基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程LED大屏幕信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、2010屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:基于 GPRS 技術(shù)的遠(yuǎn)程 LED 大屏幕 信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院 (系 別專 業(yè)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師二一年六月原 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明:所交的論文“基于 GPRS 遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)?LED 大屏幕顯示系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)” , 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下開(kāi)展研究工作所取得的成果。 除文中特別加 以標(biāo)注和致謝的地方外, 論文中不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的 研究成果,對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo) 明, 本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果, 尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán), 并愿為此承擔(dān)一切法律 責(zé)任。論文作者 (簽字 :日期:年 月 日摘 要LED 點(diǎn)陣

2、屏是由許多發(fā)光二極管按規(guī)律排列所組成的點(diǎn)陣顯示屏幕,它可用 來(lái)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), 因此在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 目前, 采用有線方式 傳輸顯示數(shù)據(jù)的 LED 點(diǎn)陣屏幕安裝和更換位置不便; 另外, LED 點(diǎn)陣屏尺寸多為整 塊固定的, 不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 針對(duì)以上不足, 本課題研制了一種基于 GPRS 技術(shù)的遠(yuǎn)程 LED 大屏幕信息顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)之間通過(guò) GPRS 數(shù)據(jù)模 塊傳輸數(shù)據(jù),使得 LED 顯示終端既便于安裝和更換位置;同時(shí),模塊化的可拼裝 LED 顯示屏,使得屏幕尺寸大小可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)拼裝

3、,提高實(shí)用性。文章首先介紹了 LED 大屏幕的發(fā)展情況, 然后闡述了基于 GPRS 技術(shù)的遠(yuǎn)程 LED 大屏幕信息顯示系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì),根據(jù)功能將系統(tǒng)劃分為上位機(jī)管理模塊、 串行通信模塊、 GPRS 數(shù)傳模塊、 控制模塊和顯示模塊五部分組成, 然后詳細(xì)敘述 各個(gè)模塊的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件電路重點(diǎn)研究了基于 AT89C51RC 控制 的 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì);軟件方面,重點(diǎn)進(jìn)行了上位機(jī)發(fā)送管理模塊中漢 字字符轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣并發(fā)送、上下位機(jī)串行通信軟件設(shè)計(jì)等程序設(shè)計(jì)。AbstractLED lattice foot by many light-emitting diodes are

4、arranged in a matrix display screen, it can be used to show character, patterns, and other information, with high reliability, long life, environmental adaptation skills, high cost performance, so the information display areas. Currently, use of cable transmission led dot displays the data on the sc

5、reen to install and replace location inconvenience; in addition, led dot screen dimensions for the entire block fixed, cannot be adjusted, as necessary. Foot, this project developed a remote based on GPRS technology led large screen information display system. System and modules over the GPRS data t

6、ransmission of data, makes the led display Terminal is easy to install and replace the position; at the same time, modular combinable led display, allowing the screen size you can take to improve the usefulness and assembled. Article first describes LED the development of the big screen, and then de

7、scribes the remote based on GPRS technology led large screen information display system design, depending on the functionality the system is divided into upper computer management modules, serial communication modules, GPRS module, control module and display module five-part, and then in detail each

8、 module hardware circuit design and software design. Hardware circuit key research based on the AT89C51RC control led large screen display system design; software, focused on the host computer to send management module in Chinese characters into an array and send, between PC serial communication sof

9、tware design and other design programs.目 錄前 言 . 1 1 緒論 . 2 1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平、研究目標(biāo)及意義 . 21.2課題的目的、意義及主要研究?jī)?nèi)容 . 52 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 . 6 2.1方案的比較與選擇 . 62.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 . 73 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 9 3.1GPRS 無(wú)線數(shù)據(jù)模塊 . 9 3.1.1 CM3150P GPRS DTU產(chǎn)品概述 . 9 3.1.2 CM3150P GPRS DTU功能特性和技術(shù)規(guī)格 . 10 3.2串行通信模塊設(shè)計(jì) . 12 3.3控制單元模塊設(shè)計(jì) . 18 3.3.1 AT89C51

10、RC單片機(jī)介紹 . 18 3.3.2 AT89C51RC單片機(jī) I/O端口的擴(kuò)展 . 22 3.3.3控制單元模塊驅(qū)動(dòng)方法 . 23 3.3.4 AT89C51RC單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 . 25 3.3.5控制單元模塊的工作原理 . 30 3.3.6顯示與控制的設(shè)計(jì) . 30 3.3.7單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示控制 . 313.4 LED點(diǎn)陣顯示模塊電路設(shè)計(jì) . 324 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 34 4.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)及開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹 . 34 4.2上位機(jī)通信模塊的設(shè)計(jì) . 36 4.3漢字編碼原理 . 39 4.4字模的制作與代碼地提取保存 . 41 4.5下位機(jī)通訊軟件 . 424.6顯示系統(tǒng)的程序流程

11、圖及程序 . 465 總結(jié)與展望 . 475.1總結(jié) . 47 5.2展望 . 47 致 謝 . 49 參考文獻(xiàn) . 50 附 錄 A LED顯示屏的程序 . 51前 言LED 點(diǎn)陣電子顯示屏是以發(fā)光二極管為圖素, 用高亮度 LED 晶粒進(jìn)行數(shù)組組 合后, 再透過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂和塑模封裝而成。 具有高亮度、 功耗低、 引腳少、 視角大、 壽命長(zhǎng)、 耐濕、 耐冷熱、 耐腐蝕, 色彩鮮艷, 動(dòng)態(tài)范圍廣, 工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn), 為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇 。同時(shí)也可廣泛應(yīng)用到軍事、車(chē) 站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè) 。目前大多數(shù)的 LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫(kù)。

