基于GPRS通信的LED顯示屏

1、泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于GPRS通信的LED顯示屏 The display of LED base on GPRS communication 物信 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān) 業(yè) 07 級(jí) 1 班學(xué)生姓名 林榮樂(lè) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 蔡植善 職 稱(chēng) 副教授 完成日期 2011年4月10日 教務(wù)處目錄1.緒論31.1 本文主要研究的內(nèi)容31.2 GPRS特點(diǎn)32. 短信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)32.1 AT指令32.2 短信通信關(guān)鍵技術(shù)43. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64. 整體電路的各硬件電路的設(shè)計(jì)64.1 GPRS與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)64.2 單片機(jī)C8051F410外圍電路的設(shè)計(jì)64

2、.3 LED點(diǎn)陣屏單元板的設(shè)計(jì)原理分析74.4 點(diǎn)陣屏主要芯片簡(jiǎn)介84.4.1 雙向總線(xiàn)發(fā)送/接收芯片74HC24584.4.2 譯碼器74HC13884.4.3 8位寄存器74HC59584.4.4 功率芯片APM495394.5 GT21L16S2W字庫(kù)芯片94.6 北京博創(chuàng)科技GPRS擴(kuò)展板簡(jiǎn)介105.軟件設(shè)計(jì)115.1 利用字庫(kù)字庫(kù)芯片提取點(diǎn)陣代碼的方法115.2 GPRS模塊調(diào)試與軟件設(shè)計(jì)125.2.1 GPRS模塊調(diào)試125.2.1 GPRS模塊與單片機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)135.3 LED點(diǎn)陣屏軟件設(shè)計(jì)146總結(jié)與展望157.致謝158.參考文獻(xiàn)17基于GPRS通信的LED顯示屏物信學(xué)院

3、 電子信息科學(xué)與技術(shù) 林榮樂(lè)指導(dǎo)教師蔡植善 副教授【摘 要】 針對(duì) C8051F410為控制器的點(diǎn)陣LED顯示屏控制系統(tǒng)，采用 GPRSGSM通信標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)GPRS模塊串行接口接收無(wú)線(xiàn)模塊的控制命令及顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后控制LED顯示屏的掃描顯示。本文給出了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及軟硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。【關(guān)鍵詞】C8051F410單片機(jī);LED顯示屏;GPRS;遠(yuǎn)程控制; 1.緒論1.1本文主要研究的內(nèi)容 本LED點(diǎn)陣屏可顯示字符、圖案等信息,具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高等特點(diǎn),因此在廣告、信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這也帶來(lái)了一些管理和維護(hù)這些顯示信息的問(wèn)題。能多點(diǎn)控

4、制和便攜式可移動(dòng)顯示控制的控制主機(jī)能給LED信息管理帶來(lái)極大的方便。本文討論的技術(shù)就是一種克服了以下困難的顯示控制方案。 1.1.1 信息管理的問(wèn)題 LED顯示屏的內(nèi)容需要即時(shí)適時(shí)地更新。而LED顯示屏跟管理者的距離比較遠(yuǎn)，或者顯示屏安裝在較高、或者更改比較頻繁的特殊的位置，或者是在公共交通這種實(shí)時(shí)移動(dòng)的顯示設(shè)備上等。顯示內(nèi)容更新顯然不能通過(guò)常規(guī)的連接電腦用下載設(shè)備下載信息到到顯示屏。這時(shí)就需要一種可靠，無(wú)線(xiàn)式的更新方式。本文討論的GPRS方式就是一種低成本的傳送方式。顯示屏更新或者顯示方式（左移、右移、上移、下移）的控制參數(shù)的設(shè)置的過(guò)程只需要普通具有GPRS功能的手機(jī)通過(guò)發(fā)送短信的方式發(fā)出信

5、息指令和控制指令，顯示終端就可以依照指令靈活地更改。這樣不僅能降低管理成本，還能大大地提高 LED 顯示系統(tǒng)的工作效率。 1.12 多點(diǎn)同時(shí)發(fā)布信息的問(wèn)題 當(dāng)LED顯示屏需要在不同地點(diǎn)顯示相同內(nèi)容的時(shí)候，本文設(shè)計(jì)的這種無(wú)線(xiàn)信息傳輸方案可以完成多點(diǎn)同步數(shù)據(jù)更新的功能。這在傳統(tǒng)的下載更新方式是不可能完成的。比如舉行體育賽事時(shí)體育場(chǎng)里，四周有顯示比分(廣告信息)的若干個(gè)LED顯示屏。這時(shí)在不僅省去布線(xiàn)的情況下，還可以實(shí)現(xiàn)低成本的數(shù)據(jù)同步更新。甚至在不同的城市，只要有GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋，也可以同步實(shí)時(shí)的手機(jī)發(fā)出的相同的顯示內(nèi)容與控制參數(shù)。這樣就大大拓展了LED顯示系統(tǒng)的應(yīng)用地域限制，也提高和系統(tǒng)的利用率

6、。 所以，對(duì)于上述存在的問(wèn)題本文提出了一種基于GPRS通信的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制的LED顯示屏的軟硬件設(shè)計(jì)方案。利用手機(jī)更新點(diǎn)陣屏的數(shù)據(jù)與顯示方式，亮度移動(dòng)速度。 1.2 GPRS的特點(diǎn)GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的縮寫(xiě)，是介于第二代和第三代網(wǎng)絡(luò)之間的一種技術(shù)，因?yàn)樗且粋€(gè)混合體，采用TDMA方式傳輸語(yǔ)音，采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)，通常稱(chēng)為25G。GPRS具有如下一些突出的優(yōu)點(diǎn)，如資源利用率高、傳輸速率高、接入時(shí)間短支持IP協(xié)議和X25協(xié)議、無(wú)線(xiàn)接人、方便快捷、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣等1。數(shù)據(jù)中心和每一個(gè)顯示屏保持實(shí)時(shí)連接。而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳

