基于时分多址的可见光通信系统的制作方法与工艺

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种基于时分多址的可见光通信系统。

背景技术：
无线光通信技术又称可见光通讯，其通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，其传输速率高达每秒上千兆。无线光通信通过可见光来进行数据传输，与微波技术相比，有相当丰富的频谱资源，是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备灵活便捷，且成本很低，适合大规模普及应用。现有技术中，LED光通信采用单输出单输入方式，同一个LED只能传输一种有用信号，限制了其应用范围。

技术实现要素：
本发明实施方式所要解决的技术问题在于，提供一种基于时分多址的可见光通信系统，能够实现可见光通信的多输出多输入方式。为了解决上述技术问题，本发明实施方式提供了一种基于时分多址的可见光通信系统，包括发送装置及接收装置，所述发送装置包括外壳；置于外壳内，用于对获取的识别数据进行编码的微处理器，该识别数据为带有首部的开锁信息和带有首部的遥控信息；与所述微处理器连接，外嵌于外壳一端，用于通过可见光信号交叉传输所述微处理器编码后的开锁信息和摇控信息的发送单元；所述接收装置包括用于对接收的可见光信号进行光电转换，将转换得到的电压信号作为数字信号输出的接收单元；与所述接收单元连接，用于识别所述数字信号中携带数据的首部为可识别信息时，对首部对应的信息部分提取并进行解码的处理单元；以及分别与处理单元和主控电路板连接，用于将处理单元解码后的信息部分与预设的校验数据进行比对，当提取的信息部分与预设的校验数据匹配时，向主控电路板发送执行相应动作的信息的验证单元。本发明技术方案提供的通信系统，发送装置采用时分多址的方式发送信息，接收装置识别光信号中携带的不同信息的首部，提取可识别首部对应的信息部分，因此同一发送装置可对应不同的接收装置，不同的接收终端可以共用同一发送装置，从而可实现可见光通信系统的多输出多输入方式，扩大了可将光通信系统的应用范围；另外，信息通过可见光信号来传输，由于光信号的直线传输特性，不容易被窃取，从而提高发送装置传输数据的安全性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明第一实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图2是本发明第一实施方式提供的基于时分多址的光通信示意图；图3是本发明第二实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图4是本发明第三实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图5是本发明第四实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图6是本发明第五实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图7是本发明第六实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图8是本发明第七实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图；图9是本发明第七实施方式提供的发送装置的正视图。具体实施方式下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。本发明实施例中，可见光通信系统采用时分多址的方式，通过光信号向不同的接收装置传输识别数据，从而实现可见光信号的多输出方式。本发明实施例中，基于时分多址的可见光通信系统包括发送装置和接收装置，发送装置通过可见光信号交叉传输开锁信息和摇控信息；接收装置接收病识别可见光信号中携带信息的首部，当首部为可识别信息时，提取首部对应的信息部分，验证提取的信息部分与预设的校验数据匹配时，执行相应的动作。参见图1，是本发明第一实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图，该可见光通信系统包括发送装置110和接收装置120。本实施方式中，发送装置110包括外壳(图1中未标识)；置于外壳内的微处理器111；外嵌于外壳一端的发送单元112。微处理器111，用于对获取的识别数据进行编码，并且将编码后的识别数据发送给发送单元112。具体的，微处理器111将获取的识别数据转换为二进制数据，再根据曼彻斯特编码方式将二进制数据转换为上下沿触发信号。在一个时间周期内，将二进制数据“1”转换为下降沿触发信号，将“0”转换为上升沿触发信号。其中，识别数据为带有首部的开锁信息和带有首部的遥控信息。与微处理器111连接的发送单元112，用于通过可见光信号交叉传输所述微处理器111编码后的开锁信息和摇控信息。该发送单元112可以为发光二极管，接收到下降沿触发信号时发光，接收到上升沿触发信号时不发光。