一种可见光通信装置的制作方法

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种可见光通信装置。

背景技术：

可见光通讯，是一种无线通讯技术，是利用荧光灯或发光二极管(LED)等物体发出的明暗闪烁信号来实现信息传输的通信技术，可见光的频率介于400THz(波长780nm)至800THz(波长375nm)之间。使用普通的日光灯时，它的传输能力为10kbit/s。使用LED灯时，则可以到达500Mbit/s。传输距离则可以到达1-2公里。它最大的特色是可以结合固态照明技术。可见光通讯可以应用于光照上网、可见光点播电视业务、可见光新型无线广播、可见光精确定位等领域。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种可见光通信装置，通过在接收端设置信号放大模块、信号解调模块进行数据，并且使用硅光电池接受可见光信号，性能与灵敏度远都高于光电二极管，不会使信号失真，解决了可见光传递信号的设备配套问题，具有信号保真度高，数据发送速度较快，且数据丢失情况较少等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种可见光通信装置，包括：可见光通信的发送端和可见光通信的接收端，二者通过可见光传递信号，可见光通信的接收端包括硅光电池模块、信号放大模块、数字信号解调模块、第二CPU模块和数据输出模块，LED驱动模块、硅光电池模块、信号放大模块和数字信号解调模块依次连接传递信号，数字信号解调模块、数据输出模块与第二CPU模块相连，可见光通信的发送端发出可见光由硅光电池模块接收，经过信号放大、解调后由数据输出模块输出。

上述装置中，所述可见光通信的发送端包括连接第一CPU模块的数据储存模块和LED驱动模块，LED驱动模块发出可见光信号给硅光电池模块。所述LED驱动模块连接第一CPU模块：第一CPU模块输出数字信号给光耦U1，光耦U1另一端接地，信号输入端与电阻R2串联接入光耦U1，光耦U1输出端接Vcc电源，另一端与电阻R1串联接入MOS管Q1，MOS管Q1一端接地，另一端接负载R4与LED相接。所述可见光通信装置中设有开关电源,分别给第一CPU模块和第二CPU模块供电。所述开关电源接通220V市电，输出12V直流电。

本发明有益效果是:1.本装置数据发送速度较快，且数据丢失情况较少。2.本装置通过LED发送信号，既能传输数据，又能进行室内照明。3.本装置结构简单，易于实施，易于维护。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的可见光通信装置的结构框图。

图2是本发明的具体实施方式的LED驱动模块的电路示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种可见光通信装置，如图1所示，包括：可见光通信的发送端和可见光通信的接收端，二者通过可见光传递信号。对于需要发送的数据，以现有技术可以将其转码成二进制数据，将此二进制数据输入进第一CPU模块，将其编码成数字信号，与载波调制后形成高频方波输出至LED驱动模块，使LED发出明暗闪烁信号，以此发送数据。由于发送的数据全部转化为光信号，需要接收端的传感器能接收并输出相应的信号，为此本发明使用硅光电池模块作为传感器，后接设有高频小信号放大器的信号放大模块进行放大，将接收到的光信号再次转化为数字信号并送入接收端控制器(第二CPU模块)进行解调还原原始信号，并将其转换为二进制数据，则可以读取出发送端发送的数据。

可见光通信的接收端包括硅光电池模块、信号放大模块、数字信号解调模块、第二CPU模块和数据输出模块，LED驱动模块、硅光电池模块、信号放大模块和数字信号解调模块依次连接传递信号，数字信号解调模块、数据输出模块与第二CPU模块相连，可见光通信的发送端发出可见光由硅光电池模块接收，经过信号放大、解调后由数据输出模块输出。可见光通信的发送端包括连接第一CPU模块的数据储存模块和LED驱动模块，LED驱动模块发出可见光信号给硅光电池模块。

如图2所示，LED驱动模块连接第一CPU模块，第一CPU模块输出数字信号给光耦U1，光耦U1另一端接地，信号输入端与电阻R2串联接入光耦U1，光耦U1输出端接Vcc电源，另一端与电阻R1串联接入MOS管Q1，MOS管Q1一端接地，另一端接负载R4与LED相接。

对于LED的闪烁频率，即发送的高频方波的频率，由于并不存在对其限制的标准文件，因此可以自行选用合适的频率，在传输数据不会失真的情况下选择频率越高，可以得到的传输速率也会越高。LED驱动模块，在普通LED驱动电路的基础之上加上一个光耦作为开关电路使用，光耦具有工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高等优点，十分适合作为控制LED闪烁的控制元件。本发明选用高频光耦6N137作为控制光耦。市场上还有其他型号的高频光耦，可按需选择。

硅光电池模块中的硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的核心部分是一个大面积的PN结。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。因此信号接收端使用硅光电池为光敏传感器，其性能与灵敏度远高于光电二极管，能够较好的接收到完整的信号，不会使信号失真。后接放大电路(位于信号放大模块中)使用高频MOS管，本发明选用的是IR2013，为防止外界光源干扰，接收第二CPU模块加入比较系统，消除数据误差，使数据获得更加完整，减少错误。

为防止发送数据出现错误或者字节丢失，发送端发送的数据都以分组形式发送，每组二进制数据都分别带有引导码、用户码、用户反码、数据码和数据反码，最后带有停止位，停止位起隔离作用，其中数据码的反码用于对数据的纠错。由于数据传输时有环境光源进行干扰，会导致数据传输出错，为防止出现此情况，在本装置运行前将检测当前环境亮度，根据环境亮度来调整接收端数字信号参考值，同时接收端的信号放大模块采用差分电路进一步消除干扰。

为确保能够稳定接收到光学信号，并减小环境光源干扰，在硅光电池上安装光学天线，这里使用菲涅尔透镜，其有增强信号与抗干扰功能。可见光通信装置中设有开关电源分别连接第一CPU模块和第二CPU模块供电，装置外加电源220V市电，其使用开关电源模块使其降压至12V直流电供其他模块使用。

本装置工作流程如下描述：本装置上电后，第一CPU模块将数据存储模块中的数据读出，按照所使用的数据编码规则，把数据按字节分组发送，每组二进制数据都分别带有引导码、用户码、用户反码、数据码和数据反码，最后带有停止位；调制后输出至LED驱动模块，使LED产生高频信号，由硅光电池模块接收到输出至信号放大模块，再输出至数字信号解调模块，解调后输出至第二CPU模块，由第二CPU模块将输入的数据进行处理，输出到数据输出模块将得到的数据显示或播放出来。如此不断从第一CPU模块用发送数据至第二CPU模块。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。