7、輸?shù)男枰?。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿(mǎn)足本顯示屏數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。2. 短信系統(tǒng)一些關(guān)鍵技術(shù)2.1 AT指令A(yù)T命令集是調(diào)制解調(diào)器通信接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是調(diào)制解調(diào)器可以識(shí)別并執(zhí)行的命令。諾基亞、愛(ài)立信、摩托羅拉和惠普共同為GSM 研制了一整套AT指令集，形成了GSM07.05 以GSM07.07 技術(shù)規(guī)范，其中包括對(duì)SMS 的控制。PDU模式正是基于 AT 指令集的。表2.1調(diào)試時(shí)常用AT指令A(yù)T指令功能回答AT回車(chē)握手OKATE簡(jiǎn)化顯示OKAT+CMGF 選擇短消息信息格式，0-PDU;1-文本AT+CLCC來(lái)

8、電顯示OK來(lái)電話(huà)時(shí)串口輸出RINGAT+CNMI=1,1,2設(shè)置收到短消息提示OK +CMTI：“SM”，4 4表示手機(jī)內(nèi)短消息數(shù)量ATD;撥打電話(huà)AT+CMGR=X回車(chē) 讀取第X條短消息AT+CMGD=X回車(chē)刪除第X條短消息AT+CMGL列出SIM卡中的短消息PDU/text：0/R EC UNREAD:未讀；1/REC READ:已讀；2/STO UNSENT:待發(fā)；3/STO SENT:已發(fā)；4/ALL:全部 AT+CSCA?短消息中心地址 AT+CMGL列出SIM卡中的短消息PDU/text：0/R EC UNREAD:未讀；1/REC READ:已讀；2/STO UNSENT:待發(fā)；

9、3/STO SENT:已發(fā)；4/ALL:全部的 2.2 短信通信的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)短消息的控制共有3種實(shí)現(xiàn)途徑: Block Mode、基于A T 命令的 Text Mode 和基于A T 命令的 PDU Mode。使用Block Mode 需要手機(jī)生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動(dòng)支持。Text Mode 比較簡(jiǎn)單，但這種模式只能發(fā)送 ASCII 碼，不能發(fā)送中文的 Unicode碼。PDU 模式是發(fā)送或接收手機(jī) SMS 信息的一種方法，短信息正文經(jīng)過(guò)十六進(jìn)制編碼后被傳送。目前，PDU 已取代Block Mode，因此主要探討PDU 模式2。在PDU模式中，有三種編碼方式來(lái)對(duì)發(fā)送的內(nèi)容進(jìn)行編碼，它們是 7-bit、

10、8-bit 和 UCS2 編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的 ASCII 字符，它將一串7-bit 的字符(最高位為 0)編碼成 8-bit 的數(shù)據(jù)。8-bit 編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，比如圖片和鈴聲等3；而 UCS2 編碼用于發(fā)送 Unicode 字符。Unicode 是一種所有的字符都使用兩個(gè)字節(jié)編碼的編碼模式。 Unicode 帶來(lái)的好處是突破 ASCII 碼字符數(shù)的限制，支持全球多種語(yǔ)言字符集。所以采用 UCS2 編碼后，每個(gè)漢字或英文字母占2個(gè)字節(jié)，TP-UD字段最大可以容納 70個(gè)字符，這就是我們常說(shuō)的每條短信最多容納 70個(gè)漢字。所以在這三種編碼方式下，可以發(fā)送的短消息的最大字

11、符數(shù)分別是 160、140和704。接收短信息的 PDU 編碼包括以下內(nèi)容：短信息中心(SMSC)號(hào)碼、短信息首字節(jié)、發(fā)送者號(hào)碼信息、協(xié)議標(biāo)示符、數(shù)據(jù)編碼方式、短信息時(shí)間戳、短信息長(zhǎng)度和內(nèi)容。其中 SMSC 號(hào)碼和發(fā)送者號(hào)碼是以十進(jìn)制半八位字節(jié)編碼，短信息內(nèi)容是以十六進(jìn)制七位字節(jié)或 Unicode 編碼，其他信息是以十六進(jìn)制八位字節(jié)編碼。一條接收到的中文短信息的PDU解碼5見(jiàn)表2.2。表2.2 SMS-DEL IV ER PDUPDU字符串：08905F0040D993F20583000C4F60597DFF0C9 A6C61673002字節(jié)含義 八位字節(jié) 描述 Address of the

12、SMSC 08 短消息中心號(hào)碼長(zhǎng)度 91 短消息中心號(hào)碼類(lèi)型（91表示國(guó)際號(hào)碼格式） F0 以十進(jìn)制的半八位字節(jié)表示的短信息中心號(hào)碼，由于號(hào)碼長(zhǎng)度是奇數(shù)11，所以在最后一位補(bǔ)上F形成正確的格式。這里的實(shí)際號(hào)碼是：86 First Octet 04 短消息的首字節(jié) TP OA 6D 以十六進(jìn)制數(shù)表示的發(fā)送者號(hào)碼的長(zhǎng)度 91 發(fā)送者號(hào)碼的地址類(lèi)型（91表示國(guó)際號(hào)碼格式） F2 以十進(jìn)制的半八位字節(jié)表示的發(fā)送者號(hào)碼，由于號(hào)碼長(zhǎng)度是奇數(shù)11，所以在最后一位補(bǔ)上F形成正確的格式。這里的實(shí)際號(hào)碼是：86 TP PID 00 TP-PID協(xié)議標(biāo)示符 TP DCS 08 TP-DCS數(shù)據(jù)編碼方式，這里設(shè)置的是

