具有信息传输功能的照明设备及照明设备信息传输方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有信息传输功能的照明设备，包括壳体，壳体内设置有LED驱动模块和具有时钟单元的控制模块，控制模块的控制信号输出端连接LED驱动模块的控制信号输入端，LED驱动模块输出端连接LED灯组。本发明利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号，控制LED驱动模块驱动LED灯组发光，利用不同频率调制信号驱动产生的LED灯光代表不同的ASCII编码，进行信息传输，实现无线串行异步通信，以人眼无法察觉到的方式进行信息传输，具有较好的保密性。
【专利说明】具有信息传输功能的照明设备及照明设备信息传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种照明设备及信息传输方法，属于可见光无线传输领域，尤其涉及一种利用白光发光LED灯进行信息传输的照明设备及利用照明设备实现信息传输方法。
【背景技术】
[0002]目前，现有的白光发光LED灯主要应用于指示和照明领域，在某些特殊情况下也可实现信息传输功能，如利用白光发光LED灯的“明”、“暗”两种状态分别表示两种代码，在可视范围内以明暗闪烁方式发送信息编码。例如，普通的电筒，通常只是作为照明使用；但在某些特殊情况中，在保证环境较暗的前提下，可通过控制开关发出“明”、“暗”两种状态信号，或在规定时间段内发送若干次“明”信号，进行简单有限的信息传递。但是这种信息传输方式无法保证正常的照明工作，不能以人眼无法察觉其明暗闪烁的方式进行信息传送，保密性较差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种具有信息传输功能的照明设备及照明设备信息传输方法，能够使照明设备在保证正常照明的同时，能够以人眼无法察觉到的方式进行信息传输，具有较好的保密性。
[0004]本发明采用下述技术方案:
一种具有信息传输功能的照明设备，包括壳体，壳体内设置有LED驱动模块和具有时钟单元的控制模块，控制模块的控制信号输出端连接LED驱动模块的控制信号输入端，LED驱动模块输出端连接LED灯组。
[0005]所述的具有时钟单元的控制模块采用STClIFOl单片机，STClIFOl单片机连接有时钟电路和上电复位电路。
[0006]所述的时钟电路包括石英晶振器，石英晶振器的两端分别连接STC11F01单片机的XTALl和XTAL2引脚，第一电容和第二电容组成的串联电路并联在石英晶振器两端；所述的上电复位电路包括串联的第三电容和第一电阻，第三电容的正极连接供电电源，第三电容的负极连接第一电阻第一端，第一电阻第二端接地，STClIFOl单片机的RST引脚连接在第三电容负极和第一电阻第一端之间。
[0007]所述的LED驱动模块包括MAX1848芯片，MAX1848芯片的LX引脚通过稳压二极管、串联的多个LED灯和第二电阻接地，MAX1848芯片的LX引脚还通过电感连接供电电源；MAX1848芯片的V+引脚连接供电电源；MAX1848芯片的OUT引脚通过第四电容接地；MAX1848芯片的CTRL引脚连接STC11F01单片机的控制信号输出端；MAX1848芯片的COPM引脚通过第二电容连接；MAX1848芯片的CS引脚通过第二电阻接地。
[0008]一种通过权利要求1所述的照明设备进行信息传输的方法，利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号，控制LED驱动模块驱动LED灯组发光，利用不同频率调制信号驱动产生的LED灯光代表不同的ASCII编码，进行信息传输。[0009]所述的调制信号频率分别为1KHZ、4 KHz和8 KHz，占空比均为50% ;其中频率为IKHz的调制信号驱动产生的LED灯光不传输信号；频率为4KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“O”;频率为8KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“I”。
[0010]发送数据帧格式为前导码+8位或16位数据，不发送校验码。
[0011]信息传输过程中以字符为单位进行传输，字符与字符之间的时间间隔任意，每个字符中各位以固定时间传送。
[0012]所述的前导码为二进制的“00000000”。
[0013]数据传输速率设定为1000bps。
[0014]本发明利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号，控制LED驱动模块驱动LED灯组发光，利用不同频率调制信号驱动产生的LED灯光代表不同的ASCII编码，进行信息传输，实现无线串行异步通信，以人眼无法察觉到的方式进行信息传输，具有较好的保密性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路不意图；
图3为控制模块发送数据“11001100”的时序图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明所述具有信息传输功能的照明设备，包括壳体，壳体内设置有LED驱动模块和具有时钟单元的控制模块，控制模块的控制信号输出端连接LED驱动模块的控制信号输入端，LED驱动模块输出端连接LED灯组。
[0017]如图2所示，控制模块采用STClIFOl单片机，STClIFOl单片机连接有时钟电路和上电复位电路。时钟电路包括石英晶振器Y，石英晶振器Y的两端分别连接STC11F01单片机的XTALl和XTAL2引脚，第一电容Cl和第二电容C2组成的串联电路并联在石英晶振器Y两端。本发明采用内时钟模式，利用STC11F01单片机内部的振荡电路，在XTALl和XTAL2引脚上外接由一个石英晶振器Y和两个电容C1、C2组成的定时元件，STC11F01单片机内部振荡器便能产生自激振荡。STC11F01单片机的Pl.5引脚还连接有按键开关作为输入装置。
[0018]上电复位电路包括串联的第三电容C3和第一电阻R1，第三电容C3的正极连接供电电源，第三电容C3的负极连接第一电阻Rl第一端，第一电阻Rl第二端接地，STCl IFOl单片机的RST引脚连接在第三电容C3负极和第一电阻Rl第一端之间。当电源通电瞬间，第三电容C3的负极和RST引脚相连，电压全部加在了第一电阻Rl上，RST的输入为高，STC11RU单片机被复位。随着+5V电源给第三电容C3充电，第一电阻Rl上的电压逐渐减小，最后约等于0，STClIFOl单片机即可正常工作。
