[发明专利]一种太阳能LED光控门禁语音播报装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是一种太阳能LED光控门禁语 音播报装置。

背景技术

太阳能(solarenergy)，是指太阳的热辐射能(参见热能传播 的三种方式)，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发 电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳 提供的热辐射能生存，而自古人类也董得以阳光晒干物件，并作为 制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况 下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。 太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种 新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、 水能等。

太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产 生的，来自太阳的辐射能量。

人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过 光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植 物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在 地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身 蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有 关的能源。

在现有的无线技术当中，除去基于电磁波传输信息的传统射频 通信外，还有基于光的无线通信，其中，有基于红外激光等的通信 技术，还有基于可见光的无线通信技术。可见光通信技术，是利用 发光的二极管发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息 的。将需要传输的数据加载到光载波信号上，并进行调制，然后利 用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系 统能够覆盖灯光所能达到的范围，不需要电线连接。光通信技术具 有极大的发展前景，将为光通信提供一种全新的高速数据接入方式。

现有的门禁系统一般采用有线的信号传输，需要预设信号传输 线，安装复杂而且成本高，现有的光通信系统复杂度很高，通信距 离仅为几×10cm，且存在很难保证RGB三色LED合成白光的问 题，不具有实用性。

发明内容

本发明的发明目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种 实现复杂度和成本低、通信距离远，可以兼顾照明与实时语音对讲 的基于光通信的门禁语音系统，同时系统还可以传输除语音外的其 他数据。

为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：

一种太阳能LED光控门禁语音播报装置，包括；可见光传输 链路、主控制器、音频编码解码器、音频输入输出端、中央处理器、 现场可编程门阵列电路、电源电路；所述电源电路分别连接中央处 理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池 板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；所述可见光传输链路 包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光接收电路；所述 主控制器是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的 采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到LED驱动电路， 所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光接收电路控制所述PD 光敏管接收光信号并输送到所述主控制器，所述主控制器将接收的 数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。

可选地，所述基于光通信的门禁语音通话系统的上下行链路均 使用1W普通白光LED，采用开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调 制方式。

所述LED驱动电路中，来自单片机的音频数据通过跨导放大电 路放大并转换成电流信号，通过Bias-T叠加直流后加载到LED灯 上。LED的发散角一般较大，在LED灯前端加距离可调的准直透 镜，调节光线的发散角度，以便用于不同距离的照明和通信。

所述PD光敏管是接收面积为5mm×5mm，的PD光敏管。 PD光敏管面积越大接收的光功率越大，但响应带宽会越小。PD光 敏管前端加面积较大的非球面准直透镜增大接收光功率。PD光敏管 将光信号转换成电流信号输出，目前的可见光PD光敏管响应灵敏 度峰值大多在红光波段，所述PD光敏管灵敏度在LED光谱峰值 450nm处不到0.3A/W。当通信距离较远时，PD光敏管接收的光功 率较小，因此输出的电流信号很小，一般只有几×10mA。

为了进行后续的数据处理，需要对PD光敏管输出的电流进行 放大。