白光LED室内通信关键技术研究

白光LED室内通信 关键技术研究more safe more powerful

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近年来，被誉为“绿色照明” 的半导体(LED)照明技术发展迅 猛。与传统照明光源相比，白光 LED不仅功耗低、使用寿命长、尺 寸小、绿色环保，更具有调制性 能好、响应灵敏度高等优点。利 用LED的这种特性，它用作照明的 同时，还可以把信号调制到LED可 见光束上进行传输，实现一种新 兴的光无线通信技术，即可见光 通信技术(VLC)。 与传统的射频通信和其他光 无线通信相比，可见光通信具有 如右图所示的突出优点 。

课题研究的自身条件 经过两年艰苦紧张的大学生活，我们熟练掌握了数字电路、模 拟电路、单片机、自动控制理论、信号与系统和C语言等专业课程， 并自学了通信方面的基础知识。通过一些实践环节的训练，我们熟 练掌握了电路仿真软件(Pspice,Proteus)、制图软件 (Protel,visio)、程序设计软件(Visual C++)的使用。此外， 我们还参加了校级和全国大学生电子设计竞赛，并获得浙江省电子 设计竞赛二等奖、校电子设计竞赛二等奖等荣誉。通过参加这些竞 赛，积累了一定的实践经验。我们小组对于无线网络通信领域有着 浓厚的兴趣，渴望通过该科技创新项目进一步提高自己的实践能力 和创新意识。我们也能保证投入充足的精力到项目的开发中，并对 成功完成本项目具有充足的信心。

项目方案研究内容

组织实施设计过程

实践环节教师指导 项目结题

训练目标 前期准备

过程管理

项目的研究内容 该项目开发基于白光LED灯具的室内通讯及其关键技 术设计。该设计拓宽了普通白光LED的常用功能，增加了 新的选项和创造力，使白光与通讯一体化，更加人性化地 丰富人们对光通讯的交流体验。它综合运用ALS环境光传 感技术、无线智能通信技术、能源智能检测技术，实现智 能照明功能。如自动根据环境光改变自身光强与颜色 (RGB),用能源收集RF收发器控制照明装置的中央网络， 根据能量消耗数据对系统进行预测性维护和对紧急情况的 快速反馈等功能。

ALS环境光传感技术 无线智能通信技术

能源智能检测技术

项目的训练目标 完成基于白光LED灯具的具有通信功能的电路图设计， 包括LED驱动电源的设计，用于周围光感应的感应器的设 计，用于自身能量测量器的程序设计和用于光无线通信的 芯片的选择，发射端和接收端的制作以及电路的仿真实验 等，使室内白光LED能够在无线控制的条件下给出完成信 号传输的功能。通过室内白光LED的设计与制作，引导我 们将学过的专业知识综合应用于实际之中，提高学生的实 践能力和动手能

力，提升学生的创新意识。

前期准备 根据前期调研的情况，在指导老师指导下独立进行电路设计。总体方案分解为 若干个子项目，方案设计采用项目负责制，团队每个成员主要负责若干个项目， 其他子项目辅助参与。 前期的准备工作包含如下： (1)理解工作原理。通过查阅网上的相关资料，理解基于白光LED灯具的室 内通讯的基本工作原理，初步设计通信系统图。 (2 )学习相关软件和硬件知识。软件包括Protel和visio制图软件、Visual Basic和Visual C++程序设计软件等；硬件包括白光LED的电路结构以及各种 功能的芯片的熟悉等。 (3)确定通信系统图。解决各个技术难题，其中包括接收机的自动切换操作， 室内无线光通信的链路方式的选择以及白光LED的频宽的反复调试等，尽量提 高室内的白光LED通信的可靠性和通信效果。 (4)指导老师审阅。将初步设计的方案交给指导老师审阅，根据知道老师的建议 对方案进行改进，直到确立最终方案。

组织实施立项后的项目要制定具体的实施方案，在 指导老师指导下，项目组成员共同商议后，项 目主持人统筹安排整个项目进度与实施方案。

设计过程

过程管理 (1)任务进行前要有明确的任务计划书，由指导老师审阅同意后实 施。 (2)定期进行阶段性总结，项目组成员对实验进展和阶段性结果 进行定期总结，指导 老师参加总结会并进行跟踪指导。阶段安排如下： 2013年8月2日~2013年11月1日：LED通讯传感器的程序初步设计。 2013年11月2日~2014年1月1日：完成PCB板设计。 2014年1月2日~2014年2月1日：完成各集成电路板的手动焊接。 2014年2月2日~2014年5月1日：白光LED通讯系统的整体调试。 2014年5月2日~2014年5月10日：完成设计报告，并发表论文。

实践环节 (1)设计并制作PCB板。 (2)电路设计与焊接。 (3)白光LED通讯系统的布局与组装。 (4)白光LED通讯系统的整体调试。 (5)基于白光LED通讯系统的论文发表。

教师指导 (1)确定学生团队任务及分工，指导智能照 明控制方案的制定与设计。 (2)提供学生实验室、仪器材料和资料。 (3)阶段性的验收学生成果，确保完成任务。 (4)帮忙解决学生在设计过程中遇到的难题， 提供建设性的建议。

项目结题按时结题，提交结题报告，发表论文一篇，接受验收。

预期成果 1. 完成项目总结和结题报告等文字性材料。 2.完成基于白光LED的室内通信关键技术的研 究，达到预定的功能，可投入实际应用。 3.发表与项目相关的期刊论文一篇。

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