本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光伏節(jié)能CCD光控智能去污器。

背景技術(shù)：

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(fēng)能、化學(xué)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(xué)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(yīng)有關(guān)的能源。

在現(xiàn)有的無線技術(shù)當中，除去基于電磁波傳輸信息的傳統(tǒng)射頻通信外， 還有基于光的無線通信，其中，有基于紅外激光等的通信技術(shù)，還有基于可見光的無線通信技術(shù)?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)，是利用發(fā)光的二極管發(fā)出的肉眼覺察不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的。將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加載到光載波信號上，并進行調(diào)制，然后利用光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號并解調(diào)以獲取信息?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)能夠覆蓋燈光所能達到的范圍，不需要電線連接。光通信技術(shù)具有極大的發(fā)展前景，將為光通信提供一種全新的高速數(shù)據(jù)接入方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種實現(xiàn)復(fù)雜度和成本低、通信距離遠，可以兼顧照明與實時語音對講的系統(tǒng)， 同時系統(tǒng)還可以傳輸除語音外的其他數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案：

一種光伏節(jié)能CCD光控智能去污器，包括；中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光電檢測電路、光控鎖模塊、光鑰匙模塊、接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED、可見光傳輸鏈路、智能去污器、音頻編碼解碼器、音頻輸入輸出端、電源電路；

所述信號調(diào)制設(shè)備負責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)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(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，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(yīng)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(yīng)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；

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；所述手中央處理器連接光鑰匙模塊；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LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述可見光傳輸鏈路包括LED驅(qū)動電路、LED燈、透鏡、PD光敏管和光電檢測模塊；所述智能去污器是單片機，用于控制所述音頻編碼解碼器進行語音數(shù)據(jù)的采集和壓縮編碼，并將采集數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到ＬＥＤ驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路根據(jù)指令發(fā)出通斷信號；光電檢測模塊控制所述PD光敏管接收光信號并輸送到所述智能去污器，所述智能去污器將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述音頻編碼解碼器進行解碼輸出。

可選地，所述基于光通信的凈化語音通話系統(tǒng)的上下行鏈路均使用１Ｗ普通白光LED， 采用開關(guān)鍵控-非歸零碼（OOK-NRZ）調(diào)制方式。

所發(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”；基于 TTL 信號電平特點，選用低成本、小體積 PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，構(gòu)成了LED驅(qū)動電路；光鑰匙是基于單片機 STC12C2052AD 設(shè)計的一種發(fā)送端；光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，所述光鑰匙模塊不是一個簡單的一對一的裝置，而是一個一對多的裝置。

所述LED驅(qū)動電路中，來自單片機的音頻數(shù)據(jù)通過跨導(dǎo)放大電路放大并轉(zhuǎn)換成電流信號， 通過Bias-T 疊加直流后加載到LED燈上。 LED的發(fā)散角一般較大， 在LED燈前端加距離可調(diào)的準直透鏡， 調(diào)節(jié)光線的發(fā)散角度， 以便用于不同距離的照明和通信。

所述PD光敏管是接收面積為５mm×５mm，的PD光敏管。PD光敏管面積越大接收的光功率越大，但響應(yīng)帶寬會越小。PD光敏管前端加面積較大的非球面準直透鏡增大接收光功率。PD光敏管將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號輸出， 目前的可見光PD光敏管響應(yīng)靈敏度峰值大多在紅光波段， 所述PD光敏管靈敏度在LED光譜峰值450nm處不到0.3A\Ｗ 。當通信距離較遠時，PD光敏管接收的光功率較小， 因此輸出的電流信號很小，一般只有幾×10mA 。

為了進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理， 需要對PD光敏管輸出的電流進行放大。

所述光電檢測模塊中，第１級的低噪跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號， 再經(jīng)過第2級電壓放大器后電壓幅度可達到2～3Ｖ ， 經(jīng)電壓比較器后輸出3.3V的TTL信號， 輸入到單片機進行處理。

