本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種CCD光通信半地下室專用自動窗簾，包括處理器模塊、ＬＥＤ發(fā)送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、中央處理器、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、自動窗簾、現(xiàn)場可編程門陣列電路、電源電路等；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路。該節(jié)點低功耗，具備通信能力和計算能力，并且體積小，低成本，可以運用到構(gòu)建地下室可見光通信網(wǎng)絡。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及地下室 通信領(lǐng)域，尤其是一種CCD光通信半地下室專用自動窗簾 。
技術(shù)介紹
太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式），主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應有關(guān)的能源。隨著白光 LED 器件的發(fā)展，可見光通信技術(shù)得到了越來越多的重視。可見光無線通信系統(tǒng)主要由光信號發(fā)射端和光信號接收端組成。這種技術(shù)運用到構(gòu)建地下室 無線網(wǎng)路通信的具有巨大的優(yōu)越性，地下室 無線傳感器網(wǎng)絡由多個低成本、低功耗、多功能的集成化微型傳感器節(jié)點組成，這些傳感器節(jié)點構(gòu)成無線網(wǎng)絡，具有數(shù)據(jù)采集、無線通信和信息處理的能力，將多個此類傳感器節(jié)點布置在一個特定的區(qū)域內(nèi)，可形成無線傳感器網(wǎng)絡,它們通過特定的協(xié)議，高效、穩(wěn)定、準確的進行自組織。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種低功耗、體積小、低成本，具有計算能力和通信能力的基于可見光通信的家用設(shè)備。為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，提出了如下技術(shù)方案：一種CCD光通信半地下室專用自動窗簾 ，包括中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、自動窗簾、LED發(fā)送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、自動窗簾；所述自動窗簾包括核心處理器模塊、LED光接收電路、存儲器模塊、 按鍵模塊、電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊、繼電器模塊；所述繼電器模塊包括繼電器電路和行程開關(guān)，其中所述行程開關(guān)位于自動窗簾軌道上， 通過導線與控制器內(nèi)部的所述繼電器電路相連；核心處理器通過控制繼電器的通斷實現(xiàn)電源接線點的選擇，所述繼電器模塊包括2個繼電器，通過繼電器的接通或者斷開實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)窗簾的打開和關(guān)閉；所述2個繼電器回路也分別與 2個行程開關(guān)的常閉觸點串聯(lián)；當窗簾已經(jīng)完全打開或關(guān)閉時，系統(tǒng)能夠自動將電源斷開，預防碰撞的發(fā)生，并可通過行程開關(guān)的常開觸點向控制器發(fā)出位置信號；所述LED光接收電路接收LED照明燈組的LED通信信號并轉(zhuǎn)化為控制指令輸送到核心處理器；所述電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊包括電源保護部分和電平轉(zhuǎn)換部分，所述電平轉(zhuǎn)換部分對日常交流市電將 220 V 交流電壓轉(zhuǎn)換為 5 V 直流電壓輸出；所述電源保護部分是一個與電源輸入端串聯(lián)的保險絲；所述按鍵模塊包括一個獨立式按鍵， 用于實現(xiàn)系統(tǒng)重啟和恢復初始設(shè)置。所述遠距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、明暗變化的規(guī)律進行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合 C++軟件編程進行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應度 CCD 相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設(shè)計軟件對CCD 相機進行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、自動窗簾、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負責調(diào)制生成原始的電信號；所述自動窗簾是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG 功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到自動窗簾上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述處理器模塊控制LED光源發(fā)送和接收信息，并協(xié)調(diào)各外設(shè)單元工作；所述LED發(fā)送／接收模塊負責節(jié)點之間的通信；所述傳感器模塊負責目標區(qū)域信息的采集；所述串口通信模塊與計算機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)；所述電源模塊負責節(jié)點的能量供給。所述的現(xiàn)場可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊IOB和內(nèi)部連線三個部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，由此構(gòu)成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊；FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。所述處理器模塊采用低功耗的STM32F405RGT6嵌入式微處理器作為通信節(jié)點的主控芯片，該芯片體積小、質(zhì)量輕，計算能力能滿足系統(tǒng)要求，同時內(nèi)部資源豐富，集成了USART,GPIO和ADC等功能， 所以處理器模塊只需要一塊芯片以及簡單的外圍電路從而實現(xiàn)體積小、質(zhì)量輕和計算能力的要求。待發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；所述LED驅(qū)動模塊包括PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，用于實現(xiàn)電信號到光信號的轉(zhuǎn)換；所述光鑰匙模塊一個一對多的裝置；光鑰匙是基于單片機 STC12C2052AD 設(shè)計的一種發(fā)送端。所述LED發(fā)送/接收模塊中，選擇的光源是Luxeon III Enutter大功率藍光光源(3W)。該光源的特點主要為：光通量高；使用壽命可達5*104h；體積小；額定工作電流很大，大約為 350~700mA ；點亮時間小于100s。另外，本模塊將光源與鋁基板組合使用用以散熱，使用菲涅爾透鏡實現(xiàn)聚光。選用 ULN2803A作為LED的驅(qū)動芯片, ULN2803A是高壓大電流達林頓晶體管陣本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種CCD光通信半地下室專用自動窗簾?