針對可見光通信技術應用,該文提出了一種基于STM32的可見光通信音頻傳輸系統,采用白光LED實現可見光強度調制通信。系統包括服務器、發(fā)射端和接收端3個模塊。服務器用于存儲音頻文件并控制播放,在播放音樂時采用UDP協議實現網絡通信,將音頻數據傳輸給發(fā)射端;發(fā)射端由STM32單片機控制接收音頻數據并解碼,解碼后的信號經LED驅動電路調制為可見光信號;接收端采用光電檢測元件BPX65將接收到的光信號轉換為電信號,再經互阻放大和濾波電路等處理,使揚聲器播放出聲音。 

【文章來源】：實驗技術與管理. 2020,37(07)北大核心

【文章頁數】：4 頁

【部分圖文】：

可見光通信原理示意圖

本文設計并實現了一個基于UDP網絡協議和可見光通信技術的局域網音頻傳輸系統,并使用STM32F107VC作為主控芯片。系統主要用于近距離傳輸音頻信號，因此采用模擬音頻信號進行可見光調制，在簡化設計的同時降低了成本。該系統由服務器、發(fā)射端和接收端組成，如圖2所示。(1）服務器用于存儲音樂文件，在播放時讀取音樂文件并將文件通過UDP協議以數據流的方式發(fā)送給發(fā)射端。

發(fā)射端電路實現了信號調制和可見光發(fā)射功能，如圖3所示，包含音頻信號調整和可見光調制2部分。調制是指使待傳輸的信號加載到光波的過程，可見光調制就是通過改變載波的振幅、強度、頻率等方法，使可見光攜帶信息[11-12]，可通過三極管放大電路來實現，如圖3中可見光調制部分。這部分電路利用LED的光調制特性將調整后的音頻模擬電信號轉換為光信號，其工作原理是為白光LED提供適當的偏置電流和調制電流，同時實現通信和照明功能。白光LED根據結構，可分為單芯片和多芯片2種類型。單芯片型的LED是將藍光、紫光或某一單色LED作為光源，配合熒光粉發(fā)白光，調制速率和發(fā)光效率較高，適于作為通信調制光源。傳輸音頻信號不需要很大的帶寬，出于經濟性和實用性的考慮，本系統采用市面上常見的LWW5SM作為光源。電路中選用的運算放大器型號為LM833，具有16 MHz的增益帶寬，其余元件取值已在圖中標出。音頻信號調整部分對前級VS1053音頻解碼模塊輸出的音頻模擬信號進行放大和濾波，便于后級可見光發(fā)射電路依據電流信號調制光信號；采用電容C1將由前級輸入音頻信號中的直流分量去除，然后通過一個帶RC低通濾波的反向比例器對其進行放大或者縮小并去掉高頻噪聲。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO.  Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[2]基于白光LED可見光通信的音頻傳輸系統[J]. 李志全,謝銳杰,王聰,劉同磊,李文超,顧而丹,牛力勇.  發(fā)光學報. 2016(07)
[3]可見光通信應用前景與發(fā)展挑戰(zhàn)[J]. 宋小慶,趙梓旭,陳克偉,廖自力.  激光與光電子學進展. 2015(08)
[4]高速可見光通信中關鍵使能技術研究[J]. 李榮玲,商慧亮,雷雨,王一光,王源泉,陸肖元,遲楠.  激光與光電子學進展. 2013(05)
[5]室內可見光通信中的分數間隔均衡技術[J]. 王俊波,謝秀秀,曹玲玲,盛明,馮敏.  光學精密工程. 2012(01)
[6]可見光通信及其關鍵技術研究[J]. 丁德強,柯熙政.  半導體光電. 2006(02)

博士論文
[1]高速可見光通信的調制關鍵技術研究[D]. 李建鋒.北京郵電大學 2015
[2]室內可見光通信系統關鍵技術研究[D]. 何勝陽.哈爾濱工業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]基于STM32的室內LED可見光通信系統研究[D]. 王先.山東大學 2014
[2]室內可見光通信系統調制與解調技術研究[D]. 云文岳.長春理工大學 2008



本文編號：3117124