所述音頻編碼解碼器是一款低功耗、 高保真和體積小的 WM8960音頻編解碼器， 其集成了麥克風(fēng)、耳機接口和放大器，因此大大減少了外部電路元器件的數(shù)量和電路體積。麥克風(fēng)輸入的模擬音頻數(shù)據(jù)經(jīng)24bit的ADC采樣后進行音頻編碼，解碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過24bit的DAC后輸出到耳機或揚聲器。系統(tǒng)中，編解碼器通過數(shù)字接口傳輸音頻數(shù)據(jù)，通過控制接口接收控制數(shù)據(jù)。該編碼器的采樣率可以設(shè)置為8～48kHz，左、右聲道的數(shù)據(jù)均為16bit， 因此語音信號的速率為256～1536kbit／s，當通信速率大于1536kbit／s時就能保證清晰的語音傳輸。

所述基于光通信的凈化語音通話系統(tǒng)采用強度調(diào)制和直接檢測（IM／DD），即LED發(fā)射光功率隨傳輸信號變化， 接收端的光電探測器件，如光電二極管（PD）、雪崩二極管（APD）和攝像鏡頭等，接收強弱變化的光強并轉(zhuǎn)化成電流信號。由于當收發(fā)端之間存在直射鏈路時，直射鏈路功率占總接收功率的97.6％ ，當通信終端的PD位于LED光源之后時，幾乎可以忽略發(fā)送端光線對自身接收端的干擾影響。因此，上下行鏈路均使用白光LED進行通信。

該發(fā)明的有益效果：

應(yīng)用人工智能專家系統(tǒng)、知識工程、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù),進行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計和實現(xiàn)的新一代的計算機管理系統(tǒng)。利用紫外線對室內(nèi)空氣進行殺菌與消毒的產(chǎn)品，采用運動傳感器和化學(xué)傳感器兩個傳感器數(shù)據(jù)采集模塊的集成設(shè)計，使得本空氣凈化器具有自動采集與自動調(diào)整工作狀態(tài)的功能，實現(xiàn)了產(chǎn)品的智能化、節(jié)能性與環(huán)保的特點。另外遠程控制技術(shù)與可見光通信技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了對空氣凈化器的遠程設(shè)置和開啟關(guān)閉，使得空氣凈化器實現(xiàn)了遠程智能控制，并且與照明系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了無線通信，獲得美觀、簡潔的用戶體驗。

另外，智能去污器能夠通過GSM通信模塊實現(xiàn)了遠程控制，用戶可以在回家之前啟動智能去污器，改善室內(nèi)空氣濕度，在離開家以后關(guān)閉，即使忘記出門之前關(guān)閉智能去污器，也可以通過手機發(fā)出控制指令，關(guān)閉智能去污器，這樣能夠合理規(guī)劃智能去污器的使用時間，延遲使用壽命以及節(jié)約能源。所述濕度采集傳感器是SHT21傳感器，此時不在需要溫度傳感器；該傳感器能夠?qū)Νh(huán)境的溫度和濕度進行監(jiān)測，濕度精度±2%(相對濕度20%～80%)， 溫度精度±0.3℃(環(huán)境溫度25～42℃)。傳感器經(jīng)過標定，既能提供I2C數(shù)字接口，也能提供PWM模擬輸出模式。因為數(shù)字通信可大大降低功耗，在正常工作狀態(tài)下，功耗可在3μW以內(nèi)，在延長測量間隔的情況下，功耗還可進一步降低。使用 SHT21 過程中， A/D電路進行數(shù)字化信號轉(zhuǎn)換。除此之外，SHT21的分辨率還可以通過指令進行8/12bit 到12/14bit的改變，便于檢測電量狀態(tài)，同時輸出校驗和，有助于提高通信的可靠性。

所述微控制器是采用單片機 ,其CPU由控制器和運算器組成， 主要進行運算及指令識別。存儲器為８Ｋ可擦寫閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡單可靠， 功能強大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

