基于LED光數據傳輸的溫度實(shí)時(shí)顯示系統

　　摘要：LED光通信，就是用LED光來(lái)實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信，主要是靠發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的高速亮滅閃爍信號來(lái)傳輸信息的。LED光通信具有傳輸數據率高，保密性強，無(wú)電磁干擾，無(wú)需頻譜認證等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)現仍處于起步和摸索過(guò)程中，但其未來(lái)的應用將非常廣泛，室內接入、交通控制、車(chē)輛無(wú)線(xiàn)導航等，凡是涉及到LED的場(chǎng)合都將是LED光通信技術(shù)的潛在應用。

　　本文提出了以京微雅格低功耗FPGA HR(黃河)系列為主控制器，以溫度傳感器，LED燈，光頻轉換器，LCD屏等為外圍電路的基于LED光數據傳輸的溫度實(shí)時(shí)傳輸及顯示方案，實(shí)現了可靠的溫度值實(shí)時(shí)傳輸和顯示。

　　關(guān)鍵字：LED，光通信，FPGA，溫度顯示

　　1. 系統功能介紹

　　本系統主要包括CME-HR03 FPGA，溫度傳感器，光頻轉換器及LCD顯示屏幾個(gè)部分，其實(shí)現框圖如下所示：

　　本系統中，首先由溫度傳感器經(jīng)IIC接口將采集到的溫度值傳送給京微雅格HR系列FPGA中做處理，之后經(jīng)過(guò)UART協(xié)議將數據串行的傳送給LED燈，以燈的亮滅閃爍表示數字數據，之后經(jīng)光頻轉換器，將LED燈傳送的信息轉換為不同頻率的方波，再經(jīng)FPGA接收還原數據，最后送到16*2的LCD顯示屏上進(jìn)行溫度值的實(shí)時(shí)顯示。

　　在本設計發(fā)送模塊中，溫度傳感器每次采集到的溫度值一共9bit，傳送數據格式為：起始位(0)+9bit數據+停止位(1)，每次傳輸一共11bit數據。在發(fā)送端，我們啟用波特率發(fā)生器來(lái)控制發(fā)送速率，1bit數據大約占25ms。

　　在接收端，我們采用5ms的時(shí)間間隔不停的對此方波信號進(jìn)行上升沿計數，如果計數值大于所設閾值，則認為此時(shí)發(fā)送的數據為0，反之則為1;當接收端檢測到數據的下降沿時(shí)，啟動(dòng)波特率發(fā)生器(大約25ms一個(gè)間隔)，在波特率發(fā)生器輸出高電平的第三個(gè)5ms間隔，即為數據的中間采樣點(diǎn)，就這樣在數據下降沿之后連續接收9bit數據送到LCD顯示屏上，即為一次數據傳輸過(guò)程結束。

　　經(jīng)過(guò)測試，該系統可以穩定可靠的實(shí)現基于LED光傳輸的溫度值的實(shí)時(shí)傳輸及顯示。

　　具體的工作原理如下圖：

　　2. 硬件實(shí)現

　　該系統用到的器件主要有：

　　京微雅格HR(黃河)系列FPGA具有超低功耗，超小尺寸等特性，具有豐富的邏輯資源及用戶(hù)可配置IO，邏輯性能高達200MHz，可被廣泛的應用在消費電子、汽車(chē)電子、手持設備等不同領(lǐng)域。

　　溫度傳感器可支持任意時(shí)刻讀寫(xiě)，溫度精度為0.5度，其可采集的溫度范圍為-55度至125度。環(huán)境溫度與采集的值的對應關(guān)系為：環(huán)境溫度=采集值*0.5。

　　光頻轉換接收器可以接收的可見(jiàn)光波長(cháng)范圍為320nm~1050nm，該器件中含有一個(gè)光敏二極管和一個(gè)光頻轉換器，可將不同強度的可見(jiàn)光轉換為占空比為50%的不同頻率的方波。

　　硬件演示鏈接：

　　http://v.youku.com/v_show/id_XNzE1NTU3NjQ4.html