基于GSM模塊的LED顯示屏設計

　　1 引言

　　隨著通信技術的發(fā)展，基于移動通信網絡的服務功能正向工業(yè)控制和遙控領域擴展。為了適應這種需要，西門子公司推出新一代TC35i型無線通信GSM模塊，基于該模塊的短消息功能，可以快速、安全、可靠地實現用戶信息處理等功能，特別適用于控制中心與終端設備距離很遠或不便采用有線通信介質的場合。該系統(tǒng)由控制中心和若干顯示屏組成，控制中心實時將最新信息發(fā)送到各顯示屏，構成控制中心與顯示屏端的通信鏈路。

　　2 TC35i與單片機的硬件接口電路

　　TC35i可以快速安全可靠地實現系統(tǒng)方案中的數據、語音傳輸、短消息服務和傳真。模塊的工作電壓為3.3 V～5.5 V，可以工作在900 MHz～1800MHz。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。此外，該模塊還具有電話薄、多方通話、漫游檢測等功能，常用工作模式有省電模式、I-DLE和TALK等模式。通過40引腳的ZIF連接器實現電源連接、指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50 Ω的天線連接器可分別連接SIM卡支架和天線。

　　在控制系統(tǒng)中，采用AT89C51型單片機同時擴展RAM6264用于存放與顯示屏對應的要顯示的128 B數據以及從GSM模塊讀取的信息。為了增大存放數據的容量，本設計采用了AM29F040型FlashMemory(512 KB)，它存儲容量大、集成度高、成本低，具有靈活的讀寫性和較好的數據非易失性。它有15條地址線，其中低8位地址由P0口經74HC373鎖存后提供，高11位地址由P2口與P1.4、P1.5、P1.6共同提供。8位數據由PO口直接提供。

　　采用動態(tài)掃描方式，用74HCl54及74HC595進行16行的逐行掃描，利用人眼的視覺暫留效果，可以節(jié)省I/O資源，減少發(fā)熱量。

　　3 工作原理

　　如圖l所示，在接收終端，單片機通過讀取TC35i模塊以短消息形式承載的數據，經處理后把它顯示到LED顯示屏上。因為短信息中的漢字僅僅是1個編碼，單片機應用系統(tǒng)將編碼變?yōu)闈h字點陣數據，必須配置漢字字庫。因此，設計單片機應用系統(tǒng)時，控制中心編輯PDU數據包數據，采用自定義數據方式。其中，代表漢字的數據直接用漢字的機內碼，系統(tǒng)配置的字庫為GB-2312編碼的漢字庫，即區(qū)位碼漢字庫。下面通過對存儲在手機中的待發(fā)信息的分析來介紹SMSPDU的數據格式。首先，用手機寫一條信息，發(fā)送手機號碼為13605696031，信息內容為“HelloWorld!”。通過執(zhí)行AT+CMGL=2可以讀出此條信息。

　　操作過程如下(斜體字符為響應信息，{}內為注釋)：

　　單片機與手機的軟件接口其實就是單片機通過與GSM短信息有關的AT指令控制手機的技術，如讀取手機的短信息內容、刪除短信息內容、列出手機中還未讀的短消息等。執(zhí)行l(wèi)條指令，并非某些資料介紹的那么簡單，事實上，指令的執(zhí)行過程需要單片機與手機交互應答完成，每一次發(fā)送或接收的字節(jié)數有嚴格的規(guī)定，二者必須依據這些規(guī)定實現數據交換，否則，通信就是失敗的。表l列出AT指令執(zhí)行過程。

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　　所有AT指令的指令符號、常數、PDU數據包等都以ASCⅡ編碼形式傳送，比如“A”的ASCⅡ編碼為41H，“T”的ASCⅡ編碼為54H，數字“0”的ASCⅡ編碼為30H等。

　　單片機控制手機工作，必須把手機的短信息工作模式設置為PDU格式，即通過指令AT+CMGF=0完成。

　　單片機向手機發(fā)送每l條指令后，必須以回車符作為該條指令的結束，回車的ASCⅡ編碼為ODH，例如單片機向手機發(fā)送“AT+CMGF=0"指令，其ASCⅡ編碼列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后1個字節(jié)0DH就是回車符，表示該條指令結束，如果沒有這個回車符，手機將不識別這條指令。