12、其實(shí)現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng), 該方法雖然比較方便, 但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。 而實(shí)際上經(jīng)常會(huì)遇到一 些特殊要求的動(dòng)態(tài)顯示, 比如某些智能儀表幅值的條形顯示、 廣告中廠家的商標(biāo) 顯示等。 這時(shí)一般的顯示系統(tǒng)就很難達(dá)到要求。 另外, 由于受到存儲(chǔ)器本身的局 限. 其特殊字符或圖案也往往難以顯示, 同時(shí)顯示內(nèi)容也不能隨意更改。 如果上 位機(jī)與下位機(jī)直接通過(guò)數(shù)據(jù)線連接, 則會(huì)帶來(lái)安裝不便, 不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸數(shù) 據(jù)。本文借助于 GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),隨時(shí)將信息從計(jì)算機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 RS232轉(zhuǎn) GPRS 數(shù)傳模塊直接傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的基于 AT89C51RC 單片機(jī)控制的 LED 顯示屏上顯 示。 這

13、種方法不僅可以隨意更改顯示內(nèi)容, 方便信息管理, 而且當(dāng) LED 有損壞時(shí) 也方便維護(hù),也解決了布線的問(wèn)題。本文基于 GPRS 遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)?LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的硬件由上位機(jī)管理模 塊、串行通信模塊、 GPRS 數(shù)傳模塊、控制模塊和 LED 顯示模塊五部分組成,軟 件的設(shè)計(jì)主要包括上位機(jī)與下位機(jī)部分的設(shè)計(jì)。由于 VB 支持面向?qū)ο蟮某绦虻?設(shè)計(jì),具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)編程模式而且可以十分簡(jiǎn)單地做出良好的人機(jī)界 面,所以上位機(jī)管理模塊軟件的設(shè)計(jì)主要研究利用其通信控件 MSComm 完成上下 位機(jī)通信的控制和漢字點(diǎn)陣字模的獲取。 下位機(jī)采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì) LED 顯示系統(tǒng) 的顯示程序, 從而使單

14、片機(jī)從上位機(jī)接收來(lái)的漢字字模點(diǎn)陣數(shù)據(jù)信息存放于一個(gè) 數(shù)據(jù)鏈表中,并根據(jù)要求依次將要顯示的數(shù)據(jù)送到顯示部分,從而驅(qū)動(dòng) 16個(gè)二 極管工作,通過(guò)二極管的亮滅來(lái)完成對(duì)漢字信息的顯示。1 緒論1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平、研究目標(biāo)及意義(1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平LED 顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體, 它利 用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成平板顯示屏幕, 以可靠性高、 使用 壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高、使用成本低等特點(diǎn),在短短的十來(lái)年 中,迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品,在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從 LED 顯示屏的發(fā)展過(guò)程來(lái)看, 首先出現(xiàn)的是以顯示短小文字

15、信息為主的條形圖文 顯示屏, 繼而開(kāi)發(fā)出灰度 LED 圖像顯示屏。 全彩色視頻顯示屏把 LED 顯示屏的地 位提升到一個(gè)全新的高度,達(dá)到了其它類(lèi)型顯示屏難以匹敵的水平。 LED 點(diǎn)陣顯 示根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和要求不同可以分為很多種。 常用的足采用單片機(jī)為控制核心的 LED 點(diǎn)陣顯示,顯示的數(shù)據(jù)預(yù)先存貯在 ROM 中,當(dāng)程序運(yùn)行時(shí),單片機(jī)負(fù)責(zé)依序 將 ROM 中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、 傳輸和顯示。 這種方式優(yōu)點(diǎn)在于廉價(jià)、 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單, 適用于顯示字符較少或顯示畫(huà)面不大的場(chǎng)合, 并且很少更改顯示內(nèi)容。 但足當(dāng)顯 示廁面大, 顯示內(nèi)容多且較復(fù)雜, 光靠單片機(jī)處理不過(guò)來(lái), 或者用戶希望能隨時(shí) 改變顯示內(nèi)容或畫(huà)面

16、時(shí), 就需要有更加靈活的 LED 顯示系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)同前已經(jīng)有針 對(duì)上述問(wèn)題而研制出的相應(yīng) LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)由 PC 來(lái)控制顯示信息的 發(fā)送。有些通過(guò)有線方式傳輸顯示數(shù)據(jù),解決了不能隨時(shí)更改顯示內(nèi)容的問(wèn)題; 另一些通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù), 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制更新顯示內(nèi)容, 解決了布線的問(wèn) 題,使得 LED 點(diǎn)陣顯示屏的應(yīng)用范圍更加廣泛。近年來(lái), 國(guó)外除了繼續(xù)進(jìn)行提高 LED 發(fā)光亮度、 降低工作功耗和生產(chǎn)成本等 基礎(chǔ)研究外, 目前更注重于高真彩、 高分辨率、 高對(duì)比度等技術(shù)的 LED 屏的研究。 我國(guó)的 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)基本上是在市場(chǎng)需求的引導(dǎo)下自主發(fā)展形成的,在我國(guó) LED 顯示市場(chǎng)的

17、拓展中,不乏以技術(shù)和產(chǎn)品引導(dǎo)市場(chǎng)的范例。服從市場(chǎng)導(dǎo)向并積 極引導(dǎo)市場(chǎng)仍將是未來(lái) LED 顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要模式。 我國(guó)的 LED 顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè) 近年將持續(xù)保持高速增長(zhǎng),未來(lái)發(fā)展空間巨大,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇并存, 關(guān)鍵核心技術(shù)的提升、 市場(chǎng)環(huán)境的規(guī)范、 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立等影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 主要因素,需要我們?cè)趯?shí)踐中繼續(xù)努力改進(jìn)和完善。(2 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó) LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)自上世紀(jì) 90年代以來(lái),在規(guī)模迅速發(fā)展的同時(shí),產(chǎn)品 的技術(shù)也在不斷地更新,一直保持在該領(lǐng)域比較先進(jìn)的水平。 LED 顯示屏控制專 用大規(guī)模集成電路也已由國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè),今后