13、Unicode解碼 TP SCTS 00 TP-SCTS以半八位字節(jié)表示的短消息時(shí)間戳。這里的時(shí)間是：2007-05-05 23：50：38 TP UDL OC TP-UDL短信息內(nèi)容的長(zhǎng)度，由于在TP、DCS中制定了UCS 2編碼，所以這里的長(zhǎng)度是八位字節(jié)數(shù)。如果是七位字節(jié)編碼，這將是把七位字節(jié)編碼的字符轉(zhuǎn)換成八位字節(jié)編碼的字節(jié)數(shù)。 TP UD 4F60597DFF0C9 A6C61673002 TP-UD短信息內(nèi)容，這里的實(shí)際內(nèi)容是：你好，馬慧。 例如接收：SMSC 號(hào)碼是 + 86，對(duì)方號(hào)碼是 ，消息內(nèi)容是“你好 !”。手機(jī)接收到的PDU串可以是：08 91 68 31 08 40 27

14、 05 F0 84 0D 91 68 31 08 74 22 64 F8 00 08 30 30 21 80 63 54 80 06 4F 60 59 7D 00 216-73. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主控模塊采用C8051F410作為處理核心，完成的是整個(gè)LED顯示系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)處理。它通過(guò)串口負(fù)責(zé)從GPRS通信模塊讀取待顯示的漢字代碼解碼，通過(guò)字庫(kù)將其轉(zhuǎn)換為字模，送入LED點(diǎn)陣單元板，從中擔(dān)任數(shù)據(jù)通信及處理和定時(shí)送顯示的任務(wù)。 LED點(diǎn)整屏塊采用兩塊16×32點(diǎn)陣單元板做字符顯示屏。由于點(diǎn)陣屏本身自帶功率放大行驅(qū)動(dòng)等硬件，所以只需單片機(jī)定時(shí)掃描即可顯示字符。 4.整體電路的各硬件電路的設(shè)

15、計(jì)4.1 GPRS與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 圖4.1.1 GPRS模塊的串口電路 圖4.1.2 單片機(jī)串口電路單片機(jī)與GPRS模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，GPRS模塊上的使用的是MAX3232，而單片機(jī)上使用過(guò)的是MAX232，兩者的差別主要是1.MAX232電壓供電為5V，max3232是5v或3.3V電壓供電。2. MAX232功耗較大，供電電壓5V時(shí)，耗電5mA；MAX3232功耗較小，供電電壓5V或3.3V時(shí)，耗電 0.3mA。3. MAX232外接4個(gè)1uF電容；MAX3232外接4個(gè)0.1uF電容。4. MAX232一般民用產(chǎn)品應(yīng)用；MAX3232一般軍用。單片機(jī)與GPRS上的串口采用一公一

16、母，對(duì)接即可通信。當(dāng)要利用串口調(diào)試助手對(duì)GPRS進(jìn)行調(diào)試時(shí)只要用一條串口線(xiàn)一段連接電腦一段連接GPRS模塊的串口就能發(fā)送AT指令進(jìn)行各種功能調(diào)試。4.2 單片機(jī)C8051F410外圍電路的設(shè)計(jì)C8051F410單片機(jī)是美國(guó)Silcon Lab公司推出的高性能8位微處理器，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051固件。用戶(hù)軟件對(duì)所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。C8051F410內(nèi)部有一個(gè)串行端口UART0，UART0是一個(gè)異步、全雙工串口，UART0有兩個(gè)相關(guān)的特殊功能寄存器：串行控制寄存器（SCON0）和串行數(shù)據(jù)緩沖

17、器（SBUF0）8。 C8051F410最小系統(tǒng)電路如圖為C8051F410最小系統(tǒng)的周?chē)娐?。在此電路?。電源從VREGIN引腳輸入到REG0的電壓可高達(dá)5.25V。REG0的輸出可以用軟件選擇為2.1V或2.5V，從引腳6為內(nèi)部穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)出電源，引腳1為I/O口電源這各個(gè)I/O提供工作電源，P1.2為外部VREF輸入第二功能腳，在設(shè)計(jì)電路中，這幾處設(shè)置退耦電容，大大減小負(fù)載波動(dòng)對(duì)電源的影響。電路中C2接口調(diào)試電路，引腳C2CK為C2調(diào)試接口的時(shí)鐘信號(hào)，引腳C2D為C2調(diào)試接口的雙向數(shù)據(jù)信號(hào)，引出C2CK和C2D以供芯片下載程序。TXD和RXD分別為UART的TX引腳和RX引腳。4.3 LE

18、D點(diǎn)陣屏單元板的設(shè)計(jì)原理分析 點(diǎn)陣單元板原理圖 單元板的列控制主要是74HC595,每塊單元板上有16片，每片分別控制4行8列的點(diǎn)陣小單元，接LED的負(fù)極。行驅(qū)動(dòng)采用的是AMP4953，每塊單元板有4片，每片分別驅(qū)動(dòng)4行.行驅(qū)動(dòng)的控制是由譯碼器74LS138完成,每次使單元板有4行亮，有4種狀態(tài)。即完成了16行的控制，使能信號(hào)采用的是選通74HC138工作，控制信號(hào)OE經(jīng)過(guò)反相之后連接74HC138,此時(shí)是高電平有效，這樣能有效的減少快速掃描時(shí)的干擾。單元板引腳接口說(shuō)明: CLK時(shí)鐘信號(hào)：提供給移位寄存器的移位脈沖，每一個(gè)脈沖將引起數(shù)據(jù)移入或移出一位。數(shù)據(jù)口上的數(shù)據(jù)必須與時(shí)鐘信號(hào)協(xié)調(diào)才能正常傳

