基于SIM300的無線LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前LED 點(diǎn)陣顯示屏的廣泛應(yīng)用以及GPRS 網(wǎng)絡(luò)全國(guó)覆蓋的優(yōu)勢(shì)， 提出基于GPRS技術(shù)的無線LED 顯示屏控制系統(tǒng)方案。詳細(xì)介紹控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟硬件設(shè)計(jì)過程和通信協(xié)議的制定。此設(shè)計(jì)在多LED 顯示屏組網(wǎng)控制，而LED 屏又分布范圍較廣時(shí)優(yōu)勢(shì)較明顯，可以拓寬LED 顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

0 引言

隨著LED 技術(shù)的發(fā)展與提高，大型LED 顯示屏已廣泛應(yīng)用于各類公共場(chǎng)所，用于顯示文字、圖形、視頻圖像等多媒體信息。在城市信息現(xiàn)代化建設(shè)中，LED 顯示屏成為現(xiàn)代信息傳播的重要媒體之一。隨著戶外LED 屏數(shù)量的劇增和使用范圍的擴(kuò)大，對(duì)LED 顯示屏的管理與控制提出了新的要求。

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)組成。上位機(jī)為安裝有LED 屏管理軟件而且能連接Internet 或GPRS 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，例如PC、移動(dòng)設(shè)備等。下位機(jī)為以AVR 單片機(jī)控制模塊為主的LED 屏無線控制器。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。

系統(tǒng)主要利用GPRS 模塊作為無線Modem, 實(shí)現(xiàn)了LED 顯示屏無線控制器（作為客戶端）撥號(hào)上網(wǎng)，與Internet 網(wǎng)絡(luò)上的上位機(jī)（作為服務(wù)端）進(jìn)行TCP 無線通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，完成對(duì)LED 屏的無線數(shù)據(jù)更新。

2 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)

如圖2 所示，LED 屏無線控制器主要由四部分組成： 電源模塊、GPRS 模塊、AVR 單片機(jī)控制模塊、LED顯示屏。

2.1 AVR 單片機(jī)控制模塊

為了保證通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和效率， 又能兼顧驅(qū)動(dòng)LED 顯示屏， 所以本模塊采用的MCU 是擁有雙串口的ATMEL 公司的ATmega 162.它是一款基于AVRRISC 的低功耗CMOS 的8 位單片機(jī)，其穩(wěn)定性、可靠性非常高， 能適應(yīng)各種環(huán)境， 適用于各種不同的無線LED 顯示屏使用環(huán)境。

本模塊主要處理GPRS 模塊接收到的信息， 并將接收到的屏顯信息傳送給LED 屏，同時(shí)通過串口發(fā)出AT 指令監(jiān)視GPRS 模塊是否有新消息。一旦有，立刻進(jìn)入串口中斷，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在TCP/IP 協(xié)議下，數(shù)據(jù)采用十六進(jìn)制的方式傳輸，不需要進(jìn)行漢字解碼，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)。

2.2 GPRS 模塊電路

GPRS 模塊采用了SIMCOM 公司的SIM300.該模塊體積小巧，性能突出，可廣泛應(yīng)用于無線語音傳輸、車載系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表、安全監(jiān)控、遙控遙測(cè)、手持設(shè)備等領(lǐng)域。

SIM300 模塊具有功能完備的系統(tǒng)接口，在內(nèi)部集成了TCP/IP 協(xié)議棧，擴(kuò)展了TCP/IP AT 指令，可以通過串口對(duì)其提供的AT 指令進(jìn)行交互操作。這樣可以降低開發(fā)難度，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而且成本較低，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好。

SIM300 需要外接SIM 卡卡座，其串口與單片機(jī)的串口相連，將GPRS 模塊接收到的信息傳送給單片機(jī)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而AVR 單片機(jī)則控制SIM300 模塊的開關(guān)，AVR 單片機(jī)與SIM300 模塊的連接示意圖如圖3 所示。

2.3 LED 屏驅(qū)動(dòng)電路

本系統(tǒng)的LED 條屏采用比較經(jīng)典的74HC595 作為點(diǎn)陣輸出的列驅(qū)動(dòng)，采用ULN2803 作為行驅(qū)動(dòng)。此方案的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、占用的I/O 口線較少，是一種造價(jià)低廉、應(yīng)用靈活的設(shè)計(jì)方案。