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1、泉 州 师 范 学 院毕业论文（设计）题 目 基于GPRS通信的LED显示屏 The display of LED base on GPRS communication 物信 学 院 电子信息科学与技术 专 业 07 级 1 班学生姓名 学 号 070303009 指导教师 职 称 副教授 完成日期 2011年4月10日 教务处目录1.绪论31.1 本文主要研究的内容31.2 GPRS特点32. 短信系统关键技术32.1 AT指令32.2 短信通信关键技术43. 系统结构设计64. 整体电路的各硬件电路的设计64.1 GPRS与单片机接口电路设计64.2 单片机C8051F410外围电路的设计
2、64.3 LED点阵屏单元板的设计原理分析74.4 点阵屏主要芯片简介84.4.1 双向总线发送/接收芯片74HC24584.4.2 译码器74HC13884.4.3 8位寄存器74HC59584.4.4 功率芯片APM495394.5 GT21L16S2W字库芯片94.6 北京博创科技GPRS扩展板简介105.软件设计115.1 利用字库字库芯片提取点阵代码的方法115.2 GPRS模块调试与软件设计125.2.1 GPRS模块调试125.2.1 GPRS模块与单片机通信软件设计135.3 LED点阵屏软件设计146总结与展望157.致谢158.参考文献17基于GPRS通信的LED显示屏物信
3、学院 电子信息科学与技术 指导教师 副教授【摘 要】 针对 C8051F410为控制器的点阵LED显示屏控制系统，采用 GPRSGSM通信标准，通过GPRS模块串行接口接收无线模块的控制命令及显示数据，经处理后控制LED显示屏的扫描显示。本文给出了该系统的设计方案，以及软硬件的详细设计过程。【关键词】C8051F410单片机;LED显示屏;GPRS;远程控制; 1.绪论1.1本文主要研究的内容 本LED点阵屏可显示字符、图案等信息,具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高等特点,因此在广告、信息显示领域得到了广泛的应用。这也带来了一些管理和维护这些显示信息的问题。能多点控制和便携
4、式可移动显示控制的控制主机能给LED信息管理带来极大的方便。本文讨论的技术就是一种克服了以下困难的显示控制方案。 1.1.1 信息管理的问题 LED显示屏的内容需要即时适时地更新。而LED显示屏跟管理者的距离比较远，或者显示屏安装在较高、或者更改比较频繁的特殊的位置，或者是在公共交通这种实时移动的显示设备上等。显示内容更新显然不能通过常规的连接电脑用下载设备下载信息到到显示屏。这时就需要一种可靠，无线式的更新方式。本文讨论的GPRS方式就是一种低成本的传送方式。显示屏更新或者显示方式（左移、右移、上移、下移）的控制参数的设置的过程只需要普通具有GPRS功能的手机通过发送短信的方式发出信息指令和
5、控制指令，显示终端就可以依照指令灵活地更改。这样不仅能降低管理成本，还能大大地提高 LED 显示系统的工作效率。 1.12 多点同时发布信息的问题 当LED显示屏需要在不同地点显示相同内容的时候，本文设计的这种无线信息传输方案可以完成多点同步数据更新的功能。这在传统的下载更新方式是不可能完成的。比如举行体育赛事时体育场里，四周有显示比分(广告信息)的若干个LED显示屏。这时在不仅省去布线的情况下，还可以实现低成本的数据同步更新。甚至在不同的城市，只要有GPRS网络覆盖，也可以同步实时的手机发出的相同的显示内容与控制参数。这样就大大拓展了LED显示系统的应用地域限制，也提高和系统的利用率。 所以
6、，对于上述存在的问题本文提出了一种基于GPRS通信的无线远程控制的LED显示屏的软硬件设计方案。利用手机更新点阵屏的数据与显示方式，亮度移动速度。 1.2 GPRS的特点GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的缩写，是介于第二代和第三代网络之间的一种技术，因为它是一个混合体，采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据，通常称为25G。GPRS具有如下一些突出的优点，如资源利用率高、传输速率高、接入时间短支持IP协议和X25协议、无线接人、方便快捷、网络覆盖面广等1。数据中心和每一个显示屏保持实时连接。而GPRS技术能很好地满足数据传输的需要