，其特征在于，包括自動窗簾、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、LED發(fā)送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、自動窗簾；所述自動窗簾包括核心處理器模塊、LED光接收電路、存儲器模塊、?按鍵模塊、電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊、繼電器模塊；所述繼電器模塊包括繼電器電路和行程開關(guān)，其中所述行程開關(guān)位于自動窗簾軌道上，?通過導線與控制器內(nèi)部的所述繼電器電路相連；核心處理器通過控制繼電器的通斷實現(xiàn)電源接線點的選擇，所述繼電器模塊包括2個繼電器，通過繼電器的接通或者斷開實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)窗簾的打開和關(guān)閉；所述2個繼電器回路也分別與?2個行程開關(guān)的常閉觸點串聯(lián)；當窗簾已經(jīng)完全打開或關(guān)閉時，系統(tǒng)能夠自動將電源斷開，預防碰撞的發(fā)生，并可通過行程開關(guān)的常開觸點向控制器發(fā)出位置信號；所述LED光接收電路接收LED照明燈組的LED通信信號并轉(zhuǎn)化為控制指令輸送到核心處理器；所述電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊包括電源保護部分和電平轉(zhuǎn)換部分，所述電平轉(zhuǎn)換部分對日常交流市電將?220?V?交流電壓轉(zhuǎn)換為?5?V?直流電壓輸出；所述電源保護部分是一個與電源輸入端串聯(lián)的保險絲；所述按鍵模塊包括一個獨立式按鍵，?用于實現(xiàn)系統(tǒng)重啟和恢復初始設(shè)置；所述遠距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM?等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、明暗變化的規(guī)律進行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列?LED?作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合?C++軟件編程進行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用?CCD?作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps?以上、高靈敏度、高響應度?CCD?相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設(shè)計軟件對CCD?相機進行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、自動窗簾、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負責調(diào)制生成原始的電信號；所述自動窗簾是單色的?LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的?CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的?min?USB?口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG?功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到自動窗簾上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述處理器模塊控制LED光源發(fā)送和接收信息，并協(xié)調(diào)各外設(shè)單元工作；所述LED發(fā)送／接收模塊負責節(jié)點之間的通信；所述傳感器模塊負責目標區(qū)域信息的采集；所述串口通信模塊與計算機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)；所述電源模塊負責節(jié)點的能量供給。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種CCD光通信半地下室專用自動窗簾 ，其特征在于，包括自動窗簾、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、處理器模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、LED發(fā)送/接收模塊、傳感器模塊、串口通信模塊、電源模塊、電源電路、光鑰匙模塊；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測器、信號處理電路、電源電路、自動窗簾；所述自動窗簾包括核心處理器模塊、LED光接收電路、存儲器模塊、 按鍵模塊、電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊、繼電器模塊；所述繼電器模塊包括繼電器電路和行程開關(guān)，其中所述行程開關(guān)位于自動窗簾軌道上， 通過導線與控制器內(nèi)部的所述繼電器電路相連；核心處理器通過控制繼電器的通斷實現(xiàn)電源接線點的選擇，所述繼電器模塊包括2個繼電器，通過繼電器的接通或者斷開實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)窗簾的打開和關(guān)閉；所述2個繼電器回路也分別與 2個行程開關(guān)的常閉觸點串聯(lián)；當窗簾已經(jīng)完全打開或關(guān)閉時，系統(tǒng)能夠自動將電源斷開，預防碰撞的發(fā)生，并可通過行程開關(guān)的常開觸點向控制器發(fā)出位置信號；所述LED光接收電路接收LED照明燈組的LED通信信號并轉(zhuǎn)化為控制指令輸送到核心處理器；所述電源保護與電平轉(zhuǎn)換模塊包括電源保護部分和電平轉(zhuǎn)換部分，所述電平轉(zhuǎn)換部分對日常交流市電將 220 V 交流電壓轉(zhuǎn)換為 5 V 直流電壓輸出；所述電源保護部分是一個與電源輸入端串聯(lián)的保險絲；所述按鍵模塊包括一個獨立式按鍵， 用于實現(xiàn)系統(tǒng)重啟和恢復初始設(shè)置；所述遠距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、明暗變化的規(guī)律進行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合 C++軟件編程進行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應度 CCD 相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設(shè)計軟件對CCD 相機進行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、自動窗簾、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負責調(diào)制生成原始的電信號；所述自動窗簾是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進行傳輸；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG 功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到自動窗簾上，通過L...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊定寬，
申請(專利權(quán))人：蘇州邁奇杰智能技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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