針對(duì)可見(jiàn)光通信技術(shù)應(yīng)用,該文提出了一種基于STM32的可見(jiàn)光通信音頻傳輸系統(tǒng),采用白光LED實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光強(qiáng)度調(diào)制通信。系統(tǒng)包括服務(wù)器、發(fā)射端和接收端3個(gè)模塊。服務(wù)器用于存儲(chǔ)音頻文件并控制播放,在播放音樂(lè)時(shí)采用UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信,將音頻數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)射端;發(fā)射端由STM32單片機(jī)控制接收音頻數(shù)據(jù)并解碼,解碼后的信號(hào)經(jīng)LED驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制為可見(jiàn)光信號(hào);接收端采用光電檢測(cè)元件BPX65將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)互阻放大和濾波電路等處理,使揚(yáng)聲器播放出聲音。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020,37(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

可見(jiàn)光通信原理示意圖

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和可見(jiàn)光通信技術(shù)的局域網(wǎng)音頻傳輸系統(tǒng),并使用STM32F107VC作為主控芯片。系統(tǒng)主要用于近距離傳輸音頻信號(hào)，因此采用模擬音頻信號(hào)進(jìn)行可見(jiàn)光調(diào)制，在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)降低了成本。該系統(tǒng)由服務(wù)器、發(fā)射端和接收端組成，如圖2所示。(1）服務(wù)器用于存儲(chǔ)音樂(lè)文件，在播放時(shí)讀取音樂(lè)文件并將文件通過(guò)UDP協(xié)議以數(shù)據(jù)流的方式發(fā)送給發(fā)射端。

發(fā)射端電路實(shí)現(xiàn)了信號(hào)調(diào)制和可見(jiàn)光發(fā)射功能，如圖3所示，包含音頻信號(hào)調(diào)整和可見(jiàn)光調(diào)制2部分。調(diào)制是指使待傳輸?shù)男盘?hào)加載到光波的過(guò)程，可見(jiàn)光調(diào)制就是通過(guò)改變載波的振幅、強(qiáng)度、頻率等方法，使可見(jiàn)光攜帶信息[11-12]，可通過(guò)三極管放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3中可見(jiàn)光調(diào)制部分。這部分電路利用LED的光調(diào)制特性將調(diào)整后的音頻模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，其工作原理是為白光LED提供適當(dāng)?shù)钠秒娏骱驼{(diào)制電流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信和照明功能。白光LED根據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為單芯片和多芯片2種類(lèi)型。單芯片型的LED是將藍(lán)光、紫光或某一單色LED作為光源，配合熒光粉發(fā)白光，調(diào)制速率和發(fā)光效率較高，適于作為通信調(diào)制光源。傳輸音頻信號(hào)不需要很大的帶寬，出于經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的考慮，本系統(tǒng)采用市面上常見(jiàn)的LWW5SM作為光源。電路中選用的運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M833，具有16 MHz的增益帶寬，其余元件取值已在圖中標(biāo)出。音頻信號(hào)調(diào)整部分對(duì)前級(jí)VS1053音頻解碼模塊輸出的音頻模擬信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，便于后級(jí)可見(jiàn)光發(fā)射電路依據(jù)電流信號(hào)調(diào)制光信號(hào)；采用電容C1將由前級(jí)輸入音頻信號(hào)中的直流分量去除，然后通過(guò)一個(gè)帶RC低通濾波的反向比例器對(duì)其進(jìn)行放大或者縮小并去掉高頻噪聲。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO.  Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[2]基于白光LED可見(jiàn)光通信的音頻傳輸系統(tǒng)[J]. 李志全,謝銳杰,王聰,劉同磊,李文超,顧而丹,牛力勇.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2016(07)
[3]可見(jiàn)光通信應(yīng)用前景與發(fā)展挑戰(zhàn)[J]. 宋小慶,趙梓旭,陳克偉,廖自力.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2015(08)
[4]高速可見(jiàn)光通信中關(guān)鍵使能技術(shù)研究[J]. 李榮玲,商慧亮,雷雨,王一光,王源泉,陸肖元,遲楠.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[5]室內(nèi)可見(jiàn)光通信中的分?jǐn)?shù)間隔均衡技術(shù)[J]. 王俊波,謝秀秀,曹玲玲,盛明,馮敏.  光學(xué)精密工程. 2012(01)
[6]可見(jiàn)光通信及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 丁德強(qiáng),柯熙政.  半導(dǎo)體光電. 2006(02)

博士論文
[1]高速可見(jiàn)光通信的調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李建鋒.北京郵電大學(xué) 2015
[2]室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 何勝陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于STM32的室內(nèi)LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)研究[D]. 王先.山東大學(xué) 2014
[2]室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)研究[D]. 云文岳.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3117124