[發明專利]基于LED的水下高速光通信系統

有效

• 申請號: 201410521918.0
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104363056B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 蔡文郁;溫端強;方勛;錢成國
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04B10/69
• 分類號: H04B10/69;H04B10/116;H04B13/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.?基于LED的水下高速光通信系統，包括電源模塊、主控模塊、光發射機模塊、光接收機模塊，其特征在于：

電源模塊電路包括一級電源轉換芯片IC1、IC2、二級電源轉換芯片IC3，穩壓二極管D1、D2，四個電解電容EC1、EC2、EC3、EC4，七個瓷片電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，兩個電感L1、L2，八個電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8；一級電源轉換芯片IC1、IC2的7腳均與輸入Vin以及電解電容EC1的正極以及瓷片電容C3的一端連接，電解電容EC1的負極與瓷片電容C3的另一端接地；一級電源轉換芯片IC1、IC2的5腳均與電阻R3、R4的一端相連，電阻R3的另一端與輸入Vin連接，電阻R4的另一端接地；一級電源轉換芯片IC1的1腳與瓷片電容C1的一端相連，瓷片電容C1的另一端與電感L1的一端、一級電源轉換芯片IC1的8腳以及穩壓二極管D1的陰極連接，電感L1的另一端與電解電容EC2的正極、瓷片電容C2的一端和電阻R1的一端連接，該端點為5V輸出端；電阻R1的另一端與電阻R2的一端和一級電源轉換芯片IC1的4腳連接，電阻R2的另一端接地；一級電源轉換芯片IC1的6腳、穩壓二極管D1的陽極、電解電容EC2的負極、瓷片電容C2的另一端接地；一級電源轉換芯片IC2的1腳與瓷片電容C4的一端相連，瓷片電容C4的另一端與電感L2的一端、穩壓二極管D2的陰極以及一級電源轉換芯片IC2的8腳連接，電感L2的另一端與電解電容EC3的正極、瓷片電容C5的一端和電阻R5的一端連接并接地，電阻R5的另一端與電阻R6的一端和一級電源轉換芯片IC2的4腳連接；一級電源轉換芯片IC2的6腳與電解電容EC4的負極、穩壓二極管D2的陽極、電解電容EC3的負極、瓷片電容C5的另一端、電阻R6的另一端連接，該端點為-5V輸出端；電解電容EC4的正極與輸入Vin連接；二級電源轉換芯片IC3的1腳、3腳與5V輸出端、瓷片電容C7的一端連接；二級電源轉換芯片IC3的2腳與瓷片電容C7的另一端以及地連接；二級電源轉換芯片IC3的4腳與電阻R7的一端和電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端接地；電阻R7的另一端與瓷片電容C6的一端以及二級電源轉換芯片IC3的5腳相連，該端點為3.3V輸出端；瓷片電容C6的另一端接地；

主控模塊由主控芯片IC4、電平轉換芯片IC5、紅外編碼芯片IC6、三個晶振X1、X2、X3、十三個電容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、三個電阻R9、R10、R11、一個按鍵S1；主控芯片IC4的1腳與電源模塊電路中的3.3V電壓輸出端和瓷片電容C9的一端相連，瓷片電容C9的另一端接地；主控芯片IC4的64腳與電源模塊電路中的3.3V電壓輸出端和瓷片電容C8的一端相連，瓷片電容C8的另一端接地；主控芯片IC4的62腳、63腳接地；主控芯片IC4的8腳與晶振X1的一端相連，晶振X1的另一端與主控芯片IC4的9腳連接；主控芯片IC4的53腳與晶振X2的一端和瓷片電容C10的一端相連，瓷片電容C10的另一端接地；晶振X2的另一端與主控芯片IC4的52腳和瓷片電容C11的一端相連，瓷片電容C11的另一端接地；主控芯片IC4的32腳、33腳分別與電平轉換芯片IC5的10腳、9腳連接；主控芯片IC4的58腳與按鍵S1的一端、電阻R9的一端、電容C12的一端連接，電阻R9的另一端連接3.3V電壓輸出端，按鍵S1另一端與電阻R10的一端連接，電阻R10的另一端與電容C12的另一端接地；電平轉換芯片IC5的16腳與電源模塊電路3.3V電壓輸出端以及瓷片電容C20的一端連接，瓷片電容C20的另一端接地；電平轉換芯片IC5的1腳與瓷片電容C19的一端相連，瓷片電容C19的另一端與電平轉換芯片IC5的3腳連接；電平轉換芯片IC5的4腳與瓷片電容C18的一端相連，瓷片電容C18的另一端與電平轉換芯片IC5的5腳連接；電平轉換芯片IC5的2腳與瓷片電容C17的一端連接，瓷片電容C17的另一端接地；電平轉換芯片IC5的6腳與瓷片電容C16的一端連接，瓷片電容C16的另一端接地；紅外編碼芯片IC6的1腳與主控芯片IC4的36腳連接；紅外編碼芯片IC6的2腳與主控芯片IC4的37腳連接；紅外編碼芯片IC6的3腳與主控芯片IC4的35腳連接；紅外編碼芯片IC6的4腳與主控芯片IC4的34腳連接；紅外編碼芯片IC6的6腳與電阻R16的一端、晶振X3的一端、瓷片電容C14的一端連接，紅外編碼芯片IC6的7腳與電阻R11的另一端、晶振Y1的另一端、瓷片電容C15的一端連接；瓷片電容C14、C15的另一端接地；紅外編碼芯片IC6的16腳與5V電源輸出端以及瓷片電容C13的一端連接，瓷片電容C13的另一端接地；

