[发明专利]一种USB接口LED可见光串行通信装置及其系统

说明书

技术领域

本发明属于自由空间可见光（FSO）通信领域，特别涉及USB接口LED可见光串行通信系统的设计。

背景技术

LED体积小、功率低、使用寿命长。它亮度高，热量低，坚固耐用。相比传统照明灯珠，LED拥有更省电、耐用、环保等突出特点。大功率LED其光效已超前三代光源。除了一般的优点，大功率LED工作电流更大，亮度也更高，点亮时间为纳秒级别。这些特点都使得大功率LED成为可见光通信光源的选择之一。

光纤宽带已开始进入居民家庭。作为光通信的主流，光纤通信已较成熟。但室内可见光通信尚处于初期研究。由于LED光源具有良好的线性度，很多研究者已用LED做出很多FSO的研究成果，包括大量理论仿真以及部分实验结果。

无论如何，LED的可见光照明通信应用已获得实验证实。人们集中于使用LED阵列和PD阵列来提高传输速率和通信质量。这些系统设计的目的是尽可能提高带宽。但其系统结构较复杂，应用的可移植性和选择性不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明提供的一种USB接口LED可见光串行通信装置及其系统，基于将光收发模块分别和电脑接口转换电路耦合，利用USB接口的热插拔性，使得光接收、发送模块可快捷的连接至电脑，实现两台或多台电脑间异步通信，进行小文件传输，传输文件格式不限，从而提供一种装置及系统结构简单，具有较佳的应用可移植性和选择性。同时，LED灯可进行照明，闪烁频率高于人眼极限频率。

为实现上述目的，本发提供了一种便捷USB接口LED可见光串行通信装置及其系统可以使用以下设计方案：

本发明提供了一种USB接口LED可见光串行通信装置，包括：LED光发送部以及光敏二极管光接收部，由直流电源进行供电，分别通过USB‐RS232转接线安装在复数台计算机，利用发送和接收光信号实现复数台计算机之间异步通信，其特征在于：LED光发送部由MAX232电平转换模块、第一与非门、LED的驱动及光调制电路、光源LED组成；以及光敏二极管光接收部包含光敏二极管光接收器和第二与非门，并且并联接入MAX232电平转换模块；其中，在其中一部USB接口LED可见光串行通信装置中的USB‐RS232转接线连接MAX232电平转换模块和计算机，计算机传输串口电平信号经USB‐RS232转接线后，MAX232电平转换模块将串口电平信号转换为TTL电平信号，将TTL电平信号经于第一非门反向后输入到LED的驱动及光调制电路实现光信号的调制，并驱动光源LED，发送光信号，安装在另一台计算机上的USB接口LED可见光串行通信装置中的光敏二极管光接收部接收到光信号后，由光敏二极管光接收器产生TTL电平信号，经过第二与非门反相后接入MAX232电平转换器，最后经USB‐RS232转接线由计算机接收到，完成计算机之间的异步通信。

本发明所涉及的USB接口LED可见光串行通信装置，LED光发送部的LED的驱动及光调制电路采用二进制启闭监控的方法对光信号进行调制。

进一步，LED的驱动及光调制电路包括复数个三级管并联而成，并联的三级管的基极通过第一与非门接入MAX232电平转换器的信号发送端，并联的三级管的发射极与集电极之间连接光源LED，用于驱动光源LED，MAX232电平转换器产生的信号电压经并联的三级管的开关动作实现调制。

此外，本发明同时提供了一种USB接口LED可见光串口通信系统，由复数台USB接口LED可见光串行通信装置分别安装在复数台计算机，并利用的USB接口LED可见光串行通信装置通过发送和接收光信号实现复数台计算机之间异步通信。

上述方案中，两台或多台计算机预先装有转接线的驱动程序，以及串口通信助手软件，并设置对应端口。

本发明通过电脑串口调试助手软件控制，传输信号经USB-RS232的转接线，反相后传递给单颗大功率LED的驱动及光调制电路，构成光发送模块。接收电路采用了小尺寸光敏二极管接收模块，结合USB-RS232的转接线把信号处理后传输到电脑，再由串口调试助手软件解码得到目标信息。这种USB接口LED可见光串行通信系统实现了光源和接收器在距离1米，且固定方向的情况下，两台或多台具备USB接口的电脑间进行小文件传输。通信方式为异步通信。

附图说明

图1是USB接口LED可见光串行通信装置及其系统的结构图；

图2是USB接口LED可见光串行通信装置的LED的驱动及光调制电路连接图；

图3是USB接口LED可见光串行通信装置的光收发模块详细连接图；

图4是传输实验的示波器示意图。