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1、(10)申请公布号 CN 103560831 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103560831 A (21)申请号 201310525954.X (22)申请日 2013.10.31 H04B 10/116(2013.01) H04B 10/548(2013.01) (71)申请人 华北水利水电大学 地址 450000 河南省郑州市北环路 36 号 (72)发明人 陈建明 曹文思 周玉 孙全红 尚华 赵明明 刘子介 袁保合 周晓明 常瑞 马强 徐燕 陈嘉琦 王成凤 (74)专利代理机构 郑州联科专利事务所 ( 普通 合伙 ) 41104 代理人 时立新 李伊宁 (54) 。
2、发明名称 具有信息传输功能的照明设备及照明设备信 息传输方法 (57) 摘要 本发明公开了一种具有信息传输功能的照明 设备, 包括壳体, 壳体内设置有 LED 驱动模块和具 有时钟单元的控制模块, 控制模块的控制信号输 出端连接LED驱动模块的控制信号输入端, LED驱 动模块输出端连接 LED 灯组。本发明利用具有时 钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号, 控 制LED驱动模块驱动LED灯组发光, 利用不同频率 调制信号驱动产生的 LED 灯光代表不同的 ASCII 编码, 进行信息传输, 实现无线串行异步通信, 以 人眼无法察觉到的方式进行信息传输, 具有较好 的保密性。 (51)Int。
3、.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103560831 A CN 103560831 A 1/1 页 2 1. 一种具有信息传输功能的照明设备, 其特征在于 : 包括壳体, 壳体内设置有 LED 驱动 模块和具有时钟单元的控制模块, 控制模块的控制信号输出端连接 LED 驱动模块的控制信 号输入端, LED 驱动模块输出端连接 LED 灯组。 2. 根据权利要求 1 所述的具有信息传输功能的照明设备, 其特征在于 : 所述的具有时 钟单元的控制模块。
4、采用 STC11F01 单片机, STC11F01 单片机连接有时钟电路和上电复位电 路。 3. 根据权利要求 2 所述的具有信息传输功能的照明设备, 其特征在于 : 所述的时钟电 路包括石英晶振器, 石英晶振器的两端分别连接 STC11F01 单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚, 第一电容和第二电容组成的串联电路并联在石英晶振器两端 ; 所述的上电复位电路包括串 联的第三电容和第一电阻, 第三电容的正极连接供电电源, 第三电容的负极连接第一电阻 第一端, 第一电阻第二端接地, STC11F01 单片机的 RST 引脚连接在第三电容负极和第一电 阻第一端之间。 4. 根据权利要求 3 。
5、所述的具有信息传输功能的照明设备, 其特征在于 : 所述的 LED 驱 动模块包括 MAX1848 芯片, MAX1848 芯片的 LX 引脚通过稳压二极管、 串联的多个 LED 灯和 第二电阻接地, MAX1848 芯片的 LX 引脚还通过电感连接供电电源 ; MAX1848 芯片的 V+ 引 脚连接供电电源 ; MAX1848 芯片的 OUT 引脚通过第四电容接地 ; MAX1848 芯片的 CTRL 引脚 连接 STC11F01 单片机的控制信号输出端 ; MAX1848 芯片的 COPM 引脚通过第二电容连接 ; MAX1848 芯片的 CS 引脚通过第二电阻接地。 5. 一种通过权利。
6、要求 1 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 利用具有 时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号, 控制LED驱动模块驱动LED灯组发光, 利用 不同频率调制信号驱动产生的 LED 灯光代表不同的 ASCII 编码, 进行信息传输。 6. 根据权利要求 5 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 所述的调制信 号频率分别为1KHZ、 4 KHZ和8 KHZ , 占空比均为50% ; 其中频率为1KHZ的调制信号驱动产生 的 LED 灯光不传输信号 ; 频率为 4KHZ的调制信号驱动产生的 LED 灯光代表 ASCII 码值 “0” ; 频率为 8KHZ的调制信号驱动。
7、产生的 LED 灯光代表 ASCII 码值 “1” 。 7. 根据权利要求 6 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 发送数据帧格 式为前导码 +8 位或 16 位数据, 不发送校验码。 8. 根据权利要求 7 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 信息传输过程 中以字符为单位进行传输, 字符与字符之间的时间间隔任意, 每个字符中各位以固定时间 传送。 9. 根据权利要求 8 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 所述的前导码 为二进制的 “00000000” 。 10. 根据权利要求 9 所述的照明设备进行信息传输的方法, 其特征在于 : 数据传输速。