18、幾年全球 LED 各類(lèi)顯示屏 (含全彩、偽彩、雙色、單 色屏等 需求將達(dá)到每年幾百億美元, 且需求量還在逐年遞增。 國(guó)際大都市如紐約、巴黎、倫敦、東京等都普遍使用大型 LED 全彩顯示屏作為信息傳播、廣告宣 傳的新型載體。 在中國(guó), 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展, 國(guó)內(nèi)市場(chǎng) LED 顯示屏需求增長(zhǎng)率 更是高達(dá) 30%以上。 由此可見(jiàn), LED 顯示屏正成為現(xiàn)代信息傳播的一種重要載體, 已經(jīng)成為現(xiàn)代信息社會(huì)的一個(gè)閃亮標(biāo)志。LED 顯示屏的技術(shù)范圍包括半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、電子電路技術(shù)、集成電路 技術(shù)、 信息圖像處理技術(shù)、 信息傳輸技術(shù)、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子產(chǎn)品制造和 電子產(chǎn)品安裝工程相關(guān)技術(shù)。 在 LE

19、D 顯示屏技術(shù)中, 以下方面的技術(shù)在實(shí)踐中不 斷提高并普遍受到關(guān)注和重視。1 顯示顏色、亮度和視角基礎(chǔ)半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展, 帶動(dòng)了發(fā)光二極管制造材料以及制作工藝的改 進(jìn), 在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍, 高亮度、 藍(lán)色及純綠色發(fā)光二極管以產(chǎn) 業(yè)化并得到應(yīng)用。 目前 LED 顯示屏從顏色上能滿足室內(nèi)外不同環(huán)境下的單色、 雙 基色、 全彩色顯示要求, 四元素的紅色 LED 器件及高亮度藍(lán)色、 純綠色在室外顯 示屏中得到普遍應(yīng)用在顯示屏制作上采用 SMD 表貼技術(shù)的 LED 器件, 可以獲得更好的視角和亮度, 目前已在高密度、 全彩色室內(nèi)顯示屏中得到應(yīng)用, 但是相對(duì)成本比較高, 隨著器 件成本的

20、降低,未來(lái)會(huì)有比較大的市場(chǎng)潛力。2 灰度控制技術(shù)LED 顯示屏在進(jìn)行圖文顯示時(shí),對(duì)同一基色采用級(jí)差間隔亮度,實(shí)現(xiàn)顏色的 組合,一般可做到 16級(jí)、 64級(jí)、 256級(jí)灰度。為使顯示效果更符合人眼的視覺(jué) 特性,出現(xiàn)了非線性級(jí)差調(diào)灰技術(shù),即在低亮度區(qū)級(jí)差小,增加級(jí)數(shù),逐步到高 亮度區(qū)時(shí)增大級(jí)差,形成視覺(jué)效果上的“級(jí)差一致性” 。目前 LED 顯示屏灰度控 制一般都在 256級(jí), 通過(guò)采用非線性調(diào)灰技術(shù), 顯示屏的顯示效果比較理想。 實(shí) 際上,收數(shù)據(jù)、圖像的信號(hào)源的制約,單純追求大數(shù)量級(jí)的灰度控制,在使用中 實(shí)際價(jià)值是值得考慮的。3 驅(qū)動(dòng)電路LED 顯示屏廣泛使用的驅(qū)動(dòng)電路是基于通用型集成電路來(lái)設(shè)計(jì)

21、的, 原理比較 簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)放性比較強(qiáng),通用 IC 設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路在室內(nèi)外 單色、 雙基色顯示屏方面應(yīng)用比較成熟, 目前仍然是主流的驅(qū)動(dòng)電路。 近年恒流 驅(qū)動(dòng) IC 的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應(yīng)用。恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)根據(jù) LED 器件的發(fā)光 與驅(qū)動(dòng)電流高度相關(guān)的特點(diǎn), 大大提高了 LED 顯示的均勻性, 同時(shí), 減少了顯示 驅(qū)動(dòng)電路的阻容元件,降低了故障點(diǎn),使 LED 顯示屏更可靠、亮麗。LED 顯示屏專用的 IC 在國(guó)內(nèi)外一直受到關(guān)注。近年,國(guó)外的 IC 制造商相繼 推出一些用于 LED 顯示專用的 IC 驅(qū)動(dòng)芯片,如 TI 公司推出的 LED Driver等,這類(lèi)芯片對(duì)原來(lái)通用驅(qū)

22、動(dòng) IC 的集成度進(jìn)行了提高,使顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn) 捷方便,功能上也有所提高,但同時(shí)成本也相應(yīng)增加。國(guó)內(nèi)外 LED 顯示屏制造商紛紛投入力量, 研制開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)適合自己產(chǎn)品發(fā)展需 要的大規(guī)模或超大規(guī)模的專用 LED 驅(qū)動(dòng)電路。 這類(lèi)專用 IC 相對(duì)復(fù)雜, 功能較強(qiáng)。 LED 專用驅(qū)動(dòng) IC 簡(jiǎn)化了顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度,在一定程度上增強(qiáng)了顯示 屏的功能,提高了整體的穩(wěn)定性,具有積極的意義。但是,也應(yīng)該看到,我國(guó)各 個(gè) LED 制造商設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的 LED 專用驅(qū)動(dòng) IC 基本上是自用,批量規(guī)模不夠,導(dǎo)致 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)性差, 另外, 過(guò)分追求一些實(shí)際意義不大的功能的設(shè)計(jì), 從價(jià)值成本 方面分析也不盡

23、合理。4 系統(tǒng)控制技術(shù)顯示屏的控制系統(tǒng)包括了輸入接口電路、 信號(hào)的控制、 轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電 路、 輸出接口電路等, 涉及的具體技術(shù)很多, 其中為業(yè)內(nèi)關(guān)注并研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用 的關(guān)鍵技術(shù)包括:串行傳輸與并行傳輸、動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存、輸入接口技術(shù)、 自動(dòng)檢測(cè)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。5 通信傳輸和網(wǎng)絡(luò)控制根據(jù)對(duì)信息傳輸顯示的實(shí)時(shí)性, LED 顯示屏的通信傳輸控制和視頻傳輸。視 頻傳輸方式則是把 LED 顯示屏與多媒體技術(shù)結(jié)合起來(lái), 實(shí)現(xiàn)了在 LED 顯示屏上實(shí) 時(shí)顯示計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的內(nèi)容, 也可播放錄像及電視節(jié)目, 一般用于播放實(shí)時(shí)信 息的顯示屏都采用視頻控制方式。具體傳輸是采用成對(duì)的專用長(zhǎng)線傳輸接口電 路

