发明内容
[0005] 本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种利用锁相环进行频率调制和解调的可见光音频传输系统。
[0006] 本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下：
[0007] 本实用新型包括发射部分的麦克风、模数转换模块、调制模块和发射电路模块，接收部分的接收电路模块、解调模块、波形整形模块和数模转换模块。所述的发射部分由麦克风接收外界声音，输入到模数转换模块将模拟量转换为数字量，再由调制模块对数字量进行调制后借助发射电路模块将调制信号加载到LED光上发射出去；所述的接收部分由硅光电池接收调制光信号，并通过接收电路模块将调制光信号转化为电信号，解调模块再将电信号解调后输入到波形整形模块，还原出发射部分的数字量，再由数模转换模块转换成模拟音频信号，最后通过功率放大器放大后驱动扬声器工作；所述调制模块和解调模块的核心均采用CD4046锁相环。
[0008] 所述的模数转换模块采用第一语音编解码芯片，型号为PT8A3121，第一语音编解码芯片的引脚OSCI与第一电容C1和第一晶振的一端相连，第一电容C1的另一端接第二电容C2的一端并接地；第二电容C2和第一晶振的另一端均接第一语音编解码芯片的引脚OSCO；第一语音编解码芯片的引脚BIAS接引脚AIP、第三电容C3和第四电容C4的一端，第三电容C3和第四电容C4的另一端均接地；麦克风的一端接地，另一端与第一电阻R1和第五电容C5的一端相连，第一电阻R1的另一端接供电电压，C5的另一端与可变电阻R2的一个固定端相接；
可变电阻R2的活动端和另一个固定端直接与第一语音编解码芯片的模拟输入引脚AIN相连，同时还经第六电容C6和第三电阻R3的并联电路与第一语音编解码芯片的引脚AOUT构成反馈回路；第一语音编解码芯片的引脚GND接地；第一语音编解码芯片的引脚DVCC与AVCC均接供电电压，第七电容C7与第八极性电容C8的正极均接AVCC，第七电容C7的另一端与第八极性电容C8的负极均接地；第一语音编解码芯片的引脚DIR和FS分别通过一个控制开关接地。
[0009] 所述调制模块的核心是利用了CD4046锁相环来实现数字信号的频率调制。模数转换模块转换后的数字量经第六电阻R6输入到第一运算放大器的反相输入端。第一运算放大器的正相输入端接第四电阻R4和第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端接供电电压VCC，第五电阻R5的另一端接地；第七电阻R7的一端接第一运算放大器的反相输入端，另一端接第一运算放大器的输出端和第一锁相环中压控振荡器的控制引脚VCIN；第一锁相环的待比较信号输入引脚AIN接供电电压，比较信号输入引脚BIN与压控振荡器的输出引脚VCOUT直接连接，两个振荡电容接入引脚CA和CB通过第九电容C9连接，引脚R1与第八电阻R8的一端连接；第八电阻R8的另一端及第一锁相环的引脚INH均接地。锁相环的相位比较引脚PC1接第十电容C10后作为调频信号输出端，输出瞬时频率ω(t)＝ω0+Δω，其中，ω0为压控振荡器的输出引脚VCOUT在第一运算放大器的参考电压下工作的输出频率，由第九电容C9和第八电阻R8决定；Δω为压控振荡器的控制引脚输入的信号电压偏离参考电压时的频率偏移量。
[0010] 所述调制模块输出的调频信号经第十二极性电容C12输入发射电路模块，并送到稳压器的公共输入端；第十电阻R10的一端、可变电阻R9的一个固定端接稳压器的公共输入端；第十电阻R10的另一端、第十三极性电容C13的正极以及发光二极管D1的正极均接稳压器的输出端；可变电阻R9的活动端及另一个固定端、第十三极性电容C13的负极、发光二极管D1的负极连接并接地；稳压器的输入端与第十一电容C11的一端连接并接供电电压；第十一电容C11的另一端接地；稳压器调制后的输出电压通过发光二极管D1发射调制光信号。
[0011] 所述的接收电路模块利用硅光电池D2接收调制光信号并将其转换为电信号，通过前置放大器和滤波去噪器对电信号进行处理后再由滤波去噪器的电信号输出端输出。所述前置放大器的反相输入端接硅光电池D2的负极和第十一电阻R11的一端；前置放大器的输出端接第十一电阻R11的另一端和滤波去噪器的反相输入端；所述滤波去噪器的正相输入端接第十二电阻R12和第十三电阻R13的一端；第十二电阻R12的另一端接供电电压；前置放大器的正相输入端、硅光电池D2的正极和第十三电阻R13的另一端均接地。