所述溫度傳感器是DS18B20傳感器，DS18B20傳感器具有一線接口， 使用簡單方便， 在實際使用中無需外部元件， 直接利用數(shù)據(jù)總線供電， 測量溫度范圍較大。因此， 使用范圍較廣， 用途較大。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見光通信是一種點對點的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點。遠距離可見光通信系統(tǒng)，在發(fā)射端采用了OOK調(diào)制方式，OOK 帶寬需求低，而且硬件實現(xiàn)最為簡單，解碼時候只需要通過直接檢測的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時0或者1；使得發(fā)射端成本合理；在接收端，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(yīng)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(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收。選擇 CCD 作為光探測器，其靈敏度和響應(yīng)度比傳統(tǒng)的 PIN 光電二極管高很多。對比于傳統(tǒng)光電二極管，采用 CCD 相機可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來，這樣，只要能夠判斷出信號的位置，將來可以使用多個光源，在接收端的接受能力之內(nèi)，成倍的提高傳輸速率。并且 CCD 作為光探測器還可以同時用于APT 通信系統(tǒng)當中。

光鑰匙和智能移動終端相結(jié)合，可以很好的運用Android系統(tǒng)開發(fā)手機AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于 Linux 的一個開源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動終端（手機和平板）中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺相比，有很大的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢最主要的體現(xiàn)在它的開放性。Android系統(tǒng)是完全開源的系統(tǒng)，所有的愛好者和廠商都可以參與到 Android 系統(tǒng)的開發(fā)中來，這就為 Android 系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android 系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機量第一大的系統(tǒng)。Android 系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢就是基于谷歌公司的平臺，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無縫的應(yīng)用到 Andriod 系統(tǒng)中去。

本發(fā)明的所述的現(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；為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發(fā)電或夜間時候依然滿足對整個系統(tǒng)進行供電

在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統(tǒng)工作。

基于光通信的凈化語音通話系統(tǒng)采用OOK-NRZ調(diào)制編碼方式，降低系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度。在發(fā)射端ＬＥＤ和接收端ＰＤ光敏管前加上透鏡，可以減小LED光線的發(fā)散角和增加ＰＤ光敏管的接收光強，從而增大通信距離。

為了實現(xiàn)低成本和低功耗的要求， 用單片機作為主控制，控制音頻編碼解碼器， 并進行數(shù)據(jù)的傳輸。本系統(tǒng)可實現(xiàn)最高2.5Mbit\s的通信速率，最遠通信距離可達40m，系統(tǒng)復(fù)雜度低、實現(xiàn)簡單、設(shè)備體積小、功耗低、成本低和性能穩(wěn)定，具有較好的實用性。

附圖說明

圖1是LED驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是光電檢測模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是音頻編碼解碼器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種基于光通信的凈化語音系統(tǒng)作進一步詳盡描述：

一種光伏節(jié)能CCD光控智能去污器，包括：中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光電檢測電路、光控鎖模塊、光鑰匙模塊、接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED、可見光傳輸鏈路、智能去污器、音頻編碼解碼器、音頻輸入輸出端、電源電路；

所述信號調(diào)制設(shè)備負責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)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(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，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(yīng)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(yīng)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LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述可見光傳輸鏈路包括LED驅(qū)動電路、LED燈、透鏡、PD光敏管和光電檢測模塊；所述智能去污器是單片機，用于控制所述音頻編碼解碼器進行語音數(shù)據(jù)的采集和壓縮編碼，并將采集數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到ＬＥＤ驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路根據(jù)指令發(fā)出通斷信號；光電檢測模塊控制所述PD光敏管接收光信號并輸送到所述智能去污器，所述智能去污器將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述音頻編碼解碼器進行解碼輸出。

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；為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發(fā)電或夜間時候依然滿足對整個系統(tǒng)進行供電。

