本發(fā)明設計了一種基于LED可見光通信技術的無輻射胎教裝置，尤其涉及了可見光通信技術，屬于通信技術領域。

背景技術：

現(xiàn)代醫(yī)學證實胎兒確有接受教育的潛在奇能，孕26周左右胎兒的條件反射基本上已經(jīng)形成。在孕26周前后，科學、適度地給予早期人為干預，可以使胎兒各感覺器官在眾多的良性信號刺激下，功能發(fā)育得更加完善，同時還能起到發(fā)掘胎兒心理潛能的積極作用，為出生后的早期教育奠定下良好基礎。然而，不正確的胎教方式會給胎兒造成負面影響，因此在孕期中使用科學有效的胎教裝置十分必要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)胎教裝置在使用過程中帶來的負面影響，設計出一種基于LED可見光通信技術的無輻射胎教裝置。通過手持裝置的控制鍵選擇相應胎教模式，手持裝置與系統(tǒng)接收模塊通過LED可見光進行數(shù)據(jù)的通信，系統(tǒng)接收模塊接收到信息后有相應工作模式。由于在LED可見光進行通信是將電能量轉變?yōu)楣饽芰吭俎D變?yōu)殡娔芰?，光能?光輻射信號)不屬于電磁輻射，所以在進行胎教行為時無電磁輻射對人體的傷害，同時可進行光照胎教。

本發(fā)明涉及的裝置包含了系統(tǒng)發(fā)送模塊、系統(tǒng)接收模塊、顯示模塊及控制模塊四個部分。顯示模塊、控制模塊分別與系統(tǒng)發(fā)送模塊相連組成手持裝置，系統(tǒng)接收模塊組成的接收裝置在使用時放置在孕婦腹部。

系統(tǒng)發(fā)送模塊包含發(fā)光二極管、發(fā)送主控PCB電路板，其中發(fā)送主控PCB電路板由偏置器與調制電路共同組成。所述系統(tǒng)發(fā)送模塊利用發(fā)光二極管高速點滅的發(fā)光響應特性，將調制的可見光信號直接在空氣中傳輸。系統(tǒng)發(fā)送模塊包含光發(fā)射系統(tǒng)，它是利用半導體器件高速點滅的發(fā)光響應特性，將調制的可見光信號直接在空氣中傳輸，使可見光通信與照明相結合構建出照明和通信兩用基站燈，為通信提供了一種全新的帶寬接入方式。發(fā)光二極管是電流驅動的單向導通器件，為了保證發(fā)光二極管的正常工作，其驅動電路一般采用恒流源且采用高密度的集成電路。

顯示模塊為顯示屏，用于顯示當前工作模式與工作狀態(tài)，顯示模塊與系統(tǒng)發(fā)送模塊相連。

控制模塊包含安全電源、控制鍵、存儲器。按鍵實現(xiàn)對裝置功能的選擇控制；存儲器用于讀取外置存儲設備的數(shù)據(jù)；安全電源用于供電，以上三部分協(xié)同合作對手持裝置進行控制。顯示模塊、控制模塊分別與系統(tǒng)發(fā)送模塊的調制電路直接相連并進行數(shù)據(jù)通信，通過選擇不同模式在顯示屏上顯示不同內容，進行不同胎教行為。

系統(tǒng)接收模塊包含接收主控PCB電路板、揚聲器，其中接收主控PCB電路板由光電探測器、解調器、帶通濾波器共同組成的。光接收系統(tǒng)中使用的光電探測器，是一種把光輻射信號(光能量)轉變成為電信號(電能量)的器件，其原理是基于光輻射與物質的相互作用所產生的光電效應；揚聲裝置將經(jīng)過調制的濾波信號進行處理后可進行外放。

本發(fā)明所述裝置具有積極的效果：(1)本發(fā)明采用可見光通信技術能夠有效避免使用過程中電磁輻射的產生；(2)在進行光照胎教時，本裝置更科學的使用黃光光源，合理的控制時間，有效促進胎兒視覺功能的建立和發(fā)育。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中基于LED可見光通信技術的無輻射胎教裝置的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的胎教裝置框圖。