19、送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率必須是時(shí)鐘信號(hào)的頻率的1/2倍。在任何情況下，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)有異常時(shí)，會(huì)使整板顯示雜亂無(wú)章。 STB鎖存信號(hào)：將移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)送到鎖存器，并將其數(shù)據(jù)內(nèi)容通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮LED顯示出來(lái)。但由于驅(qū)動(dòng)電路受EN使能信號(hào)控 制，其點(diǎn)亮的前提必須是使能為開(kāi)啟狀態(tài)。鎖存信號(hào)也須要與時(shí)鐘信號(hào)協(xié)調(diào)才能顯示出完整的圖象。在任何情況下，當(dāng)鎖存信號(hào)有異常時(shí)，會(huì)使整板顯示雜亂無(wú)章。 OE使能信號(hào)：連接74HC138整屏亮度控制信號(hào)，也用于顯示屏消隱。只要調(diào)整它的占空比就可以控制亮度的變化。當(dāng)使能信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，整屏將會(huì)出現(xiàn)不亮、暗亮或拖尾等現(xiàn)象。 RI數(shù)據(jù)信號(hào)：提供顯示圖象所需要的數(shù)據(jù)。必須與時(shí)

20、鐘信號(hào)協(xié)調(diào)才能將數(shù)據(jù)傳送到任何一個(gè)顯示點(diǎn)。一般在顯示屏中紅綠藍(lán)的數(shù)據(jù)信號(hào)分離開(kāi)來(lái)，若某數(shù)據(jù)信號(hào)短路到正極或負(fù)極時(shí)，則對(duì)應(yīng)的該顏色將會(huì)出現(xiàn)全亮或不亮，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)被懸空時(shí)對(duì)應(yīng)的顏色顯示情況不定。 ABCD行信號(hào)：只有在動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)才存在，ABCD其實(shí)是二進(jìn)制數(shù)，A是最低位營(yíng)，如果用二進(jìn)制表示ABCD信號(hào)控制最大范圍是16行（1111），1/4掃描中只要AB信號(hào)就可以了，因?yàn)锳B信號(hào)的表示范圍是4行（11）。當(dāng)行控制信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)顯示錯(cuò)位、高亮或圖像重疊等現(xiàn)象94.4點(diǎn)陣屏用到的主要芯片功能介紹4.4.1 雙向總線(xiàn)發(fā)送/接收芯片74HC245我們單片機(jī)出來(lái)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力有限。而點(diǎn)陣屏往往

21、是往往是由多塊串接在一起的，在信號(hào)傳遞過(guò)程中需要將它的功率進(jìn)行放大。芯片引腳圖第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時(shí)信號(hào)由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時(shí)信號(hào)由“B”端輸入“A”端輸出。 第29腳“A”信號(hào)輸入輸出端，A1=B1、A8=B8，A1 74HC245引腳圖 與B1是一組，如果DIR=“1”G=“0”則A1輸入B1輸出，其它類(lèi)同。如果DIR=“0”G=“0”則B1輸入A1輸出，其它類(lèi)同。 第1118腳“B”信號(hào)輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。第19腳G，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通， 245內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖只有為“0”時(shí)A/B端

22、才被啟用，該腳也就是起到開(kāi)關(guān)的作用。 第10腳GND，電源地。第20腳VCC，電源正極。4.4.2 譯碼器74HC138的作用：八位二進(jìn)制譯碼器74HC138的作用是用來(lái)選擇顯示行，在16*32單元板中一個(gè)74HC138可以選擇16行中的四行，所以單元板/模塊上有1塊74HC138，這樣就可以在16行中選擇4行顯示。芯片引腳圖 第8腳GND，電源地。 第15腳VCC，電源正極 第13腳A、B、C，二進(jìn)制輸入腳。 第46腳片選信號(hào)控制，只有在4、5腳為“0”6腳為“1”時(shí)，才會(huì)被選通，輸出受A、B、C信號(hào)控制。其它任何組合方式將不被選通，且Y0Y7輸出全為“1”。通過(guò)控制選通腳來(lái)級(jí)聯(lián)，使之?dāng)U展到

23、十六位。 4.4.3 8位移位74HC595：LED驅(qū)動(dòng)芯片，8位移位鎖存器，用于驅(qū)動(dòng)顯示列，每片74HC595可以驅(qū)動(dòng)8列，多片74HC595串接在一起，串行列數(shù)據(jù)信號(hào)RI（DATA）、鎖存信號(hào)STB、串行時(shí)鐘信號(hào)CLK都在這個(gè)芯片上 第8腳GND，電源地。 第16腳VCC，電源正極 第14腳DATA，串行數(shù)據(jù)輸入口，顯示數(shù)據(jù)由此進(jìn)入，必須有時(shí)鐘信號(hào)的配合才能移入。 第13腳EN，使能口，當(dāng)該引腳上為“1”時(shí)QAQH口全部為 74hc595引腳圖“1”，為“0”時(shí)QAQH的輸出由輸入的數(shù)據(jù)控制。第12腳STB，鎖存口，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)在傳入寄存器后，只有供給一個(gè)鎖存信號(hào)才能將移入的數(shù)據(jù)送QAQH

