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 

#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8MHZ
  do{
    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20MS
    
      key_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100ms
  while(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D1
                case 3: LED=0xfd;break;  //给不同的键赋键值，键值2，亮1个LED灯D2
                case 2: LED=0xfb;break;	 //给不同的键赋键值，键值3，亮2个LED灯D1.D2
                case 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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