接收装置120可以是门锁、也可以是电器，包括接收单元121、处理单元122、以及与主控电路板(图1中未标识)连接的验证单元123。接收单元121用于对从发送装置110接收的可见光信号进行光电转换，将转换得到的电压信号作为数字信号输出。具体的，接收单元121包括：光电探测器，可以为光电二极管，用于探测发送端发送的基于时分多址的可见光信号，并将其转换成电流信号；对数放大器，用于将电流信号转成电压信号；运算放大器，用于计算对数放大器输出的电压信号伏值的平均值。比较器，用于对电压信号进行判别，小于或者等于伏值平均值的电压信号判定为0，高于伏值平均值的电压信号判定为1，作为数字信号输出。与接收单元121连接的处理单元122，用于识别从接收单元121输出的数字信息中携带数据的首部，当该首部为可识别信息时，提取首部对应的信息部分，并对提取的信息部分进行解码。本实施例中，接收装置120接收到数据的格式为：开锁信息首部-开锁信息段1+遥控信息首部-遥控信息段1……开锁信息首部-开锁信息段n+遥控信息首部-遥控信息段n。当接收装置120为门锁时，接收到的信号为：开锁信息段1+开锁信息段2……开锁信息段n；当接收装置120为电器时，接收到的信号为：遥控信息1+遥控信息2……遥控信息n。处理单元122将提取的信息部分以曼彻斯特编码方式相对应的解码方式转换为二进制数据，从而还原出提取信息部分所代表的二进制数据的意义。具体的，处理单元122包括识别子单元、提取子单元、以及解码子单元，其中：识别子单元，用于识别数字信号中携带数据的首部，判断所述数据是否为可识别数据。例如，当接收装置120为门锁时，则可以识别开锁信息首部；当接收装置120为电器时，则可以识别遥控信息首部。提取子单元，用于所述数据为可识别数据时，提取所述数据的首部对应的信息部分。例如，接收装置120为门锁时，提取子单元提取：开锁信息段1+开锁信息段2……开锁信息段n；当接收装置120为电器时，提取子单元提取：遥控信息1+遥控信息2……遥控信息n。解码子单元，用于将提取单元提取的信息部分转换为二进制数据。具体的，可采用曼彻斯特解码方式将提取的信息部分转换为二进制数据。在一个时间周期内，将电平从高到低转化为数字信号“1”，将电平从低到高转化为数字信号“0”。分别与主控电路板和处理单元122连接的验证单元123，用于将解码后的信息部分与预设的校验数据进行比对，当提取的信息部分与预设的校验数据匹配时，向主控电路板发送执行相应动作的信息。具体的，验证单元123包括比较子单元和动作子单元。比较子单元，用于将解码子单元解码得到的二进制数据与预设的校验数据进行比对，当二进制数据与预设的校验数据满足预设条件时，向动作子单元发送触发信号。其中，二进制数据与预设的校验数据满足预设条件是指：二进制数据与预设的校验数据相同，或者存在对应关系。动作子单元，用于根据接收的触发信号执行相应的动作。例如，当接收装置120为门锁时，执行开锁动作；当接收装置120为电器时，执行控制电源开启或者某个功能进入工作状态的动作。例如，验证单元123接收二进制数据，并将该二进制数据与一预设的校验数据比对，当二进制数据与所述预设的校验数据满足预设条件时，接收装置120解锁或者进入工作状态。其中，预设条件可以是二进制数据与预设的校验数据相同，或存在对应关系。预设的校验数据可以是二进制数据或采用其他便于识别的汇编语言、高级语言等计算机程序设计语言编写的数据。当预设的校验数据采用汇编语言、高级语言等计算机程序设计语言编写的数据时，验证单元123还用于将处理单元122输出的二进制数据、以及预设校验的数据转换为相同的格式进行比较。本实施方式中，由于验证单元123内预设的校验数据并不需要给用户阅读，所以直接采用二进制数据编写，减少数据转换的过程，提高判别速度。参见图2，是本发明第一实施方式提供的基于时分多址的光通信示意图，该基于时分多址的光通信如下：当发送单元112发出可见光信号时，该信号中携带了数据格式如210所示的识别数据。例如，识别数据的格式为：开锁信息首部-开锁信息段1+遥控信息首部-遥控信息段1……开锁信息首部-开锁信息段n+遥控信息首部-遥控信息段n。当然，在其他实施方式中，当所述识别数据为二进制数据时，微处理器111也可以直接将识别数据转换为上下沿触发信号。所述发送单元112也可以在接收到下降沿触发信号时不发光，接收到上升沿触发信号时发光。所述微处理器111可以采用数字芯片。参见图3，是本发明第二实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第一实施方式，发送装置310在微处理器111及发送单元112的基础上，还包括连接于微处理器111与发送单元112之间的驱动电路311，用于将微处理器111输出的电流提高至发送单元112的工作电流，根据微处理器111编码后的上下沿触发信号驱动发送单元112发出可见光信号。本实施方式中，驱动电路311接收到下降沿触发信号时驱动发送单元112发光。