一種基于光敏管的信息接收裝置和信息接收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光敏管的信息接收裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有可見光信息接收電路，可見光信息接收電路包括光敏三極管、放大濾波電路和連接有時鐘電路的單片機。本發(fā)明利用光敏三極管接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光，通過光敏三極管產(chǎn)生的信號控制放大三極管的導(dǎo)通和截止，以放大三極管在導(dǎo)通和截止時在單片機的計數(shù)器輸入引腳產(chǎn)生的高低電平實現(xiàn)信號輸入；然后采用連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能的單片機，計算固定周期內(nèi)計數(shù)器輸入引腳接收到的信號頻率，并將不同的信號頻率分別對應(yīng)ASCII編碼碼值“0”和“1”，最終得到所傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行自動判別存儲。
【專利說明】一種基于光敏管的信息接收裝置和信息接收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光敏管的信息接收裝置和信息接收方法，屬于可見光無線接收領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光敏管的信息接收裝置和信息接收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的可見光接收方式主要是通過光敏傳感器接收光源光線的“有、無”或光線強度的“強、弱”，以代表信號的兩種狀態(tài)。這種傳統(tǒng)的利用可見光進(jìn)行信息發(fā)送、接收的方式，在信息傳輸過程中光源將不可避免的產(chǎn)生明暗相間的閃爍現(xiàn)象。如果既要求光源保持正常照明，同時還要進(jìn)行信息傳輸，則上述傳統(tǒng)的可見光接收方式均會導(dǎo)致出現(xiàn)人眼可察覺的明暗閃爍現(xiàn)象，無法到達(dá)設(shè)定要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于光敏管的信息接收裝置和信息接收方法，能夠接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備利用不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光，并自動判別存儲照明設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
[0004]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種基于光敏管的信息接收裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有可見光信息接收電路，可見光信息接收電路包括光敏三極管、放大濾波電路和連接有時鐘電路的單片機，光敏三極管的集電極連接供電電源，光敏三極管的發(fā)射極連接二極管的正極；光敏三極管的發(fā)射極還通過第一電阻接地；二極管的負(fù)極連接放大三極管的基極，二極管的負(fù)極還通過第一電容接地；放大三極管的集電極通過第二電阻連接供電電源；放大三極管的集電極還連接單片機的計數(shù)器輸入引腳；放大三極管的集電極還通過第二電容接地；放大三極管的發(fā)射極接地。
[0005]所述的單片機采用STC11F01單片機，時鐘電路包括石英晶振器，石英晶振器的兩端分別連接STC11F01單片機的XTALl和XTAL2引腳，第三電容和第四電容組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在石英晶振器兩端。
[0006]所述的STC11F01單片機連接有上電復(fù)位電路和開關(guān)復(fù)位電路；上電復(fù)位電路包括串聯(lián)的第五電容和第三電阻，第五電容的正極連接供電電源，第五電容的負(fù)極連接第三電阻第一端，第三電阻第二端接地，STC11F01單片機的RST引腳連接在第五電容負(fù)極和第三電阻第一端之間；開關(guān)復(fù)位電路包括與第五電容并聯(lián)的復(fù)位按鈕。
[0007]—種利用權(quán)利要求1所述基于光敏管的信息接收裝置進(jìn)行信息接收的方法，包括以下步驟:
A:利用光敏三極管接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光；
