基于GPRS的大屏幕LED显示系统的设计和实现

IM卡座的引脚之间的距离不要超过20cm，为了达到最佳的效果，在SIM支架下敷设一层铜隔离网，该层敷铜与SIM卡的CCGND引脚相连。

CCVCC和CCGND之间的两个电容要离引脚尽量近，并且走线尽量阻抗低，以满足规范要求。MSP430F169单片机的振荡器的晶振为11.0592MHz，数据传输率设置为9600b/s，复位键RESET为高电平时复位。GPRS数据传输模块硬件部分的电路原理图如图2所示。

图2 GPRS数据传输模块电路图

2.2 终端显示模块设计

2.2.1 I2C总线

本系统选用的是通过I2C总线进行数据处理单元和终端显示模块进行通信。I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线是用2根双向I/O信号线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)把多种器件连接起来，并实现器件之间的串行通信。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。MSP430F169内部集成有2个16bit定时器，1个高速12bit A/D转换器，12bit或8bit的双重D/A转换器，2个通用同步/异步通信接口和1个I2C模块。本文即利用I2C模块来对MSP430F169单片机进行扩展。

2.2.2 驱动电路

LED显示屏驱动电路设计根据驱动芯片的选择不同有着很大差异。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。通用芯片是指其芯片本身并非专门为LED而设计，而是一些符合LED显示屏逻辑功能需求的芯片(如串、并移位寄存器)。通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品，如户内的单色屏、双色屏等。专用芯片是指按照LED发光特性而专门设计用于LED显示屏的驱动芯片。LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流的变化而变化，而不是靠调节其两端的电压而变化。因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。

本系统采用行扫描方式，行选通电路由集成电路74HC154构成。74HC154是4线-16线高性能译码器，在点阵屏幕不大的情况下，一般的单片机可以直接驱动点阵LED的亮灭，但是考虑扩展为大屏幕尺寸时，因单片机的I/O口不足以提供足够的驱动电流，但可在74HC154和点阵的行接口接上一个PNP型8550三极管开关电路用来提供足够的电流，当74HC154发出低电平时，三极管Q导通，输出高电平。此外，可用带有2级锁存移位输出功能的74HC595锁存器来对列线进行驱动控制。LED点阵的列线接到74HC595的8bit并行输出口上，由单片机控制数据的输出，利用74HC595的锁存输出功能，电路共用同一个移位时钟SCK和数据锁存时钟RCK，可级联多片74HC595以构成更大LED点阵屏的列驱动电路。此结构还可在75HC595的使能端通过PWM波进行灰度调节。以一个16行×160列的LED点阵单元为例，本系统采用的驱动电路原理如图3所示。

图3 LED驱动电路示意图

3 系统软件设计

系统软件设计包括上位机软件的设计、下位机程序设计两部分。上位机软件完成图像和文字的编辑，通过计算机串行接口把显示数据传送到GPRS的发送模块上。GPRS发送模块把信息及时地传到终端显示控制卡的GPRS的接收部分，然后终端的CPU控制单元把接收的数据进行分割处理后通过I2C总线传给各个显示终端，并且完成显示数据不同方式的处理。

3.1 下位机程序设计

下位机程序设计主要由两个部分构成：(1)GPRS的发送单元的程序设计，该单元把上位机处理好的显示信息及时准确地传到远程的终端控制单元；(2)终端控制单元的程序设计，该单元主要完成接收GPRS发送过来的信息然后把数据分割后传给各个显示终端。本文主要介绍第二部分的程序设计。

该下位机软件设计包括主程序、显示子程序和通信服务程序的设计。主程序主要完成中断的初始化和串口的初始化设置。显示程序主要完成数据的各种显示，显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。通信服务程序主要完成GPRS的数据接收、数据的分割处理、数据的发送等任务。本文采用模块化程序设计，程序各部分的功能由各个模块分别实现。程序模块有：系统初始化模块、GPRS通信模块、数据的处理和存储模块、I2C通信模块。为了保证系统工作的实时性和高效性，本系统采用了实用单片机系统MS3，MS3是一套针对MCU51的开发平台，借签了VC编程的消息机制，把各个功能有效地组织起来。RTOS的系统时钟，实现高效的按键扫描和快速的响应中断，执行例行程序。显示终端主程序如图4所示。

图4 显示终端主程序流程图

GPRS通信模块主要的功能是接收到GPRS发送模块的信息，然后从外面的Flash中查询相应