7、。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本显示屏数据传输速率的需求。2. 短信系统一些关键技术2.1 AT指令AT命令集是调制解调器通信接口的工业标准，是调制解调器可以识别并执行的命令。诺基亚、爱立信、摩托罗拉和惠普共同为GSM 研制了一整套AT指令集，形成了GSM07.05 以GSM07.07 技术规范，其中包括对SMS 的控制。PDU模式正是基于 AT 指令集的。表2.1调试时常用AT指令AT指令功能回答AT回车握手OKATE简化显示OKAT+CMGF 选择短消息信息格式，0-PDU;1-文本AT+CLCC来电显示O
8、K来电话时串口输出RINGAT+CNMI=1,1,2设置收到短消息提示OK +CMTI：“SM”，4 4表示手机内短消息数量ATD05133082087;拨打05133082087电话AT+CMGR=X回车 读取第X条短消息AT+CMGD=X回车删除第X条短消息AT+CMGL列出SIM卡中的短消息PDU/text：0/R EC UNREAD:未读；1/REC READ:已读；2/STO UNSENT:待发；3/STO SENT:已发；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:未读；1/REC READ:已
9、读；2/STO UNSENT:待发；3/STO SENT:已发；4/ALL:全部的 2.2 短信通信的关键技术对短消息的控制共有3种实现途径: 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 需要手机生产厂家提供驱动支持。Text Mode 比较简单，但这种模式只能发送 ASCII 码，不能发送中文的 Unicode码。PDU 模式是发送或接收手机 SMS 信息的一种方法，短信息正文经过十六进制编码后被传送。目前，PDU 已取代Block Mode，因此主要探讨PDU 模式2。在PDU模式中，有三种编码方式来对发送
10、的内容进行编码，它们是 7-bit、8-bit 和 UCS2 编码。7-bit编码用于发送普通的 ASCII 字符，它将一串7-bit 的字符(最高位为 0)编码成 8-bit 的数据。8-bit 编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等3；而 UCS2 编码用于发送 Unicode 字符。Unicode 是一种所有的字符都使用两个字节编码的编码模式。 Unicode 带来的好处是突破 ASCII 码字符数的限制，支持全球多种语言字符集。所以采用 UCS2 编码后，每个汉字或英文字母占2个字节，TP-UD字段最大可以容纳 70个字符，这就是我们常说的每条短信最多容纳 70个汉字。所以在这三种
11、编码方式下，可以发送的短消息的最大字符数分别是 160、140和704。接收短信息的 PDU 编码包括以下内容：短信息中心(SMSC)号码、短信息首字节、发送者号码信息、协议标示符、数据编码方式、短信息时间戳、短信息长度和内容。其中 SMSC 号码和发送者号码是以十进制半八位字节编码，短信息内容是以十六进制七位字节或 Unicode 编码，其他信息是以十六进制八位字节编码。一条接收到的中文短信息的PDU解码5见表2.2。表2.2 SMS-DEL IV ER PDUPDU字符串：0891683108701705F0040D91683179684193F20008705050320583000C4
12、F60597DFF0C9 A6C61673002字节含义 八位字节 描述 Address of the SMSC 08 短消息中心号码长度 91 短消息中心号码类型（91表示国际号码格式） 683108701705F0 以十进制的半八位字节表示的短信息中心号码，由于号码长度是奇数11，所以在最后一位补上F形成正确的格式。这里的实际号码是：8613800771500 First Octet 04 短消息的首字节 TP OA 6D 以十六进制数表示的发送者号码的长度 91 发送者号码的地址类型（91表示国际号码格式） 683179684193F2 以十进制的半八位字节表示的发送者号码，由于号码长度是奇数11，所以在最后一位补上F形成正确的格式。这里的实际号码是：8613978614392 TP PID 00 TP-PID协议标示符 TP DCS 08 TP-DCS数据编码方式，这里设置的是Unicode解码 TP SCTS 70505032058300 TP-SCTS以半八位字节表示的短消息时间戳。这里的时间是：2007-05-05 23：50：38 TP UDL OC
