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摘要：LED光通信，就是用LED光來實現無線通信，主要是靠發光二極管(LED)發出的高速亮滅閃爍信號來傳輸信息的。LED光通信具有傳輸數據率高，保密性強，無電磁干擾，無需頻譜認證等優點。該技術現仍處于起步和摸索過程中，但其未來的應用將非常廣泛，室內接入、交通控制、車輛無線導航等，凡是涉及到LED的場合都將是LED光通信技術的潛在應用。 本文提出了以京微雅格低功耗FPGA HR(黃河)系列為主控制器，以溫度傳感器，LED燈，光頻轉換器，LCD屏等為外圍電路的基于LED光數據傳輸的溫度實時傳輸及顯示方案，實現了可靠的溫度值實時傳輸和顯示。 1. 系統功能介紹 本系統主要包括CME-HR03 FPGA，溫度傳感器，光頻轉換器及LCD顯示屏幾個部分，其實現框圖如下所示： 本系統中，首先由溫度傳感器經IIC接口將采集到的溫度值傳送給京微雅格HR系列FPGA中做處理，之后經過UART協議將數據串行的傳送給LED燈，以燈的亮滅閃爍表示數字數據，之后經光頻轉換器，將LED燈傳送的信息轉換為不同頻率的方波，再經FPGA接收還原數據，最后送到16*2的LCD顯示屏上進行溫度值的實時顯示。 在本設計發送模塊中，溫度傳感器每次采集到的溫度值一共9bit，傳送數據格式為：起始位(0)+9bit數據+停止位(1)，每次傳輸一共11bit數據。在發送端，我們啟用波特率發生器來控制發送速率，1bit數據大約占25ms。 在接收端，我們采用5ms的時間間隔不停的對此方波信號進行上升沿計數，如果計數值大于所設閾值，則認為此時發送的數據為0，反之則為1;當接收端檢測到數據的下降沿時，啟動波特率發生器(大約25ms一個間隔)，在波特率發生器輸出高電平的第三個5ms間隔，即為數據的中間采樣點，就這樣在數據下降沿之后連續接收9bit數據送到LCD顯示屏上，即為一次數據傳輸過程結束。 經過測試，該系統可以穩定可靠的實現基于LED光傳輸的溫度值的實時傳輸及顯示。 具體的工作原理如下圖： 2. 硬件實現 該系統用到的器件主要有： 京微雅格HR(黃河)系列FPGA具有超低功耗，超小尺寸等特性，具有豐富的邏輯資源及用戶可配置IO，邏輯性能高達200MHz，可被廣泛的應用在消費電子、汽車電子、手持設備等不同領域。 溫度傳感器可支持任意時刻讀寫，溫度精度為0.5度，其可采集的溫度范圍為-55度至125度。環境溫度與采集的值的對應關系為：環境溫度=采集值*0.5。 光頻轉換接收器可以接收的可見光波長范圍為320nm~1050nm，該器件中含有一個光敏二極管和一個光頻轉換器，可將不同強度的可見光轉換為占空比為50%的不同頻率的方波。 硬件演示鏈接： http://v.youku.com/v_show/id_XNzE1NTU3NjQ4.html |
