基于LED光數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟葘?shí)時(shí)顯示系統(tǒng)

　　摘要：LED光通信，就是用LED光來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，主要是靠發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的高速亮滅閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的。LED光通信具有傳輸數(shù)據(jù)率高，保密性強(qiáng)，無(wú)電磁干擾，無(wú)需頻譜認(rèn)證等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)現(xiàn)仍處于起步和摸索過(guò)程中，但其未來(lái)的應(yīng)用將非常廣泛，室內(nèi)接入、交通控制、車輛無(wú)線導(dǎo)航等，凡是涉及到LED的場(chǎng)合都將是LED光通信技術(shù)的潛在應(yīng)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(zhuǎn)換器，LCD屏等為外圍電路的基于LED光數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/溫度">溫度實(shí)時(shí)傳輸及顯示方案，實(shí)現(xiàn)了可靠的溫度值實(shí)時(shí)傳輸和顯示。

　　關(guān)鍵字：LED，光通信，F(xiàn)PGA，溫度顯示

　　1. 系統(tǒng)功能介紹

　　本系統(tǒng)主要包括CME-HR03 FPGA，溫度傳感器，光頻轉(zhuǎn)換器及LCD顯示屏幾個(gè)部分，其實(shí)現(xiàn)框圖如下所示：

　　本系統(tǒng)中，首先由溫度傳感器經(jīng)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(jīng)過(guò)UART協(xié)議將數(shù)據(jù)串行的傳送給LED燈，以燈的亮滅閃爍表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，之后經(jīng)光頻轉(zhuǎn)換器，將LED燈傳送的信息轉(zhuǎn)換為不同頻率的方波，再經(jīng)FPGA接收還原數(shù)據(jù)，最后送到16*2的LCD顯示屏上進(jìn)行溫度值的實(shí)時(shí)顯示。

　　在本設(shè)計(jì)發(fā)送模塊中，溫度傳感器每次采集到的溫度值一共9bit，傳送數(shù)據(jù)格式為：起始位(0)+9bit數(shù)據(jù)+停止位(1)，每次傳輸一共11bit數(shù)據(jù)。在發(fā)送端，我們啟用波特率發(fā)生器來(lái)控制發(fā)送速率，1bit數(shù)據(jù)大約占25ms。

　　在接收端，我們采用5ms的時(shí)間間隔不停的對(duì)此方波信號(hào)進(jìn)行上升沿計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)值大于所設(shè)閾值，則認(rèn)為此時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)為0，反之則為1;當(dāng)接收端檢測(cè)到數(shù)據(jù)的下降沿時(shí)，啟動(dòng)波特率發(fā)生器(大約25ms一個(gè)間隔)，在波特率發(fā)生器輸出高電平的第三個(gè)5ms間隔，即為數(shù)據(jù)的中間采樣點(diǎn)，就這樣在數(shù)據(jù)下降沿之后連續(xù)接收9bit數(shù)據(jù)送到LCD顯示屏上，即為一次數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程結(jié)束。

　　經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)基于LED光傳輸?shù)臏囟戎档膶?shí)時(shí)傳輸及顯示。

　　具體的工作原理如下圖：

　　2. 硬件實(shí)現(xiàn)

　　該系統(tǒng)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(dá)200MHz，可被廣泛的應(yīng)用在消費(fèi)電子、汽車電子、手持設(shè)備等不同領(lǐng)域。

　　溫度傳感器可支持任意時(shí)刻讀寫(xiě)，溫度精度為0.5度，其可采集的溫度范圍為-55度至125度。環(huán)境溫度與采集的值的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：環(huán)境溫度=采集值*0.5。

　　光頻轉(zhuǎn)換接收器可以接收的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍為320nm~1050nm，該器件中含有一個(gè)光敏二極管和一個(gè)光頻轉(zhuǎn)換器，可將不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光轉(zhuǎn)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