基于大功率白光 LED 的可见光通信

目录
摘要 1
1 、系统方案设计思路 3
2 、方案设计与选择 4
2.1 CPU 的选择 4
2.2 锁相环的选择 4
2.3 光调制中放大器件的选择 4
2.4 显示模块的选择 4
3、系统方案详细设计 5
3.1 可见光通信装置电源模块 5
3.2 可见光通信装置发送端 5
3.2.1 信号调制电路 5
3. 3 可见光通信装置接收端 6
3.3.1 信号解调放大电路 6
4、系统软件设计 8
5、测试结果与分析 8
5.1 仪器设备 8
5.2 各模块测试 9
5.2.1 语音传输模块测试 9
5.2.2 模拟信号传输测试 9
5.2.3 LED 照明模块测试 9
5.2.4 电源模块测试 10
6、总结 10
参考文献 11
1 、系统方案设计思路
本文所设计的可见光通信装置以 MSP430F149 为控制核心，由发送端、接收端两部分组成。使用 MSP430F149 产生 m 序列并完成对装置的温度检测、电压采集及信号传输记录等功能，
并且实时在 12864 上显示。发送端由主控芯片组成的最小系统、前置放大电路、音频调制电路、光调制电路、白光
LED 发射灯、显示模块、24V 电源等模块组成。该部分实现了对两路语音信号和 m 序列的调制并通过可见光发射给接收端的任务。
接收端由放大滤波电路、音频信号功率放大电路、整形电路、音频解调电路、PIIN 光电二极管等模块组成。该部分实现了来自发送端信号的解调、放大和语音输出，以及完成来自 m 序列发生器的波形输出的任务。
总系统框图如下：

2 、方案设计与选择
2.1 CPU 的选择
方案一：采用 51 系列单片机。采用现在比较通用的 51 系列单片机作为整个系统方案的主控 CPU。51 系列单片机应用比较广泛，各种技术都比较成熟，但此系列单片机是 8 位机，处理速度不是很快，I/O 端口较少，资源不够充足。
方案二：采用 MSP430 系列单片机。TI 公司的 MSP430 系列单片机是一种 16 位超低功耗的混合信号处理器，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度；接口方便开发；而且 MSP430 系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便，满足当前低碳经济的要求。
综合以上方案，我们采用 TI 公司的 MSP430 系列单片机，选择方案二。


/********************************************************************/#include <msp430x14x.h>#define CPU_F ((double)8000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))
#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0)) #define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int
#define ulong unsigned long#define  KeyPort         P1IN                              //独立键盘接在P24~P27
#define  LED             P2OUT                             //LED灯接在P5上
uchar key;//*************************************************************************
//       系统时钟初始化
//*************************************************************************void Clock_Init()
{uchar i;BCSCTL1&=~XT2OFF;                 //打开XT振荡器BCSCTL2|=SELM1+SELS;              //MCLK为8MHZ，SMCLK为8MHZdo{IFG1&=~OFIFG;                   //清除震荡标志for(i=0;i<100;i++)_NOP();                      //延时等待}while((IFG1&OFIFG)!=0);           //如果标志为1，则继续循环等待IFG1&=~OFIFG; }void WDT_Init()
{WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;       //关闭看门狗
}//*************************************************************************
//  初始化IO口子程序
//*************************************************************************
void Port_init()
{P1SEL = 0x00;                   //P2普通IO功能P1DIR = 0xF0;                   //P24~P27输入模式，外部电路已接上拉电阻P2SEL = 0x00;                   //P5口普通IO功能P2DIR = 0xFF;                   //P5口输出模式LED = 0xff;}//**********************************************************************
//  键盘扫描子程序，采用逐键扫描的方式
//**********************************************************************uchar Key_Scan(void)
{uchar key_check;uchar key_checkin;key_checkin=KeyPort;            //读取IO口状态，判断是否有键按下key_checkin &= 0x0F;                  //读取IO口状态，判断是否有键按下if(key_checkin!=0x0F)             //IO口值发生变化则表示有键按下{delay_ms(10);                     //键盘消抖，延时20MSkey_checkin =KeyPort;key_checkin &=0x0f;if(key_checkin!=0x0f){  key_check=KeyPort;switch (key_check & 0x0F){case 0x0e: key=4;  break;case 0x0d: key=3;  break;case 0x0b: key=2;  break;case 0x07: key=1;  break;}}}else{key=0xFF;        }return key;} //*************************************************************************
//      主程序
//*************************************************************************void main(void)
{     WDT_Init();                            //看门狗设置Clock_Init();                          //系统时钟设置Port_init();                           //系统初始化，设置IO口属性delay_ms(10);                         //延时100mswhile(1){Key_Scan();                       //键盘扫描，看是否有按键按下if(key!=0xff)                     //如果有按键按下，则显示该按键键值1～4{  switch(key){case 4: LED=0xfe;break;  //给不同的键赋键值，键值1，亮1个LED灯D1case 3: LED=0xfd;break;  //给不同的键赋键值，键值2，亮1个LED灯D2case 2: LED=0xfb;break;    //给不同的键赋键值，键值3，亮2个LED灯D1.D2case 1: LED=0xf7;break;   //给不同的键赋键值，键值4，亮0个LED灯default: LED=0x7f;}           }else{//  LED=key;                 //没有按键的时候显示上次的键值// LED=0x00;  ///}}
///*/}
}

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