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基于大功率白光LED的可见光音频传输系统设计与实现
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摘要：可见光通信是一项新兴基于白光LED的无线光通信技术能够同时实现照明和通信双重功能。实现一种使用大功率白光LED音频传输系统。发射端使用24V单电源运放将音频信号放大后驱动大功率三极管控制LED发光，实现音频信号传输。接收端采用光敏二极管接收设计低噪声前置放大电路，系统实现了音频信号无失真传输。
关键词：可见光通信大功率白光LED低噪声前置放大器音频传输
中图分类号：TN929.1文献
文献标识码：A
文章编号：17) 040001
白光LED具有高亮度、低功耗、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型的照明光源[1]。与普通光源比较，可见光LED因其高速调制特性已被应用在中短距离光纤通信中，将照明与无线通信融于一体，逐渐发展成为一种新兴的光无线通信技术。光无线通信技术与射频无线通信相比，有无需频带申请、造价低等许多优点。本文选用lOw大功率白光LED作为发光器件，光敏二极管作为接收器件，采用光强度调制／直接探测系统，设计实现了音频信号传送系统。 二、系统设计 1系统方案 大功率白光LED可见光音频传输系统如图1所示，包括发送端和接收端两个子系统，可见光发送端子系统包括直流电源模块、信号输入模块与可见光通信发送模块；可见光接收端子系统包括直流电源模块、可见光通信接收模块与信号输出模块等。发射端电路将待传输的音频信号转换成便于在光载波上传输的信号，经白光LED驱动电路将电信号调制成LED的光载波强度变化的光信号，以光束的形式发射到大气信道中进行传输，再由光电探测器接收光信号，将光信号转换成电信号，接收端电路对转换后的信号进行放大后驱动音箱，并将音频信号还原出来。 2电源设计 利用单片式开关稳压器LM2576-ADJ替代线性稳压器构成串联开关式稳压电源，在电路中只需增加续流二极管和储能电感和滤波电容分压取样电阻等几只元器件，使电路更加简洁，除具有线性电源宽范围连续可调的优点外，同时使电源效率得到了大幅度提高，电路原理图如图2所示。
3可见光发送端设计
选用市场普通IOW大功率白光LED作为发光器件，音频信号经电容CI取样后，通过LM358放大后驱动功率三极管2N3055，控制LED发光。这样就将音频信号变成了亮度变化的光信号，音频信号变化较快，亮度变化眼睛基本不可见。直流偏置电压的设计，电路设计中静态时CI相当于断开，电路相当于电压跟随器，运放输出电压相当于同相端输入电压，调整电位器VRI使同相端输入电压约为12V左右，输出直流电压也为12V，此时动态响应范围最大。交流信号放大倍数设计，Aw-R141R15--2倍[2]。LED亮度设计，通过调整基极限流电阻R5的大小，可以调整通过三极管Q1的电流，通过电流大的时候，LED亮度高，电流小的时候LED亮度低。限流电阻R5的大小选取，电路设计过程中先使用20K可调电阻串联运放UI的输出端与三极管Q1的基极之间，调整可调电阻的大小观察亮度和音频传送效果，电阻值为2.IK时LED通过约IA电流，LED工作在额定功率，随电阻值逐渐变大LED亮度逐渐变低，在IOK时LED通过约lOOmA电流，在这个范围内音频信号传输都能满足系统设计需求。可见光发送端电路原理图如图3所示：
4可见光接收端设计
可见光接收端接收LED发出的亮度变化的白光，使用光电检测电路得到与亮度相关的电压信号，并经过放大电路放大后接功放电路输入端。可见光接收端电图如图4所示。光电探测器是光接收端的核心器件，由于PIN光电二极管的光电转换线性度好、响应速度快、价格较低且无需高工作电压，满足系统对光电检测：光电探测器的光谱范围、光电转换效率、响应速度、线性度等的要求，所以本设计中的光电探测器采用PIN光敏二极管。 PIN光敏二极管检测到LED发出的光，光线的亮暗影响光敏二极管中电流的大小，通过5.IK&O采样电阻采集到与光敏二极管中的电流成正比的电压，用4.7&F电容将电压中与音频信号相关的交流电压信号分离出来，并通过LM358放大后送入集成功放输入端。初级放大电路中采用交流放大电路设计，同相输入端接偏置电压为系统工作提供合适的静态工作点，通过调整电位器VRI使同相输入端电压约为4.5V，交流电压放大倍数为反向输入放大，放大倍数Aw-R19/R8--1倍。次级放大电路采用直流放大设计，将直流信号和交流信号同时放大，放大倍数A-I+R12/R10-2.33倍，次级电路采用直流放大较采用交流放大时动态效果好，在频率较高时信号没有失真，只是幅度有所降低。音频信号经两级放大后经过电位器R14输出值功放电路输入端，调整电位器位置可以调整系统输出音量。
