無線遙控LED廣告牌的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　采用UPS供電是為了保證手持發(fā)射機(jī)在戶外工作時(shí)，發(fā)射緩沖區(qū)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。因?yàn)椋l(fā)射緩沖區(qū)需要暫存的圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)量很大，若采用超大容量的非易失性存儲(chǔ)器，如E2PROM，F(xiàn)LASH及FRAM等，不僅成本高，而且采購困難，所以系統(tǒng)選用了普通RAM作為緩沖寄存器。

　　2.3 接收機(jī)和顯示模塊

　　接收機(jī)是一個(gè)具有如下組成的電路系統(tǒng)：天線，濾波器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對(duì)于陸地、 海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備， 即GPS信號(hào)接收機(jī)，就可以在任何時(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。

　　接收機(jī)和顯示模塊由接收器、譯碼器、單片機(jī)、顯示驅(qū)動(dòng)、LED屏及供電系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

　　圖4 接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

　　接收器將接收到的高頻信號(hào)經(jīng)放大整形后解調(diào)出數(shù)字編碼信號(hào)。我們選用了與發(fā)射模塊相對(duì)應(yīng)的接收解調(diào)一體化模塊。單頻接收機(jī)。單頻接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，測(cè)定載波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線（《15km）的精密定位。2、雙頻接收機(jī)。雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1，L2載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。該系列模塊采用超外差、二次變頻技術(shù)，并將所有的射頻接收、混頻、濾波、數(shù)據(jù)解調(diào)、放大整形電路全部集成在模塊內(nèi)，功能高度集成化，免去射頻頻率調(diào)試及超再生接收電路的不穩(wěn)定性，具有可靠性高、頻率穩(wěn)定、接收頻率免調(diào)試等特點(diǎn)。

　　譯碼器將數(shù)字編碼信號(hào)譯碼，再并行輸出給單片機(jī)。我們選用的是與編碼相對(duì)應(yīng)的碼分多址串行解碼專用芯片。

　　單片機(jī)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的識(shí)別、保存、顯示方式轉(zhuǎn)換。單片機(jī)選用了ATMEL公司的89S52，通用性好，性價(jià)比高。

　　顯示模塊用于顯示廣告信息。該模塊包括LED顯示屏和顯示驅(qū)動(dòng)板，自帶顯示緩沖區(qū)，并以動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)LED顯示屏，具有功耗低、亮度大等特點(diǎn)。

　　接收顯示系統(tǒng)的供電電源沒有特殊要求，但要留有相當(dāng)裕量并注意通風(fēng)散熱，因?yàn)?，很多LED廣告牌引起的火災(zāi)都是由于供電系統(tǒng)造成的。

　　3、軟件結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)的軟件主要由三大模塊組成，即上位機(jī)主控程序、發(fā)射機(jī)主控程序和接收機(jī)主控程序。

　　3.1 上位機(jī)主控程序

　　上位機(jī)主控程序?qū)嶋H上包括顯示信息生成程序、顯示點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序和串口通信程序，是三大主控程序中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一部分。

　　顯示信息生成程序完成顯示圖像和文字的錄入、編輯及動(dòng)畫效果設(shè)計(jì)。該程序首先采用DOS平臺(tái)下的主控程序與底層通信軟件結(jié)合，通過串行及并行通信口完成用戶對(duì)源文件、INTERNET接口及其他輸入設(shè)備的多參數(shù)錄入。

　　顯示點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序就是將生成的顯示信息通過點(diǎn)陣抽取和移動(dòng)算法將顯示信息轉(zhuǎn)換為LED顯示屏對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。對(duì)于彩色顯示屏，需要將圖像信息的RGB三基色數(shù)據(jù)分別抽樣，并分塊存儲(chǔ)、順序轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于連續(xù)的動(dòng)畫圖像，要按幀分別計(jì)算偏移量，關(guān)鍵是背景圖像與動(dòng)畫文字要同步。該部分的軟件是在TURBOC3.0的環(huán)境下編寫的。

