論白光LED語(yǔ)音通信系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)現(xiàn)范文

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摘要：傳統(tǒng)的無(wú)線電通信的頻帶資源已經(jīng)極其匱乏，而且還存在電磁輻射，尤其在某些電磁敏感區(qū)，無(wú)線電通信還受到嚴(yán)格的限制。而新興的可見(jiàn)光通信相比較于無(wú)線電通信技術(shù)具有安全性好、無(wú)電磁干擾、不需頻帶申請(qǐng)等優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明、通信和定位等多重功能。本文介紹了一種基于白光led的語(yǔ)音通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：白光LED；語(yǔ)音通信；軟件調(diào)試；實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)

一、白光LED語(yǔ)音通信系統(tǒng)的組成

音頻信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由發(fā)射端PC1、系統(tǒng)發(fā)射板、系統(tǒng)接收板和外接音箱設(shè)備組成[1-4]。當(dāng)音頻傳輸系統(tǒng)的發(fā)射板和接收板直接通過(guò)電腦USB口上電后，將音頻線一端和發(fā)射端電腦PC1的音頻口相連接，另一端和發(fā)射板的音頻信號(hào)輸入口相連接，再將發(fā)射板的音頻信號(hào)傳輸端和接收板的音頻信號(hào)接收端對(duì)齊，然后將接收端的音頻口和外部音箱設(shè)備相連接[5-6]。接著在發(fā)射電腦PC1端隨便打開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)音頻并播放后，通過(guò)不斷的調(diào)整發(fā)射板和接收板之間的距離就能得到比較清晰的音頻信號(hào)，至此就完成了聲音形式的信號(hào)的傳輸功能[7]。如下圖1所示。

二、音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)的工作原理

其系統(tǒng)發(fā)射板和系統(tǒng)接收板主要的傳輸過(guò)程如下[8-10]；在發(fā)射端：發(fā)射端PC1可直接將本地音頻文件或者網(wǎng)絡(luò)音頻通過(guò)音頻線傳送到發(fā)射板上，首先通過(guò)USB串口轉(zhuǎn)換芯片CH340G轉(zhuǎn)換成TTL電平信號(hào)，然后通過(guò)DC—DC轉(zhuǎn)換電路模塊采集STM32單片機(jī)處理后，再將調(diào)制了的信號(hào)傳送到LED驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)出高頻率閃爍光信號(hào)，就可實(shí)現(xiàn)將音頻信息加載到LED可見(jiàn)光脈沖上去，然后再發(fā)送到空氣信道中。在接收端：首先通過(guò)光電模塊把檢測(cè)到的光脈沖轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，接下來(lái)傳送到信號(hào)放大模塊對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行放大后，接著把放大的電平信號(hào)傳送到STM32中進(jìn)行解調(diào)處理。將接收到攜帶音頻信息的數(shù)字信號(hào)再通過(guò)DC—DC轉(zhuǎn)換電路模塊還原出來(lái)，最后通過(guò)接收板的音頻輸出端連接的音箱或者喇叭就可以播放出發(fā)射板發(fā)送的音頻信號(hào)。

三、音頻通信系統(tǒng)分析

就室內(nèi)的可見(jiàn)光照明通信系統(tǒng)而言，直射式通信鏈路很容易因?yàn)楸蛔钃醵鴮?dǎo)致通信失敗。然而室內(nèi)環(huán)境中墻體和家具等物體的漫反射現(xiàn)象普遍存在，因此很有必要利用墻面及家居表面的一次反射鏈路及二次反射鏈路作為音頻通信的信道。如下圖2所示，發(fā)射端電腦PC1通過(guò)發(fā)射板發(fā)送出的光脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)平面鏡的一次反射后到達(dá)接收板，通過(guò)調(diào)整發(fā)射板和接收板的距離及角度，外接音響就能清晰的播放出發(fā)射端PC1播放的網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào)。

四、結(jié)論與展望

本文的通信系統(tǒng)完成了聲音信號(hào)的傳輸功能，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)到2m，由于發(fā)射端LED功率較小，因此在背景光強(qiáng)度較大的情況下會(huì)對(duì)聲音信號(hào)傳輸產(chǎn)生一定的干擾。因此LED燈的功率要足夠大才能滿足室內(nèi)的照明要求，同時(shí)為了避免照明死角和通信盲區(qū)的存在，故需要多個(gè)發(fā)射端，同時(shí)直射式鏈路和反射式鏈路還要互補(bǔ)存在才能進(jìn)行有效的通信。

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作者：張立龍 單位：