24、。另外,隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展, LED 顯示屏在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的使用情況越 來(lái)越多, 在多媒體、 多種顯示設(shè)備組成的信息顯示系統(tǒng)中, 采用智能化網(wǎng)絡(luò)控制, 聯(lián)網(wǎng)控制多屏技術(shù)也在實(shí)際中得到應(yīng)用。(3 LED 顯示技術(shù)存在的主要問(wèn)題考慮到信息顯示屏的數(shù)量會(huì)越來(lái)越多, 種類(lèi)也千差萬(wàn)別, 特別是有的信息顯 示屏將工作在離市區(qū)較遠(yuǎn)或離地面較高的地方, 這就給產(chǎn)品維護(hù)及顯示信息的管 理帶來(lái)了極大的不便。其主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:1 維護(hù)不方便在控制室里根本不知道顯示屏是否出現(xiàn)信息顯示錯(cuò)誤或某些 LED 發(fā)光管是 否損壞等問(wèn)題, 也不知道信息顯示屏?xí)裁磿r(shí)候出現(xiàn)故障, 因此只能要求維護(hù)人 員定期去檢查和維修

25、。 這就會(huì)出現(xiàn)有了故障而沒(méi)有去及時(shí)維修, 也會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有故 障而維護(hù)人員還要定期去檢查的浪費(fèi)人力、 財(cái)力的問(wèn)題。 如果能在控制室內(nèi)就能 監(jiān)測(cè)到較高或較遠(yuǎn)的信息顯示屏的運(yùn)行情況, 這樣在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候就可以及時(shí) 修理,同時(shí)也可以避免在運(yùn)行正常時(shí)還不得不做得維護(hù)工作。2 信息管理不方便用戶要經(jīng)常改變顯示屏要顯示的信息, 從而信息存儲(chǔ)器的內(nèi)容需要進(jìn)行頻繁 的刷新。而每一次的顯示信息改動(dòng),維護(hù)人員都要把微處理器(如 51單片機(jī) 從現(xiàn)場(chǎng)拿回來(lái)重新編程, 再送回顯示屏上運(yùn)行, 以顯示需要的信息。 如果能在控 制室內(nèi)用某種方法就可以對(duì)郊區(qū)及更遠(yuǎn)地方的信息顯示屏進(jìn)行控制, 方便地改動(dòng) 要顯示的信息的話, 不但能

26、節(jié)省一定的維護(hù)費(fèi)用, 而且能大大提高信息顯示屏的 工作效率。在不久的將來(lái),信息需要網(wǎng)絡(luò)化、統(tǒng)一化、安全化管理。因此,一個(gè) 好的通信方法對(duì)于 LED 顯示屏在將來(lái)的發(fā)展具有關(guān)鍵性的意義。3 空間及可視性不好現(xiàn)有的 LED 顯示屏常要占用很大的空間, 給顯示屏的安裝及維護(hù)帶來(lái)很多的 不便。 另外, 由于顯示屏的空間限制, 我們?cè)诤芏鄨?chǎng)合下都只能從固定的角度范 圍內(nèi)才可以看到顯示屏的內(nèi)容, 這就要求我們要想辦法改變現(xiàn)有的平板顯示, 讓 它的顯示范圍更大,方便我們從各個(gè)角度都可以看到所顯示的信息。1.2課題的目的、意義及主要研究?jī)?nèi)容(1課題的目的及意義針對(duì)上面提到的現(xiàn)有 LED 顯示屏所存在的問(wèn)題,引

27、出了課題“基于 GPRS 遠(yuǎn) 程無(wú)線傳輸?shù)?LED 大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)” 。 通過(guò) GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 隨時(shí)將 信息從計(jì)算機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 RS232轉(zhuǎn)換模塊傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的顯示屏。 這種方法不僅可 以隨意更改顯示內(nèi)容,方便信息管理,而且當(dāng) LED 有損壞時(shí)也方便維護(hù)。 (2課題的主要研究?jī)?nèi)容本 系 統(tǒng) 主 要 研 究 將 LED 大 屏 幕 上 的 信 息 通 過(guò) GPRS 技 術(shù) 實(shí) 現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,主要是采用 GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò),把 PC 機(jī)上的內(nèi)容發(fā)送到 AT89C51RC 單片機(jī)中,通過(guò)單片機(jī)對(duì) LED 點(diǎn)陣顯示屏進(jìn)行控制,由于 GPRS 數(shù)據(jù)模塊上的通 信與單片機(jī)中的串口通信接口

28、電平不同, 故采用 MAX-232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換, 從而實(shí) 現(xiàn)串行通信。在單片機(jī)的控制下將數(shù)據(jù)通過(guò) MAX232傳遞給單片機(jī),然后數(shù)據(jù)先 暫存到單片機(jī)里,接著再存如 EEPROM X5045里,工作的時(shí)候,單片機(jī)從 X5045里讀出信息數(shù)據(jù), 傳輸給 LED 顯示屏顯示出來(lái), 當(dāng)然通過(guò)程序的設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)漢 字的移動(dòng)顯示以及閃爍等功能2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案(1控制模塊比較與選擇方案一:采用 PLC(可編程邏輯控制器作為控制器。使用 SIEMENS 公司的 S7-200 CPU224型 PLC 作為主控制器, SETP7-Micro/WIN32作為編程軟件。 PLC 的特點(diǎn)是可靠性高, I/O接口豐富