24、口輸出。 第11腳CLK，時(shí)鐘口，每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)將移入一位數(shù)據(jù)到寄存器。 第10腳SCLR，復(fù)位口，只要有復(fù)位信號(hào)，寄存器內(nèi)移入的數(shù)據(jù)將清空，顯示屏不用該腳，一般接VCC。 第9腳DOUT，串行數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)傳到下一個(gè)。 第15、17腳，并行輸出口也就是驅(qū)動(dòng)輸出口，驅(qū)動(dòng)LED。 4.4.4 功率芯片4953的作用：行驅(qū)動(dòng)管，功率管，每一顯示行需要的電流是比較大的，要使用行驅(qū)動(dòng)管，每片4953可以驅(qū)動(dòng)2個(gè)顯示行。 其內(nèi)部是兩個(gè)CMOS管，1、3腳VCC，2、4腳控制腳，2腳控制7、8腳的輸出，4腳控制5、6腳的輸出，只有當(dāng)2、4腳為“0”時(shí)，7、8、5、6才會(huì)輸出，否則輸出為高阻狀態(tài)。 45

25、93引腳圖4.5 GT21L16S2W字庫(kù)芯片 圖4.5.1主機(jī)與SPI接口電路示意圖 圖4.5.2字庫(kù)芯片芯片引腳 GT21L16S2W是一款內(nèi)含多種點(diǎn)陣代碼的漢字庫(kù)芯片，支持GB2312國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體漢字（含有國(guó)家信標(biāo)委合法授權(quán)）、ASCII字符及GB2312與Unicode編碼互轉(zhuǎn)表。排列格式為橫置橫排。計(jì)算出該字符點(diǎn)陣在芯片中的地址，就可從該地址連續(xù)讀出字符點(diǎn)陣信息。 1. CS# 片選輸入； 2. SO 串行數(shù)據(jù)輸出； 4. GND 地； 5. SPI串行數(shù)據(jù)輸入； 6 .SCLK 串行時(shí)鐘輸入 ；7. HOLD# 總線(xiàn)掛起 ； 8. VCC 電源(+ 3.3V)；15X16 點(diǎn)漢字的信息

26、需要 32 個(gè)字節(jié)（BYTE 0 BYTE 31 ）來(lái)表示。該15X16 點(diǎn)漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)是 橫置橫排的，其具體排列結(jié)構(gòu)如下圖：3.5.3漢字點(diǎn)陣排列格式每個(gè)漢字在芯片中是以漢字點(diǎn)陣字模的形式存儲(chǔ)的，每個(gè)點(diǎn)用一個(gè)二進(jìn)制位表示，存 1 的點(diǎn)，當(dāng)顯示時(shí)可以在屏幕上顯示亮點(diǎn)，存 0 的點(diǎn)，則在屏幕上不顯示。點(diǎn)陣排列格式為橫置橫排：即一個(gè)字節(jié)的高位 表示左面的點(diǎn)，低位表示右面的點(diǎn)，排滿(mǎn)一行的點(diǎn)后再排下一行。這樣把點(diǎn)陣信息用來(lái)直接在顯示器上按上述規(guī)則顯示，則將出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的漢字。4.6博創(chuàng)科技GPRS擴(kuò)展板介紹本設(shè)計(jì)采用的模塊是北京博創(chuàng)科技UP-TECH GPRS MODULE模塊，GPRS 擴(kuò)展板采用 S

27、IMCOM 公司的SIM300 GPRS 模塊，并配以相關(guān)電路而構(gòu)成。SIM300具有較小的體積即插即用。模塊中完善的三頻GSM/GPRS解決方案，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，性能更加穩(wěn)定。并且提供了多種接口包括用于ARM開(kāi)發(fā)時(shí)的直插式和9針串口模式。SIM300 GPRS 模塊的默認(rèn)波特率是 115200。AT 命令集大部分和 SIM100 模 塊兼容。SIM100-E 提供標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232 串行接口，用戶(hù)可以通過(guò)串行口使用 AT 命令完成對(duì)模塊的操作。串行口支持以下通信速率：300，1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200（起始默認(rèn)） 當(dāng)模塊上電啟

28、動(dòng)并報(bào)出RDY 后，用戶(hù)才可以和模塊進(jìn)行通信，用戶(hù)可以首先使用模塊默認(rèn) 速率 115200 與模塊通信，并可通過(guò) AT+IPR=<rate>命令自由切換至其它通信速率。在應(yīng)用 設(shè)計(jì)中，當(dāng)MCU 需要通過(guò)串口與模塊進(jìn)行通訊時(shí)，可以只用三個(gè)引腳：TXD，RXD 和GND。本擴(kuò)展板上采用 MAX3232 芯片完成GPRS 模塊的TTL 電平到 RS232 電平的轉(zhuǎn)換10。 GPRS模塊模式選擇當(dāng)GPRS模塊要與單片機(jī)通信時(shí)需在板上“SIM300 MODULE UART SELECT”上選擇“RS232 DB9 PORT UP3000/TO PC”模式，用0歐電阻焊接RJ7跟RJ8。同時(shí)焊