B:利用光敏三極管產(chǎn)生的信號控制放大三極管的導(dǎo)通和截止，通過放大三極管在導(dǎo)通和截止時在單片機的計數(shù)器輸入引腳產(chǎn)生的高低電平實現(xiàn)信號輸入；C:采用連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能的單片機，計算固定周期內(nèi)計數(shù)器輸入引腳接收到的信號頻率，并將不同的信號頻率分別對應(yīng)ASCII編碼碼值“O”和“ I ”，最終得到所傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0008]所述的單片機數(shù)據(jù)接收速率為1000bps，每次計數(shù)時間固定為700 μ S，兩次計數(shù)間隔300 μ S。
[0009]所述的單片機接收數(shù)據(jù)幀格式為前導(dǎo)碼+ 8位或16位數(shù)據(jù)，不發(fā)送校驗碼；STClIFOl單片機在接收到正確的前導(dǎo)碼后，延時300 μ S后開始接收后續(xù)8位或16位數(shù)據(jù)，前導(dǎo)碼為二進(jìn)制的“00000000”。
[0010]在每個計數(shù)時間內(nèi)，STC11F01單片機的計數(shù)器得到的計數(shù)值與所代表的ASCII碼值對應(yīng)關(guān)系為
計數(shù)值為2或3時，對應(yīng)的ASCII碼值為“O” ；
計數(shù)值為5或6時，對應(yīng)的ASCII碼值為“I”。
[0011]所述的STC11F01單片機接收信過程中以字符為單位進(jìn)行接收，字符與字符之間的時間間隔任意，每個字符中各位以固定時間傳送。
[0012]當(dāng)接收前導(dǎo)碼時，STC11F01單片機的計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值前5位若為11333時，正常接收剩余5位前導(dǎo)碼；若STClIFOl單片機的計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值前5位不為11333時，則按照下列情形進(jìn)行延時調(diào)整:
(1)連續(xù)5次計數(shù)值為“".00133”，僅將下一次延時調(diào)整為600μ s，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；
(2)連續(xù)5次計數(shù)值為“…11233”，`僅將下一次延時調(diào)整為550μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；
(3)連續(xù)5次計數(shù)值為“…11222”，僅將下一次延時調(diào)整為360μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；
(4)連續(xù)5次計數(shù)值為“".00222”，僅將下一次延時調(diào)整為550μ S，繼續(xù)接收剩余5位
前導(dǎo)碼。
[0013]本發(fā)明利用光敏三極管接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光，通過光敏三極管產(chǎn)生的信號控制放大三極管的導(dǎo)通和截止，以放大三極管在導(dǎo)通和截止時在單片機的計數(shù)器輸入引腳產(chǎn)生的高低電平實現(xiàn)信號輸入；然后采用連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能的單片機，計算固定周期內(nèi)計數(shù)器輸入引腳接收到的信號頻率，并將不同的信號頻率分別對應(yīng)ASCII編碼碼值“O”和“ I ”，最終得到所傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行自動判別存儲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的電路示意圖；
圖2為本發(fā)明所述5種同步與非同步采集信號的時序圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明所述的基于光敏管的信息接收裝置包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有可見光信息接收電路。如圖1所示，可見光信息接收電路包括光敏三極管Tl、放大濾波電路和連接有時鐘電路的單片機。光敏三極管Tl的集電極連接供電電源，光敏三極管Tl的發(fā)射極連接二極管Dl的正極；光敏三極管Tl的發(fā)射極還通過第一電阻Rl接地；二極管Dl的負(fù)極連接放大三極管T2的基極，二極管Dl的負(fù)極還通過第一電容Cl接地；放大三極管T2的集電極通過第二電阻連接供電電源；放大三極管T2的集電極還連接單片機的計數(shù)器輸入引腳；放大三極管T2的集電極還通過第二電容C2接地；放大三極管T2的發(fā)射極接地。