29、,采用模塊化結(jié)構(gòu),擴(kuò)展方便,安裝簡(jiǎn)單等特 點(diǎn)。 PLC 廣泛地用于工業(yè)控制領(lǐng)域,但是其輸入會(huì)有 10至 20ms 的延遲時(shí)間,且 價(jià)格昂貴,本系統(tǒng)對(duì)掃描速度的要求很高,所以不采用。方案二:采用 MCS-51系列單片機(jī)作為控制器。 使用 MCS-51系列單片機(jī)作為 主控制器, WAVE6000編程軟件和匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行編寫(xiě)和調(diào)試。該系列 單片機(jī)內(nèi)部資源豐富, 集成了內(nèi)部看門(mén)狗、 數(shù)據(jù)指針、 定時(shí)計(jì)數(shù)器及全雙工串行 異步通信接口等功能。 編程語(yǔ)言和軟件使用方便, 對(duì)外部擴(kuò)展器件要求較低, 控 制簡(jiǎn)單, 價(jià)格便宜, 且易于購(gòu)買(mǎi)。 其中的 AT89C51RC 單片機(jī)不僅集成上述各種優(yōu) 點(diǎn),而且更

30、適合于解決大屏幕 LED 顯示系統(tǒng)內(nèi)存不足的問(wèn)題。基于以上分析,選用 AT89C51RC 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制器。(2 LED 驅(qū)動(dòng)模塊方案一:采用靜態(tài)鎖存方式, 將每一個(gè) LED 發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè) I/O口,另一端通過(guò)電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng) LED ,原理簡(jiǎn)單,驅(qū)動(dòng) 能力強(qiáng), LED 的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié),非常方便,但此種方法太浪費(fèi)單 片機(jī)的 I/O口,只適合于較小的系統(tǒng)。方案二:采用動(dòng)態(tài)掃描方式, 通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并聯(lián)在一起的 LED 發(fā)光管的一 端 (共陰或共 2端 , LED 發(fā)光管的另一腳接通用 I/O口,控制其亮滅。該方法能 驅(qū)動(dòng)較多的 LED ,控制

31、方式較靈活,而且節(jié)省單片機(jī)的資源。比較以上兩種方案,系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。(3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊方案一:采用靜態(tài) RAM 存儲(chǔ)顯示屏的顯示內(nèi)容, 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)容 量大, 傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。 但其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)掉電后會(huì)消失, 因此不適合用于存儲(chǔ) 長(zhǎng)時(shí)間不變的數(shù)據(jù)。方案二:采用 ROM 芯片存儲(chǔ) LED 顯示屏要顯示的信息, 采用 ROM 芯片可以長(zhǎng) 時(shí)間的存儲(chǔ)信息,而且掉電數(shù)據(jù)不丟失,此種方式適合于存儲(chǔ)不變的數(shù)據(jù)。 方案三:采用串行 EEPROM (如 X5045等存儲(chǔ) LED 顯示屏要顯示的信息。 串行 EEPROM 技術(shù)是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù), 它幾乎具有所有類(lèi)型存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn):不揮發(fā)性、可

32、更新性、高密度、低功耗和高性價(jià)比,非常適合應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。它克服了常用的并行 EEPROM 器件價(jià)格高、體積大、可靠性低等不足等 缺點(diǎn)。另外它還集成了電壓監(jiān)控、看門(mén)狗功能。比較以上三種方案,方案三有明顯的優(yōu)點(diǎn),因此選者方案三。(4遠(yuǎn)程信息傳送解決方案的選擇方案一:通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送短消息, 使用該方法不需要附加的硬件, 但是需 要到電信部門(mén)申請(qǐng)網(wǎng)關(guān), 成本高, 軟件復(fù)雜, 比較適合于一些大型的網(wǎng)絡(luò)通信公 司進(jìn)行開(kāi)發(fā)。目前華為、中興等公司就做的這方面的工作;方案二:在電腦上通過(guò) GSM MODEM向手機(jī)發(fā)送中文短消息,這是目前比較 適合于小項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一種方法,所需硬件包括一款手機(jī),提供 G

33、SM MODEM以及 相應(yīng)的數(shù)據(jù)線或是紅外線適配器。該方法編碼簡(jiǎn)單,只需對(duì) AT 指令和串口編程 比較熟悉就可以實(shí)現(xiàn),而且對(duì)硬件需求不高,并能自動(dòng)收發(fā)短消息。方案三:通過(guò)網(wǎng)站上提供的短信發(fā)送功能來(lái)實(shí)現(xiàn), 比如新浪、 網(wǎng)易都提供這 方面的服務(wù), 這種方法是這 4種方法中實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單, 所需資源最少的, 但是 對(duì)于網(wǎng)站的依賴性太強(qiáng),對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴同樣無(wú)法避免,不適用于項(xiàng)目開(kāi)發(fā); 方案四:使用 Internet 方式進(jìn)行遠(yuǎn)程信息的控制,但是這種控制方式首先 是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性很強(qiáng),沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的地方就無(wú)法實(shí)現(xiàn),因?yàn)樗@個(gè)網(wǎng)絡(luò)并不像 GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域廣,再就是編程復(fù)雜。方案五:使用 GPRS 數(shù)傳模塊實(shí)

34、現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的控制, GPRS 是通用分組無(wú)線業(yè) 務(wù)(General Packet Radio Service 的英文簡(jiǎn)稱,是在現(xiàn)有的 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展 出來(lái)的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。 GPRS 與現(xiàn)有的 GSM 語(yǔ)音系統(tǒng)最根本的區(qū)別 是, GSM 是一種電路交換系統(tǒng),而 GPRS 是一種分組交換系統(tǒng)。因此, GPRS 特別 適用于間斷的、 突發(fā)性的或頻繁的、 少量的數(shù)據(jù)傳輸, 也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量 傳輸。這一特點(diǎn)正適合大多數(shù)移動(dòng)互聯(lián)的應(yīng)用。 GPRS是 2.5代數(shù)字移動(dòng)通信技 術(shù) , 采用先進(jìn)的無(wú)線分組技術(shù),將無(wú)線通信與因特網(wǎng)緊密結(jié)合,它作為一種先進(jìn) 的、 全新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載手段, 全面