29、接母口DB9串口跟MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片，板上如果有焊接16C550（可編程串行接口芯片）需去掉。因?yàn)闀?huì)使其輸出的MODEM信號(hào)錯(cuò)誤控制SIM300的UART接口而無(wú)法通過(guò)RS3232通信。5軟件部分5.1利用字庫(kù)字庫(kù)芯片提取點(diǎn)陣的方法首先把片選信號(hào)（CS#）變?yōu)榈停o跟著的是1 個(gè)字節(jié)的命令字（03 h）和3 個(gè)字節(jié)的地址和通 過(guò)串行數(shù)據(jù)輸入引腳（SI）移位輸入，每一位在串行時(shí)鐘（SCLK）上升沿被鎖存。 然后該地址的字節(jié)數(shù)據(jù)通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出引腳（SO）移位輸出，每一位在串行時(shí)鐘（SCLK）下降沿被移出。讀取字節(jié)數(shù)據(jù)后，則把片選信號(hào)（CS#）變?yōu)楦?，結(jié)束本次操作。 如果片選信號(hào) （CS#

30、）繼續(xù)保持為底，則下一個(gè)地址的字節(jié)數(shù)據(jù)繼續(xù)通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出引腳（SO）移位輸出11。 圖5.1.1 SPI方式讀取點(diǎn)陣時(shí)序圖5.1.2 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)一般讀取時(shí)序圖從UCS2編碼通過(guò)軟件讀取點(diǎn)陣代碼時(shí)，首先將16位UNICODE編碼經(jīng)過(guò)地址計(jì)算程序算出在點(diǎn)陣芯片的首地址（Unicode 到GB2312 內(nèi)碼轉(zhuǎn)換表的地址范圍為67D70 7278F，軟件設(shè)計(jì)時(shí)如果沒(méi)有在地址范圍則表示輸入的UCS2編碼出錯(cuò)）。在將得到的2字節(jié)地址位通過(guò)SPI接口讀出2字節(jié)的GB2312編碼。再將GB2312編碼送入地址計(jì)算程序算出32位點(diǎn)陣信息的首地址（15X16 點(diǎn)陣地址范圍000003B7BF，超出范圍則判斷出錯(cuò)）

31、。再次通過(guò)SPI接口讀出32位點(diǎn)陣信息。5.2 GPRS模塊調(diào)試與軟件設(shè)計(jì)5.2.1 GPRS模塊調(diào)試首先把SIM卡插到模塊的卡槽，在給GPRS上電（不能上電后在插卡，因?yàn)楸緮U(kuò)展板是用阻容充電和施密特觸發(fā)器整形獲得上電后約1.5秒低電平延時(shí)用來(lái)啟動(dòng)SIMCOM300）。如果出現(xiàn)大約75ms 亮 / 3s 滅，則表明網(wǎng)絡(luò)已注冊(cè)成功。如果出現(xiàn)亮滅時(shí)間一樣則主要原因是未插入SIM卡，或則找不到網(wǎng)絡(luò)（可能是天線(xiàn)、信號(hào)弱等問(wèn)題）。 在與單片機(jī)通信之前可首先使用串口調(diào)試助手做如下調(diào)試，因?yàn)橐韵略O(shè)置只要設(shè)置一次模塊就會(huì)自動(dòng)保存設(shè)置的信息不用每次都有單片機(jī)設(shè)置。設(shè)置波特率，初始時(shí)的波特率為11250，改為96

32、00 發(fā)送 AT 返回 OK 發(fā)送 AT+APR=9600 返回 OK波特率設(shè)置完成設(shè)置本地的短信中心號(hào)碼發(fā)送 AT 返回 OK發(fā)送 at+cmgf=1 返回 OK發(fā)送 at+csca="+86"/本地短消息中心號(hào)碼返回 OK短信中心號(hào)碼設(shè)置完成?？蓪?shí)現(xiàn)收發(fā)短信功能。5.2.2 GPRS模塊與單片機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)發(fā)送AT指令讀取數(shù)據(jù) ASCLL編碼轉(zhuǎn)十進(jìn)制 取核心數(shù)據(jù)存RAM十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制第一字節(jié)與定密碼相同否主程序是十六進(jìn)制數(shù)據(jù)送FLASH存儲(chǔ) 刪除短信內(nèi)容準(zhǔn)備下次接收 UCS2解碼主要流程圖 單片機(jī)開(kāi)機(jī)是就啟動(dòng)串口中斷，當(dāng)有收到短信或者電話(huà)彩信等是GPRS模塊就會(huì)發(fā)送提

33、示信息這是就會(huì)進(jìn)入串口中斷，單片機(jī)利用串口讀取信息，讀取數(shù)據(jù)完成之后標(biāo)志位置1，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理，發(fā)送"AT+CMGR=1r"；讀取第一條短信。在進(jìn)行數(shù)據(jù)辨別，如果是電話(huà)大入則串口讀取的數(shù)據(jù)為“RING”，而如果為短信時(shí)就會(huì)讀取“+CMGL: 1 OK”。而收到彩信時(shí)沒(méi)有消息頭只是一連串的代碼。所以根據(jù)這一特征就可設(shè)一判斷來(lái)去除干擾。因?yàn)榫幋a傳輸?shù)母袷蕉际窍嗤?，所以判斷如果是短信時(shí)則讀取相應(yīng)的信息字節(jié)代碼，而舍去無(wú)用的信息。因?yàn)榻邮艿降氖且晃灰晃坏腁SCLL代碼所以，還要對(duì)其進(jìn)行代碼進(jìn)制轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的信息才能利用字庫(kù)進(jìn)行漢字編碼轉(zhuǎn)換跟點(diǎn)陣代碼提取。完成之后將信息存儲(chǔ)在

