一种基于光通信的门禁语音通话系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光通信的门禁语音通话系统，包括可见光传输链路、主控制器、音频编码解码器以及音频输入输出端；所述可见光传输链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述主控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述主控制器，所述主控制器将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。该系统实现复杂度和成本低、通信距离远，可以兼顾照明与实时语音对讲，同时系统还可以传输除语音外的其他数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，尤其是一种基于光通信的门禁语音通话系统。
技术介绍
在现有的无线技术当中，除去基于电磁波传输信息的传统射频通信外，还有基于光的无线通信，其中，有基于红外激光等的通信技术，还有基于可见光的无线通信技术。可见光通信技术，是利用发光的二极管发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。将需要传输的数据加载到光载波信号上，并进行调制，然后利用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系统能够覆盖灯光所能达到的范围，不需要电线连接。光通信技术具有极大的发展前景，将为光通信提供一种全新的高速数据接入方式。现有的门禁系统一般采用有线的信号传输，需要预设信号传输线，安装复杂而且成本高，现有的光通信系统复杂度很高，通信距离仅为几×10cm，且存在很难保证RGB三色LED合成白光的问题，不具有实用性。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种实现复杂度和成本低、通信距离远，可以兼顾照明与实时语音对讲的基于光通信的门禁语音系统，同时系统还可以传输除语音外的其他数据。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种基于光通信的门禁语音通话系统，包括；可见光传输链路、主控制器、音频编码解码器以及音频输入输出端；所述可见光传输链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述主控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述主控制器，所述主控制器将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。可选地，所述基于光通信的门禁语音通话系统的上下行链路均使用1W普通白光LED，采用开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调制方式。所述LED驱动电路中，来自单片机的音频数据通过跨导放大电路放大并转换成电流信号，通过Bias-T叠加直流后加载到LED灯上。LED的发散角一般较大，在LED灯前端加距离可调的准直透镜，调节光线的发散角度，以便用于不同距离的照明和通信。所述PD光敏管是接收面积为5mm×5mm，的PD光敏管。PD光敏管面积越大接收的光功率越大，但响应带宽会越小。PD光敏管前端加面积较大的非球面准直透镜增大接收光功率。PD光敏管将光信号转换成电流信号输出，目前的可见光PD光敏管响应灵敏度峰值大多在红光波段，所述PD光敏管灵敏度在LED光谱峰值450nm处不到0.3A\\W。当通信距离较远时，PD光敏管接收的光功率较小，因此输出的电流信号很小，一般只有几×10mA。为了进行后续的数据处理，需要对PD光敏管输出的电流进行放大。所述光接收电路中，第1级的低噪跨阻放大器将电流信号转换成电压信号，再经过第2级电压放大器后电压幅度可达到2～3V，经电压比较器后输出3.3V的TTL信号，输入到单片机进行处理。所述音频编码解码器是一款低功耗、高保真和体积小的WM8960音频编解码器，其集成了麦克风、耳机接口和放大器，因此大大减少了外部电路元器件的数量和电路体积。麦克风输入的模拟音频数据经24bit的ADC采样后进行音频编码，解码后的数据经过24bit的DAC后输出到耳机或扬声器。系统中，编解码器通过数字接口传输音频数据，通过控制接口接收控制数据。该编码器的采样率可以设置为8～48kHz，左、右声道的数据均为16bit，因此语音信号的速率为256～1536kbit/s，当通信速率大于1536kbit/s时就能保证清晰的语音传输。所述基于光通信的门禁语音通话系统采用强度调制和直接检测(IM/DD)，即LED发射光功率随传输信号变化，接收端的光电探测器件，如光电二极管(PD)、雪崩二极管(APD)和摄像镜头等，接收强弱变化的光强并转化成电流信号。由于当收发端之间存在直射链路时，直射链路功率占总接收功率的97.6％，当通信终端的PD位于LED光源之后时，几乎可以忽略发送端光线对自身接收端的干扰影响。因此，上下行链路均使用白光LED进行通信。该专利技术的有益效果：本专利技术的基于光通信的门禁语音通话系统采用OOK-NRZ调制编码方式，降低系统实现复杂度。在发射端LED和接收端PD光敏管前加上透镜，可以减小LED光线的发散角和增加PD光敏管的接收光强，从而增大通信距离。为了实现低成本和低功耗的要求，用单片机作为主控制，控制音频编码解码器，并进行数据的传输。本系统可实现最高2.5Mbit\\s的通信速率，最远通信距离可达40m，系统复杂度低、实现简单、设备体积小、功耗低、成本低和性能稳定，具有较好的实用性。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是LED驱动电路结构示意图；图3是光接收电路结构示意图；图4是音频编码解码器结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一种基于光通信的门禁语音系统作进一步详尽描述：如图1所示，一种基于光通信的门禁语音通话系统，包括：可见光传输链路、主控制器、音频编码解码器以及音频输入输出端；所述可见光传输链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述主控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述主控制器，所述主控制器将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。优选地，所述基于光通信的门禁语音通话系统的上下行链路均使用1W普通白光LED，采用开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调制方式。如图2所示，所述LED驱动电路中，来自单片机的音频数据通过跨导放大电路放大并转换成电流信号，通过Bias-T叠加直流后加载到LED灯上。LED的发散角一般较大，在LED灯前端加距离可调的准直透镜，调节光线的发散角度，以便用于不同距离的照明和通信。优选地，所述PD光敏管是接收面积为5mm×5mm，的PD光敏管。PD光敏管面积越大接收的光功率越大，但响应带宽会越小。PD光敏管前端加面积较大的非球面准直透镜增大接收光功率。PD光敏管将光信号转换成电流信号输出，目前的可见光PD光敏管响应灵敏度峰值大多在红光波段，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光通信的门禁语音通话系统，其特征在于，包括；可见光传输链路、主控制器、音频编码解码器以及音频输入输出端；所述可见光传输链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述主控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述主控制器，所述主控制器将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于光通信的门禁语音通话系统，其特征在于，包括；可见光传
输链路、主控制器、音频编码解码器以及音频输入输出端；所述可见光传输
链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述主
控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩
编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路，所述LED驱动电路根
据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所
述主控制器，所述主控制器将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解
码输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于光通信的门禁语音系统，其特征在
于，所述基于光通信的门禁语音通话系统的上下行链路均使用1W普通白光
LED，采用开关键控-非归零码(OOK-N...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群星，万潇熠，周午贤，
申请(专利权)人：文成县刀锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33