5功放电路设计
功放电路采用集成功放模块TDA2030实现，该模块是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。它接法简单，价格实惠。额定功率为14W，功放后面接8&O音箱输出音频信息。功放电路图如图5所示：
三、系统测试
为了验证可见光通信音频传输系统的传输效果，在实验室内对系统进行测试，观察音频信号在可见光上传输的接收效果。将发射端架置于工作台上，接收端面向LED在0 5至10米移动，使用MP3播放音乐将输出接发送端，在接收端音箱能听到MP3播放的音乐，音质优美，未见噪声，使用不透光物体遮挡光路后，声音消失，此时亦未见噪声。 为了进一步测试系统性能，使用信号发生器将正弦波信号接入音频输入端，在功放输出端使用示波器观察输出波形。在白光LED覆盖区域内，语音信号频率为IOO Hz - 12KHz之间，示波器所见波形未见失真。随着输入信号频率的增加功放输出端信号从IOKhz时幅度逐渐减小，在频率为12KHz时信号幅度减小到最大幅度的五分之三。图6．图9分别是音乐信号，IOOHz、5KHz和12KHz输入时功放输出端的信号波形。在图6中绿色信号是从发送端LED处测得，如图3中R21和LED中间位置，黄色信号是功放输出信号。图7．图9信号是功放输出信号。
利用白光LED构建短距离可见光音频传输系统，实现了音频信号在可见光上无失真传输。系统在较高频率时信号放大倍数有所降低，与系统选择器件的带宽有关，可以选择高性能的运放提高系统高频性能。
[1]刘宏展，吕晓旭，王发强白光LED照明的可见光通信的现状及发展[J]光通信技术,2007(7)：5356
[2]胡宴如模拟电子技术基础（第3版）[M]北京：高等教育出版社，2008
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1个回答尤物zQc无线控制器是无线AP的管理设备，配合无线AP一起使用，可实现大范围无线组网。具体作用有：
1、AP管理：负责管理、配置无线网络中的所有无线AP，统一下发配置参数、策略；
2、智能射频管理：自动调节无线网络中所有瘦AP的信道与功率参数，实时监测无线AP工作状态和故障诊断，并及时做出调整策略，以达到一个最优性能的运行状态；
3、接入认证和安全策略管理：集成证书颁发中心和多种接入身份认证，并提供多种安全加密策略，确保用户接入、上网安全；
4、漫游管理：同一个AC下的AP之间漫游，不需要进行重新认证及重新初始化加密进程，实现安全的无缝漫游；
5、流控管理：基于终端、IP等多种策略的上网流量控制和带宽分配，并均衡各个无线AP上的接入终端数量，确保每个无线终端的上网连接质量；
6、QoS管理：Qos优化，当网络过载或拥塞时，确保重要业务和关键应用不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行；
除此之外，有些控制器还集成有防火墙、VPN、上网行为管理、广告营销等功能（如信锐技术的无线控制器），这时候无线控制器不仅具有管理AP功能，还具有部分网关功能和增值应用功能。3个回答奶瓶君1391这是一种智能的路灯控制器，采用当前国内外流行的集散式测控系统构架，由设在路灯处的监控中心担任集中控制的心脏，而由分布在各路段上的远程监控终端(RTU)作为分布式控制节点站进行前沿控制。
3个回答3d0ef2智能无线控制器是一种网络设备，用来集中化控制无线AP，是一个无线网络的核心，负责管理无线网络中的所有无线AP，对AP管理包括：下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。
主要特点：
　　运营级模块化机架结构 、适合大中型无线网络 、支持大数量AP环境 、支持最多大数量的并发用户 、支持CAPWAP协议 、支持用户计费及认证功能 、支持机内板块1+1，N+1备份。
1个回答小河流水_3311楼主说的是无线网络控制器吧，这种简称无线AC，是一种网络设备，组建无线局域网用的。与无线AP配套使用，责管理无线网络中的所有无线AP，包括下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。
当然现在的无线控制器能够实现的功能远远不止这些，例如企业级无线厂商信锐技术的控制器，除了基础的网络管理功能外，还集成了部分网关功能、上网行为管理功能、防火墙和VPN功能，而且还可以做无线营销。3个回答qzuser_cisco2504无线控制器原理是：
一、无线路由器的定义：
就是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/ cable，动态xdsl，pptp四种接入方式，它还具有其它一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能。
