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采用LED光通信技术实现温度实时显示系统的设计

2019-3-3 12:22 PM| 发布者: admin| 查看: 1157| 评论: 0

摘要: LED光通信,就是用LED光来实现无线通信,主要是靠发光二极管(LED)发出的高速亮灭闪烁信号来传输信息的。LED光通信具有传输数据率高,保密性强,无电磁干扰,无需频谱认证等优点。该技术现仍处于起步和摸索过程中, ...

LED光通信,就是用LED光来实现无线通信,主要是靠发光二极管(LED)发出的高速亮灭闪烁信号来传输信息的。LED光通信具有传输数据率高,保密性强,无电磁干扰,无需频谱认证等优点。该技术现仍处于起步和摸索过程中,但其未来的应用将非常广泛,室内接入、交通控制、车辆无线导航等,凡是涉及到LED的场合都将是LED光通信技术的潜在应用。

1. 系统功能介绍

本系统主要包括CME-HR03 FPGA温度传感器,光频转换器及LCD显示屏几个部分,其实现框图如下所示:

采用LED光通信技术实现温度实时显示系统的设计

本系统中,首先由温度传感器经IIC接口将采集到的温度值传送给FPGA中做处理,之后经过UART协议将数据串行的传送给LED灯,以灯的亮灭闪烁表示数字数据,之后经光频转换器,将LED灯传送的信息转换为不同频率的方波,再经FPGA接收还原数据,最后送到16*2的LCD显示屏上进行温度值的实时显示。

在本设计发送模块中,温度传感器每次采集到的温度值一共9bit,传送数据格式为:起始位(0)+9bit数据+停止位(1),每次传输一共11bit数据。在发送端,我们启用波特率发生器来控制发送速率,1bit数据大约占25ms。

在接收端,我们采用5ms的时间间隔不停的对此方波信号进行上升沿计数,如果计数值大于所设阈值,则认为此时发送的数据为0,反之则为1;当接收端检测到数据的下降沿时,启动波特率发生器(大约25ms一个间隔),在波特率发生器输出高电平的第三个5ms间隔,即为数据的中间采样点,就这样在数据下降沿之后连续接收9bit数据送到LCD显示屏上,即为一次数据传输过程结束。

经过测试,该系统可以稳定可靠的实现基于LED光传输的温度值的实时传输及显示。

具体的工作原理如下图:

采用LED光通信技术实现温度实时显示系统的设计

2. 硬件实现

该系统用到的器件主要有:

FPGA具有超低功耗,超小尺寸等特性,具有丰富的逻辑资源及用户可配置IO,逻辑性能高达200MHz,可被广泛的应用在消费电子、汽车电子、手持设备等不同领域。

温度传感器可支持任意时刻读写,温度精度为0.5度,其可采集的温度范围为-55度至125度。环境温度与采集的值的对应关系为:环境温度=采集值*0.5。

光频转换接收器可以接收的可见光波长范围为320nm~1050nm,该器件中含有一个光敏二极管和一个光频转换器,可将不同强度的可见光转换为占空比为50%的不同频率的方波。


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