基于LED的水下高速光通信系统   0    0

本发明涉及一种基于LED的水下高速光通信系统。本发明中的电源模块电路给主控电路提供3.3V电源。给光发射机模块、光接收机模块提供5V、-5V电源。PC模块电路负责给主控模块电路提供需要发射的信号以及接收来自光接收机模块电路传递来的信号，主控模块电路为光发射机模块电路提供信号，光接收机模块电路负责接收光发射机模块电路发送的信号。本发明所涉及的系统可搭载到任一具备搭载条件的设备，可实测设备运行的状态，为设备提供发送接收数据的手段，可以实现在各种水下环境的短距离的、高速的水下通信。

1.基于LED的水下高速光通信系统，包括电源模块电路、主控模块、光发射机模块电路、光接收机模块电路；电源模块电路为主控模块提供3.3V电源，为光发射机模块电路、光接收机模块电路提供5V和-5V电源；主控模块为光发射机模块电路提供信号，光接收机模块电路接收光发射机模块电路发送的信号；其特征在于：
所述的电源模块电路包括一级电源转换芯片IC1、IC2、二级电源转换芯片IC3，稳压二极管D1、D2，四个电解电容EC1、EC2、EC3、EC4，七个瓷片电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，两个电感L1、L2，八个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8；一级电源转换芯片IC1、IC2的7脚均与输入Vin以及电解电容EC1的正极以及瓷片电容C3的一端连接，电解电容EC1的负极与瓷片电容C3的另一端接地；一级电源转换芯片IC1、IC2的5脚均与电阻R3、R4的一端相连，电阻R3的另一端与输入Vin连接，电阻R4的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的1脚与瓷片电容C1的一端相连，瓷片电容C1的另一端与电感L1的一端、一级电源转换芯片IC1的8脚以及稳压二极管D1的阴极连接，电感L1的另一端与电解电容EC2的正极、瓷片电容C2的一端和电阻R1的一端连接，该端点为5V输出端；电阻R1的另一端与电阻R2的一端和一级电源转换芯片IC1的4脚连接，电阻R2的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的6脚、稳压二极管D1的阳极、电解电容EC2的负极、瓷片电容C2的另一端接地；一级电源转换芯片IC2的1脚与瓷片电容C4的一端相连，瓷片电容C4的另一端与电感L2的一端、稳压二极管D2的阴极以及一级电源转换芯片IC2的8脚连接，电感L2的另一端与电解电容EC3的正极、瓷片电容C5的一端和电阻R5的一端连接并接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端和一级电源转换芯片IC2的4脚连接；一级电源转换芯片IC2的6脚与电解电容EC4的负极、稳压二极管D2的阳极、电解电容EC3的负极、瓷片电容C5的另一端、电阻R6的另一端连接，该端点为-5V输出端；电解电容EC4的正极与输入Vin连接；二级电源转换芯片IC3的1脚、3脚与5V输出端、瓷片电容C7的一端连接；二级电源转换芯片IC3的2脚与瓷片电容C7的另一端以及地连接；二级电源转换芯片IC3的4脚与电阻R7的一端和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地；电阻R7的另一端与瓷片电容C6的一端以及二级电源转换芯片IC3的5脚相连，该端点为3.3V输出端；瓷片电容C6的另一端接地；
所述的主控模块由主控芯片IC4、电平转换芯片IC5、红外编码芯片IC6、三个晶振X1、X2、Y1、十三个电容C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、三个电阻R9、R10、R11、一个按键S1组成；主控芯片IC4的1脚与电源模块电路中的3.3V电压输出端和瓷片电容C9的一端相连，瓷片电容C9的另一端接地；主控芯片IC4的64脚与电源模块电路中的
3.3V电压输出端和瓷片电容C8的一端相连，瓷片电容C8的另一端接地；主控芯片IC4的62脚、63脚接地；主控芯片IC4的8脚与晶振X1的一端相连，晶振X1的另一端与主控芯片IC4的9脚连接；主控芯片IC4的53脚与晶振X2的一端和瓷片电容C10的一端相连，瓷片电容C10的另一端接地；晶振X2的另一端与主控芯片IC4的52脚和瓷片电容C11的一端相连，瓷片电容C11的另一端接地；主控芯片IC4的32脚、33脚分别与电平转换芯片IC5的10脚、9脚连接；主控芯片IC4的58脚与按键S1的一端、电阻R9的一端、电容C12的一端连接，电阻R9的另一端连接
3.3V电压输出端，按键S1另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电容C12的另一端接地；电平转换芯片IC5的16脚与电源模块电路3.3V电压输出端以及瓷片电容C20的一端连接，瓷片电容C20的另一端接地；电平转换芯片IC5的1脚与瓷片电容C19的一端相连，瓷片电容C19的另一端与电平转换芯片IC5的3脚连接；电平转换芯片IC5的4脚与瓷片电容C18的一端相连，瓷片电容C18的另一端与电平转换芯片IC5的5脚连接；电平转换芯片IC5的2脚与瓷片电容C17的一端连接，瓷片电容C17的另一端接地；电平转换芯片IC5的6脚与瓷片电容C16的一端连接，瓷片电容C16的另一端接地；红外编码芯片IC6的1脚与主控芯片IC4的36脚连接；红外编码芯片IC6的2脚与主控芯片IC4的37脚连接；红外编码芯片IC6的3脚与主控芯片IC4的35脚连接；红外编码芯片IC6的4脚与主控芯片IC4的34脚连接；红外编码芯片IC6的
