工程師分享無線遙控LED廣告牌的設(shè)計與實現(xiàn)

　　接收器將接收到的高頻信號經(jīng)放大整形后解調(diào)出數(shù)字編碼信號。我們選用了與發(fā)射模塊相對應(yīng)的接收解調(diào)一體化模塊。單頻接收機。單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（《15km）的精密定位。2、雙頻接收機。雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。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。

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

　　單片機負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的識別、保存、顯示方式轉(zhuǎn)換。單片機選用了ATMEL公司的89S52，通用性好，性價比高。

　　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)動板，自帶顯示緩沖區(qū)，并以動態(tài)掃描方式驅(qū)動LED顯示屏，具有功耗低、亮度大等特點。

　　接收顯示系統(tǒng)的供電電源沒有特殊要求，但要留有相當(dāng)裕量并注意通風(fēng)散熱，因為，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，即上位機主控程序、發(fā)射機主控程序和接收機主控程序。

　　3.1 上位機主控程序

　　上位機主控程序?qū)嶋H上包括顯示信息生成程序、顯示點陣轉(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、編輯及動畫效果設(shè)計。該程序首先采用DOS平臺下的主控程序與底層通信軟件結(jié)合，通過串行及并行通信口完成用戶對源文件、INTERNET接口及其他輸入設(shè)備的多參數(shù)錄入。

　　顯示點陣轉(zhuǎn)換程序就是將生成的顯示信息通過點陣抽取和移動算法將顯示信息轉(zhuǎn)換為LED顯示屏對應(yīng)的點陣數(shù)據(jù)。對于彩色顯示屏，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、順序轉(zhuǎn)發(fā)；對于連續(xù)的動畫圖像，要按幀分別計算偏移量，關(guān)鍵是背景圖像與動畫文字要同步。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單，附屬于點陣轉(zhuǎn)換程序中。

　　限于篇幅和技術(shù)原因，這里僅以PC機漢字抽取發(fā)送程序為例，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陣數(shù)據(jù)傳到終端上。在TURBOC3.0中，將漢字賦值給一個變量時，實際上是將該漢字的區(qū)位碼賦值給這個變量。每個漢字都是16×16的點陣，筆劃經(jīng)過的地方為“1”，其余為“0”。這樣，按從上到下，從左到右的順序，一個漢字由256個點組成，也就是32個字節(jié)。漢字按區(qū)位碼的順序排列在漢字字庫中，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)漢字點陣，經(jīng)由PC機的串行口送入到發(fā)射機中。其流程如圖5所示。

　　圖5 PC機軟件流程圖

　　3.2 發(fā)射機主控程序

　　發(fā)射機主控軟件的功能是通過串行口接收上位PC機發(fā)送來的圖像點陣，讀取鍵盤命令，并向編碼器串行發(fā)送操作命令或顯示數(shù)據(jù)。

　　該部分的軟件是在KeilC51環(huán)境下編寫的，它可以將C語言直接翻譯成匯編語言，生成二進(jìn)制碼寫入單片機，這樣編寫效率高一些。串行口觸發(fā)，則表明PC機有圖像點陣數(shù)據(jù)傳來，單片機立即接收點陣數(shù)據(jù)存于RAM中；當(dāng)INT0觸發(fā)，表明鍵盤有動作，立即接收鍵值判斷命令的類別，并向接收機發(fā)送圖像點陣數(shù)據(jù)或者操作命令。其功能流程如圖6所示。

　　圖6 發(fā)射機主控程序流程

　　3.3 接收機主控程序

　　該部分軟件的功能是完成對接收數(shù)據(jù)的識別、存儲、變換和顯示驅(qū)動，并可實現(xiàn)本地本機的自檢，顯示固化圖像。當(dāng)接收裝置的譯碼芯片有輸出時，單片機就中斷當(dāng)前的顯示，接收標(biāo)志字，然后判斷此標(biāo)志字的內(nèi)容，確定將接收的是圖像點陣，還是操作控制命令。若是點陣數(shù)據(jù)，就將其連續(xù)接收存放到一個顯示緩沖數(shù)據(jù)庫中，按當(dāng)前的方式顯示。若是命令，則立刻改變顯示方式。

　　其中，關(guān)鍵的是圖像上、下、左、右移動的實時實現(xiàn)。具體實現(xiàn)方法如下：

　　1）圖像的上下移動 ，直到一個圖像的移完為止；再移下一個圖像的點陣。上移的過程類似。

　　2）圖像的左右移動 將一圖像的每一行數(shù)據(jù)向左移位（使用C語言的移位指令），將移位后的點陣存放于BUF之中，即可顯示。右移的過程類似。

　　接收機主控程序的功能流程如圖7所示。

　　圖7 接收機主控程序流程

　　4 、性能測試

　　系統(tǒng)功能及參數(shù)測試結(jié)果如下：

　　1）圖像錄入功能 掃描儀、攝像頭、數(shù)碼相機、圖像源文件；

　　2）文字錄入功能 鍵盤、WORD/TEXT源文件；

　　3）動畫設(shè)計功能 文字或圖形相對于背景移動、縮放；

　　4）發(fā)射機設(shè)置功能 接收機序列號、圖像移動命令、自檢命令、發(fā)射命令；

　　5）接收機自檢功能 顯示藍(lán)草坪背景和“歡迎光臨”移動字符；

　　6）發(fā)射機待機時間 ≥120h;

　　7）發(fā)射機遙控距離 ≥250m;

　　8）發(fā)射機緩存空間 8MByte;

　　9）LED顯示屏 320×640DIP;

　　10）接收顯示系統(tǒng)功耗 ≤4kW.

　　5、 結(jié)語

　　整機性能測試及鑒定結(jié)論如下：

　　1）通過手持發(fā)射機遙控LED廣告牌，方案新穎，實用性強，具有較高的市場推廣價值；

　　2）硬件配置科學(xué)，性能穩(wěn)定，性價比高；

　　3）軟件結(jié)構(gòu)合理，功能強大，使用方便。