无线路由器(Wireless Router)好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换(NAT)功能，可支持局域网用户的网络连接共享。可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。
无线路由器可以与所有以太网接的ADSL MODEM或CABLE MODEM直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。此外， 无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。
二、有关数据传输率
无线路由器外观和有线网络类似，无线网络的传输速率是指它在一定的网络标准之下接收和发送数据的能力；不过在无线网络中，该性能和环境有很大的关系。因为在无线网络中，数据的传输是通过信号进行，而实际的使用环境或多或少都会对传输信号造成一定的干扰。
实际的情况是，无线局域网的实际传输速度只能达到产品标称最大传输速度的一半以下；比如802.11b理论最大速度为11M，通过笔者的测试，在无线网络环境较好的情况下，传输100MB的文件需要3分钟左右；而相同的环境，换为支持802.11g的产品，传输100MB的文件就只需要30秒左右。因此在选购产品时，在你需要的传输速率的基础上，还应作上浮考虑。
三、有关信号覆盖
即在举例路由器参数中提到的“有效工作距离”，这一项也是无线路由器的重要参数之一；顾名思义也就是说只有在无线路由器的信号覆盖范围内，其他计算机才能进行无线连接。
“室内100米，室外400米”同样也是理想值，它会随网络环境的不同而各异；通常室内在50米范围内都可有较好的无线信号，而室外一般来说都只能达到100-200米左右。无线路由器信号强弱同样受环境的影响较大。
四、有关机身接口
常见的无线路由器一般都有一个RJ45口为WAN口，也就是UPLink到外部网络的接口，其余2-4个口为LAN口，用来连接普通局域网，内部有一个网络交换机芯片，专门处理LAN接口之间的信息交换。通常无线路由的WAN口和LAN之间的路由工作模式一般都采用NAT(Network Address Transfer)方式。
所以，其实无线路由器也可以作为有线路由器使用。
3个回答渡_1763ac无线控制器(Wireless
Controller)是一种网络设备，用来集中化控制无线AP，是一个无线网络的核心，负责管理无线网络中的所有无线AP，对AP管理包括：下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。
希望我的回答能够帮助到您。
1个回答zhuin这个的话，还是建议，智安宝电子，产品的品质可以的。3个回答度度wdzj企业无线控制器原理是:无线遥控是利用了无线电波能向外辐射的特点来传递遥控信号。一个简单的例子就是，当远处的天边正在闪电打雷，而你正在听收音机的话，此时，收音机喇叭会随着闪电的强弱发出大小及长短不一的咯咯声，这便是远处的无线电波被你的收音机接收到了。以玩具飞机的遥控为例，一般，无线遥控电路是由发射遥控器和接收器组成，可以通俗的理解为遥控器就是一个发号施令的人，而接收器则是一个执行命令的人，它能将接收到的遥控命令不折不扣的付诸实行。遥控器大致由控制电路、调制电路及高频发射电路组成，控制电路就是能将遥控器上各种手柄及开关按钮动作变为电信号，然后这些电信号经调制电路调制后注入到高频发射电路，于是，一串串包含着动作内容的高频无线电波便源源不断向周围空间辐射开去。当接收器接收到这些无线电波后，便经过高频放大、整形、解调及驱动电路让飞机按你的意愿飞起来，首先，高频放大电路将微弱的无线电信号进行放大，筛选出有用信号并将无用的干扰信号过滤整形，而解调电路则将这些放大了的信号进行还原，解读出这些包含遥控动作内容的数据，再将这些数据信号送至驱动电路，最后，驱动电路得到指令运转
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无线LED照明系统设计（ZigBee）的设计与实现本科毕业论文.doc 58页
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Abstract II
1.1 课题背景 1
1.2 可行性分析 1
1.2.1 技术可行性 1
1.2.2 经济可行性 1
1.2.3 操作可行性 1
1.3 相关工作 1
1.3.1 阅读并学习单片机C语言程序设计实例 1
1.3.2 阅读并学习Zigbee通信协议相关资料 2