上述附圖中圖1的標記如下：

1、發(fā)光二極管；2、發(fā)送端外殼；3、發(fā)送主控PCB電路板；4、控制鍵；5、顯示屏；6、存儲器；7、安全電源；8、接收端外殼；9、揚聲器；10、接收主控PCB電路板。

具體實施方式

下面結合附圖闡述本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示的本發(fā)明中基于LED可見光通信技術的無輻射胎教裝置的結構示意圖，用于孕婦懷孕中后期對胎兒進行胎教，包括圖示的10種組成部分。1～7組成發(fā)送端，8～10組成接收端。首先通過發(fā)送端的選擇控制鍵確定模式，不同的按鈕觸發(fā)系統(tǒng)模塊不同工作狀態(tài)。

光照胎教模式下，光發(fā)射系統(tǒng)中的發(fā)光二極管點亮，發(fā)出波長為570nm的黃光，此時無數(shù)據(jù)通信，孕婦只需將裝置緊貼腹壁照射腹中胎兒頭部方向即可，每次胎教光照時間及頻率已經(jīng)設定好，每次五分鐘；音樂胎教模式下，光發(fā)射系統(tǒng)中通信發(fā)射部分開始工作，讀取內存中的音頻數(shù)據(jù)，對從函數(shù)發(fā)生器產生的正弦波信號進行放大，隨后，將放大后的信號加載到由恒流源驅動的LED發(fā)光二極管的直流偏置電流上，也就是把原始的二進制比特流經(jīng)過預處理和編碼調制之后，驅動發(fā)光二極管，對發(fā)光二極管進行強度調制，將電信號轉換為光信號。其中，因為PIN硅光電平面二極管具有電容小、渡越時間短、靈敏度高、溫度不敏感、適用場合受限制較少等特點，而且廉價、體積小、重量親、可靠性好、使用方便，因而在此裝置中選用這類二極管。在發(fā)射端進行的數(shù)據(jù)處理中，預處理指的是預均衡，為了補償器件、信道對信號帶來的失真，通過采用預均衡技術提高發(fā)光二極管的響應帶寬，提高傳輸速率。由于LED光源發(fā)出的是非相干光，無法提供穩(wěn)定的載波，所以VLC鏈路采用光強調制和直接檢測的方法，通信鏈路主要選擇直射式數(shù)據(jù)連接。然后承載著傳輸數(shù)據(jù)的光信號在自由空間內進行傳輸，通過接收機前端的透鏡，聚焦到光電探測器上，因為PIN光電探測器的波長響應范圍大約為0.4～1.1μm，所以很適合做此裝置的信號檢測，接著光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，需經(jīng)接收電模塊，就是用來對此電信號進行解調和數(shù)字信號處理，從而恢復原始數(shù)據(jù)。解調芯片內包括低噪聲放大器，自動增益控制電路，時鐘恢復電路及數(shù)字你信號處理模塊等，PIN接受的信號首先經(jīng)過低噪聲自動增益控制放大器放大，然后送入解調模塊解調。OFDM信號解調后將恢復的信號進行后端的信號處理與均衡，然后由FPGA進行MAC解析，最終恢復出原始的數(shù)據(jù)。同時會在對信號處理時進行濾波，濾出500～2000HZ以外的頻段，這是科學研究得出的對胎兒安全的頻段范圍，不會對胎兒會造成的危害。當設備電量不足時，可使用充電設備對其進行充電。如進行胎教作業(yè)時不想繼續(xù)使用，可通過選擇按鍵關閉設備。

如圖2所示的本發(fā)明中胎教裝置框圖，包含了系統(tǒng)發(fā)送模塊、系統(tǒng)接收模塊、顯示模塊、控制模塊四個部分。通過控制模塊選擇工作模式，系統(tǒng)發(fā)送模塊收到指令信息后在顯示模塊中顯示，同時系統(tǒng)發(fā)送模塊通過發(fā)光二極管發(fā)送數(shù)據(jù)，最后系統(tǒng)發(fā)送模塊接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信完成。

以上是對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，而非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化從而可以得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本發(fā)明的專利保護范圍。