35、提升無(wú)線數(shù)據(jù)通信, 跨入無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的嶄新 時(shí)代綜合各種因素考慮,優(yōu)先選用方案五?；?GPRS 遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)?LED 大屏幕顯示系統(tǒng)由上位 PC 機(jī)管理模塊、 串行 通信模塊、 GPRS 數(shù)傳模塊、控制模塊和 LED 點(diǎn)陣顯示模塊五部分組成。通過(guò) PC 機(jī) (上位機(jī) , 將編輯好的顯示信息通過(guò) GPRS Modem 遠(yuǎn)程傳給單片機(jī) (下位機(jī) , 然后由單片機(jī)將顯示信息在 LED 大屏幕點(diǎn)陣牌(16X16點(diǎn)陣單排 8個(gè)漢字上顯 示出來(lái)。系統(tǒng)總框圖如下圖 2.1所示: 圖 2.1 系統(tǒng)總框圖Fig.2.1 system block diagram綜上所述, 根據(jù)選擇, 本設(shè)計(jì)選用 Atmel 公

36、司的 AT89C51RC 單片機(jī)和廈門(mén)才 茂通信科技有限公司的最新一代 GPRS 數(shù)傳模塊, 利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù) 的傳輸。LED 點(diǎn)陣顯示模塊以 AT89C51RC 單片機(jī)為控制中心, 對(duì) LED 點(diǎn)陣顯示屏進(jìn)行 控制。 由于單片機(jī)的存儲(chǔ)量有限, 無(wú)法對(duì)整個(gè)要顯示的漢字進(jìn)行存儲(chǔ), 所以外接 串行存儲(chǔ)器 X5045把要顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 運(yùn)用串口服務(wù)器和 MAX-232芯片進(jìn) 行 TTL 電平轉(zhuǎn)換。 而要顯示的數(shù)據(jù)由 PC 機(jī)通過(guò) GPRS 數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片 機(jī)中。3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1GPRS 無(wú)線數(shù)據(jù)模塊GPRS,SMS 無(wú)線數(shù)傳模塊 (GPRS DTU是 RS

37、232串口到 GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) TCP/IP協(xié)議的雙向轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備。變傳統(tǒng)的串口通訊為 GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊,實(shí)現(xiàn)串口 設(shè)備的快速無(wú)線聯(lián)網(wǎng)。轉(zhuǎn)換器采用透明傳輸?shù)姆绞?用戶不用知道復(fù)雜的 GPRS 通訊原理和 TCP/IP協(xié)議, 不用更改程序即可實(shí)現(xiàn)原有串口設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接, 節(jié)省您寶貴的時(shí)間和已有投資。 其極低廉的價(jià)格能提升您產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力; 簡(jiǎn) 單靈活的配置和極高的可靠性能滿足您任何苛刻的應(yīng)用, 是理想的選擇。 在基于 GPRS 遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)?LED 大屏幕顯示系統(tǒng)中, 發(fā)送端和接收端各裝一個(gè) GPRS 數(shù) 傳模塊, 分別作為發(fā)射模塊和接收模塊, GPRS 無(wú)線數(shù)傳模塊的接口支持

38、RS-232, 通過(guò) RS-232與 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信,接受來(lái)自 PC 機(jī)的信息并發(fā)送出去,在接收 端的 GPRS 無(wú)線數(shù)傳模塊通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)接收上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的信息并通過(guò) max-232與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)連接, 將信息傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。 GPRS 發(fā)送接收模塊選 廈門(mén)才茂通信科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 CM3150P GPRS DTU。3.1.1 CM3150P GPRS DTU產(chǎn)品概述CM3150P 工業(yè)級(jí) GPRS DTU;完全兼容廈門(mén)桑榮 SARO3150P GPRS DTU;硬件 接口:RS232;采用 ARM9高性能工業(yè)級(jí)嵌入式處理器,以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTOS 為 軟件支撐平臺(tái)

39、 , 超大內(nèi)存 , 內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 TCP/IP協(xié)議棧。 為用戶提供高速, 穩(wěn)定可靠, 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線, 多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。 針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控 制的用戶,產(chǎn)品支持語(yǔ)音,短信,數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí) 也支持雙數(shù)據(jù)中心備份, 以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。 公司產(chǎn)品已廣泛 應(yīng)用于金融,水利,環(huán)保,電力,郵政,氣象,路燈監(jiān)控等行業(yè)。 CM3150P GPRS DTU 接口和配件的外觀分別如圖 3.1和圖 3.2 所示。 圖 3.1 CM3150P GPRS DTU的各接口實(shí)圖Fig. 3.1 CM3150P GPRS DTU 圖 3.2 CM3150P GPRS

40、DTU的配件實(shí)圖Fig. 3.2 CM3150P GPRS DTU3.1.2 CM3150P GPRS DTU功能特性和技術(shù)規(guī)格(1 CM3150P GPRS DTU軟件功能1 TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸;支持多種工作模式。心跳包技術(shù)。2智能防掉線,支持在線檢測(cè),在線維持,掉線自動(dòng)重?fù)?確保設(shè)備永遠(yuǎn) 在線。3支持 RSA , RC4加密算法4支持虛擬值守 VWM (Virtual Man Watch功能,確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠5支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)(APN/VPDN6支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和 IP 地址訪問(wèn)7支持 DNS 動(dòng)態(tài)獲取,防止 DNS 服務(wù)器異常導(dǎo)致的設(shè)備當(dāng)機(jī)。8支持雙數(shù)據(jù)中心備份9支持多數(shù)據(jù)

