基于單片機(jī)編程的遙控LED廣告牌設(shè)計(jì)

單片機(jī)選用的是ATMEL公司的89S52，該芯片運(yùn)算速度較快，性能穩(wěn)定，且價(jià)格便宜。

鍵盤用于設(shè)定圖像移動(dòng)速度、顯示模式和發(fā)射的通信協(xié)議。

編碼器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，決定了通信的可靠性。它的功能是接收單片機(jī)的數(shù)據(jù)，按設(shè)定的格式進(jìn)行編碼，再串行輸出到發(fā)射器。經(jīng)過(guò)比較，我們選用了碼分多址串行編碼專用芯片。該芯片的主要特點(diǎn)有CMOS技術(shù)，低功耗，非常高的噪聲免疫性（多幀同步），最多12位3態(tài)地址引腳(最多可提供312個(gè)地址碼)，最多6位數(shù)據(jù)引腳，大范圍的工作電壓，單電阻振蕩器，輸出形式可設(shè)為鎖存或瞬態(tài)。

發(fā)射器的作用是將編碼后的數(shù)字信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，再經(jīng)功率放大后發(fā)射出去，它決定了手持發(fā)射機(jī)的無(wú)線遙控距離。本系統(tǒng)選用了調(diào)制、驅(qū)動(dòng)和發(fā)射一體化模塊。該模塊采用聲表諧振器穩(wěn)頻，SMT樹脂封裝，頻率一致性較好，免調(diào)試，特別適合多發(fā)多收無(wú)線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。

采用UPS供電是為了保證手持發(fā)射機(jī)在戶外工作時(shí)，發(fā)射緩沖區(qū)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。因?yàn)?，發(fā)射緩沖區(qū)需要暫存的圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)量很大，若采用超大容量的非易失性存儲(chǔ)器，如E2PROM，F(xiàn)LASH及FRAM等，不僅成本高，而且采購(gòu)困難，所以系統(tǒng)選用了普通RAM作為緩沖寄存器。

2.3 接收機(jī)和顯示模塊

接收機(jī)和顯示模塊由接收器、譯碼器、單片機(jī)、顯示驅(qū)動(dòng)、LED屏及供電系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

圖4 接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

接收器將接收到的高頻信號(hào)經(jīng)放大整形后解調(diào)出數(shù)字編碼信號(hào)。我們選用了與發(fā)射模塊相對(duì)應(yīng)的接收解調(diào)一體化模塊。該系列模塊采用超外差、二次變頻技術(shù)，并將所有的射頻接收、混頻、濾波、數(shù)據(jù)解調(diào)、放大整形電路全部集成在模塊內(nèi)，功能高度集成化，免去射頻頻率調(diào)試及超再生接收電路的不穩(wěn)定性，具有可靠性高、頻率穩(wěn)定、接收頻率免調(diào)試等特點(diǎn)。

譯碼器將數(shù)字編碼信號(hào)譯碼，再并行輸出給單片機(jī)。我們選用的是與編碼相對(duì)應(yīng)的碼分多址串行解碼專用芯片。

單片機(jī)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的識(shí)別、保存、顯示方式轉(zhuǎn)換。單片機(jī)選用了ATMEL公司的89S52，通用性好，性價(jià)比高。

顯示模塊用于顯示廣告信息。該模塊包括LED顯示屏和顯示驅(qū)動(dòng)板，自帶顯示緩沖區(qū)，并以動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)LED顯示屏，具有功耗低、亮度大等特點(diǎn)。

接收顯示系統(tǒng)的供電電源沒(méi)有特殊要求，但要留有相當(dāng)裕量并注意通風(fēng)散熱，因?yàn)?，很多LED廣告牌引起的火災(zāi)都是由于供電系統(tǒng)造成的。

3 軟件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)的軟件主要由三大模塊組成，即上位機(jī)主控程序、發(fā)射機(jī)主控程序和接收機(jī)主控程序。

3.1 上位機(jī)主控程序

上位機(jī)主控程序?qū)嶋H上包括顯示信息生成程序、顯示點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序和串口通信程序，是三大主控程序中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一部分。

顯示信息生成程序完成顯示圖像和文字的錄入、編輯及動(dòng)畫效果設(shè)計(jì)。該程序首先采用DOS平臺(tái)下的主控程序與底層通信軟件結(jié)合，通過(guò)串行及并行通信口完成用戶對(duì)源文件、INTERNET接口及其他輸入設(shè)備的多參數(shù)錄入。在此基礎(chǔ)上用VisualC＋＋語(yǔ)言設(shè)計(jì)了主控軟件，生成動(dòng)畫，并通過(guò)界面和對(duì)話框的形式實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)的可視化控制。

顯示點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序就是將生成的顯示信息通過(guò)點(diǎn)陣抽取和移動(dòng)算法將顯示信息轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED顯示屏對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。對(duì)于彩色顯示屏，需要將圖像信息的RGB三基色數(shù)據(jù)分別抽樣，并分塊存儲(chǔ)、順序轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于連續(xù)的動(dòng)畫圖像，要按幀分別計(jì)算偏移量，關(guān)鍵是背景圖像與動(dòng)畫文字要同步。該部分的軟件是在TURBOC3.0的環(huán)境下編寫的。

串口通信程序則較為簡(jiǎn)單，附屬于點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序中。

限于篇幅和技術(shù)原因，這里僅以PC機(jī)漢字抽取發(fā)送程序?yàn)槔?，敘述其原理和結(jié)構(gòu)。

設(shè)終端顯示屏所顯示的是16×16的漢字點(diǎn)陣。所以，要想在終端上顯示廣告信息，必須將該信息所包含的漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)傳到終端上。在TURBOC3.0中，將漢字賦值給一個(gè)變量時(shí)，實(shí)際上是將該漢字的區(qū)位碼賦值給這個(gè)變量。通過(guò)用UltraEdit－32以二進(jìn)制的形式，觀察DOS的漢字庫(kù)文件chs16.fon，發(fā)現(xiàn)漢字是以點(diǎn)陣的形式存儲(chǔ)的。每個(gè)漢字都是16×16的點(diǎn)陣，筆劃經(jīng)過(guò)的地方為“1”，其余為“0”。這樣，按從上到下，從左到右的順序，一個(gè)漢字由256個(gè)點(diǎn)組成，也就是32個(gè)字節(jié)。漢字按區(qū)位碼的順序排列在漢字字庫(kù)中，區(qū)碼為行，位碼為列，一區(qū)有94位。這樣，某漢字在漢字庫(kù)中的偏移地址為（區(qū)碼×94＋位碼）×32。取出后的32字節(jié)漢字點(diǎn)陣，經(jīng)由PC機(jī)的串行口送入到發(fā)射機(jī)中。其流程如圖5所示。

圖5 PC機(jī)軟件流程圖