8、率 设定为 1000bps。 权 利 要 求 书 CN 103560831 A 2 1/3 页 3 具有信息传输功能的照明设备及照明设备信息传输方法 技术领域 0001 本发明涉及一种照明设备及信息传输方法, 属于可见光无线传输领域, 尤其涉及 一种利用白光发光 LED 灯进行信息传输的照明设备及利用照明设备实现信息传输方法。 背景技术 0002 目前, 现有的白光发光 LED 灯主要应用于指示和照明领域, 在某些特殊情况下也 可实现信息传输功能, 如利用白光发光 LED 灯 的 “明” 、“暗” 两种状态分别表示 “1” 、“0” 两 种代码, 在可视范围内以明暗闪烁方式发送信息编码。例如,。
9、 普通的电筒, 通常只是作为照 明使用 ; 但在某些特殊情况中, 在保证环境较暗的前提下, 可通过控制开关发出 “明” 、“暗” 两种状态信号, 或在规定时间段内发送若干次 “明” 信号, 进行简单有限的信息传递。但是 这种信息传输方式无法保证正常的照明工作, 不能以人眼无法察觉其明暗闪烁的方式进行 信息传送, 保密性较差。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种具有信息传输功能的照明设备及照明设备信息传输方 法, 能够使照明设备在保证正常照明的同时, 能够以人眼无法察觉到的方式进行信息传输, 具有较好的保密性。 0004 本发明采用下述技术方案 : 一种具有信息传输功能的照明设备, 包括。
10、壳体, 壳体内设置有 LED 驱动模块和具有时 钟单元的控制模块, 控制模块的控制信号输出端连接 LED 驱动模块的控制信号输入端, LED 驱动模块输出端连接 LED 灯组。 0005 所述的具有时钟单元的控制模块采用 STC11F01 单片机, STC11F01 单片机连接有 时钟电路和上电复位电路。 0006 所述的时钟电路包括石英晶振器, 石英晶振器的两端分别连接 STC11F01 单片机 的XTAL1和XTAL2引脚, 第一电容和第二电容组成的串联电路并联在石英晶振器两端 ; 所述 的上电复位电路包括串联的第三电容和第一电阻, 第三电容的正极连接供电电源, 第三电 容的负极连接第一电。
11、阻第一端, 第一电阻第二端接地, STC11F01 单片机的 RST 引脚连接在 第三电容负极和第一电阻第一端之间。 0007 所述的 LED 驱动模块包括 MAX1848 芯片, MAX1848 芯片的 LX 引脚通过稳压二极 管、 串联的多个 LED 灯和第二电阻接地, MAX1848 芯片的 LX 引脚还通过电感连接供电电 源 ; MAX1848 芯片的 V+ 引脚连接供电电源 ; MAX1848 芯片的 OUT 引脚通过第四电容接地 ; MAX1848 芯片的 CTRL 引脚连接 STC11F01 单片机的控制信号输出端 ; MAX1848 芯片的 COPM 引脚通过第二电容连接 ; 。
12、MAX1848 芯片的 CS 引脚通过第二电阻接地。 0008 一种通过权利要求 1 所述的照明设备进行信息传输的方法, 利用具有时钟单元的 控制模块产生不同频率的调制信号, 控制LED驱动模块驱动LED灯组发光, 利用不同频率调 制信号驱动产生的 LED 灯光代表不同的 ASCII 编码, 进行信息传输。 说 明 书 CN 103560831 A 3 2/3 页 4 0009 所述的调制信号频率分别为 1KHZ、 4 KHZ和 8 KHZ , 占空比均为 50% ; 其中频率为 1KHZ的调制信号驱动产生的 LED 灯光不传输信号 ; 频率为 4KHZ的调制信号驱动产生的 LED 灯光代表A。
13、SCII码值 “0” ; 频率为8KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值 “1” 。 0010 发送数据帧格式为前导码 +8 位或 16 位数据, 不发送校验码。 0011 信息传输过程中以字符为单位进行传输, 字符与字符之间的时间间隔任意, 每个 字符中各位以固定时间传送。 0012 所述的前导码为二进制的 “00000000” 。 0013 数据传输速率设定为 1000bps。 0014 本发明利用具有时钟单元的控制模块产生不同频率的调制信号, 控制 LED 驱动模 块驱动 LED 灯组发光, 利用不同频率调制信号驱动产生的 LED 灯光代表不同的 ASCII 编码, 进行。
14、信息传输, 实现无线串行异步通信, 以人眼无法察觉到的方式进行信息传输, 具有较好 的保密性。 附图说明 0015 图 1 为本发明的原理框图 ; 图 2 为本发明的电路示意图 ; 图 3 为控制模块发送数据 “11001100” 的时序图。 具体实施方式 0016 如图 1 所示, 本发明所述具有信息传输功能的照明设备, 包括壳体, 壳体内设置有 LED 驱动模块和具有时钟单元的控制模块, 控制模块的控制信号输出端连接 LED 驱动模块 的控制信号输入端, LED 驱动模块输出端连接 LED 灯组。 0017 如图 2 所示, 控制模块采用 STC11F01 单片机, STC11F01 单片。
