摘要LED作为冷光源和节能光源,正在不断发展和普及。
所以利用这个新的光源来通信,也变成了目前研究的热门课题之一。
LED光传输技术就是利用常见的LED等室内照明设备,发出肉眼感觉不到的高速明暗闪烁的通信信号,以无线通信的方式来传输数据。
采用无线光通信最大的特点就是它的波长范围大,可以将可见光讯号用不同的波长来进行信号的传输。
可见光还有无电磁辐射、易保密等特点,尤其搭借了照明平台,所以不需要采用另外的传输介质,采用广播方式,受体的数量即容量受到的制约小,但是其缺点是不易实现双向的通信。
这次毕业设计的主要内容是尝试设计并制作一个LED通信试验系统,通过对频率的调制,发出特定的编码信号,接收方利用光电敏感器件接收调制光,解调后还原成数据信号。
最后,本次毕业设计完成了基本功能的LED发射管、接收管的发射和接收工作,并且尝试将其时分复用和频分复用。
在发送端添加了温度传感器和超声波测距传感器,数码管显示,在接收端用1602液晶屏幕显示出来。
两者的对比,反应出通信的正确性。
本设计是基于两个89C51单片机,利用红外led发射装置和HS0038接收装置设计的简单慢速通信。
目标是熟悉单片机的编程思路和学习通信的基本原理。
基本的慢速光通信在传感器与单片机之间的通信上有着广泛的应用。
关键词:LED;调解;解调;频分复用;时分复用IAbstractAs a cold light and energy-saving light source, LED is rapidly developing and being popularization. So using this new light source to communicate has become a hot research topic nowadays. The technology of LED light transmission is to using common LED indoor lamps. Communication signal of high speed light by the naked eye can not feel the flashing, in a way of wireless communication to transmit data. The most special characteristic of light communication is that the light wavelength range is very long, and visible light can be signal transmission in different wavelength. Visible light and no electromagnetic radiation, such as confidentiality, especially a borrowed lighting platform, so do not need to use the transmission medium, the broadcast, the number that is restricted by receptor capacity is small, it is not easy to achieve two-way communication.The main purpose of this paper is to try to design a LED communication system, through the modulation of the frequency coding signal, the photoelectric sensitive device receives the light modulation, demodulation back into the data signal. Finally, the graduation design, completed the basic function of the LED launch tube, receiving tube emission and reception work, and try to time division multiplexing and frequency division multiplexing. The temperature sensor and the ultrasonic ranging sensor is added in the transmitter, the digital tube display, the receiver with 1602 LCD screen display. The contrast of the two, reflect the correctness of communication.The design is based on two MCUs, simple slow communication using infrared LED emission device and HS0038 receiver design. The target is the basic principle of the programming ideas and learning communication with single-chip microcomputer. Slow light communication basic is widely used in communication between sensor and MCU.Keywords: LED; mediation; demodulation; frequency; division;II目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1光通信发展的简要回顾 (1)1.2课题的意义和发展趋势 (1)1.3课题的主要任务和预期目标 (2)第2章总体方案设计 (3)2.1设计思路 (3)2.2系统设计方案 (3)2.2基本光通信原理的介绍和通信方式的设计 (3)2.2.1基本光通信方式的介绍 (3)2.2.2复用技术的介绍 (5)2.2.3通信方式的选择 (6)2.2.4码原理设计 (8)第3章光通信硬件电路的设计 (9)3.1单片机的选择和单片机的工作原理介绍 (10)3.1.1单片机的选择 (10)3.1.2单片机89C51介绍 (10)3.1.3单片机89c51最小系统 (10)3.2发射端的设计 (11)3.2.1发射管的选择 (11)3.2.2红外LED的原理 (11)3.2.3红外LED的设计 (11)3.2.4传感器的设计 (12)3.2.5发射端整体的设计 (12)3.3接收端的设计 (13)3.3.1接收端的选择: (13)3.3.2 HS0038的介绍(引用器件产品说明书部分) (13)3.3.3红外接收装置HS0038的设计 (15)3.3.4接收电路整体的设计 (16)3.4温度传感器ds18b20的介绍和使用(部分引用说明书) (16)3.5超声波传感器的介绍和使用(部分应用说明书) (19)3.6定时器的分时复用 (20)第4章光通信系统软件设计 (21)4.1发射端的程序设计 (21)4.1.1发送端主程序的流程图 (21)4.1.2发射端具体发射过程详解 (22)4.2接收端的程序设计 (25)4.2.1接收端主程序流程图 (25)4.2.2接收端具体接收过程详解 (26)第5章:完成效果和实验结果分析 (27)5.1效果图 (27)5.2结果分析 (28)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录: (32)附录1 整体电路图 (32)附录2 具体程序 (34)第1章绪论1.1光通信发展的简要回顾2000年,日本的Tanaka等人开始对室内LED光通信系统进行理论上的研究,提出了LED光照为朗伯模型的假设,以及对LED光通信系统进行了多次仿真,发现影响系统性能的主要是多径效应。
2003年,日本的Komine等人在1 Mb/s的速率下对电力线通信与LED通信结合进行实验并进行了仿真。
2009年,在中国电子高新科技博览会上,展出了一个LED通信系统,该系统是接收机与发送机相距约30cm双工工作的情况下,实现了200 Mb/s的传输速率。
同年,美国也投入巨资成立了智能光T -程技术研究中心,探索通过LED光源实现无线通信。
目前越来越多的国际化大公司开始加入该计划。
2010年6月,中国科学院通过调制LED所发射的光线已经实现同时接入3个用户,接入带宽为3Mbps,接入距离为5m的互联网连接,同时不影响LED 的照明效果。
并且在上海世博会的“航空馆”和“沪上生态家馆”中展示,此项技术已经达到国际先进水平。
2010年1月,德国人创造了每秒500兆的可见光通信传输新记录[1]。
1.2课题的意义和发展趋势近几年LED产业蓬勃发展,LED由于具有常规照明无可比拟的绿色,节能等优点,取代传统照明成为一种趋势。
且LED响应时间在纳秒级,可以实现信息的高速调制,这个特点使LED在照明的同时进行信息传输成为一种可能。
LED技术的不断进步,且潜在的优点,使LED代替其他传统照明的趋势已经越来越明显。
虽然用Wi-Fi或红外也能实现通信,但通过可见光实现会更加方便或更加安全。
例如,与相邻射频信号之间的互相干扰可能会限制Wi-Fi的使用,而可见光基本上不存在干扰问题;相邻光束可以交相通过,只要它们的目的地不同就可以了。
出于安全考虑,有些地方禁止使用射频通信,比如医院和飞机。
可见光通信在这些场合是理想的替代技术,因为LED照明早已在使用,而可见光通信又不会干扰传送重要任务的系统信号。
同时,可见光通信也具有高数据容量的潜力。
并且只1要有光就可以进行通信,比如一些带背光的招牌,就可以用手机(假定将来,手机作为光通信的一种移动的接受终端)获取广告,餐馆等地信息。
旅游景点的介绍、在书店获得电子图书,看电影时通过光通信把电影下载下来等等,这样会更方便的实现通信[2]。
1.3课题的主要任务和预期目标(1)利用LED进行数据传输。
传输ds18b20采集来的信号,并用另外的单片机接受并且显示出来。
(2)分别用TDMA时分复用技术和FDMA频分复用技术同时传递多个(大约2-3个)信息,并且用解调技术分开然后显示出来。
(3)添加高级功能:DS18b20温度传感器、HC-SR04超声波传感器、1602液晶显示。