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    基于GPRS的大屏幕LED顯示系統的設計和實(shí)現

    2012-01-10 00:00:00   作者:   來(lái)源:   評論:0 點(diǎn)擊:




      摘要:結合GPRS技術(shù)提出了一種大型LED顯示系統設計方案,可以通過(guò)手機或者其他信息平臺向該系統發(fā)送信息控制工作,以實(shí)現遠程控制。該系統結構簡(jiǎn)單穩定,操作方便靈活,環(huán)境適應能力強,價(jià)格低廉,具有廣泛的應用前景。

      LED顯示屏是上世紀80年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息傳播媒體,是集微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示系統。它以其色彩鮮艷、動(dòng)態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長(cháng)、工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者,廣泛應用于廣告、證券、信息傳播、新聞發(fā)布等方面,是目前國際上較為先進(jìn)的宣傳顯示媒體。本文提出一種基于GPRS和I2C總線(xiàn)結構的大型LED顯示屏系統的設計方法,該系統首先允許客戶(hù)在上位機對要顯示的數據和圖像進(jìn)行處理,然后用GPRS模塊發(fā)送信息,遠程分布的GPRS模塊接收遠程控制和信息的內容,經(jīng)過(guò)CPU單元處理后,通過(guò)I2C總線(xiàn)控制信息在各個(gè)終端的顯示。系統中大型LED顯示屏顯示點(diǎn)陣為320×256像素,劃分為32個(gè)顯示模塊,其中每個(gè)顯示模塊中的顯示屏為長(cháng)方形,含160×16個(gè)像素,由40個(gè)8×8的LED點(diǎn)陣塊組合而成。

      1、系統總體方案

      該數據顯示系統主要由上位機軟件管理模塊、GPRS的發(fā)送和接收模塊、LED顯示終端等部分組成,該系統框圖如圖所示。上位PC機功能為接收用戶(hù)輸入信息,將其通過(guò)RS-232串口發(fā)送給GPRS的發(fā)送和接收模塊進(jìn)行數據的傳輸。上位機管理模塊是用戶(hù)和該系統進(jìn)行直接交流的平臺,用戶(hù)通過(guò)PC上位機管理軟件輸入要在LED點(diǎn)陣屏顯示的文字和命令以及各種圖像,可以選擇靜止、從下向上移、從右向左移、閃爍等顯示方式,也能改變字體和移動(dòng)速度等。遠程的GPRS的發(fā)送和接收模塊主要的功能是將接收到上位機的信息,及時(shí)準確地傳送到希望的顯示終端,本設計主要是通過(guò)I2C總線(xiàn)傳送給各個(gè)顯示終端。顯示終端由多塊LED點(diǎn)陣屏模塊組成,每塊點(diǎn)陣屏模塊有16×160點(diǎn)陣,可以顯示10個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字。本系統采用I2C總線(xiàn)進(jìn)行控制單元和每個(gè)顯示終端的通信,LED點(diǎn)陣屏模塊由MSP430F169單片機控制,能接收自身地址數據并控制顯示。