在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統(tǒng)工作。

優(yōu)選地，所述基于光通信的凈化語音通話系統(tǒng)的上下行鏈路均使用１Ｗ普通白光LED， 采用開關(guān)鍵控-非歸零碼（OOK-NRZ）調(diào)制方式。

所述濕度采集傳感器是SHT21傳感器，此時不在需要溫度傳感器；該傳感器能夠?qū)Νh(huán)境的溫度和濕度進行監(jiān)測，濕度精度±2%(相對濕度20%～80%)， 溫度精度±0.3℃(環(huán)境溫度25～42℃)。傳感器經(jīng)過標定，既能提供I2C數(shù)字接口，也能提供PWM模擬輸出模式。因為數(shù)字通信可大大降低功耗，在正常工作狀態(tài)下，功耗可在3μW以內(nèi)，在延長測量間隔的情況下，功耗還可進一步降低。使用 SHT21 過程中， A/D電路進行數(shù)字化信號轉(zhuǎn)換。除此之外，SHT21的分辨率還可以通過指令進行8/12bit 到12/14bit的改變，便于檢測電量狀態(tài)，同時輸出校驗和，有助于提高通信的可靠性。

所述微控制器是采用單片機 ,其CPU由控制器和運算器組成， 主要進行運算及指令識別。存儲器為８Ｋ可擦寫閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡單可靠， 功能強大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

所述溫度傳感器是DS18B20傳感器，DS18B20傳感器具有一線接口， 使用簡單方便， 在實際使用中無需外部元件， 直接利用數(shù)據(jù)總線供電， 測量溫度范圍較大。因此， 使用范圍較廣， 用途較大。

所述遠距離可見光通信系統(tǒng)具體包括：

調(diào)制器，用于可見光通信發(fā)射端需要將基帶信號調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如 OOK 調(diào)制、PPM 調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號。調(diào)制器硬件上可以采用常用的 51 單片機系列，為了達到更高的速度和精度的要求，還可以選擇 FPGA 等。

LED 驅(qū)動，用于將電信號轉(zhuǎn)化為光信號。LED 驅(qū)動模塊用于完成對LED 光源的驅(qū)動功能，同時將調(diào)至好的電信號轉(zhuǎn)化為光信號加載到 LED 光源上。如 51 單片機，其觸發(fā)方式是 TTL 觸發(fā)，完成對 LED 光源驅(qū)動。

LED，是可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光 LED 光源。此外，選擇陣列形式 LED 光源可以增大光功率，而對束散角一般達到4度。

LED控制器，用來控制光源和相機的設(shè)備，完成輔助功能。

大氣信道，光源將調(diào)至好的信號光發(fā)射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。

相機鏡頭，相機鏡頭即是接收天線，主要完成光信號的捕捉接收功能，鏡頭能夠進行變焦，變化接收視場角，可以放大或者縮小目標。為了便于和 CCD相機相互配合，配置了電動變焦鏡頭和編碼器，可以實現(xiàn)電腦控制自動變焦。

CCD 相機，CCD 是感光元器件，主要是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號再成像。

CCD 相機需能夠匹配光源的速率， CCD 相機能夠完成高幀頻采集。CCD 相機通過千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。

成像處理過程，用于將接收到的已調(diào)光信號進行接收成像，分析其灰度光強度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。

如圖1所示，所述LED驅(qū)動電路中，來自單片機的音頻數(shù)據(jù)通過跨導(dǎo)放大電路放大并轉(zhuǎn)換成電流信號， 通過Bias-T 疊加直流后加載到LED燈上。 LED的發(fā)散角一般較大， 在LED燈前端加距離可調(diào)的準直透鏡， 調(diào)節(jié)光線的發(fā)散角度， 以便用于不同距離的照明和通信。

