可见光通信 (Li-Fi) 实验：Arduino 实现 LED 无线数据传输
组件与材料
| 组件 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| Arduino UNO | 2 | 一台发射端，一台接收端 |
| LDR 光敏电阻 (5MΩ) | 1 | 接收端光信号检测 |
| LED (通用) | 2 | 发射端各 1，建议高亮白光/蓝光 |
| 轻触开关 | 1 | 可选，触发发送 |
| 旋钮电位器 (通用) | 1 | 可选，调节发射强度/阈值 |
| 220Ω 电阻 | 2 | LED 限流 |
项目简介
本项目演示利用可见光进行无线数据传输 (Li-Fi) 的最小系统：发射端 Arduino 驱动 LED 闪烁编码数据，接收端 Arduino 通过 LDR 采集光强变化并解码还原。作者设计了简易协议保证可靠传输，代码开源且易于修改为光纤通信。整套系统 30 分钟即可搭建完成。
工作原理
- 发射端：将字节拆分为位流，通过 LED 开关键控 (OOK) 发送，起始位/停止位同步。
- 接收端：LDR + 上拉电阻构成分压电路，Arduino ADC 采样判断高低电平，按波特率定时采样重组字节。
- 协议：异步串口类似帧格式 (1 起始位 + 8 数据位 + 1 停止位)，波特率可调 (默认 1200~2400 bps 受限于 LDR 响应速度)。
接线图
发射端：D2 → 220Ω → LED+，LED- → GND
接收端：LDR 一端接 5V，另一端接 A0 并并联 10kΩ 下拉至 GND
代码仓库
完整收发代码已开源：GitHub - DIY_Li-Fi
性能与改进方向
| 指标 | 当前表现 | 优化建议 |
|---|---|---|
| 波特率 | ~1200 bps | 替换 LDR 为光敏三极管/APD，可达 100 kbps+ |
| 传输距离 | 10~20 cm (室内环境光干扰) | 加装透镜聚光、调制载波频率 (如 38kHz) 抗干扰 |
| 误码率 | < 1% (近距离) | 增加校验位 (CRC8) 与重传机制 |
未来规划
- 用光敏三极管替代 LDR，大幅提升速度
- 尝试传输数字音频 (PCM/PDM)
- 改用激光二极管 + 光纤，实现长距离高速 Li-Fi 链路
- 设计 PCB 扩展板，集成发射/接收/电源管理
制造工艺
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