2 系统设计 5
2.1 设计任务与要求 5
2.1.1 设计任务 5
2.1.2 设计要求 6
3 系统硬件设计 7
3.1 主要模块的电路图 8
3.2硬件系统的各组成模块 11
3.2.1 控制器模块 11
3.2.2 LED灯组模块 13
3.2.3 8*8 LED点阵模块 13
3.2.4 Zigbee协议控制模块 14
3.2.5 无线315控制模块 15
3.2.6 电源模块 16
4 程序设计与烧写 17
4.1 开发程序的调试与烧写 17
4.1.1 ATmega16的使用 17
4.1.2 ATmega16的开发流程 18
4.2 无线LED照明系统的设计 24
4.2.1 对变量的处理 24
4.2.2 LED灯组程序部分 24
4.2.3 LED 8*8点阵程序部分 25
4.2.4 串口数据传输程序部分 28
4.2.5 进程协议解析程序部分 34
4.2.6 程序主函数部分 37
参考文献 39
外文原文 41
中文翻译 50
无线LED照明系统设计（ZigBee）的设计与实现
本次毕业设计的题目是无线LED照明系统（Zigbee）的设计与实现。本论文就毕业设计的内容，选用Atmega16单片机作主控制器Abstract
The graduation project entitled Design and Implementation of the Wireless LED lighting system by Zigbee protocol. In this thesis, the content of the graduation project,a systematic exposition of the design and implementation of the Wireless LED lighting supported by Zigbee protocol, which chooses Atmega16 micro controller as its primary controller.From the ground drive control of each LED lighting device to the various components of systematic programming, through process control to the base amount which controlled by Zigbee protocol to send a serial port to control the wireless LED systems.Basically a function of wireless LED lighting system supported by Zigbee protocol is realized,which is able to control the demonstration of LED system
in a variety of ways.The system interface is simple and intuitive, easy to operate and use, interactive, fully based on the Zigbee protocol.
Keywords: LED ZAtmega16;AVR
1.1 课题背景
无线LED照明系统设计一个智能控制系统，基由AVR单片机芯片的控制，可通过自动或手动操控模式来达到预期的显示效果，加上经由Zigbee协议下的无线操控，其在小区域内低成本、低功耗电路照明控制方便可靠稳定性强，节能环保并且不依赖现有的通信网络和电力网络，可广泛使用于生活照明和商用照明，即将跨入物联网时代的今天在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域都有广泛的应用前景。
1.2 可行性分析
1.2.1 技术可行性
由于AVR单片机采用的是C语言编程，所以系统的编程实现只需要普通电脑安装AVR Studio程序进行编程即可，对于程序往实际硬件上的烧写，由于有AVR fighter----现成的可快速将程序与熔丝位设置
正在加载中，请稍后...1688.com,阿里巴巴打造的全球最大的采购批发平台
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该课程设计为利用无线电信号发送和接收数字信号。
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无线电数字收发电路课程设计
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