34、FLASH存儲(chǔ)器中。5.3 LED顯示屏軟件設(shè)計(jì)采用1/4掃描方式，當(dāng)AB為00時(shí)1、5、9、13行驅(qū)動(dòng)選通。當(dāng)AB 為01時(shí)2、6、10、14行驅(qū)動(dòng)選通。當(dāng)AB為10時(shí)3、7、11行驅(qū)動(dòng)選通。當(dāng)AB為11時(shí)3、7、11行驅(qū)動(dòng)選通。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)先將的數(shù)據(jù)通過(guò)74HC595送到對(duì)應(yīng)的行數(shù)，在選通對(duì)應(yīng)的行數(shù)，依次循環(huán)就可在整個(gè)顯示屏上顯示出完整的圖文信息。本設(shè)計(jì)采用的16X32點(diǎn)陣單元板，根據(jù)硬件電路74hc595的分布，可將單元板分為64個(gè)字節(jié)。每個(gè)字節(jié)分別對(duì)應(yīng)8個(gè)LED燈。每個(gè)74HC595連接四個(gè)字節(jié)的點(diǎn)整即4X8點(diǎn)陣數(shù)據(jù)從圖5.3.2中33字節(jié)對(duì)應(yīng)的595從右往左送入數(shù)據(jù)。5.3.1LED

35、單元板接口示意圖 0 1 32 33 第1行 第一個(gè)74HC5952 3 34 35 4 5 36 37 6 7 38 39 8 9 40 41 第5行第二個(gè)74HC59510 11 42 43 12 13 44 45 14 15 46 47 .16 17 48 49 第9行第三個(gè)74HC59518 19 50 51 20 21 52 53 22 23 54 55 24 25 56 57 第13行第四個(gè)74HC59526 27 58 59 28 29 60 61 30 31 62 63 5.3.2點(diǎn)陣控制分布圖根據(jù)分析編寫(xiě)了下面的程序：for(num=0;num<4;num+) ucha

36、r i; OE=0; /關(guān)使能信號(hào)即關(guān)閉譯碼器74HC138 i=24; /數(shù)據(jù)從右往左送入所以最后一個(gè)595的數(shù)據(jù)要先送 send_8BYT(); / num=0時(shí)，將對(duì)應(yīng)字節(jié)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)寫(xiě)入24 、25、16、17、 8、9 、0、1字節(jié)對(duì)應(yīng)的595，num累加時(shí)字節(jié)數(shù)對(duì)應(yīng)加一 i=56; send_8BYT(); / num=0時(shí)，將對(duì)應(yīng)字節(jié)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)寫(xiě)入56 、57、48、49、40、41、32、33 、字節(jié)對(duì)應(yīng)的595芯片, num累加時(shí)字節(jié)數(shù)對(duì)應(yīng)加一 k+; P2=num; /行選03，每次列顯示送完后在選通行驅(qū)動(dòng) STB=1; /輸出74HC595鎖存器中的數(shù)據(jù)，下降沿 STB=0

37、; OE=1; /開(kāi)使能信號(hào)，啟動(dòng)譯碼器工作選通相應(yīng)行驅(qū)動(dòng) Delay(); /控制OE高電平的時(shí)間即調(diào)整OE的占空比來(lái)調(diào)節(jié)顯示屏的亮度 void send_8BYT() uchartemp; temp=i; /送奇數(shù)字節(jié)數(shù)據(jù) for(a=0; a<4; a+ ) /送出四個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)給74HC595 WriteByte(tablenum+i+k); i-=8; /減8為將數(shù)據(jù)寫(xiě)入前一個(gè)74HC595 i=temp+1; /送偶數(shù)字節(jié)數(shù)據(jù) for(a=0; a<4; a+ ) /送出四個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)給74HC595 WriteByte(tablenum+i+k); i-=8; /減8為將

38、數(shù)據(jù)寫(xiě)入前一個(gè)74HC595 軟件中要注意的是OE信號(hào)控制時(shí)，須在數(shù)據(jù)送入時(shí)置低等數(shù)據(jù)送完之后再置高，才能使點(diǎn)陣屏的顯示亮度均勻。因?yàn)槿绻恢睂E置高時(shí)在送數(shù)據(jù)給74hc595時(shí)亮度會(huì)有所變化。導(dǎo)致每個(gè)字節(jié)8個(gè)LED之間會(huì)亮度不均?；蛘逴E直接接脈寬調(diào)制信號(hào)時(shí)，會(huì)使整屏點(diǎn)陣屏?xí)r暗時(shí)亮一直在閃動(dòng)，因?yàn)橛枚〞r(shí)器定時(shí)刷屏?xí)rSTB鎖存信號(hào)與OE信號(hào)不同步就會(huì)時(shí)有的數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間比較長(zhǎng)有的數(shù)據(jù)顯示的比較短，這就使字節(jié)與字節(jié)之間亮度產(chǎn)生不同了。要擴(kuò)展板的數(shù)量時(shí)只要變量在上述函數(shù)中變量“i”累加就可以了，例如如有兩塊點(diǎn)陣單元板時(shí)“i”的值就要在56加兩次32送入send_8BYT();就可以了。本程序可擴(kuò)

39、展性較高可根據(jù)板的數(shù)量簡(jiǎn)單的修改程序即可。在LED顯示屏動(dòng)態(tài)移位顯示方式下，顯示屏的顯示內(nèi)容每隔一定時(shí)間循環(huán)左移、右移、上移、下移一列或一行，動(dòng)態(tài)移位顯示的效果是由一幅幅不同內(nèi)容的屏幕畫(huà)面組成。在軟件上只要改變顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容即左移、右移、上移或者下移等一行（一列）之后延時(shí)一定的時(shí)間等待定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到送屏顯，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)移位顯示的效果。但是顯示緩沖區(qū)所有數(shù)據(jù)左移一列需要一定時(shí)間，不可能在兩次定時(shí)中斷間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置兩個(gè)顯示緩沖區(qū)，可以很好地解決這一問(wèn)題，這兩個(gè)顯示緩沖區(qū)一個(gè)用于保存當(dāng)前屏幕顯示的數(shù)據(jù)，另一 個(gè)用于對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)左移右移、上移、下移一列或一行，達(dá)到左移時(shí)間間隔后，

