1、苏州大学硕士毕业设计论文题目基于GSM的LED显示屏远程控制设计院别电子信息学院学号20104328010姓名学科、专业电子与通信工程研究方向学位级别专业学位指导教师协助指导者摘要随着现代电子工业技术飞速发展，传统的LED显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行，这样的方法逐渐暴露出一系列的问题及弊端。不能满足远程信息实时发布的需要。本文采用无线远程控制的LED显示屏可通过GSM短信的方式接收文字信息,具有良好的收益前景,实现了LED显示屏随时随地获得信息的梦想,从而大大拓展了LED显示屏的应用领域。极大的降低了成本，在实际工作中起到了事半功倍的作用，增强LED显示屏作为信息显示载体
2、发布信息的灵活性和实时性。本论文完成基于GSM的短信远程控制无线LED显示屏系统中的短信接收模块设计。由ARM（STM32系列）处理器控制短信接收处理模块SIM900A接收短信并进行处理，最后提取出短信内容储存在外部FLASH中。关键词SIM900A模块GSMSMSTCP数据收发ARM处理器AT指令PDU编码IIABSTRACTKEYWORDSIII目录摘要IABSTRACTII1绪论111LED显示屏的研究现状及发展趋势112LED显示屏控制系统的研究现状与发展趋势213GSM通信系统314课题研究的意义315本课题主要完成的内容32系统方案设计53硬件部分831LED显示屏8311LED显
3、示屏的显示原理8312LED显示屏的驱动原理9313LED显示屏的显示原理优点832ARM处理器8322ARM概述8323STM32简介933ARM最小系统设计10331电源电路介绍10332复位电路11333JTAG调试电路1234短信接收模块13341SIM900A概述13342SIM900A功能结构14343SIM900A引脚功能15IV344SIM900A外围电路设计154短消息简介1841短消息概述1842短消息的格式1943短消息的控制方式1944AT指令1945短消息编码2046UNICODE编码215软件部分2251本设计功能介绍2252软件编译环境ADS1222521ADS1
4、2概述22522ADS集成开发环境的组成2253流程图设计2454程序设计25541串口初始化程序设计以及头文件25542中断程序设计26543串口接收函数设计26544主程序设计276总结与说明2861总结2862说明28致谢29参考文献30附录32附录A原理图设计32附录B短信息接收程序设计331绪论11绪论11LED显示屏的研究现状及发展趋势当今社会LED显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一LED显示屏在金融、交通、广告等领域被广泛地应用。伴随社会信息化进程的加速推进，LED显示屏技术也在不断地推陈出新，应用领域愈加广阔。LED显示屏是九十年代初期全球迅速
5、发展起来的新型信息显示媒休,它利用发光二极管构成的点阵模块组成像素组成大面积显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高等特点,在较短时间内，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到广泛的应用。我国LED显示屏产业自90年代开始，发展到目前，产业已初具规模，并形成了一批具有一定规模的骨干企业。据不完全统计，全国从事LED显示屏的各类企业约有180家，从业人员近万人。其中130家企业加入了中国光学光电子行业协会LED显示屏分会，年度销售总额占全国同行业的80以上。目前国内主要LED显示屏制造厂商主要集中在华东、华南、华北区域。国内LED厂商中，年产值上千万的有22余家在规模
6、迅速发展的同时，产品技术也推陈出新，一直保持了在该领域内比较先进的水平。早在90年代初，国产的LED显示屏就具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术和无线遥控等，代表了当时的国际先进技术水平。近几年，在全彩色LED显示屏256级灰度视频控制技术、集群无线控制、多级群控技术等方面，均有居国内外先进技术水平的产品出现。在LED显示屏控制专用大规模集成电路方面，国内企业也有开发生产并得到了实际应用。进入二十一世纪的示技术将是平板显示的时代,LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展,当之无愧成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已
7、具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化，使LED全彩色显示屏产品成本下降，应用加快。11绪论2目前国际上LED红管的单价急剧下跌，某些厂商的蓝管价格也下降到06美元/颗，纯绿管逐渐大批量生产，显示屏屏体价格会逐步降低；同时，随着控制技术的发展和屏体稳定性的提高，使显示屏的质量也较过去为佳。全彩色LED显示屏将是LED显示屏的重要发展方向。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产
