LED显示屏的无线数据通信方法研究

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摘 要:在led显示屏系统中采用TC35模块,实现了LED显示屏的无线数据通信,着重介绍了TC35模块的硬件电路和编码方法｡

关键词:无线数据通信;LED显示屏;TC35模块;编码

中图分类号:TN312+.8文献标识码:A

A Study on the Wireless Data

Communication Method of LED Display

ZHANG Xiao-fang1,CUI Shuai-feng2

(1.Physical Engineering College of ZhengZhou university, ZhengZhou 450052, China;

2.Zheng Zhou People's Broadcasting Station,Zheng Zhou 450052,China)

Abstract: This paper adopts TC35 model in the LED display system,realizes the wireless data communication of LED display and particularly introduces the hardware circuits and coding methods.

Keywords: wireless data communication;LED display;TC35 model;coding

引 言

LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕｡由于它具有发光效率高､使用寿命长､动态显示效果好､故障率低､能耗小､组态灵活､色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点,已经广泛应用在新闻､气象信息显示以及证券交易所､车站､码头､机场､银行､体育馆､宾馆等公共场所[1~4]｡

通常LED显示屏系统的数据控制端采用PC机完成对LED所要显示的图片､文字的编辑和数据传送,该方式距离限制在200m以内,其应用范围受到了限制｡本系统采用TC35模块通过GSM(Global System for Mobile Communication,全球移动通信系统)网络实现对LED显示屏的无线信息更新[5-6],彻底改变了LED显示屏必须通过计算机优先传递信息的落后方式,实现了LED显示屏随时随地获得信息的梦想,从而大大拓展了LED显示屏的应用领域｡

1 系统设计

本系统框图如图1所示,上位机发送模块主要由PC机､RS-232接口､TC35模块､SIM卡､电源等组成,下位机接收模块主要由TC35模块､SIM卡､单片机､电源及LED点阵显示屏组成｡

系统主要功能:本系统由计算机通过RS232与TC35模块相连,构成上位机发送模块,利用串口调试软件将编码短信息发送出去｡该短信息发送到下位机接收模块中的TC35模块,TC35模块对编码短信息进行解码,并将解码信息传送给8031单片机,经单片机处理后,转换成LED显示屏所要求的数据信息并在LED显示屏上进行显示｡

2TC35模块简介

TC35模块是Siemens公司推出的新一代GSM无线通信模块,它可以快速可靠地实现数据､语音传输､短消息服务SMS(Short Message Service)和传真｡模块工作电压为3.3~5.5V,可工作在900MHz和1800MHz两个频段,它提供RS232数据口,符合GSM0707和GSM0705标准,模块采用AT贺氏指令集接口,支持文本和PDU模式的短消息｡通过40引脚的ZIF连接器,实现指令､数据､语音信号及控制信号的双向传输｡通过ZIF连接器及50Ω天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线｡TC35具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器,因此使用非常简单｡

TC35模块主要由GSM基带处理器､GSM射频模块､供电模块(ASIC)､FLASH存储器､40芯ZIF插座､天线接口六部分组成｡GSM基带处理器是整个模块的核心,主要处理GSM终端内的语音､数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能｡射频天线部分主要实现信号的调制与解调,实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换,供电模块为处理器以及射频部分提供所需的电源,40芯的ZIF插座为用户提供包括电源､数据输入输出､SIM卡接口､音频接口和控制等的接口｡TC35模块的功能框图如图2所示｡

TC35模块的主要接口如下:

6针电源接口;

9针RS232接口;

4针模拟语音接口;

天线接口;

SIM卡接口;

状态指示灯｡

3 硬件电路设计

3.1 发送模块

发送模块主要由PC机､RS-232接口､TC35模块､SIM卡､电路和电源等组成,主要完成信息的编辑和发送｡模块框图如图3所示｡

TC35数据接口工作在CMOS电平,通过MAX232的电平转换与PC机的RS232接口连接｡数据接口遵从DCE的RS232内部交换电路标准实现异步串行收发功能｡ZIF连接器提供6个引脚给SIM卡接口,其中CCIN用来检测SIM卡是否插好｡连接器的SYNC脚控制灯的状态,以此判断TC35工作状态｡TC35中第1~14脚为电源部分,其中1~5脚为电源电压输入端VCC,提供3.3~5.5V峰值2A的直流电源;6~10脚为电源GND(接地)｡IGT信号对于TC35模块的正常运行起着非常重要的作用,为保证整个系统正常启动,在电源加电时,IGT必须保持大于100ms的低电平,再跳到高电平｡启动后,IGT引脚的信号应保持高电平｡TC35使用外接式SIM卡,ZIF连接器有6个引脚为SIM卡的接口｡