[0019]LED驱动模块包括MAX1848芯片，MAX1848芯片的LX引脚通过稳压二极管Dl、串联的多个LED灯D2和第二电阻R2接地，MAX1848芯片的LX引脚还通过电感L连接供电电源；MAX1848芯片的V+引脚连接供电电源；MAX1848芯片的OUT引脚通过第四电容C4接地；MAX1848芯片的CTRL引脚连接STC11F01单片机的控制信号输出端Pl.4 ；MAX1848芯片的COPM引脚通过第二电容C2连接；MAX1848芯片的CS引脚通过第二电阻R2接地。LED驱动模块可驱动串联的三个LED灯D2发光工作。
[0020]本发明所述的利用照明设备进行信息传输方法，主要是利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号，控制LED驱动模块驱动LED灯组发光，利用不同频率调制信号驱动产生的LED灯光代表不同的ASCII编码，进行信息传输，实现无线串行异步通信。信息传输过程中以字符为单位进行传输，字符与字符之间的时间间隔任意，每个字符中各位以固定时间传送。
[0021]控制模块产生的调制信号频率分别为11(氏、41(氏和81(氏，占空比均为50%。由于三种调制信号频率占空比相等，所以三种调制状态下的LED灯组的发光强度一致，不会对人眼造成明暗闪烁感觉。
[0022]本发明中，频率为IKHz的调制信号驱动产生的LED灯光不传输信号，此时照明设备处于照明状态；频率为4KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“0”，同时照明设备处于照明状态；频率为8KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“1”，同时照明设备处于照明状态。
[0023]本发明发送的字符信息采用ASCII编码。发送数据帧格式为“前导码”+ “8位或16位数据”，发送过程中不发送校验码，但是使用特定的前导码作为收发双方的同步信号。本实施例中，前导码为二进制的“00000000”，一旦信号接收端接收到照明装置发出的连续的8个“O”信号，信号接收端立即启动数据接收操作，将紧接着前导码的8位或16位数据按照协议速率采样接受并存储。数据传输速率设定为1000bps。发送“11001100”数据的时序如图3所示。
[0024]在利用本发明所述的照明设备及信息传输方法时，如仅需正常照明无信息发送时，控制模块以IKHz的调制信号驱动LED灯组实现正常照明功能；当需要进行信息发送时，控制模块按照1000bps的速率，先以4KHZ的调制信号连续发送8个“O”作为前导码，使信号接收端获得接收同步，紧接着以相同的速率，按照8位或16位数据中“O”和“I”的顺序，分别以4KHZ或SKHz调制信号驱动LED灯组发送信息数据，同时，LED依然保持照明功倉泛。
【权利要求】
1.一种具有信息传输功能的照明设备，其特征在于:包括壳体，壳体内设置有LED驱动模块和具有时钟单元的控制模块，控制模块的控制信号输出端连接LED驱动模块的控制信号输入端，LED驱动模块输出端连接LED灯组。
2.根据权利要求1所述的具有信息传输功能的照明设备，其特征在于:所述的具有时钟单元的控制模块采用STClIFOl单片机，STClIFOl单片机连接有时钟电路和上电复位电路。
3.根据权利要求2所述的具有信息传输功能的照明设备，其特征在于:所述的时钟电路包括石英晶振器，石英晶振器的两端分别连接STC11F01单片机的XTALl和XTAL2引脚，第一电容和第二电容组成的串联电路并联在石英晶振器两端；所述的上电复位电路包括串联的第三电容和第一电阻，第三电容的正极连接供电电源，第三电容的负极连接第一电阻第一端，第一电阻第二端接地，STClIFOl单片机的RST引脚连接在第三电容负极和第一电阻第一端之间。
4.根据权利要求3所述的具有信息传输功能的照明设备，其特征在于:所述的LED驱动模块包括MAX1848芯片，MAX1848芯片的LX引脚通过稳压二极管、串联的多个LED灯和第二电阻接地，MAX1848芯片的LX引脚还通过电感连接供电电源；MAX1848芯片的V+引脚连接供电电源；MAX1848芯片的OUT引脚通过第四电容接地；MAX1848芯片的CTRL引脚连接STC11F01单片机的控制信号输出端；MAX1848芯片的COPM引脚通过第二电容连接；MAX1848芯片的CS引脚通过第二电阻接地。
5.一种通过权利要求1所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号，控制LED驱动模块驱动LED灯组发光，利用不同频率调制信号驱动产生的LED灯光代表不同的ASCII编码，进行信息传输。
6.根据权利要求5所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:所述的调制信号频率分别为1KHZ、4 KHjP 8 KHz，占空比均为50% ;其中频率为IKHz的调制信号驱动产生的LED灯光不传输信号；频率为4KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“O”；频率为8KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值“I”。
7.根据权利要求6所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:发送数据帧格式为前导码+8位或16位数据，不发送校验码。
8.根据权利要求7所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:信息传输过程中以字符为单位进行传输，字符与字符之间的时间间隔任意，每个字符中各位以固定时间传送。
9.根据权利要求8所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:所述的前导码为二进制的“00000000”。
10.根据权利要求9所述的照明设备进行信息传输的方法，其特征在于:数据传输速率设定为1000bps。
【文档编号】H04B10/548GK103560831SQ201310525954
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】陈建明, 曹文思, 周玉, 孙全红, 尚华, 赵明明, 刘子介, 袁保合, 周晓明, 常瑞, 马强, 徐燕, 陈嘉琦, 王成凤 申请人:华北水利水电大学