8、品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。据不完全统计，世界上生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右，主要分布在美国、欧洲、亚洲。而亚洲主要是日本、中国台湾、中国大陆。国内从90年代中期开始生产全彩色显示屏，到2002年初，全国范围内的全彩色LED显示屏达到300多块。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为一个新趋势。近几年业内的发展，市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段几番价格回落调整达到基本均衡，产品质量、系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，
9、这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求。1999年，中国光协光电器件分会LED显示屏专业委员会在昆明组织起草了LED显示屏检测方法，经修改后，于2000年8月正式印发。信息化社会的形成,信息领域愈加广泛,显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变,适合护服务行业特点和专业性要求的小型LED示屏会有较大提高,而向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富部分潜在的市场需求和应用领域将会有所突破,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系列LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有
10、多数份额。12LED显示屏控制系统的研究现状与发展趋势LED显示屏具有发光亮度高，色彩鲜艳，寿命长等优点，自上世纪80年代21绪论3问世以来便引起了人们的广泛关注，并逐步发展成为一个技术全面的产业。LED显示屏控制系统也随之发展起来，并随着技术的进步几经更新。这期间主要经历了两个阶段，分别是基于单片机的LED显示屏控制系统，基于ARMFPGA/CPLD的SOPC片上系统的LED显示屏控制系统。LED显示屏的单片机控制系统是将微处理器，存储器，输入输出设备集成在一块PCB板上来实现对LED显示屏的驱动、扫描、存储等控制，这种方式的控制系统在八十年代后期起一直到现在都是LED显示屏控制系统的主流方
11、式，技术相当成熟，能很好的适应公众场合的信息显示。该系统的一般框架如下图12基于单片机的LED显示屏控制系统一般框图基于单片机的LED控制系统按照单片机内核的不同又可分为两种情形第一种，基于51系列单片机的LED显示屏控制系统。第二种，基于ARM的LED显示屏控制系统。这两钟方式的控制系统组成都差不多，外围电路组成变化不大。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖、霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，51系列单片机是8位机且硬件资源受限制渐渐不能适应这种高质量，大容量数据的显示，ARM处理器是32位机，各种硬件资源相当丰富，因此在实践应用中逐渐有取代
12、51系列单片机的趋势。单片机列驱动行驱动LED屏3苏州大学硕士学位论文213GSM通信系统GSM中文名全球移动通信系统；英文名GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS。GSM属于第二代移动通信技术，起源于欧洲的移动通信技术标准，又称“全球通”，作为全球性的移动通信标准,在全球160多个国家中广为分布。全球用户数达到10亿截至到2013年的6月底。同样，GSM在中国也取得了长足的发展。20世纪90年代引进该技术标准，进而取代了第一代移动通信技术标准蜂窝模拟移动技术。在随后的短短的数十年里，中国移动已逐步建立了覆盖广、通信质量高、业务品种丰富、服务水平一流的移动通信网
13、路，使中国成为世界上网络规模和用户规模最大的移动通信市场。GSM系统包括GSM900900MHZ、GSM18001800MHZ及GSM19001900MHZ等几个频段。图11GSM系统结构MS移动台OSS操作支持子系统BSS基站子系统NSS网路子系统NMC网路管理中心DPPS数据后处理系统SEMC安全性管理中心PCS用户识别卡个人化中心OMC操作维护中心MSC移动业务交换中心VLR来访用户位置寄存器HLR归属用户位置寄存器AUC鉴权中心EIR移动设备识别寄存器BSC基站控制器BTS基站收发信台ISDN综合业务数字网PDN公用数据网PSTN公用电话网GSM系统由若干个子系统或功能实体组成。其中基