参见图4，是本发明第三实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第二实施方式，接收装置420在接收单元121、处理单元122、以及验证单元123的基础上，还包括报警单元421，用于提取的信息部分与预设的校验数据不匹配时，发出报警信息。例如，当提取的信息部分与预设的校验数据不匹配时，发出蜂鸣声。本实施中，接收装置420通过增加报警单元421，当遇到恶意开启的情况时，发出报警信息，进一步提高安全性。参见图5，是本发明第四实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第三实施方式，发送装置510在微处理器111、发送单元112、以及驱动电路311的基础上，还包括第一校验运算单元511，用于对微处理器111编码后的识别数据进行校验运算，以保证该识别数据传输的可靠性。接收装置520在接收单元121、处理单元122、验证单元123、以及报警单元421的基础上，还包括第二校验运算单元521，用于对处理单元122解码后的信息部分进行CRC校验运算，从而保证提取的信息部分的准确性。参见图6，是本发明第五实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第三实施方式，发送装置610在微处理器111、发送单元112、以及驱动电路311的基础上，还包括加密单元611，用于对微处理器111编码后的数据进行加密，该加密单元611可以与微处理器111集成在一起，也可以单独存在。相对应的，接收装置620在接收单元121、处理单元122、验证单元123、以及报警单元421的基础上，还包括解密单元621，用于对处理单元122解码后的信息部分进行解密。例如解密单元621用于对处理单元122输出的二进制数据进行解密。本实施例中，通过增加解密单元611和解密单元621进行解密，提高可见光通信系统在数据传输过程中的安全性。在具体的实施过程中，发送装置610还可以包括连接于微处理器111与加密单元611之间的第一校验运算单元；接收装置620还可以包括连接于解密单元621与验证单元123之间的第二校验运算单元。具体的功能可参见实施例四，此处不再赘述。参见图7，是本发明第六实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第二实施方式，发送装置710在微处理器111、发送单元112、以及驱动电路311的基础上，还包括与微处理器111连接的存储单元711，用于存储识别数据，该识别数据为带有首部的开锁信息和带有首部的遥控信息。本实施方式中，存储单元711可以采用可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器或快闪存储器。所述识别数据可以由厂商直接编写或由用户编写。所述识别数据可以采用二进制编写或采用其他便于识别的汇编语言、高级语言等计算机程序设计语言编写。为了便于阅读，本实施方式中识别数据采用高级计算机语言编写。参见图8，是本发明第七实施方式提供的可见光通信系统的结构示意图。相对于第二实施方式，发送装置810在微处理器111、发送单元112、以及驱动电路311的基础上，还包括与发送装置810的各功能单元连接的第一电源811、以及与第一电源811连接的按键812。第一电源811用于向与其连接各功能单元提供电能。第一电源811可以通过按键812与发送装置810的各功能单元电连接。当按键812接通时，第一电源811与微处理器111、发送单元112、以及驱动电路311实现电导通，从而发送单元112发光，发出表征开锁信息和摇控信息的光信号。当然，在其他实施方式中，发送装置810也可以不包括第一电源811和按键812，而采用USB等接线方式直接通电。第一电源811可以采用充电电池或纽扣电池。接收装置820在接收单元121、处理单元122、以及验证单元123的基础上，还包括分别与接收单元121、处理单元122、以及验证单元123连接的第二电源821，用于向接收单元121、处理单元122、以及验证单元123提供电能。第二电源821可以采用门禁专用稳压电源，也可以采用干电池。当然，在其他实施方式中，接收装置820也可以不包括第二电源821，而采用通过门禁电源变压器与照明电路向连接，实现向可见光通信接收装置各功能模块的供电。参见图9，是本发明第七实施方式提供的发送装置的正视图。该发送装置810包括发送单元112、外壳910、以及按键812，当按键812按下时，发送单元112发出可见光信号。本实施方式提供的发送装置810通过将时分多址技术与可见光通信相结合，通过光信号交叉传输开锁信息和遥控信息，从而该发送装置810发出的可见光信号即可以作为开锁的密码信息，也可以作为遥控家用电器关断的密码信息。从而提高用户体验。以上所揭露的仅为本发明部分实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，在具体的实施过程中，还可以将不同的实施方式进行组合，得到其他的实施例，此处不再赘述。因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。