基于无线数据传输的LED显示屏设计与实现

摘要

LED显示屏是当代人们获取信息的重要方式之一。随着LED显示屏技术的不断发展，价格越来越低廉，控制方式越来越成熟，使得它的应用范围越来越广泛。通信技术和嵌入式技术的不断发展完善，使得无线LED通信系统的应用和研究得到了极大的发展。
　　 针对长沙居民小区和车载终端的LED显示屏的应用背景，本文在研究了大量的参考文献，参考相关的设计的基础上，提出了一种基于STM32F103C8T6芯片的无线LED通信终端的设计，运用GSM网络的短信更新业务和GPRS技术实现了LED显示屏无线更新的功能。
　　 基于嵌入式单片机的LED通信终端是整个无线LED通信系统的核心部分，它负责对通信数据的接收与处理，LED显示屏的控制与显示。本文在应用背景的基础上，详细地阐述了基于STM32F103芯片的LED通信终端的设计与实现，包括几种通信技术的选择、整个无线LED通信平台的设计、通信终端的软硬件设计与实现、整体通信系统的测试。在论文的总体设计章节，分析了系统的需求功能，并针对此提出了相应的系统方案。在本系统中选择的通信方式是基于GSM网络下的SMS短信传输业务和GPRS业务，终端控制单片机采用STM32F103C8T6芯片，通信模块采用SIM300C。在本文的硬件设计部分，具体地分析了硬件设计中的关键问题，并在此基础上给出了硬件设计的解决办法和电路原理图。在软件设计中，将软件设计进行分模块设计，给出了整个程序设计的总体流程图，并分别阐述介绍了在SMS短信业务下和在基于GPRS的整体通信软件设计。最后在IAR编译环境下实现工程文件的创建、编辑与烧入。
　　 在整个通信终端设计完成后，我们进行了硬件的焊接和调试，做了各个模块的硬件测试和软件测试，在测试过程中发现并修改优化了系统中存在的问题和缺陷。最后实现了整个无线LED通信系统在SMS方式和GPRS方式下的通信测试。在两种方式下都实现了LED显示屏的无线更新，更新效果良好，传输时间短，达到了预期的效果，并在长沙市各个小区和部分车载终端投入运行，实测效果良好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 无线LED通信系统概论

1．2 研究现状和发展趋势

1．2．1 无线LED通信系统的研究现状

1．2．2 无线LED通信系统的发展趋势

1．3 本课题研究背景及其意义

1．4 主要研究内容及论文结构

第2章 无线LED通信系统的总体设计

2．1 系统的需求分析与设计目标

2．2 网络通信技术的比较

2．3 系统的总体设计框架

2．4 主要模块基本功能介绍

2．5 主要芯片及模块选型

2．6 本章小结

第3章 LED无线通信终端的硬件设计

3．1 电源供电模块硬件电路

3．2 ARM处理器模块硬件设计

3．3 GSM/GPRS通信模块硬件设计

3．3．1 通信模块与SIM卡接口电路图

3．3．2 通信模块操作状态灯硬件电路

3．4 JTAG调试模块硬件设计

3．5 串口模块硬件设计

3．6 LED显示屏模块硬件设计

3．6．1 LED显示屏模块组成

3．6．2 LED显示屏硬件设计

3．7．电路的抗干扰设计

3．8 本章小结

第4章 无线LED通信终端的软件设计

4．1 系统程序总体架构

4．2 系统程序的总体软件设计

4．3 基于SMS方式下通信模块的软件设计

4．3．1 SMS短信的编码格式

4．3．2 SMS方式主程序设计

4．3．3 SMS中断子程序设计

4．4 基于GPRS方式下通信模块的软件设计

4．4．1 GPRS收发模块软件总体设计

4．4．2 GPRS建立连接与通信实现

4．5 LED点阵显示程序

4．6 编译环境的选择和使用

4．6．1 IAR工程文件的创建

4．6．2 IAR工程文件的设置

4．7 本章小结

第5章 系统测试

5．1 系统的测试方案

5．2 系统的硬件测试

5．3 GPRS模块测试

5．4 SMS方式系统测试

5．5 GPRS模式更新测试

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A(攻读学位期间所发表的学术论文)

附录B(攻读学位期间所参与的科研项目)

附录C(部分下位机GPRS通信程序)