【正文】 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)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)畢業(yè)論文目 錄前 言 11 緒論 研究目標(biāo)及意義 意義及主要研究?jī)?nèi)容 52 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 6 6 73 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 9 CM3150P GPRS DTU產(chǎn)品概述 9 CM3150P GPRS DTU功能特性和技術(shù)規(guī)格 10 12 18 AT89C51RC單片機(jī)介紹 18 AT89C51RC單片機(jī)I/O端口的擴(kuò)展 22 23 AT89C51RC單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 25 30 30 31 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 34 36 39 41 42 465 總結(jié)與展望 47 47 47致 謝 49參考文獻(xiàn) 50附 錄 A LED顯示屏的程序 5153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，再透過環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。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)。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)，也解決了布線的問題。本文基于GPRS遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)腖ED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蟮某绦虻脑O(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，通過二極管的亮滅來(lái)完成對(duì)漢字信息的顯示。1 緒論、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)展過程來(lái)看，首先出現(xiàn)的是以顯示短小文字信息為主的條形圖文顯示屏，繼而開發(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?qū)OM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)處理不過來(lái)，或者用戶希望能隨時(shí)改變顯示內(nèi)容或畫面時(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)容的問題；另一些通過無(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)，今后幾年全球LED各類顯示屏(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，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LED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)的，原理比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，產(chǎn)品的技術(shù)開放性比較強(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，這類芯片對(duì)原來(lái)通用驅(qū)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，研制開發(fā)設(shè)計(jì)適合自己產(chǎn)品發(fā)展需要的大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用LED驅(qū)動(dòng)電路。這類專用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)品的開發(fā)性差，另外，過分追求一些實(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。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)存在的主要問題考慮到信息顯示屏的數(shù)量會(huì)越來(lái)越多，種類也千差萬(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。這就會(huì)出現(xiàn)有了故障而沒有去及時(shí)維修，也會(huì)出現(xiàn)沒有故障而維護(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。、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顯示屏所存在的問題，引出了課題“基于GPRS遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)腖ED大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”。 通過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)中的串口通信接口電平不同，故采用MAX232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，SETP7Micro/WIN32作為編程軟件。PLC的特點(diǎn)是可靠性高，I/O接口豐富，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MCS51系列單片機(jī)作為控制器。使用MCS51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。其中的AT89C51RC單片機(jī)不僅集成上述各種優(yōu)點(diǎn)，而且更適合于解決大屏幕LED顯示系統(tǒng)內(nèi)存不足的問題?；谝陨戏治觯x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