14、站子系统（BSS）在移动台（MS）和网路子系统（NSS）之间提供和管理传输通路，特别包括了MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS负责管理通信业务，保证MS与相关的供应能够通信网或与其他苏州大学硕士学位论文3MS之间建立通信。MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分。操作支持系统（OSS）提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。GSM功能具有一下功能（1）话音功能GSM最重要的功能就是电话服务功能，而这项服务须保证我们的GSM用户在任何地点均能与其它有线或无线用户通话。且通话必须保证是双向的。从电话服务演生出的另一话音功能是语音信箱。声音信息被储存，使呼叫不通时，用户
15、可将声音存入GSM用户的语音信箱，而GSM用户也能接入语音信箱听取留言。（2）数据传输服务提供给固定有线用户和ISDN用户的大部份服务GSM都提供，包括分组交换资料网所提供的服务。GSM资料用户可以和PSTN用户相连接，也可与ISDN用户相连。PSTNPUBLICSWITCHTELEPHONENETWORK（3）短消息服务GSM能够传送包括送往移动台和移动台送出的短消息SMSMT/PPMOBILTERMINATINGSHORTMESSAGESERVICEANDSMSMO/PPMOBILORINAMTINGSHORTMESSAGESERVICE。另一种消息服务是“蜂窝广播短消息服务“SMSCBC
16、ELLBROADCASTSHORTMESSAGESERVICE,这种服务是基地台在每隔一段固定时间对移动台送出广播讯息,例如天气预报,股票行情,重要新闻等9。14课题的研究意义随着电子工业的飞速发展，越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕。由于它具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，广泛应用于建筑市场、拍卖行、医院、体育场馆、车站、码头、机场、商场、宾馆、工业企业管理和公共场所广告宣传、证券与银行信息显示、公交车辆报站系统等。传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电
17、脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米。实际使用中暴露出的问题和弊端如如脱机屏的方式、信息管理不方便、更新信息需换芯片等问题。使用中浪费大量的人力和财力。短消息是GSM全球移动通信系统中最简便的数据通信方式之一。随着短消息业务的日益完善,短消息已具备承载重要数据信息的能力。而运用短信来远程控制LED显示屏内容大大降低了成本，在实际工作中起到了事半功倍的作用。意义如下（1）信息发送传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送，信息只能在固定的电脑上发送。GSM无线电子信息屏的内容通过电脑上网、电脑连接专用发送模块、通过手机短信息方式发布，因此，发送信息
18、不受时间和空间的限制。（2）显示方式传统电子显示屏只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息。GSM无苏州大学硕士学位论文4线电子信息屏随时接收信息，而且每条信息都可以定义显示时长，显示频率。（3）控制距离传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，GSM无线电子信息屏在全国城镇地区均可使用，只要GSM网覆盖的地方都可安装，不受距离和位置的限制。信息行业的飞速发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越来越广泛，已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。我国自产的LED芯片,外延片产量仍有限
19、,其产品以中、低档为主,产业化规模偏小,只能满足国内封装企业需求量的2030,大部分高性能LED和功率LED产品均要依赖进口。此外，在LED的应用市场上面，也存在产品种类、品种等方面的制约。相关的从业人员也会越来越紧缺。因此本课题不论是对自己知识水平的提高还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。15本课题主要完成的内容本课题要求设计远程控制LED显示屏信息装置。GSM网络具有良好的覆盖功能，并且传输信息稳定可靠，GSM短信收发模块发展至今也有相对比较好的性能，所以本课题是基于GSM网络之上用短信来控制无线LED显示屏显示内容。该设计有良好的市场前景，在实际工作中起到了事半功倍的
20、作用。能够大大提高工作效率，节约大量的人力财力。苏州大学硕士学位论文5总体框架设计该设计主要实现以下功能通过GSM网络接收信息的发入和存储；完成对信息的处理，把PDU码中有用内容提取出来以字符的形式存放；给存储的字符建立字模，然后通过LED点阵扫描显示在LED屏上；无线即时更改LED屏幕内容，方便信息高效传输。基于以上几点，本设计的研究的重点主要在前几个功能上面，主要应解决一下几个设计难点短消息是如何接收的；如何定义PDU编码的帧格式提取有用信息；字模是怎样在LED屏幕上点阵显示的。在明确了方向以后，我从以下几个方面着手设计首先，深入学习相关专业知识，掌握整个设计系统的工作原理，根据原理设计本