[0012] 所述的解调模块从第十四电容C14一端接收频率不同的电信号，经过第二运算放大器放大后送入第二锁相环的信号输入引脚AIN。所述第二运算放大器的正相输入端接第十四电阻R14和第十五电阻R15的一端，第十四电阻R14的另一端接供电电压VCC，第十五电阻R15的另一端接地；所述第二运算放大器的反相输入端接第十六电阻R16和第十七电阻R17的一端，第十六电阻R16的另一端与第十四电容C14的另一端相接；第十七电阻R17的另一端接第二运算放大器的输出端和第二锁相环的信号输入引脚AIN；第二锁相环的引脚BIN接引脚VCOUT，引脚CA和CB接第十五电容C15的两端，引脚R1经第十八电阻R18接地，引脚PC2串联第十九电阻R19和第十六电容C16后接地，引脚INH直接接地；第十九电阻R19和第十六电容C16之间引出连线接第二锁相环的引脚VCIN，并作为解调信号输出端。设置第十五电容C15和第十八电阻R18，使第二锁相环中压控振荡器的中心频率等于调制模块的第一锁相环中压控振荡器的中心频率ω0。电信号输入第二锁相环的信号输入引脚AIN，与第二锁相环中压控振荡器的中心频率ω0形成固有频差Δω′，第二锁相环的解调信号输出端电压其中u(t)为调制模块的第一锁相环中压控振荡器的控制引脚在t时刻的电压，1/k0为解调系数。
[0013] 所述的波形整形模块包括第三运算放大器、施密特触发器和第一比较器Y；所述的施密特触发器包括第二比较器X、第一限幅二极管D3和第二限幅二极管D4。第二比较器X的反相输入端接解调模块的解调信号输出端，且第二比较器的反相输入端经第二十二电阻R22接地；第二比较器的正相输入端与第二十电阻R20和第二十一电阻R21的一端相连，第二十电阻R20的另一端接第一限幅二极管D3的正极、第二限幅二极管D4的负极和第三运算放大器的输出端；第二比较器的输出端接第二十三电阻R23和第二十四电阻R24的一端，第二十三电阻R23的另一端接供电电压；第二十四电阻R24的另一端接第一限幅二极管D3的负极、第二十一电阻R21的另一端、第二限幅二极管D4的正极和第一比较器Y的反相输入端；第一比较器的正相输入端和第三运算放大器的输出端相连；第三运算放大器的反相输入端直接和它的输出端相接；第一比较器的输出端设为整形信号输出端E且经第二十七电阻R27与供电电压相连；第三运算放大器的正相输入端接第二十五电阻R25和第二十六电阻R26的一端，第二十五电阻R25的另一端接VCC，第二十六电阻R26的另一端接地；第十七电容C17与第二十六电阻R26并联。
[0014] 所述数模转换模块的核心为第二语音编解码芯片，型号PT8A3121。解调模块的整形信号输出端接第二语音编解码芯片的引脚DATA；第二语音编解码芯片的引脚OSCI与第十八电容C18和第二晶振的一端相连，第十八电容C18的另一端接第十九电容C19的一端并接地；第十九电容C19和第二晶振的另一端均接第二语音编解码芯片的引脚OSCO；第二语音编解码芯片的引脚FS和DIR分别经一个控制开关接地；第二语音编解码芯片的引脚DVCC和AVCC均接供电电压，第二十三电容C23的一端与第二十四极性电容C24的正极均接AVCC，第二十三电容C23的另一端与第二十四极性电容C24的负极均接地；第二语音编解码芯片的引脚GND接地。第二语音编解码芯片的引脚BIP接引脚BIAS输出的偏置电压bias；第二语音编解码芯片的数模转换输出引脚DAOUT串联第二十电容C20和第二十八电阻R28、第二十九电阻R29后接到第二语音编解码芯片的引脚BIN；第二十一电容C21的一端与第二十八电阻R28和第二十九电阻R29的公共端相连，另一端接地；第二语音编解码芯片的引脚BIN和模拟音频信号输出引脚BOUT经第二十二电容C22连接；第三十电阻R30的一端接第二十八电阻R28和第二十九电阻R29的公共端，另一端和第二语音编解码芯片的引脚BOUT一起接到第二十五极性电容C25的正极；可变电阻R31的一个固定端与第二十五极性电容C25的负极相接，另一个固定端与功率放大器的反相输入端连接并接地；可变电阻R31的活动端接功率放大器的正相输入端；功率放大器的输出端经第二十六极性电容C26驱动扬声器，同时经第二十七电容C27和第三十二电阻R32接地。当引脚DIR变为高电平时，在引脚DATA输入的整形信号将会转换为模拟音频信号从模拟音频信号输出引脚BOUT输出，并通过后续电路驱动扬声器工作。
[0015] 本实用新型具有的有益效果：
[0016] 本实用新型利用CD4046锁相环进行频率的调制与解调，方便易行；输入的模拟音频信号经模数转换，成为数字信号，对数字信号进行频率调制具有很好的抗干扰性，使系统更加稳定可靠。利用LED光进行信号的传输不但可以满足照明的需要，而且可以避免信息的泄露，保密性很好。当在发射部分输入音频信号时，凡是光照射到的地方都可用接收装置接收到输入的音频，这样加大了使用的灵活性。