光發射機模塊電路由LED驅動芯片IC7，五個電解電容EC5、EC6、EC7、EC8、EC9，一個瓷片電容C21，5個電阻R12、R13、R14、R15、R16，一個穩壓二極管D3，一個MOS驅動管Q1，12個LED燈L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12?、L13、L14、組成；LED驅動芯片IC7的1腳與輸入端Vin、電解電容EC7的正極以及穩壓二極管D3的陽極連接；LED驅動芯片IC7的2腳與主控模塊電路紅外編碼芯片IC6的14腳連接；LED驅動芯片IC7的3腳與電解電容EC9的正極連接；LED驅動芯片IC7的4腳、5腳、6腳、電解電容EC7、EC9的負極接地；LED驅動芯片IC7的8腳與穩壓二極管D3的陰極以及電解電容EC8的正極連接，電解電容EC8的負極接地；LED驅動芯片IC7的7腳與電阻R16的一端連接，電阻R16的另一端與MOS驅動管Q1的柵極連接，MOS驅動管Q1的漏極接地；MOS驅動管Q1的源極與LED燈L5、L8、L11、L14的一端連接；LED燈L5的另一端與LED燈L4的一端連接，LED燈L8的另一端與LED燈L7的一端連接，LED燈L11的另一端與LED燈L10的一端連接，LED燈L14的另一端與LED燈L13的一端連接；LED燈L4的另一端與LED燈L3的一端連接，LED燈L7的另一端與LED燈L6的一端連接，LED燈L10的另一端與LED燈L9的一端連接，LED燈L13的另一端與LED燈L12的一端連接；LED燈L3、L6、L9、L12的另一端均與電阻R15的一端連接；電阻R15的另一端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與電壓輸入端Vin以及電解電容EC5、EC6的正極、瓷片電容C21的一端連接；電解電容EC5、EC6的負極、瓷片電容C21的另一端接地；

光接收機模塊電路由運算放大器芯片IC8、IC9，比較器芯片IC10、十一個瓷片電容C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、十一個電阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，一個光接收頭D4、三個電解電容EC10、EC11、EC12；運算放大器芯片IC8的4腳與電源模塊電路-5V輸出端、電解電容EC11的負極、瓷片電容C24的一端連接；運算放大器芯片IC8的3腳、電解電容EC11的正極、瓷片電容C24的另一端接地；運算放大器芯片IC8的7腳與電源模塊電路5V輸出端、電解電容EC10的正極、瓷片電容C23的一端連接，電解電容EC10的正極、瓷片電容C23的另一端連接地；運算放大器芯片IC8的2腳與光接收頭D4的陽極、瓷片電容C22、電阻R17的一端連接；光接收頭D4的陰極接電源模塊電路5V輸出端；瓷片電容C22的另一端與電阻R17的另一端、電阻R18的一端連接，電阻R18的另一端與運算放大器芯片IC8的6腳和瓷片電容C25的一端相連；瓷片電容C25的另一端與電阻R19的一端連接；電阻R19的另一端與電阻R20的一端、電阻R21的一端、瓷片電容C28的一端連接；瓷片電容C28的另一端接地；電阻R20的另一端接運算放大器芯片IC9的6腳以及瓷片電容C27的一端連接；電阻R21的另一端、瓷片電容C27的另一端與運算放大器芯片IC9的2腳連接；運算放大器芯片IC9的3腳接地；運算放大器芯片IC9的4腳與電源模塊電路-5V輸出端、電解電容EC13的負極、瓷片電容C30的一端連接；電解電容EC13的正極、瓷片電容C30的另一端接地；運算放大器芯片IC9的7腳與電源模塊電路5V輸出端、電解電容EC12的正極、瓷片電容C29的一端連接；電解電容EC12的負極、瓷片電容C29的另一端接地；運算放大器芯片IC9的6腳與瓷片電容C26的一端連接，瓷片電容C26的另一端與電阻R22的一端連接，電阻R22的另一端與瓷片電容C31的一端、電阻R23的一端連接；電阻R23的另一端與電阻R27的一端、瓷片電容C32的一端連接；瓷片電容C31、C32的另一端接地；運算放大器芯片IC10的4腳接地；運算放大器芯片IC10的5腳與電阻R27的另一端、電阻R24的一端連接；運算放大器芯片IC10的6腳與電阻R25、R26的一端連接；電阻R25的另一端與電源模塊電路的5V輸出端連接；電阻R26的另一端接地；運算放大器芯片IC10的7腳與電阻R24的另一端、主控模塊電路的紅外編碼芯片IC6的15腳連接；運算放大器芯片IC10的8腳與電源模塊電路的5V輸出端連接；

其中，一級電源轉換芯片IC1、IC2采用德州儀器公司的TPS5430，二級電源轉換芯片IC3采用德州儀器公司的TPS78001；主控芯片IC4采用德州儀器公司的MSP430F149，電平轉換芯片IC5采用MAXIM公司的MAX3232，紅外編碼芯片IC6采用VISHAY公司的TOIM4232；LED驅動芯片采用International?Rectifier公司的IR2125；LED驅動芯片IC7采用International?Rectifier公司的IR2125；運算放大器IC8采用德州儀器公司的OPA656，運算放大器IC9采用德州儀器公司的OPA847，比較器芯片IC10采用德州儀器公司的LM393。