21、课题相关方案和原理图。其次，设计基于GSM的无线LED显示屏的短信接收模块，主要包括以下几部分设计课题框图设计、课题原理图设计、以及对单元电路的设计、短信接收流程图及程序设计。最后，根据上述设计主要完成PROTEL电路图设计，用汇编语言对该系统进行短信接收程序设计，然后对短信息接收程序进行编译，最后送LED显示。苏州大学硕士学位论文62系统方案设计本设计以ARM处理器STM32为核心，利用SIM900A和LED显示模块，实现短信的接收和显示。系统在ARM处理器的控制下，由GSM短信接收模块接收短信,通过ARM处理器进行数据处理，提取出将要显示的数据，进行存储，并控制LED显示模块进行显示。总体
22、设计方案原理框图如图21所示。ARMGSM短信接收模块电源SRAMFLASHLED显示模块图21系统方框图如图所示系统框图由GSM短信接收模块,RS232接口模块，ARM处理器，LED显示模块组成。数据处理模块采用了一ARM为控制核心的处理器，完成对数据的判断、数制转换、存储等功能。ARM处理器是本系统的控制核心，实现对系统的处理、控制，选用ARM公司的STM32系列芯片。该系列单片机高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARMCORTEXM3内核。本系统采用的STM32属于互联型产品，具有以下标准功能72MHZ主频，56K字节FLASH，64字节SRAM，2个看门狗，多个16位定时器，80
23、的引脚可以作为通用I/O口，以及USART、SPI等通信外设，其外设完全满足本系统的功能要求。苏州大学硕士学位论文7LED显示模块实现系统的字符显示，选用的是12块8X8LED点阵模块组成LED显示屏。其原理框图如图22所示。图22LED点阵显示图短信接收模块，选用的是芯讯通（SIMCOM）公司生产的SIM900A，是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块。其采用SMT封装，并基于STE的单芯片案，由于其ARM926EJS架构，性能强大，支持AT指令。ARM最小系统FLASHLED点阵1LED点阵12行驱动列驱动3硬件部分83硬件部分31LED显示屏311LED显示屏的显示原理无论是单个LED（发
24、光二极管）还是LED七段码显示器（数码管），都不能显示字符（含汉字）及更为复杂的图形信息，主要是因为它们没有足够的信息显示单位。LED点阵显示是把很多的LED按矩阵方式排列在一起，通过对各LED发光与不发光的控制完成各种字符或图形的显示，在一定面积的矩阵中集成的LED点数越多显示的文字或图像就会越清晰。当需要显示相关的文字时就只要点亮相应的LED灯管的正极加高电压，在负极加低电压即可。一般的LED屏是由一个个小模块组成的，常见的有88矩阵模块等，通过将这些模块级联就会得到所需大小的LED显示屏。屏幕显示可分为静态显示和动态扫描显示两种。静态显示每一个像素需要一套驱动电路，如果显示屏为NM个像素
25、，则需要NM套驱动电路；动态扫描显示则采用多路复用技术，如果是P路复用，则每P个像素需一套驱动电路，NM个像素仅需NMP套驱动电路。对动态扫描显示而言，P越大驱动电路就越少，成本也就越低，引线也大大减少，更有利于高密度显示屏的制造。在实际使用的LED大屏幕显示器中，很少采用静态驱动。312LED显示屏的驱动原理由LED器件的发光原理可知，只要在LED器件上加上足够的正向电压，那么流过它的电流就会使它发光，这就是LED器件的驱动。在实际应用中，往往需要调节LED器件的发光强度，通常我们是通过调节流经LED器件的电流的平均时间来实现的。常见的LED器件的驱动方式有直流驱动，脉冲驱动和扫描驱动。1脉
26、冲驱动33硬件部分9所谓脉冲驱动方式，就是利用人眼的视觉暂留效应，以脉冲的方式对LED器件进行供电，使之间歇性地点亮。采用这种驱动方式需要对以下两个方面进行考虑脉冲电流的幅值和其重复颇率。首先，脉冲电流幅值的选择，当脉冲驱动的平均值与直流驱动的电流值相等时，我们人眼的感觉是相同的，也就是说两者的发光强度相当。由于人眼的视觉暂留现象不能低与24HZ每秒，故采用该驱动方法时，驱动频率不能小于24次每秒。2扫描驱动扫描驱动是通过数字逻辑电路，使若干LED器件轮流导通，用以节省控制驱动电路。LED显示屏是将发光灯按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描，按列控制；也可以按列
27、扫描，按行控制所谓“扫描”的含义，就是指一行一行地循环接通整行的LED器件，而不问这一行的哪一列的LED器件是否应该点亮，某一列的LED器件是否应该点亮，由所谓的列控制电路来负责。3直流驱动。这是最简单的驱动方式，只要对LED直接通以直流电即可。313LED显示屏的优点LED显示与传统显示方式相比有如下几个优点1光效率高光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到8090。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为1020。2品质高由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。3能耗小单体功率一般在0051W，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源