41、中心同時(shí)接受數(shù)據(jù)10支持短信、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接。11支持短消息備份及告警。12多重軟硬件看門(mén)狗13數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。14標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令界面15可以用做普通撥號(hào) MODEM16支持 telnet 功能。17支持遠(yuǎn)程配置,遠(yuǎn)程控制18通過(guò)串口軟件升級(jí)19同時(shí)支持 LINUX 、 UNIX 和 WINDOWS 操作系統(tǒng)(2 CM3150P GPRS DTU產(chǎn)品特性CM3150P 完全兼容廈門(mén)桑榮 SARO3150P ,同時(shí)在以下方面作了巨大提升: 1三層系統(tǒng)保護(hù):在原來(lái)兩級(jí)(軟件保護(hù) +CPU內(nèi)置看門(mén)狗保護(hù),外置硬件 看門(mén)狗保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上,增加一級(jí)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù) S

42、WP (System Watch Protect ,徹底解決了業(yè)內(nèi)”假在線”,”假死機(jī)”,”當(dāng)機(jī)”等疑難問(wèn)題。 2 超大緩存:可以提供 16M 的客戶傳輸數(shù)據(jù)緩存, 解決因網(wǎng)絡(luò)瓶頸導(dǎo)致的 數(shù)據(jù)丟失3 高速處理 CPU :采用極高速 ARM9的工業(yè)級(jí) CPU , 可以更加高速地處理各 種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,規(guī)避因 CPU 處理速度慢而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)重傳和丟失等問(wèn)題4 DNS 自動(dòng)獲取:自動(dòng)獲取 DNS ,不再需要人工配置輸入 DNS ,規(guī)避了因?yàn)?選擇的 DNS 服務(wù)器異常,導(dǎo)致 DTU 設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象!5 完善的協(xié)議棧:新系統(tǒng)加載了完善的 TCP/IP協(xié)議棧, 原來(lái)系統(tǒng)采用的是 輕量級(jí) TCP/IP

43、(LPIP協(xié)議棧,協(xié)議棧是有裁剪的,新系統(tǒng)采用了完善的 TCP/IP協(xié)議棧,網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異。6 EMC 性能優(yōu)異:通過(guò)電力 3000V 電擊測(cè)試,特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡 劣下使用,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。7支持多中心:客戶數(shù)據(jù)可以同時(shí)往客戶指定的監(jiān)控中心發(fā)送,最大支持 發(fā)送中心達(dá) 256個(gè)8 RTU 全面支持:新款設(shè)備在數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位、流控上,能全面 支持業(yè)內(nèi)的所有型號(hào)的 RTU 。 解決了原來(lái)無(wú)法支持 7位數(shù)據(jù)和 2位停止位的問(wèn)題。 (3 CM3150P GPRS DTU無(wú)線參數(shù)1支持 EGSM900/GSM1800無(wú)線網(wǎng)絡(luò)2 GPRS multi-slot class 103編碼方案:C

44、S1CS44 符合 SMG31bis 技術(shù)規(guī)范5 Compliant to GSM phase 2/2+6 支持?jǐn)?shù)據(jù)、短信7 支持 13K QCELP音頻編解碼(4 CM3150P GPRS DTU 硬件系統(tǒng)1 CPU:工業(yè)級(jí) ARM9 CPU, 200MPS,16K Dcache, 16K Icache2 FLASH:8MB (可擴(kuò)展至 32MB 3 SDRAM:64MB (可擴(kuò)展至 256MB 4 串口:RS232 serial port, (Support RS422/RS485 if neededRate:110bps230400bpsData bits :7 or 8Parity:

45、None, Even, OddStop bits: - 1 or 2Flow contro: None or RTS/CTSProtection 15 kV ESD and short circuitConsole : RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1 指示燈:具有電源、通信、在線及以太網(wǎng)口 LINK/ACT指示燈。天線接口:標(biāo)準(zhǔn) SMA 陰頭天線接口,特性阻抗 50歐。SIM/UIM卡接口:標(biāo)準(zhǔn)的抽屜式用戶卡接口(3V/5V。電源接口:標(biāo)準(zhǔn)的 3芯火車(chē)頭電源插座。語(yǔ)音接口:標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。(預(yù)留,可選5

46、供電寬電壓供電:DC 5-32V6其他參數(shù)工作環(huán)境溫度 -25 +65ºC儲(chǔ)存溫度 -40 +85ºC相對(duì)濕度 95%(無(wú)凝結(jié) (1 RS232通信標(biāo)準(zhǔn)介紹RS-232標(biāo) 準(zhǔn) 的 全 稱 是 EIA-RS-232C , 其 中 EIA (Electronic Industry Association 代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì), RS (Recommended Standard代表推薦 標(biāo)準(zhǔn), 232是標(biāo)識(shí)號(hào), C 代表 RS-232的最新一次修改(1969。它規(guī)定了連接電 纜的機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。例如目前在 PC 機(jī)上的 COM1、 COM2接口就是 RS-23

47、2接口。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展,目前已經(jīng)有幾種,但都是在 RS-232標(biāo) 準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)而形成的。所以,以 RS-232為主來(lái)討論。 RS-232標(biāo)準(zhǔn)是美 國(guó) EIA (電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)與 BELL 等公司一起開(kāi)發(fā)的 1969年公布的通信協(xié)議。 它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 020000b/s范圍內(nèi)的通信。 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口 的有關(guān)問(wèn)題, 如信號(hào)線功能、 電器特性都作了明確規(guī)定。 由于通行設(shè)備廠商都生 產(chǎn)與 RS-232制式兼容的通信設(shè)備,因此它作為一種標(biāo)準(zhǔn),目前已在微機(jī)通信接 口中廣泛采用。雖然 RS-232標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的接口部件中,但仍有一些問(wèn) 題需要注意。首先,

48、 RS-232標(biāo)準(zhǔn)最初是為了在遠(yuǎn)程通信中連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE (Data TerminalEquipment與 通信 設(shè)備 DCE (Data Communication Equipment 而制定的。 因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定, 并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。 但目前它又廣泛地被借用于計(jì)算機(jī) (更準(zhǔn)確的說(shuō)是計(jì)算機(jī)接口 與終端或外設(shè)之 間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。 顯然, 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定是和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的, 甚 至是相矛盾的。其次, RS-232標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”,都是站在 DTE 立場(chǎng)上, 而不是站在 DCE 的立場(chǎng)來(lái)定義的。 由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中, 往往是 CPU 和 I/O設(shè)備之