15、机连接有时钟电路和 上电复位电路。时钟电路包括石英晶振器 Y, 石英晶振器 Y 的两端分别连接 STC11F01 单片 机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚, 第一电容 C1 和第二电容 C2 组成的串联电路并联在石英晶振器 Y 两端。本发明采用内时钟模式, 利用 STC11F01 单片机内部的振荡电路, 在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接由一个石英晶振器 Y 和两个电容 C1、 C2 组成的定时元件, STC11F01 单片机内部 振荡器便能产生自激振荡。 STC11F01单片机的P1.5引脚还连接有按键开关作为输入装置。 0018 上电复位电路包括串联的第三电容 C3 和第一电阻。
16、 R1, 第三电容 C3 的正极连接供 电电源, 第三电容C3的负极连接第一电阻R1第一端, 第一电阻R1第二端接地, STC11F01单 片机的RST引脚连接在第三电容C3负极和第一电阻R1第一端之间。 当电源通电瞬间, 第三 电容C3的负极和RST引脚相连, 电压全部加在了第一电阻R1上, RST的输入为高, STC11F01 单片机被复位。随着 +5V 电源给第三电容 C3 充电, 第一电阻 R1 上的电压逐渐减小, 最后约 等于 0, STC11F01 单片机即可正常工作。 0019 LED 驱动模块包括 MAX1848 芯片, MAX1848 芯片的 LX 引脚通过稳压二极管 D1、。
17、 串 联的多个 LED 灯 D2 和第二电阻 R2 接地, MAX1848 芯片的 LX 引脚还通过电感 L 连接供电电 源 ; MAX1848芯片的V+引脚连接供电电源 ; MAX1848芯片的OUT引脚通过第四电容C4接地 ; MAX1848 芯片的 CTRL 引脚连接 STC11F01 单片机的控制信号输出端 P1.4 ; MAX1848 芯片的 COPM 引脚通过第二电容 C2 连接 ; MAX1848 芯片的 CS 引脚通过第二电阻 R2 接地。LED 驱动 说 明 书 CN 103560831 A 4 3/3 页 5 模块可驱动串联的三个 LED 灯 D2 发光工作。 0020 本。
18、发明所述的利用照明设备进行信息传输方法, 主要是利用具有时钟单元的控制 模块产生不同频率的调制信号, 控制LED驱动模块驱动LED灯组发光, 利用不同频率调制信 号驱动产生的 LED 灯光代表不同的 ASCII 编码, 进行信息传输, 实现无线串行异步通信。信 息传输过程中以字符为单位进行传输, 字符与字符之间的时间间隔任意, 每个字符中各位 以固定时间传送。 0021 控制模块产生的调制信号频率分别为 1KHZ、 4KHZ和 8KHZ , 占空比均为 50%。由于 三种调制信号频率占空比相等, 所以三种调制状态下的 LED 灯组的发光强度一致, 不会对 人眼造成明暗闪烁感觉。 0022 本发。
19、明中, 频率为 1KHZ的调制信号驱动产生的 LED 灯光不传输信号, 此时照明设 备处于照明状态 ; 频率为4KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值 “0” , 同时照 明设备处于照明状态 ; 频率为8KHZ的调制信号驱动产生的LED灯光代表ASCII码值 “1” , 同 时照明设备处于照明状态。 0023 本发明发送的字符信息采用 ASCII 编码。发送数据帧格式为 “前导码” +“8 位或 16 位数据” , 发送过程中不发送校验码, 但是使用特定的前导码作为收发双方的同步信号。 本实施例中, 前导码为二进制的 “00000000” , 一旦信号接收端接收到照明装置发出的。
20、连续 的 8 个 “0” 信号, 信号接收端立即启动数据接收操作, 将紧接着前导码的 8 位或 16 位数据 按照协议速率采样接受并存储。数据传输速率设定为 1000bps。发送 “11001100” 数据的时 序如图 3 所示。 0024 在利用本发明所述的照明设备及信息传输方法时, 如仅需正常照明无信息发送 时, 控制模块以 1KHZ的调制信号驱动 LED 灯组 实现正常照明功能 ; 当需要进行信息发送 时, 控制模块按照 1000bps 的速率, 先以 4KHZ 的调制信号连续发送 8 个 “0” 作为前导码, 使 信号接收端获得接收同步, 紧接着以相同的速率, 按照 8 位或 16 位数据中 “0” 和 “1” 的顺 序, 分别以 4KHZ或 8KHZ调制信号驱动 LED 灯组发送信息数据, 同时, LED 依然保持照明功 能。 说 明 书 CN 103560831 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103560831 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103560831 A 7 。