[0016]單片機采用STClIFOl單片機，STClIFOl單片機連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能。時鐘電路包括石英晶振器Y，石英晶振器Y的兩端分別連接STC11F01單片機的XTALl和XTAL2引腳，第三電容C3和第四電容C4組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在石英晶振器Y兩端。本發(fā)明采用內(nèi)時鐘模式，利用STC11F01單片機內(nèi)部的振蕩電路，在XTALl和XTAL2引腳上外接由一個石英晶振器Y和兩個電容C3、C4組成的定時元件，STC11F01單片機內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。STC11F01單片機的P1.2-P1.5引腳分別連接有按鈕開關(guān)作為輸入裝置，可在設(shè)定參數(shù)時使用。
[0017]STClIFOl單片機還連接有上電復(fù)位電路和開關(guān)復(fù)位電路；上電復(fù)位電路包括串聯(lián)的第五電容C5和第三電阻R3,第五電容C5的正極連接供電電源,第五電容C5的負(fù)極連接第三電阻R3第一端，第三電阻R3第二端接地，STCllRn單片機的RST引腳連接在第五電容C5負(fù)極和第三電阻R3第一端之間。電源接通瞬間，電壓全部加在了第三電阻R3上，RST的輸入為高，STCl IFOI單片機被復(fù)位。隨著+5V電源給第三電容C5充電，第三電阻R3上的電壓逐漸減小，最后約等于0，STC11F01單片機即可正常工作。開關(guān)復(fù)位電路包括與第五電容C5并聯(lián)的復(fù)位按鈕K1。當(dāng)復(fù)位按鈕Kl沒有被按下的時候可實現(xiàn)上電復(fù)位，在STC11F01單片機正常工作后，通過按下復(fù)位按鈕Kl使RST引腳出現(xiàn)高電平達(dá)到手動復(fù)位的效果。
[0018]可見光信息接收電路在工作時，光敏三極管Tl用于接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的高頻閃爍LED燈光信號。當(dāng)無光照時，光敏三極管Tl和放大三極管T2均處于截止?fàn)顟B(tài)，STClIFOl單片機的計數(shù)器引腳TO處于高電平；當(dāng)有光照時，光敏三極管Tl和放大三極管T2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時STC11F01單片機的計數(shù)器引腳TO處于低電平。因此，通過放大三極管T2在導(dǎo)通和截止時在STC11F01單片機的計數(shù)器引腳TO產(chǎn)生的高低電平即可實現(xiàn)信號輸入?？梢姽庑畔⒔邮针娐钒凑帐瞻l(fā)雙方通信協(xié)議規(guī)定的傳輸波特率，以固定的周期對計數(shù)器引腳TO接收到的不同頻率的變化狀態(tài)進(jìn)行計數(shù)，然后根據(jù)固定周期內(nèi)不同的計數(shù)值所分別對應(yīng)的ASCII編碼碼值，最終得到具有信息傳輸功能的照明設(shè)備傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0019]本實施例中，單片機數(shù)據(jù)接收速率為IOOObps ;每次計數(shù)時間固定為700 μ S，兩次計數(shù)間隔300 μ S。接收的信息采用ASCII編碼，數(shù)據(jù)幀格式為前導(dǎo)碼+ 8位或16位數(shù)據(jù)，不發(fā)送校驗碼；前導(dǎo)碼為二進(jìn)制的“00000000”，作為收發(fā)雙方的同步。當(dāng)STC11F01單片機在接收到正確的前導(dǎo)碼后，延時300 μ s后開始接收后續(xù)8位或16位數(shù)據(jù)。在STC11F01單片機接收信過程中，以字符為單位進(jìn)行接收，字符與字符之間的時間間隔任意，每個字符中各位以固定時間傳送。在每個計數(shù)時間內(nèi)，STC11F01單片機的計數(shù)器得到的計數(shù)值與所代表的ASCII碼值對應(yīng)關(guān)系為
計數(shù)值為2或3時，對應(yīng)的ASCII碼值為“O” ；
計數(shù)值為5或6時，對應(yīng)的ASCII碼值為“I”。
[0020]在接收前導(dǎo)碼時，首先對STClIFOl單片機計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)5位計數(shù)值進(jìn)行判斷:由于正確的前導(dǎo)碼為二進(jìn)制的“00000000”，與其對應(yīng)的STC11F01單片機計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值應(yīng)為“…1133333333”；因此，如圖2中真同步部分所示，中當(dāng)STC11F01單片機計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)5位計數(shù)值若為11333時，對STClIFOl單片機正常接收剩余5位前導(dǎo)碼；若STClIFOl單片機的計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值前5位不為11333時，則按照下列情形進(jìn)行延時調(diào)整:
(1)如圖2中偽同步I部分所示，連續(xù)5次計數(shù)值為^"00133'僅將下一次延時調(diào)整為600 μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；經(jīng)延時調(diào)整，本次接收到的計數(shù)序列應(yīng)該是“…0013333333”，STCl IFOl單片機確認(rèn)正確接收到前導(dǎo)碼“00000000”，轉(zhuǎn)而接收后續(xù)8位字符信息； (2)如圖2中偽同步2部分所示，連續(xù)5次計數(shù)值為“…11233”，僅將下一次延時調(diào)整為550 μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；經(jīng)延時調(diào)整，本次接收到的計數(shù)序列應(yīng)該是“…1123333333”，STCl IFOl單片機確認(rèn)正確接收到前導(dǎo)碼“00000000”，轉(zhuǎn)而接收后續(xù)8位字
符信息；
(3)如圖2中偽同步3部分所示，連續(xù)5次計數(shù)值為“…11222”，僅將下一次延時調(diào)整為360 μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；經(jīng)延時調(diào)整，本次接收到的計數(shù)序列應(yīng)該是“…1122233333”，STCl IFOl單片機確認(rèn)正確接收到前導(dǎo)碼“00000000”，轉(zhuǎn)而接收后續(xù)8位字
符信息；
(4)如圖2中偽同步4部分所示，連續(xù)5次計數(shù)值為“…00222”，僅將下一次延時調(diào)整為550 μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼。經(jīng)延時調(diào)整，本次接收到的計數(shù)序列應(yīng)該是“…0022233333”，STCl IFOl單片機確認(rèn)正確接收到前導(dǎo)碼“00000000”，轉(zhuǎn)而接收后續(xù)8位字
符信息；
經(jīng)延時調(diào)整后，當(dāng)STC11F01單片機確認(rèn)正確接收到具有信息傳輸功能的照明設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)碼“00000000”后，間隔300 μ s后開始通過計數(shù)器連續(xù)接收后續(xù)8位或16位字符數(shù)據(jù)信息。STC11F01單片機接收到的8位或16位字符數(shù)據(jù)信息，可與使用者預(yù)設(shè)值進(jìn)行對比，以確認(rèn)身份、權(quán)限等信息。
[0021]本發(fā)明所述基于光敏管的信息接收裝置進(jìn)行信息接收的方法，包括以下步驟:
Α:利用光敏三極管Tl接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光；
B:利用光敏三極管Tl產(chǎn)生的信號控制放大三極管T2的導(dǎo)通和截止，通過放大三極管T2在導(dǎo)通和截止時在單片機的計數(shù)器輸入引腳產(chǎn)生的高低電平實現(xiàn)信號輸入；
C:采用連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能的單片機，計算固定周期內(nèi)計數(shù)器輸入引腳接收到的信號頻率，并將不同的信號頻率分別對應(yīng)ASCII編碼碼值“O”和“ I”，最終得到所傳輸?shù)男畔ⅰ?br> [0022]上述方法在對基于光敏管的信息接收裝置進(jìn)行詳細(xì)介紹時均有相關(guān)解釋，在此不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光敏管的信息接收裝置，其特征在于:包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有可見光信息接收電路，可見光信息接收電路包括光敏三極管、放大濾波電路和連接有時鐘電路的單片機，光敏三極管的集電極連接供電電源，光敏三極管的發(fā)射極連接二極管的正極；光敏三極管的發(fā)射極還通過第一電阻接地；二極管的負(fù)極連接放大三極管的基極，二極管的負(fù)極還通過第一電容接地；放大三極管的集電極通過第二電阻連接供電電源；放大三極管的集電極還連接單片機的計數(shù)器輸入引腳；放大三極管的集電極還通過第二電容接地；放大三極管的發(fā)射極接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光敏管的信息接收裝置，其特征在于:所述的單片機采用STC11F01單片機，時鐘電路包括石英晶振器，石英晶振器的兩端分別連接STC11F01單片機的XTALl和XTAL2引腳，第三電容和第四電容組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在石英晶振器兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光敏管的信息接收裝置，其特征在于:所述的STC11F01單片機連接有上電復(fù)位電路和開關(guān)復(fù)位電路；上電復(fù)位電路包括串聯(lián)的第五電容和第三電阻，第五電容的正極連接供電電源，第五電容的負(fù)極連接第三電阻第一端，第三電阻第二端接地，STC11F01單片機的RST引腳連接在第五電容負(fù)極和第三電阻第一端之間；開關(guān)復(fù)位電路包括與第五電容并聯(lián)的復(fù)位按鈕。