優(yōu)選地，所述PD光敏管是接收面積為５mm×５mm，的PD光敏管。PD光敏管面積越大接收的光功率越大，但響應(yīng)帶寬會越小。PD光敏管前端加面積較大的非球面準直透鏡增大接收光功率。PD光敏管將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號輸出， 目前的可見光PD光敏管響應(yīng)靈敏度峰值大多在紅光波段， 所述PD光敏管靈敏度在LED光譜峰值450nm處不到0.3A\Ｗ 。當通信距離較遠時，PD光敏管接收的光功率較小， 因此輸出的電流信號很小，一般只有幾×10mA 。

為了進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理， 需要對PD光敏管輸出的電流進行放大。

如圖2所示，所述光電檢測模塊中，第１級的低噪跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號， 再經(jīng)過第2級電壓放大器后電壓幅度可達到2～3Ｖ ， 經(jīng)電壓比較器后輸出3.3V的TTL信號， 輸入到單片機進行處理。

如圖3所示，所述音頻編碼解碼器是一款低功耗、 高保真和體積小的 WM8960音頻編解碼器， 其集成了麥克風(fēng)、耳機接口和放大器，因此大大減少了外部電路元器件的數(shù)量和電路體積。麥克風(fēng)輸入的模擬音頻數(shù)據(jù)經(jīng)24bit的ADC采樣后進行音頻編碼，解碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過24bit的DAC后輸出到耳機或揚聲器。系統(tǒng)中，編解碼器通過數(shù)字接口傳輸音頻數(shù)據(jù)，通過控制接口接收控制數(shù)據(jù)。該編碼器的采樣率可以設(shè)置為8～48kHz，左、右聲道的數(shù)據(jù)均為16bit， 因此語音信號的速率為256～1536kbit／s，當通信速率大于1536kbit／s時就能保證清晰的語音傳輸。

所述基于光通信的凈化語音通話系統(tǒng)采用強度調(diào)制和直接檢測（IM／DD），即LED發(fā)射光功率隨傳輸信號變化， 接收端的光電探測器件，如光電二極管（PD）、雪崩二極管（APD）和攝像鏡頭等，接收強弱變化的光強并轉(zhuǎn)化成電流信號。由于當收發(fā)端之間存在直射鏈路時，直射鏈路功率占總接收功率的97.6％ ，當通信終端的PD位于LED光源之后時，幾乎可以忽略發(fā)送端光線對自身接收端的干擾影響。因此，上下行鏈路均使用白光LED進行通信。所述遠距離可見光通信系統(tǒng)具體包括：

調(diào)制器，用于可見光通信發(fā)射端需要將基帶信號調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如 OOK 調(diào)制、PPM 調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號。調(diào)制器硬件上可以采用常用的 51 單片機系列，為了達到更高的速度和精度的要求，還可以選擇 FPGA 等。

LED 驅(qū)動，用于將電信號轉(zhuǎn)化為光信號。LED 驅(qū)動模塊用于完成對LED 光源的驅(qū)動功能，同時將調(diào)至好的電信號轉(zhuǎn)化為光信號加載到 LED 光源上。如 51 單片機，其觸發(fā)方式是 TTL 觸發(fā)，完成對 LED 光源驅(qū)動。

LED，是可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光 LED 光源。此外，選擇陣列形式 LED 光源可以增大光功率，而對束散角一般達到4度。

LED控制器，用來控制光源和相機的設(shè)備，完成輔助功能。

大氣信道，光源將調(diào)至好的信號光發(fā)射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。

相機鏡頭，相機鏡頭即是接收天線，主要完成光信號的捕捉接收功能，鏡頭能夠進行變焦，變化接收視場角，可以放大或者縮小目標。為了便于和 CCD相機相互配合，配置了電動變焦鏡頭和編碼器，可以實現(xiàn)電腦控制自動變焦。

CCD 相機，CCD 是感光元器件，主要是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號再成像。

CCD 相機需能夠匹配光源的速率， CCD 相機能夠完成高幀頻采集。CCD 相機通過千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。

成像處理過程，用于將接收到的已調(diào)光信號進行接收成像，分析其灰度光強度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。