28、，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/810。4寿命长光通量衰减到70的标准寿命是10万小时。一个半导体照明灯具正常情况下可以使用长达50年。LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和屏幕更新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为101，而且更高的更新速率使得LED在影像方面有更好的性能表现，能提供宽达160的视角，可以显63硬件部分10示各种文字、数位、彩色图像及动画资讯，也可以播放电视、录影、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示幕还可以进行联网播出。而有机LED显示幕（OLED）的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且
29、适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有更广泛的应用前景。结合本设计实际应用，因为要用作公交车的报站显示，所以要求有高亮度，高寿命，更广的可视角度的特点，故本设计选用LED屏。32ARM处理器321ARM概述90年代初ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器。现在很多行业的产品，像工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75以上的市场份额，可以说ARM技术正在逐步渗入
30、到我们生活中。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力20。到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域1、工业控制领域作为32位的RISC架构
31、，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。2、无线通讯领域目前已有超过85的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。3、网络应用随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。73硬件部分114、消费类电子产品ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。5、成像和安全产品现在流行的
32、数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用141516。一般来说，对于小屏幕的LED显示屏的控制都是采用51系列单片机作为主控芯片。通常的解决方案是这样图21单片机对LED的控制显示示意图该解决方案的控制流程如下首先由单片机发出要在LED显示屏上显示的文字数据信息以及相应的控制信息到总线驱动器。总线驱动器本身并不对上位机发过来的信号进行任何的改变，只是将这些信号传递到下一级，并对其提供足够的驱动电流。然后总线驱动器对传过来的驱动信号分两路，一路传到行驱动电路，一路传到
33、列驱动电路，在常见的显示驱动电路设计中,列控制一般采用串入并带锁存的移位寄存器如74HC595,将数据打入锁存器中,使寄存器各引脚呈现与锁存器相同的状态来选中需要点亮的列。行控制一般采用译码器电路如4/16译码器74HC154,控制信号经译码后选中需要点亮的行。当行、列驱动信号分别加载到LED点阵上时，就可将要显示的信息在LED屏上显示出来。该方案的优点主要有该方案结构简单，使用的器件常见且便宜，设计成本低廉；编程简单，调试方便。缺点主要有硬件结构设计需要较多的控制信号线，占用单片机较多端口，单片机总线驱动器行驱动电路LED点阵列驱动电路83硬件部分12从而造成端口资源的浪费；且该方案一般只能
34、用于简单的文字和数字的显示，不能用于视频的显示。对与大屏幕的显示，由于大型LED屏幕的点阵规模极其庞大，所以采用低端单片机控制，用移位寄存器来实现数据的串行转并行的方法远不能满足需求。目前一般采用的方案是基于ARM的控制和基于CPLD的驱动的模式。基于这种方式的控制系统能很好的满足设计要求，如图22所示。图22系统原理图该方案的基本原理如下该系统主要由三部分组成PC机，显示控制电路和LED显示屏构成，PC机在控制中作为上位机，用于对下位机的控制和管理。系统的重点是显示控制电路，ARM和CPLD是显示控制电路的核心部分，共同完成数据的转换，控制信号的发送产生以及对LED显示屏的动态扫描控制，其中