　　串口通信程序則較為簡單，附屬于點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換程序中。

　　限于篇幅和技術(shù)原因，這里僅以PC機(jī)漢字抽取發(fā)送程序?yàn)槔瑪⑹銎湓砗徒Y(jié)構(gòu)。

　　設(shè)終端顯示屏所顯示的是16×16的漢字點(diǎn)陣。所以，要想在終端上顯示廣告信息，必須將該信息所包含的漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)傳到終端上。在TURBOC3.0中，將漢字賦值給一個(gè)變量時(shí)，實(shí)際上是將該漢字的區(qū)位碼賦值給這個(gè)變量。每個(gè)漢字都是16×16的點(diǎn)陣，筆劃經(jīng)過的地方為“1”，其余為“0”。這樣，按從上到下，從左到右的順序，一個(gè)漢字由256個(gè)點(diǎn)組成，也就是32個(gè)字節(jié)。漢字按區(qū)位碼的順序排列在漢字字庫中，區(qū)碼為行，位碼為列，一區(qū)有94位。這樣，某漢字在漢字庫中的偏移地址為（區(qū)碼×94+位碼）×32.取出后的32字節(jié)漢字點(diǎn)陣，經(jīng)由PC機(jī)的串行口送入到發(fā)射機(jī)中。其流程如圖5所示。

　　圖5 PC機(jī)軟件流程圖

　　3.2 發(fā)射機(jī)主控程序

　　發(fā)射機(jī)主控軟件的功能是通過串行口接收上位PC機(jī)發(fā)送來的圖像點(diǎn)陣，讀取鍵盤命令，并向編碼器串行發(fā)送操作命令或顯示數(shù)據(jù)。

　　該部分的軟件是在KeilC51環(huán)境下編寫的，它可以將C語言直接翻譯成匯編語言，生成二進(jìn)制碼寫入單片機(jī)，這樣編寫效率高一些。串行口觸發(fā)，則表明PC機(jī)有圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)傳來，單片機(jī)立即接收點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存于RAM中；當(dāng)INT0觸發(fā)，表明鍵盤有動(dòng)作，立即接收鍵值判斷命令的類別，并向接收機(jī)發(fā)送圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)或者操作命令。其功能流程如圖6所示。

　　圖6 發(fā)射機(jī)主控程序流程

　　3.3 接收機(jī)主控程序

　　該部分軟件的功能是完成對(duì)接收數(shù)據(jù)的識(shí)別、存儲(chǔ)、變換和顯示驅(qū)動(dòng)，并可實(shí)現(xiàn)本地本機(jī)的自檢，顯示固化圖像。當(dāng)接收裝置的譯碼芯片有輸出時(shí)，單片機(jī)就中斷當(dāng)前的顯示，接收標(biāo)志字，然后判斷此標(biāo)志字的內(nèi)容，確定將接收的是圖像點(diǎn)陣，還是操作控制命令。若是點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，就將其連續(xù)接收存放到一個(gè)顯示緩沖數(shù)據(jù)庫中，按當(dāng)前的方式顯示。若是命令，則立刻改變顯示方式。

　　其中，關(guān)鍵的是圖像上、下、左、右移動(dòng)的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

　　1）圖像的上下移動(dòng) ，直到一個(gè)圖像的移完為止；再移下一個(gè)圖像的點(diǎn)陣。上移的過程類似。

　　2）圖像的左右移動(dòng) 將一圖像的每一行數(shù)據(jù)向左移位（使用C語言的移位指令），將移位后的點(diǎn)陣存放于BUF之中，即可顯示。右移的過程類似。

　　接收機(jī)主控程序的功能流程如圖7所示。

　　圖7 接收機(jī)主控程序流程

　　4 、性能測(cè)試

　　系統(tǒng)功能及參數(shù)測(cè)試結(jié)果如下：

　　1）圖像錄入功能 掃描儀、攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、圖像源文件；

　　2）文字錄入功能 鍵盤、WORD/TEXT源文件；

　　3）動(dòng)畫設(shè)計(jì)功能 文字或圖形相對(duì)于背景移動(dòng)、縮放；

　　4）發(fā)射機(jī)設(shè)置功能 接收機(jī)序列號(hào)、圖像移動(dòng)命令、自檢命令、發(fā)射命令；

　　5）接收機(jī)自檢功能 顯示藍(lán)草坪背景和“歡迎光臨”移動(dòng)字符；<