　　當手機接收到一條完整的AT指令后，手機并不立即執(zhí)行這條指令，而是首先把剛才接收到的AT指令的全部ASCⅡ編碼序列全部反發(fā)送出來(含ODH)，其次發(fā)送1個回車符和換行符的ASCⅡ編碼即0DH和OAH，最后執(zhí)行該條指令。

　　手機向單片機發(fā)送短信息內容時，其PDU數據包的內容是16進制表示的數據，但并不是直接向單片機傳遞16進制數據，而是仍然把每一位16進制數以ASCⅡ編碼來發(fā)送，這樣，2個字節(jié)的16進制數就變成4個字節(jié)的ASCⅡ碼。但是，PDU數據包中的數據字節(jié)長度部分仍然是實際字節(jié)長度，而不是變成ASCⅡ碼的字節(jié)長度，這在編程時應特別注意，否則，接收的數據就不完整。單片機接收到PDU數據包數據后，必須將其恢復成16進制數據，其算法如下：

　　設a為接收的ASCⅡ碼.b為轉換后的16進制數，那么，如果a<39H，則b=a-30H;如果a>39H，則b=a-30H-07H。最后把前后2個數合并為1個字節(jié)。

　　手機向單片機應答PDU數據包的字節(jié)數不包括前9個字節(jié)數據(短信服務中心地址)，但向單片機傳送PDU數據包時包括這9個字節(jié)的數據，例如：如果手機應答的PDU數據長度為50，而實際向單片機傳送的16進制數據為59字節(jié)，ASCⅡ碼為2x59字節(jié)，所以，單片機必須按2x59個字節(jié)接收PDU數據。

　　為了使MCU操作，可用1個512 KB的存儲器(如本系統(tǒng)中的29F0410)存儲全部的國標16x16點陣漢字、8x16的ASCⅡ碼點陣數據及漢字語句編碼數據。從小到大依次存有國標區(qū)位碼表中的所有漢字，每個漢字占用32個字節(jié)，每個區(qū)為94個漢字。在文件ASCl6中按ASCⅡ碼從小到大依次存有8x16的ASCⅡ碼點陣，每個ASCⅡ碼占用16個字節(jié)。由于29F040的容量為512 KB，而微控制器只能管理64KB的數據空間，所以可將29F040分成16頁，每頁32 KB，占單片機系統(tǒng)數據空間的8000H~OFFFFH。首先提取16x16的國標漢字點陣和8x16的ASCⅡ碼點陣(如UCDOS軟件中的HZKl6和ASCl6)并將其直接寫入29F040。

　　其中HZKl6(256 KB)占O-7頁。為了便于編程，雖然ASCl6只有4KB，也單獨占用第8頁。

　　在PC的文本文件中，漢字是以機內碼的形式存放的，每個漢字占用2個字節(jié);第一個字節(jié)為區(qū)碼，為了與ASCⅡ碼區(qū)別，范圍從十六進制的0AIH開始(小于80 H的為ASCⅡ碼字符)，對應區(qū)位碼中區(qū)碼的第一區(qū);第二個字節(jié)為位碼，范圍也從0A1H開始，對應某區(qū)中的第一位碼。這樣，將漢字機內碼減去0AOAH就是該漢字的區(qū)位碼。如漢字“房”的機內碼為十六進制的“B7BF”，其中“B7”表示區(qū)碼，“BF”，表示位碼。所以“房”的區(qū)位碼為0B7BFH-0AOAOH=17lFH。將區(qū)碼和位碼分別轉換為十進制得漢字“房”的區(qū)位碼為“2331”，即“房”的點陣位于第23區(qū)的第31個字的位置，相當于在文件HZKl6中的位置第32x[(23-1)x94+(3l-1)]=67136 B以后的32個字節(jié)為“房”的顯示點陣。

　　4 結束語

　　在信息化社會中，遠程信息傳遞扮演著重要的角色，GSM模塊以其準確、低廉、實時的特點為人們獲得某種信息提供便利，同時LED顯示又是溝通的重要窗口，二者結合顯示可應用的領域十分廣泛，如交通、天氣預報、廣告、通知、工農業(yè)生產、商業(yè)信息等，本設計采用的模塊市場上容易獲得，采用信息直接顯示不用返回，顯示環(huán)節(jié)運用動態(tài)掃描減少LED工作時間，延長壽命且節(jié)能，擴展的數據存儲器容量達8 KB，顯示時間較長，較多信息可分時顯示，結構簡單，體積較小，實用性強。