49、間傳送信息,兩者都是 DTE ,因此雙方都能發(fā)送和接收?，F(xiàn)在,計(jì)算機(jī)上的串行通信端口(RS-232是標(biāo)準(zhǔn)配置端口,已經(jīng)得到廣泛 應(yīng)用, 計(jì)算機(jī)上一般都有 12個(gè)標(biāo)準(zhǔn) RS-232串口, 即通道 COM1和 COM2。 RS-232對(duì)電器特性、 邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了明確規(guī)定。 在 TXD 和 RXD 引腳上 電平定義:邏輯 1(MARK = -3V-15V邏輯 0(SPACE =+3+15V在 RTS 、 CTS 、 DSR 、 DTR 和 DCD 等控制線上電平定義:信號(hào)有效(接通, ON 狀態(tài),正電壓=+3V+15V信號(hào)無(wú)效(斷開(kāi), OFF 狀態(tài),負(fù)電壓 =-3V-15V以上規(guī)定說(shuō)

50、明了 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)(信息碼:邏 輯 1的傳輸?shù)碾娖綖?-3V -15V , 邏輯 0傳輸?shù)碾娖綖?+3V+15V; 對(duì)于控制信號(hào); 接通狀態(tài) (ON 即信號(hào)有效的電平為 +3V+15V, 斷開(kāi)狀態(tài) (OFF即信號(hào)無(wú)效的電 平為 -3V -15V ,也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于 3V 時(shí),電路可以有效地檢查 出來(lái);而介于 -3+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位,此部分電壓將使得計(jì)算機(jī) 無(wú)法準(zhǔn)確判斷傳輸信號(hào)的意義,可能會(huì)得到 0,也可能會(huì)得到 1,這樣得到的結(jié) 果是不可信的,體現(xiàn)在通信上是會(huì)出現(xiàn)大量的誤碼,造成通信失敗。因此,實(shí)際 工作時(shí),應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?#177

51、;(315V 之間。目前,大部分計(jì)算機(jī)的 RS-232通信接口都使用了 DB9連接器,如圖 3.3所 示,主板的接口連接器有 9根針輸出(RS-232公頭,也有些比較舊的計(jì)算機(jī) 使用 DB25連接器輸出,表 3.1中介紹了 DB9和 DB25輸出接口的引腳定義 . 管腳 電路如圖 3.3所示。RS-232規(guī)定最大的負(fù)載電容為 2500pF ,這個(gè)電容限制了傳輸距離和傳輸速 率,由于 RS-232的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號(hào)地(GND ,屬于非平衡電 壓型傳輸電路, 不使用差分信號(hào)傳輸, 因此不具備抗共模干擾的能力, 共模噪聲 會(huì)耦合到信號(hào)中,在不使用調(diào)制解調(diào)器(MODEM 時(shí), RS-23

52、2能夠可靠進(jìn)行數(shù)據(jù) 傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為 15米,對(duì)于 RS232遠(yuǎn)程通信,必須通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行 遠(yuǎn)程通信連接。 圖 3.3 RS-232 DB9連接器管腳電路圖Fig .3.3 RS-232 DB9 connector pin diagram表 3.1 RS-232引腳定義Tab.3.1 Pin Definition of RS232 現(xiàn)在個(gè)人計(jì)算機(jī)所提供的串行端口的傳輸速度一般都可以達(dá)到 115200bps 甚至更高, 標(biāo)準(zhǔn)串口能夠提供的傳輸速度主要有以下波特率:1200bps 、 2400bps 、 4800bps 、 9600bps 、 19200bps 、 38400bps 、 5

53、7600bps 、 115200bps 等,在儀器儀 表或工業(yè)控制場(chǎng)合, 9600bps 是最常見(jiàn)的傳輸速度,在傳輸距離較近時(shí),使用最 高傳輸速度也是可以的。 傳輸距離與傳輸速度的關(guān)系成反比, 適當(dāng)?shù)亟档蛡鬏斔?度,可以延長(zhǎng) RS-232的傳輸距離,提高通信的穩(wěn)定性。RS-232規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不同的,例 如:RS-232的邏輯 1是以 -3-15V 來(lái)表示的,而單片機(jī)的邏輯 1是以 +5V來(lái)表 示的,兩者完全不同。因此,單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的 RS-232接口進(jìn)行通信,就 必須把單片機(jī)的信號(hào)電平(TTL 電平轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的 RS-232電平,或者把計(jì) 算機(jī)的 R

54、S-232電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的 TTL 電平,通信時(shí)候必須對(duì)兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn) 換。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件,也可以使用專用 RS-232電平轉(zhuǎn)換 芯片,如 MAX232。SP3232E 具有兩路獨(dú)立的電平轉(zhuǎn)換電路, 各引腳說(shuō)明如下:1TIOUT /T20UT : RS 一 232驅(qū)動(dòng)器輸出。 2RIIN /R2IN :RS 一 232接收器輸入。 3RIOUT /R20UT : TL /CMOS 接收器輸出。 4T1IN /T2IN :TTL /CMOS 驅(qū)動(dòng)器輸入。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò) 標(biāo)準(zhǔn)的 DB 一 9接口完成與 PC 機(jī)串口的連接,電路連接如圖 3.4所示。 圖 3.4 串行通路電路圖Fig. 3.4 Serial access circuit以上接法只使用了一路收發(fā)管腳。 在設(shè)計(jì)程序時(shí), 直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā) 送就可以, 不需要對(duì)信號(hào)線的狀態(tài)進(jìn)行判斷或設(shè)置。 只有需要使用握手信號(hào)等應(yīng) 用的場(chǎng)合,需要對(duì)相應(yīng)的信號(hào)線的狀態(tài)