C11的另一端接地；电容C12的另一端接地；单片机U3的P1.1脚与反相器U2的输出端连接。单片机U3的12脚与电阻 R9一端相连，R9另一端与发光管LED2阳极相连，LED2阴极接地。发光管 LED2用于显示数据传输状态。具体地，单片机U3的XTAL1脚和XTAL2 脚还与晶振X1连接。

串口电路4包括串口芯片U4；其中，串口芯片U4的T1OUT脚与单片机U3的RXD脚连接；串口芯片U4的R1IN脚与单片机U3的TXD脚连接。串口芯片U4的1脚、3脚、4脚、5脚分别与电容C10、C9、C14、C13相连接，电容C10、C9、C14、C13另一端接地。

串口芯片U4的T1IN脚与后级TXD串口连接，输出TXD信号；串口芯片U4的R1OUT脚与后级RXD串口连接，输出RXD信号，与后级PC机串口相连接，进行数据传输。

在具体实施例中，电源7即外接电源VCC，连接稳压器N1的3脚，稳压器N1的2脚接地，1脚输出+5V，并与电阻R1、R5、R7、运算放大器U1 的7脚一端及电容C8一端相连，电容C8另一端接地。电容C1连接稳压器 N1的3脚，另一端接地。电容C2、C3连接稳压器N1的1脚，另一端分别接地。光电接收器GD1接收照射的激光信号，光电接收器GD1一端与电阻 R1、R2相连，另一端接地。

本发明实施例提供的带串口功能的激光接收器模块，由光电接收管、电流放大电路、脉冲整形电路、I/O接口电路、单片机电路、串口电路、PC端接口电路等组成。适用于波长400～900nm微弱激光信号接收，光电接收管为接收视场大、响应度高的大面积PIN接收管，接收的微弱激光信号由电流放大电路进行电流放大，再经脉冲整形电路对电流放大输出信号波形进行整形，通过I/O接口电路，将信号传输至单片机进行脉冲信号处理， RS232/RS422/RS485串口电路与PC端连接，可进行激光数据通信。此外，激光信号接收器电路板体积小，便于功能集成。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims

1.一种带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，包括：

光电接收管，设置在激光接收器的信号接收端；

脉冲整形电路，其输入端与所述光电接收管的输出端连接；

单片机电路，其信号输入端与所述脉冲整形电路的输出端连接；

串口电路，其输入端与所述单片机电路的信号输出端连接，所述串口电路的输出端为所述激光接收器的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述光电接收管为PIN光电接收管。

3.根据权利要求2所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，还包括：电流放大电路，其输入端与所述光电接收管的信号输出端连接，所述电流放大电路的输出端与所述单片机电路的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述脉冲整形电路与所述单片机电路通过I/O接口电路连接。

5.根据权利要求1所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述串口电路包括RS232串口电路、RS485串口电路、RS422串口电路中任意一种或多种。

6.根据权利要求3所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述电流放大电路包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电位器RW1、电容C5、电容C6和电容C7；其中，所述电阻R2的一端与所述光电接收管的信号输出端连接，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器U1的3脚连接；所述电阻R2的另一端还与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端接地；所述电阻R4的一端与所述运算放大器U1的1脚连接，所述电阻R4的另一端与所述运算放大器U1的8脚连接；所述电阻R3的一端与所述运算放大器U1的2脚连接，所述电阻R3的另一端接地；所述电阻R3的一端还与所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端接地；所述电容C7的一端与所述运算放大器U1的4脚连接，所述电容C7的另一端接地；所述电阻R5的一端与所述运算放大器U1的7脚连接，所述电阻R5的另一端与所述电位器RW1的第一固定端连接；所述电位器RW1的第二固定端接地；所述电位器RW1的滑动端与所述运算放大器U1的5脚连接；所述运算放大器U1的5脚还与所述电阻R5的另一端连接；所述运算放大器U1的6脚为输出端。

7.根据权利要求3所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述脉冲整形电路包括反相器U2、电阻R6和电阻R7；其中，所述电阻R6的一端与所述电流放大电路的输出端连接；所述电阻R6的另一端与所述反相器U2的输入端连接；所述反相器U2的输出端与所述R7的一端连接；所述R7的另一端与+5V电源输出端连接。

8.根据权利要求7所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述单片机电路包括单片机U3、电容C3、电容C11、电容C12和电阻R8；其中，所述单片机U3的RST脚与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端与+5V电源输出端连接；所述电容C3的一端还与所述电阻R8的一端连接；所述电阻R8的另一端接地；所述单片机U3的XTAL1脚与所述电容C12的一端连接；所述单片机U3的XTAL2脚与所述电容C11的一端连接；所述电容C11的另一端接地；所述电容C12的另一端接地；所述单片机U3的P1.1脚与所述反相器U2的输出端连接。

9.根据权利要求8所述的带串口功能的激光接收器模块，其特征在于，所述串口电路包括串口芯片U4；其中，所述串口芯片U4的T1OUT脚与所述单片机U3的RXD脚连接；所述串口芯片U4的R1IN脚与所述单片机U3的TXD脚连接；所述串口芯片U4的T1IN脚与后级TXD串口连接，输出TXD信号；所述串口芯片U4的R1OUT脚与后级RXD串口连接，输出RXD信号。