4.一種利用權(quán)利要求1所述基于光敏管的信息接收裝置進(jìn)行信息接收的方法，其特征在于，包括以下步驟: A:利用光敏三極管接收具有信息傳輸功能的照明設(shè)備通過不同頻率調(diào)制信號驅(qū)動產(chǎn)生的LED燈光； B:利用光敏三極管產(chǎn)生的信號控制放大三極管的導(dǎo)通和截止，通過放大三極管在導(dǎo)通和截止時在單片機的計數(shù)器輸入引腳產(chǎn)生的高低電平實現(xiàn)信號輸入； C:采用連接有時鐘電路且具有計數(shù)器功能的單片機，計算固定周期內(nèi)計數(shù)器輸入引腳接收到的信號頻率，并將不同的信號頻率分別對應(yīng)ASCII編碼碼值“O”和“ I ”，最終得到所傳輸?shù)男畔?。`
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信息接收的方法，其特征在于:所述的單片機數(shù)據(jù)接收速率為1000bps，每次計數(shù)時間固定為700 μ S，兩次計數(shù)間隔300 μ S。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息接收的方法，其特征在于:所述的單片機接收數(shù)據(jù)幀格式為前導(dǎo)碼+ 8位或16位數(shù)據(jù)，不發(fā)送校驗碼；STC11F01單片機在接收到正確的前導(dǎo)碼后，延時300 μ s后開始接收后續(xù)8位或16位數(shù)據(jù)，前導(dǎo)碼為二進(jìn)制的“00000000”。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信息接收的方法，其特征在于:在每個計數(shù)時間內(nèi)，STClIFOl單片機的計數(shù)器得到的計數(shù)值與所代表的ASCII碼值對應(yīng)關(guān)系為 計數(shù)值為2或3時，對應(yīng)的ASCII碼值為“O” ； 計數(shù)值為5或6時，對應(yīng)的ASCII碼值為“I”。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信息接收的方法，其特征在于:所述的STClIFOl單片機接收信過程中以字符為單位進(jìn)行接收，字符與字符之間的時間間隔任意，每個字符中各位以固定時間傳送。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息接收的方法，其特征在于:當(dāng)接收前導(dǎo)碼時，STClIFOl單片機的計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值前5位若為11333時，正常接收剩余5位前導(dǎo)碼；若STClIFOl單片機的計數(shù)器在一個計數(shù)時間內(nèi)得到的連續(xù)計數(shù)值前5位不為11333時，則按照下列情形進(jìn)行延時調(diào)整: (1)連續(xù)5次計數(shù)值為“".00133”，僅將下一次延時調(diào)整為600μ s，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼； (2)連續(xù)5次計數(shù)值為“…11233”，僅將下一次延時調(diào)整為550μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼； (3)連續(xù)5次計數(shù)值為“…11222”，僅將下一次延時調(diào)整為360μ S，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼；(4)連續(xù)5次計數(shù)值為“".00222”，僅將下一次延時調(diào)整為550μ s，繼續(xù)接收剩余5位前導(dǎo)碼。`
【文檔編號】H04B10/69GK103560835SQ201310525979
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】陳建明, 馬強, 曹文思, 袁保合, 孫標(biāo), 周曉明, 趙明明, 劉子介, 陳嘉琦, 常瑞, 尚華, 徐燕, 王成鳳 申請人:華北水利水電大學(xué)