可见光通信电路设计

可见光通信电路设计

作者：胡玉叶范栋梁

来源：《报刊荟萃（下）》2017年第11期

摘要：实现了利用LED发光装置和光敏器件传输音频信号和模拟波形信号的功能，输入信号通过LM1875芯片进行功率放大后，再利用555组成的多谐振荡器进行信号的调制，调制后的信号驱动LED达到信号传输的目的，接收部分采用光敏电阻接收LED发送的信号，接收后的信号经过滤波处理和功率放大后送8欧喇叭输出，音频信号没有明显失真。

关键词：LM1875；555；LM2576-ADJ

1总体设计

1.1总体系统构成

基于大功率白光LED的可见光通信装置分为：发送端和接收端两大模块，其中又包括电源模块、音频放大模块、调制模块、LED控制输出模块、可见光接收模块、功放模块、数据采集显示模块等7个子模块组成

1.2总体系统设计思路

发送端和接收端均采用24V单电源供电，电源模块使用LM2576-ADJ芯片组成电压可调电路，首先输入220V交流电源经过变压器变压后输入到LM2576进行稳压处理后作为稳压电源使用；音频放大模块采用采用LM1875作为功放模块，保证输出信号的功率和避免失真；调制模块利用555组成多谐振荡器，将放大后的音频信号和模拟信号调制成方波信号，从而驱动LED进行信号的发送。发送端的音频信号来源于MP3或者是麦克风，模拟信号来源于信号发生器。接收端的光敏器件选用光敏电阻，进行信号的接收，接收到发送端发出的信号后首先进行滤波处理后再进行功率放大，接收端的功放模块采用 LM1875作为功放模块，在安装功放模块时也要加装散热片，功率放大后就可以直接输出到8Ω的喇叭上。数据采集显示模块主要是完成电压、电流信号的采样、处理、显示功能，显示采用了具有中文字库的LCD12864来显示。

调制模块：产品根据设计要求设置了音频调制电路，该电路可将输入的音频信号或单音信号进行调制后控制LED，尽量保证在传输信号过程中保证LED亮度不受输入信号的影响。

2硬件系统设计

2.1电源电路设计图

此电路将220V交流电经24V变压器经过整流滤波后输出电压为24v*1.414=33.9v经

LM2576-ADJ芯片调压后生成24V直流电压。电源电路如图1所示。

将24V直流电压经LM2576-ADJ芯片调压后生成所需的15V、5V直流电压。 LM2576-ADJ稳压电路如图2所示。

2.2功放与调制设计图

此电路将输入的音频信号经LM1875放大，由555多谐振荡器控制端5脚输入放大后的音频信号，3脚得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，完成调制。信号调制电路如图3所示，驱动电路如图4所示，电路用TIP41C作为LED的驱动，并留有电压、电流测试点。

2.3发送和接收电路设计图

如图5所示为信号发送电路，信号从LM1875的1脚输入，4脚输出，功率放大后的信号通过555的5脚输入进行信号的调制，从3脚输出进行LED 驱动。如图6所示信号为接收电路，利用光敏器件作为接收元件，经LM1875放大后用扬声器发声。

3数据采样电路的设计

数据采样部分为本装置设计的一个发挥部分的创新点，装置在运行过程中，需要对LED 的功率进行测算包含电流和电压值的测量，输出部分需要监测输出电压不小于0.4V这个指标，因此本装置增加了数据采样部分，数据经过单片机处理后在LCD上进行显示，题目要求的数据可以实时的显示，使读数更快捷。

参考文献：

[1] 刁修睦，杜保强，宋伟毅主编.《模拟电子技术及应用》.北京大学出版社，2008.6.

[2] 谭浩强著.《C程序设计（第四版）》.北京：清华大学出版社，2010.6.

[3] 樊昌信，曹丽娜编著.《通信原理（第6版）》.国防工业出版社，2007.1.

[4] 刘湘涛，江世明.《单片机原理与应用》.电子工业出版社，2006年7月.