6脚与电阻R11的一端、晶振Y1的一端、瓷片电容C14的一端连接，红外编码芯片IC6的7脚与电阻R11的另一端、晶振Y1的另一端、瓷片电容C15的一端连接；瓷片电容C14、C15的另一端接地；红外编码芯片IC6的16脚与5V电源输出端以及瓷片电容C13的一端连接，瓷片电容C13的另一端接地；
所述的光发射机模块电路由LED驱动芯片IC7，五个电解电容EC5、EC6、EC7、EC8、EC9，一个瓷片电容C21，5个电阻R12、R13、R14、R15、R16，一个稳压二极管D3，一个MOS驱动管Q1，12个LED灯L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13、L14、组成；LED驱动芯片IC7的1脚与输入端Vin、电解电容EC7的正极以及稳压二极管D3的阳极连接；LED驱动芯片IC7的2脚与主控模块电路红外编码芯片IC6的14脚连接；LED驱动芯片IC7的3脚与电解电容EC9的正极连接；
LED驱动芯片IC7的4脚、5脚、6脚、电解电容EC7、EC9的负极接地；LED驱动芯片IC7的8脚与稳压二极管D3的阴极以及电解电容EC8的正极连接，电解电容EC8的负极接地；LED驱动芯片IC7的7脚与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与MOS驱动管Q1的栅极连接，MOS驱动管Q1的漏极接地；MOS驱动管Q1的源极与LED灯L5、L8、L11、L14的一端连接；LED灯L5的另一端与LED灯L4的一端连接，LED灯L8的另一端与LED灯L7的一端连接，LED灯L11的另一端与LED灯L10的一端连接，LED灯L14的另一端与LED灯L13的一端连接；LED灯L4的另一端与LED灯L3的一端连接，LED灯L7的另一端与LED灯L6的一端连接，LED灯L10的另一端与LED灯L9的一端连接，LED灯L13的另一端与LED灯L12的一端连接；LED灯L3、L6、L9、L12的另一端均与电阻R15的一端连接；电阻R15的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电压输入端Vin以及电解电容EC5、EC6的正极、瓷片电容C21的一端连接；电解电容EC5、EC6的负极、瓷片电容C21的另一端接地；
所述的光接收机模块电路由运算放大器芯片IC8、IC9，比较器芯片IC10、十一个瓷片电容C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、十一个电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，一个光接收头D4、三个电解电容EC10、EC11、EC12；运算放大器芯片IC8的4脚与电源模块电路-5V输出端、电解电容EC11的负极、瓷片电容C24的一端连接；
运算放大器芯片IC8的3脚、电解电容EC11的正极、瓷片电容C24的另一端接地；运算放大器芯片IC8的7脚与电源模块电路5V输出端、电解电容EC10的负极、瓷片电容C23的一端连接，电解电容EC10的正极、瓷片电容C23的另一端连接地；运算放大器芯片IC8的2脚与光接收头D4的阳极、瓷片电容C22、电阻R17的一端连接；光接收头D4的阴极接电源模块电路5V输出端；瓷片电容C22的另一端与电阻R17的另一端、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与运算放大器芯片IC8的6脚和瓷片电容C25的一端相连；瓷片电容C25的另一端与电阻R19的一端连接；电阻R19的另一端与电阻R20的一端、电阻R21的一端、瓷片电容C28的一端连接；瓷片电容C28的另一端接地；电阻R20的另一端接运算放大器芯片IC9的6脚以及瓷片电容C27的一端；电阻R21的另一端、瓷片电容C27的另一端与运算放大器芯片IC9的2脚连接；运算放大器芯片IC9的3脚接地；运算放大器芯片IC9的4脚与电源模块电路-5V输出端、电解电容EC13的负极、瓷片电容C30的一端连接；电解电容EC13的正极、瓷片电容C30的另一端接地；
运算放大器芯片IC9的7脚与电源模块电路5V输出端、电解电容EC12的正极、瓷片电容C29的一端连接；电解电容EC12的负极、瓷片电容C29的另一端接地；运算放大器芯片IC9的6脚与瓷片电容C26的一端连接，瓷片电容C26的另一端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与瓷片电容C31的一端、电阻R23的一端连接；电阻R23的另一端与电阻R27的一端、瓷片电容C32的一端连接；瓷片电容C31、C32的另一端接地；运算放大器芯片IC10的4脚接地；运算放大器芯片IC10的5脚与电阻R27的另一端、电阻R24的一端连接；运算放大器芯片IC10的6脚与电阻R25、R26的一端连接；电阻R25的另一端与电源模块电路的5V输出端连接；电阻R26的另一端接地；运算放大器芯片IC10的7脚与电阻R24的另一端、主控模块电路的红外编码芯片IC6的15脚连接；运算放大器芯片IC10的8脚与电源模块电路的5V输出端连接；
其中，一级电源转换芯片IC1、IC2采用德州仪器公司的TPS5430，二级电源转换芯片IC3采用德州仪器公司的TPS78001；主控芯片IC4采用德州仪器公司的MSP430F149，电平转换芯片IC5采用MAXIM公司的MAX3232，红外编码芯片IC6采用VISHAY公司的TOIM4232；LED驱动芯片采用International Rectifier公司的IR2125；LED驱动芯片IC7采用International Rectifier公司的IR2125；运算放大器IC8采用德州仪器公司的OPA656，运算放大器IC9采用德州仪器公司的OPA847，比较器芯片IC10采用德州仪器公司的LM393。