    '>       </center>      <br />      <br />      <center>        圖:系統的結構框圖       </center>      <br />        2、系統硬件設計<br />      <br />        該數據采集系統硬件包括上位機通信接口模塊、GPRS的發(fā)送和接收模塊、終端顯示模塊、終端數據處理單元。下面主要介紹GPRS的發(fā)送和接收模塊和終端顯示模塊的設計。<br />      <br />        2.1 GPRS的發(fā)送和接收模塊設計<br />      <br />        2.1.1 GPRS發(fā)送模塊<br />      <br />        本系統選用的GSM模塊是西門(mén)子的TC35I模塊,這款無(wú)線(xiàn)模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級的GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3~4.8V,電源消耗:休眠狀態(tài)時(shí)為3.5mA,空閑狀態(tài)時(shí)為25mA,發(fā)射狀態(tài)為300mA、2.5A峰值;可以輸出語(yǔ)音和數據信號,功耗在EGSM900和GSM1800分別為2W和1W,通過(guò)接口連接器和天線(xiàn)連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線(xiàn)。SIM電壓為3V/1.8V,TC35I       的數據接口通過(guò)AT命令可以雙向傳輸指令和數據,可選波特率為300b/s~115kb/s,自動(dòng)波特率為1.2kb/s~115kb/s;支持TEXT和PDU格式的SMS,可通過(guò)AT命令或關(guān)斷信號實(shí)現重啟和故障修復。TC35I模塊主要由供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線(xiàn)接口等6部分組成,作為T(mén)C35I的核心,基帶處理器主要處理GSM終端內的語(yǔ)音和數據信息,并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。<br />      <br />        2.1.2 GPRS數據接收模塊<br />      <br />        本系統主要是應用GPRS模塊與單片機進(jìn)行數據傳輸,因此涉及的硬件主要是單片機和GPRS模塊,本文GPRS模塊選用西門(mén)子的TC35I,而單片機選擇的是TI公司一種具有超低功耗、功能強大的16bit單片機MSP430F169       。由于該模塊電源引腳有5個(gè),且電壓都是3.3~4.8V,因此本設計將5個(gè)引腳連在一起,直接接到外部4.2V電源上。但是本系統的外部電源是12V的直流電流,所以設計時(shí)采用LM2941穩壓為4.2V.GPRS模塊上的引腳IGT主要是用于點(diǎn)火復位,其作用是作為GPRS模塊的一個(gè)復位轉換系統,加電后為使TC35I進(jìn)入工作狀態(tài),必須給IGT加一個(gè)大于100ms的低脈沖,電平下降持續時(shí)間不可超過(guò)1ms,這里通過(guò)RC電路來(lái)實(shí)現。TC35I的第32腳SYNC引腳有兩種工作模式,一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長(cháng)情況,另一種是指示TC35I的工作狀態(tài),可用AT命令AT+SYNC進(jìn)行切換,本模塊使用的是后一種。GPRS模塊和單片機之間的數據通信主要是通過(guò)端口TXD0與TXD之間、RXD0與RXD之間的數據傳輸來(lái)完成。其中,GPRS模塊上的TXD0口用于接收從單片機傳來(lái)的數據,而單片機上的TXD端口用于向GPRS模塊傳送數據。GPRS模塊上的RXD0口用于向單片機發(fā)送數據,單片機的RXD口則用于接收從GPRS模塊傳輸來(lái)的數據。在TC35I的基帶處理器上有一個(gè)綜合SIM接口,該接口直接接線(xiàn)到主機接口(端到端連接器),用于連接到外部的SIM卡座。本系統接的SIM卡有CCCLK、CCVCC、CCIO、CCRST、CCIN、CCGND       6個(gè)引腳,分別對應接在TC35I的第1~第6個(gè)引腳上。模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過(guò)20cm,為了達到最佳的效果,在SIM支架下敷設一層銅隔離網(wǎng),該層敷銅與SIM卡的CCGND引腳相連。、<br />      <br />        CCVCC和CCGND之間的兩個(gè)電容要離引腳盡量近,并且走線(xiàn)盡量阻抗低,以滿(mǎn)足規范要求。MSP430F169單片機的振蕩器的晶振為11.0592MHz,數據傳輸率設置為9600b/s,復位鍵RESET為高電平時(shí)復位。GPRS數據傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖所示。<br />      <br />      <center>        <img src=


    圖:GPRS接收模塊設計程序流程圖

      3.2 上位機管理軟件設計

      在基于GPRS的LED的顯示系統中,上位機機管理軟件主要負責文本信息的編輯,對顯示的數據根據TEXT或PDU模式進(jìn)行編碼,然后通過(guò)GSM的發(fā)送模塊把信息發(fā)送出去。上位機軟件使用可視化編程工具VisualC++6.0開(kāi)發(fā),首先根據LED顯示屏的大小設置上位機文字和圖像處理的尺寸,然后對輸入的數據和圖像進(jìn)行編輯,最后把提取有用的數據通過(guò)通信接口傳給下位機。在通信的過(guò)程中為了保證應用的廣泛性,PC機的控制系統中采用了Microsoft Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具中非常好用的多線(xiàn)程串口編程工具CSerialPort類(lèi),與自帶的MSComm控件相比,這個(gè)類(lèi)打包的時(shí)候不需要加入其他的文件,而且函數都是開(kāi)放透明的允許用戶(hù)改造。

      4、小結

      通過(guò)終端處理單元可以接收GPRS模塊發(fā)送的數據,然后將數據通過(guò)I2C總線(xiàn)傳給各個(gè)顯示終端。終端顯示采用串行移位輸出方式可以實(shí)現一組字符的各種預定模式顯示。本電路可擴展實(shí)現由30多個(gè)160×16點(diǎn)陣LED模塊組成的LED電子顯示屏顯示控制。經(jīng)實(shí)際應用表明,該電路穩定可靠,效果良好,具有一定的實(shí)用價(jià)值。但是本設計所用的控制卡只能控制顯示屏的單色顯示,如果能顯示雙色,甚至三色那就更方便了。如何使LED顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像,甚至視頻,這需要在數據的存儲和處理算法方面進(jìn)一步研究。

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