3.2 接收模块

接收模块主要由TC35模块､SIM卡和单片机等组成,主要完成信息的接收｡模块框图如图4所示｡

单片机与TC35之间通过异步串行接口进行通信,采用MAX232进行电平转换｡单片机采用8031,一片2764EPROM作为它的程序存储器,一片6264RAM作为从TC35模块接收来的数据的随机存储器｡单片机通过串口直接与TC35模块相连,完成对TC35模块的初始化和短信息的数据收发功能｡其通用I/O口P1作为显示数据和二进制行号的共用输出口｡两种数据的输出,在时间上是错开的｡P1的低4位是二进制行号数据,P1的全部8位是列显示数据｡为了能同时使用这两种信号,需要外加锁存器;8031控制口P3的INT0､INT1､T0､T1各位,均作为通用输出口使用,而不再起中断申请和定时的作用｡INT0输出信号作为列驱动电路的输出锁存器的打入信号使用｡INT1作为控制电路并/串变换器的并联输入数据的打入脉冲使用｡T0输出信号控制显示器上､下部分(每部分16行)的选通｡T1信号是控制电路一侧的并/串变换和驱动电路一侧的串/并变换的移位脉冲｡

4 数据通信

4.1 编码设计

TC35模块采用AT贺氏指令,单片机可通过正确的AT指令对TC35模块进行初始化和短消息的接收｡对短消息的控制方式有三种:Block模式､基于AT命令的Text文本模式和基于AT命令的PDU(protocol description unit)模式,本文采用PDU模式｡应用PDU模式时,短信息内容以Unicode格式输入,可以发送任何文字,缺点是短信息内容需要转换成Unicode码,并且要把短消息按PDU格式打包,操作比较复杂｡

PDU模式中,可以采用三种编码方式来编码要发送的内容,分别是7-bit编码､8-bit编码和16-bit编码｡7-bit编码用于发送普通的ASCII字符;8-bit编码通常用于发送数据信息,比如图片和铃声等;而16-bit编码用于发送Unicode字符｡若要发送中文,必须采用PDU模式的Unicode编码方式｡Unicode(万国码)是一种在计算机上使用的字符编码,他为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码,以满足跨语言､跨平台进行文本转换､处理的要求｡Unicode的特点是不管哪一国的字符码均以两个Byte表示｡

4.2 发送短信

本文采用串口调试软件收发短信,串口选择电脑和TC35一致的端口COM1,波特率选19200,校验位选None,数据位选8,停止位选1｡上端为接收数据区,下端为发送区;串口调试软件如图5所示｡

短信发送过程如下:郑州中国移动短信息服务中心号码为13800371500,短信接收方号码为13937182009,短信内容为"郑州欢迎你"｡

发送:AT(回车)

接收:OK

发送:AT+CMGF=0(设置为PDU模式)

接收:OK

发送:AT+CMGS=24(发送短消息的字节数)

接收:> (表示可以接收数据)

发送:0891683108301705F011000B8131391 72800F90000B00A90D15DDE6B228FCE4F60(包含短信中心､接收方手机号码､短信息有效期､短信息长度､短信息内容等信息｡)

发送:1A(发送结束标志)

接收:+CMGS:1

OK(表示第一条短信发送成功)

4.3 处理短信

当TC35接收到短信后,8031单片机首先应用AT指令从TC35模块中获取接收到短信的PDU码,解码后对短信内容加以分析,若为普通文字信息短信,则从字模库中提取相应中英文字模点阵,发送到LED显示屏上显示;若接收到的短信为命令短信,则按要求完成各种命令动作｡

5 结束语

目前,随着手机市场的不断发展,GSM网络已经得到广泛普及,本文所设计的无线通信LED显示屏在全国城镇地区均可使用,只要GSM网络覆盖的地方都可安装,不受距离和位置的限制,这必将使LED显示屏的应用进入更广阔的领域｡

参考文献

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[2] 张谊军, 汤军社, 寇一波. 无线通信LED显示屏的电路设计[J]. 电子产品世界, 2004,12:112-114.

[3] 沈庆跃. 无线接收信息LED显示系统[J]. 中国测试技术, 2003,1:12-13.

[4] 冯到宁, 王念春. 地铁列车LED显示屏的设计[J]. 液晶与显示, 2007, 22(1):99-103.

[5] 潘斌, 郭红霞. 短信收发模块TC35i的电路设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2001, 1:38-41.

[6] 王书伟, 张茜萍. 基于AT89S52与TC35i实现的短信息处理系统[J]. 信息技术与信息化, 2007, 3:31-33.

作者简介:张晓芳(1982-),女,河南省郑州市,硕士,助理实验师,主要从事光电材料与器件的研究,E-mail: ｡