唐世民　顏廷堅　李盛源　張明路　吳貴芳　王曉紅

摘 要：主要介紹由STC89C52RC單片機為基礎(chǔ)部件設(shè)計形成的基于可見光通訊技術(shù)的Ra-Fi產(chǎn)品設(shè)計方案，本文將圍繞系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)各模塊技術(shù)設(shè)計為中心來闡述，從而使信號發(fā)射源變?yōu)榭梢姽庠?，并將有特制微芯片的LED燈控制安裝在裝置中，通過其亮、滅，發(fā)出肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息，并在終端輸出。該技術(shù)具有建設(shè)便利、光源易得能耗低并且安全的優(yōu)勢，可以更大程度上滿足人類發(fā)展的需求，Ra-Fi產(chǎn)品設(shè)計將會為網(wǎng)絡(luò)時代開啟一場新革命。

關(guān)鍵詞：單片機;Ra-Fi;可見光通訊技術(shù);信息傳輸;模塊設(shè)計

1 概述

近年來，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們已經(jīng)大體脫離以往運用飛鴿書信的通訊方式。4G通訊的飛速發(fā)展和5G通訊的嶄露頭角更大的方便了人們的生活方式，與此同時也出現(xiàn)了諸多問題影響其使用。首先對于我國來說，現(xiàn)代通訊的普遍使用是基于大約500萬個信號塔建設(shè)完工，成本比較高，而且信號塔發(fā)射的電波對人們的健康造成一定影響，但是在沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地域，又無法進(jìn)行通訊;其次，網(wǎng)速也是現(xiàn)代通訊的一大痛點;再者，由于電磁波可以穿透物體有被截取信息的可能性，使用者對于信息的安全存在質(zhì)疑。本文將設(shè)計研發(fā)出一種基于可見光通訊技術(shù)的Ra-Fi產(chǎn)品來解決以上問題。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

Ra-Fi產(chǎn)品的設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，以STC89C52RC單片機為控制器，與光電檢測器相連，還與可見光通信路由器相連接。利用光電接收器對可見光進(jìn)行采集，把這些采集到的光信號通過光電檢測器轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信號送給STC89C52RC單片機，并將電信號由單片機送到與此相連的可見光通訊路由器進(jìn)行簡單處理，使其調(diào)制為光信號，通過白光LED發(fā)射，在終端可見光適配器上解調(diào)出信息并實現(xiàn)無線通迅。系統(tǒng)的模塊圖如下圖所示。

3 系統(tǒng)各模塊技術(shù)設(shè)計

3.1 光源接收模塊

該模塊采用光電接收器進(jìn)行對光的接收和處理，并將其轉(zhuǎn)化為光信號。本模塊在少光或者微光的前提下，與波分復(fù)用器配合使用，采用光電接收器與波分復(fù)用器配合使用具有的優(yōu)勢在于其可以很好的提高光纜的使用率，在一定程度上降低成本造價。并且可以相對簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)連接變得更加穩(wěn)定，避免用戶在使用時出現(xiàn)連接不穩(wěn)定、掉網(wǎng)的狀況。因為光是沿直線傳播的，處于直線外部截取不了信息，所以在信息的安全性上也有了一定保障。

3.2 光源檢測模塊

采用光電檢測器引腳與接收器相連，以此來接收光信號，再由檢測器內(nèi)部外加反向偏壓的PN結(jié)的作用下將光信號轉(zhuǎn)變成電信號。光電檢測器的選?。篜IN光電探測器。

3.3 電路模塊

采用前置放大電路作為對光信號的處理電路，對光信號進(jìn)行放大，最后再還原成原來的信號。選擇接近理想運算放大器的芯片：AD8571集成運算放大器。將芯片裝入檢測器中，對光信號轉(zhuǎn)化為的電信號進(jìn)行放大恢復(fù)等處理。

3.4 控制（中樞）模塊

采用STC89C52RC單片機為控制器。該系統(tǒng)采用單片機構(gòu)成具有判斷、運算、控制和計數(shù)的裝置，單片機在系統(tǒng)中主要起到一個承上啟下的過渡作用。STC89C52RC單片機可以很好的實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制和管理要求。

3.5 調(diào)制模塊

該系統(tǒng)采用可見光通訊路由器來起到對處理之后的電信號的調(diào)制作用。在路由器中，通過可見光編碼技術(shù)對光進(jìn)行編碼成為有信息的光信號，隨后進(jìn)行調(diào)制，便將光信號發(fā)送出去。調(diào)制的方法也有許多，這里簡單介紹兩種調(diào)制方式。第一種，使用開關(guān)進(jìn)行調(diào)制控制，可以使用BAN10M-TFR光電感應(yīng)開關(guān)，實現(xiàn)有光自動進(jìn)行調(diào)制，簡單來說即收到光信號為1，若無光信號則為0。第二種方式是正交頻分復(fù)用的方式，即OFDM，這種方式相比較其他類型方式的光帶頻率要高一些，抗干擾能力也比較強，是一種理想的調(diào)制方式。

3.6 解調(diào)模塊

解調(diào)模塊則是在終端上對收到的光信號進(jìn)行接收、解調(diào)，即反向的調(diào)制、編碼，形成手機、電腦等終端設(shè)備可以識別的段碼、信號，然后進(jìn)行使用。解調(diào)的方式如同上文所提到的調(diào)制模塊所提到的方式相同，也可以使用開關(guān)進(jìn)行反向調(diào)制，或使用OFDM進(jìn)行解調(diào)。之后，終端設(shè)備即可識別使用。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的基于可見光通訊技術(shù)的Ra-Fi產(chǎn)品可以實現(xiàn)對可見光的充分利用，同時也能很好的改善現(xiàn)代通訊的一些弊端。產(chǎn)品技術(shù)成熟后，可以應(yīng)用到生活中的方方面面，例如：海底探測、多人場所、醫(yī)院交通等。以STC89C52RC單片機為核心控制器，以光電接收、檢測處理和電信號的調(diào)制為核心技術(shù)設(shè)計出的該產(chǎn)品，具有建設(shè)便利、光源易得、傳輸速度快、綠色健康、信息安全等優(yōu)勢，其價值顯而易見。利用可見光通訊技術(shù)設(shè)計的Ri-Fi產(chǎn)品將會廣泛應(yīng)用到廣大人民群眾中，它的出現(xiàn)將會為網(wǎng)絡(luò)時代開啟一場新革命。

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