【正文】 桂林理工大學 GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科實習設計 (論文 ) 題目： 具有光通信功能的發(fā)光二極管手電筒設計 摘要 第一章 緒論 ....................................................3 LED 光通信 原理和關鍵技術 ……………………………… 3 LED 光通信 簡單原理 框架 ......................4 LED 通信原理的調制解調 ...........................4 協(xié)議 …………………………………………… 4 信道編碼技術 …………………………………… 5 1． 3..3 交頻分復用 (OFDM)技術 ……………………………… 5 LED 可見光無線通信的發(fā)展前景 …………………………… 6 第二章 設計方案 ............................................6 可見光通信 發(fā)射 電路 設計原理 ..........................6 可見光通信 接收 電路 設計原理 .........................7 第三章 LED 光通信 電路設計 ......................................7 單片機 AT89S51......................................8 簡介 ............................................8 引腳介紹 ........................................8 獨立式按鍵結構 ......................................10 PIN 光電二極管 .......................................11 光電二極管工作原理 ..............................11 光電二極管結構 ..................................12 系統(tǒng)完整的電路設計圖 ................................13 第四章 軟件的設計 .............................................15 可見光 通信 發(fā)射 程序設計 ..............................15 可見光 通信 接收 程序設計 ..............................19 第五章 結束語 .................................................23 答謝詞 .........................................................24 參考文獻 ......................................................25 摘 要 本次實習 以 AT89S51 單片機作為核心，綜合運用了單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識 。 LED 等具有高亮度、壽命長、性能穩(wěn)定、節(jié)省能源等優(yōu)點，他將成為新 一代的照明工具。由于 LED 的高靈敏度和線性調制特性，因此 LED 照明系統(tǒng)具有傳輸信號的能力 。 LED 作為冷光源和節(jié)能光源，正在不斷發(fā)展和普及，所以利用這個新光源的可見光來通信，也是目前研究的熱門課題。 LED 可見光傳輸技術是利用螢光燈或是白光 LED 等室內(nèi)照明設備，發(fā)出肉眼感覺不到的高速明暗閃爍的訊號，以無線方式來傳輸數(shù)據(jù)。采用可見光另一個特點是它的波長范圍大，可以將可見光訊號用不同的波長進來進行傳輸。從而實現(xiàn)多路通信?？梢姽膺€有無電磁輻射、易保密等特點，尤其搭借了照明平臺，所以不需要采用另外的傳輸介質，采用廣播方式，受體的數(shù)量即容量受到的制約小，其缺點是不易實現(xiàn)雙向的通信。 本設計是一個 led 發(fā)射器，設 計目的就是通過按鍵的不同，發(fā)射出不同的信號。傳統(tǒng)的遙控器都是采用遙控發(fā)射專用集成芯片，由于這些芯片的功能鍵數(shù)及功能收到特定的限制，只適合于某一專用電器產(chǎn)品的應用，應用范圍受到限制，本設計采用單片機制作，采用編 程的方法，由于編程具有靈活性，故應用范圍較廣 。 第一章、 緒論 和關鍵技術 LED 可見光傳輸技術是利用螢光燈或是白光 LED 等室內(nèi)照明設備，發(fā)出肉眼感覺不到的高速明暗閃爍的訊號，以無線方式來傳輸數(shù)據(jù)。采用可見光另一個特點是它的波長范圍大，可以將可見光訊號用不同的波長進來進行傳輸。 從而實現(xiàn)多路通信?？梢姽膺€有無電磁輻射、易保密等特點，尤其搭借了照明平臺，所以不需要采用另外的傳輸介質，采用廣播方式，受體的數(shù)量即容量受到的制約小，其缺點是不易實現(xiàn)雙向的通信。 LED 可見光無線通信主要包括以下幾個方面的關鍵技術 （ 1）光信號接受技術。在 LED 可見光通信系統(tǒng)中，存在著強烈的背景噪聲和電路固有噪聲的干擾，距離越大信號越微弱，需要有選擇靈敏度高、響應速度快、噪聲小的新型光電探測器。 （ 2）調制、編碼以及解調技術。 LED 可見光無線通信系統(tǒng)大多采用強度調制 (M)de 直接檢測（ DD）非相干系統(tǒng)，編 碼方式大多為二進制 OOK（開關鍵控）編碼。在實際光通信系統(tǒng)中，曼切斯特編碼的性能優(yōu)于 OOK 編碼。 （ 3）碼間干擾克服技術。在室內(nèi) LED 可見光通信系統(tǒng)中， LED 光源具有較大的發(fā)射功率和寬廣的輻射角，光線分布在整個房間。 OOK 編碼器輸出的矩形脈沖在傳播過程中，由于 LED 單元燈分布位置不同及大氣信道中存在的粒子散射導致了 不同的傳輸延遲光脈沖會在時間上延時，產(chǎn)生碼間干擾（ ISI），通過可控的方式將 ISI 引入發(fā)射信號，采用抗擾動濾波器的相關電平編碼，可降低 ISI 的影響。 發(fā)送 信號被加入到交流電的正弦波上，傳送到 LED 設備上；接著，交流載波在進入 LED 之前被分成兩部分，一部分整流成直流電后，用于照明，另一部分通過帶通濾波器，分離出的傳輸信號用于調制和控制 LED 的發(fā)光強弱以形成調制后的光載波信號，通過光電二極管接受，轉化為電信號，然后再通過解調器譯碼，送往終端。 可見光通信原理的調制解調 協(xié)議說明 NEC 協(xié)議特點 :8 位地址和 8 位命令為提高可靠性，地址和命令都傳輸 2次 ,脈沖間隔調 38kHz 載波頻率 (1)NEC 的 0 和 1 的脈沖定義在發(fā)送端：①每一位時間為 （ 560us+560 個低電平）或 （ 560us+1680us），調制采用脈沖間隔時間長短調制每一位。②每一個脈沖都是由 560uS 長度的 38kHz 載波脈沖構成的，占空比為 1/4 或 1/3（約 21 個周期）。 邏輯 1： 邏輯 0： 而在接收端：沒有脈沖的時候為高電平，接收到脈沖的時候為低電平，故邏輯 1為 560us 低 +1680us 高，邏輯 0 變?yōu)?560us 低 +560us 高。（因為 560us 是載波脈沖，故為低了，剩余的沒有脈沖，故為高了，從而 根據(jù)接收到的高電平的脈寬可以區(qū)分 0與 1）；由這里我們可以得出在 0與 1之間， 1高電平持續(xù)時間為 ,0持續(xù)的時間為 . 信號發(fā)射 信號調制 LED信號發(fā)射 PIN光電接收 信號解調 信號顯示 噪聲 編碼器 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。芯片的用戶識別碼固定為十六進制 01H；后 16 位為 8 位操作碼（功能碼）及其反碼。 1． 數(shù)字信號在傳輸過程中不可避免地受到各種噪聲干擾．導致傳送的數(shù)據(jù)流產(chǎn)生誤碼．從而使接收端出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。比如：圖象跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等。信道編碼 技術對數(shù)據(jù)流進行相應的處理．使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力．提高數(shù)據(jù)傳輸效寥，降低誤碼率．并最終提高數(shù)據(jù)的通信距離。暨南大學陳長纓、趙俊提出一種適用于 LED數(shù)字傳輸?shù)?mBnB分組編碼技術。通常來說．分組碼是指將原始信