40、切換當(dāng)前顯示緩沖區(qū)到已經(jīng)左移、右移、上移、下移一列或一行的緩沖區(qū)，然后對(duì)另一緩沖區(qū)綜合性左移一列的操作在左移之前，把當(dāng)前顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到要進(jìn)行左移的緩沖區(qū)內(nèi)，保證這兩個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的一致性。就能實(shí)現(xiàn)顯示屏的動(dòng)態(tài)移位顯示。5.4 總程序流程圖 6 總結(jié)與展望本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)指導(dǎo)老師提供的硬件模塊博創(chuàng)科技GPRS擴(kuò)展板。來(lái)實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)的功能而進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期的目的，實(shí)現(xiàn)了其基本的短信收發(fā)功能。但在設(shè)計(jì)中為了減小成本省去了GPRS模塊向手機(jī)發(fā)短信的功能，另外由于此次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能簡(jiǎn)單，還有許多功能可以進(jìn)行在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。比如可以擴(kuò)展傳輸?shù)膬?nèi)容，把單一的文字?jǐn)?shù)字字母向

41、多媒體擴(kuò)展，傳輸圖像，聲音等。因?yàn)镚PRS具有較高的傳輸速率，并支持多媒體業(yè)務(wù)。還有另外一個(gè)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的簡(jiǎn)單智能診斷，就是LED顯示系統(tǒng)出了問(wèn)題時(shí)能實(shí)時(shí)通知管理者，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能的無(wú)人執(zhí)守顯示系統(tǒng)設(shè)備。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)GPRS模塊的控制編程有了深刻的認(rèn)識(shí)，也對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信的短消息服務(wù)有了一定的理解。7 致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝我的指導(dǎo)老師蔡植善老師，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予了我充分的幫助與支持在我遇到困難時(shí)盡心地進(jìn)行指點(diǎn)與解答。我對(duì)電子行業(yè)的興趣加上蔡老師對(duì)我們的關(guān)心使我在大學(xué)最后兩年里學(xué)到了很多知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。8參考文獻(xiàn)1 韓斌杰. GPRS原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)

42、化M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20032 ETSI GSM 03.40. Technical realization of the Short Message.3 李保風(fēng),郭新志.手機(jī)短信編解碼分析及其c+程序?qū)崿F(xiàn)J.安陽(yáng)工學(xué)院,2009.(2).4 吳剛,朱一.短信服務(wù)PDU收發(fā)技術(shù)研究J.裝備指揮技術(shù)學(xué)院.2008.(2.).5 馬慧,陳陽(yáng)平,謝強(qiáng).基于GSM Modem終端的短信系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)J.南京航空航天大學(xué)、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,2008.(6).6 孫英.短信收發(fā)中的PDU編碼分析J.內(nèi)蒙古科技大學(xué), 2007,1(13).7 吳剛,朱一.短信服務(wù) PDU 收發(fā)技術(shù)研究J.裝備指揮

43、技術(shù)學(xué)院,北京.裝備制造技術(shù)2008.(8).8 C8051F410中文數(shù)據(jù)手冊(cè)EB/OL新華龍電子有限公司20069 星辰光電. LED顯示屏控制信號(hào)與顯示接口解析. 10 GPRS SIM300硬件說(shuō)明書(shū)EB/OL 北京博創(chuàng)科技.11 GT21L16S2W用戶(hù)手冊(cè)V30. The display of LED Base on GPRS communicationThe college of Physics and Information Engineering Electronic Information Science and Technology，Lin Rong-le Faculty

44、 Adviser，Cai Zhi-shan，Associate Professor【Abstract】: In this paper，a lattice LEDS panel display system controlled by amicrocomputer C8051F410 Single Chip was givenThe system received the control command and display data by a way of one serial interface of GPRS module using communication protoco1The

45、microcosm- puter controlled the scanning of data display by way of an other serial interface of GPRS modu- Le.The main points of system design and detail description of hardware and software were also presented【Key words】:C8051F410 Single Chip Microcomputer; the display of LED; GPRS; remotecontrol#i

46、nclude<c8051f410.h>#include"c8051_flash.h" /掉電存儲(chǔ)庫(kù)文件#include "intrins.h"#define SYSCLK 24500000 /先用24.5m的晶振#define BAUDRATE 9600 /采用9600的波特許接收數(shù)據(jù)#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define BLKN 2 /點(diǎn)陣屏顯示的漢字采用16*16形式存儲(chǔ)uchar code cmgr1 = "AT+CMGR=1r" /讀

47、取第一條短信GPRS指令/uchar code cmgr2 = "AT+CMGR=2r"/uchar code cmgr3 = "AT+CMGR=3r"uchar code cmgd1 ="AT+CMGD=1r" /刪除第一條短信GPRS指令uchar code cmgd2 ="AT+CMGD=2r" /刪除第一條短信GPRS指令/uchar *callnum="" /傳送主機(jī)號(hào)碼uchar t,x,k,m,a,b,c,d,rec,lig=5,speed,light,direction;uchar ii,ma,mb,mc,md,me,mf;uint iaddress; xdata uchar tab120;bit flag,flag_1,flag_2;uint