35、数据转换信号控制部分采用ARM实现，而LED显示屏的扫描驱动电路采用CPLD来完成。上位机与下位机之间的通信采用标准的RS232或RS485计算机数据串行通讯方式。LED显示屏在显示控制电路的作用下，主要完成以下功能按照上位机设定的显示效果显示图像和文字。该方案的优点有用可编程逻辑器件来完成电路功能，不仅能够满足LED大屏幕系统高速图像数据传输对速度的要求，改善了电路性能，而且增加了电路设计的灵活性，设计中可以根据实际应用的需求灵活修改相应硬件描述语言程序，而不需要修改电路硬件设计，缩短了设计周期，降低了成本。同时，采用基于ARM核的32位微处理器，解决了系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，
36、可以支持更大可视区域的稳定显示，可以存储更多的显示内容。该系统不仅能显示文字信息，而且也能完美支持视频的显示。上位机PC串口通信ARM主控芯片扫描驱动电路LED显示屏3硬件部分13322STM32简介图31STM32F103引脚图STM32F103的特性如下1、内核ARM32位的ARM7CORTEXM3CPU最高36MHZ工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达125DMIPS/MHZDHRYSTONE21单周期乘法和硬件除法2、存储器从256K至512K字节的闪存程序存储器高达48K字节的SRAM带4个片选的静态存储器控制器。支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器并行LCD
37、接口，兼容8080/6800模式3、时钟、复位和电源管理2036伏供电和I/O引脚上电/断电复位POR/PDR、可编程电压监测器PVD416MHZ晶体振荡器内嵌经出厂调校的8MHZ的RC振荡器内嵌带校准的40KHZ的RC振荡器3硬件部分14带校准功能的32KHZRTC振荡器4、低功耗睡眠、停机和待机模式VBAT为RTC和后备寄存器供电5、1个12位模数转换器，1S转换时间多达16个输入通道转换范围0至36V温度传感器6、2通道12位D/A转换器7、DMA12通道DMA控制器支持的外设定时器、ADC、DAC、I2S、SPI、I2C和USART8、调试模式串行单线调试SWD和JTAG接口CORTE
38、XM3内嵌跟踪模块ETM9、多达112个快速I/O端口51/80/112个多功能双向的I/O口，所有I/O口可以映像到16个外部中断；几乎所有端口均可容忍5V信号10、多达9个定时器多达4个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道2个看门狗定时器独立的和窗口型的系统时间定时器24位自减型计数器2个16位基本定时器用于驱动DAC11、多达10个通信接口多达2个I2C接口支持SMBUS/PMBUS多达5个USART接口支持ISO7816，LIN，IRDA接口和调制解调控制多达3个SPI接口18M位/秒12、CRC计算单元，96位的芯片唯一代码32ARM最小系
39、统设计STM32系列单片机由ST公司生产的专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARMCORTEXM3内核。本系统采用的STM32属于互联型产品，具有以下标准功能72MHZ主频，56K字节FLASH，64字节SRAM，2个看门狗，多个16位定时器，80的引脚可以作为通用I/O口，以及USART、SPI等通信外设，其外设完全满足本系统的功能要求。因此，本系统采用STM32F103作为总控制器，其最小系统如图2所示。3硬件部分15本系统采用4线JTAG接口，即TMS测试模式选择、TCK测试时钟、TDI测试数据输入、TDO测试数据输出，又采用常规的20PIN接口方式，通过仿真器与PC机连接
40、，可以实现在线仿真调试，方便可靠。系统采用8MHZ晶体振荡器，此时需要接负载电路。另外，复位电路的设计方式简洁，可以实现系统可靠复位。321电源电路介绍单片机电源采用典型的电源设计方案，如图5所示。其中9和10是旁路电容，起到抑制干扰的作用，而11和12是电解电容，起到滤波的作用；一般大电容旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻，因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造，所以等效电感较大；小电容可以提供一个小内阻的高频通道，降低电源全频带内阻。这个电路在实际中比较常见。图5电源部分电路而SIM900A模块电源采用VBAT为34V到45V的单电源供电，由于和单片机工作电压不3硬件部分16同，由单独电
41、源模块供电，如图6所示。VBAT端输出电压42V给GSM模块使用。图6GSM模块的电源322复位电路由于ARM芯片的高速、低功耗和低工作电压导致其噪声容限低，对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性和电源监控可靠性等诸多方面也提出了更高的要求。在图34中，信号NRST连接到STM32F103芯片的复位脚RESET。当按下复位键时，NRST引脚立即输出复位信号，使STM32F103芯片复位。S11SWPB123U3A74LS1250MR1NC6PFI4GND3VCC2RST80RST540PFO55SP708S123U4A74LS125VCC33VDD33VDD33NRSTNTRST图34系统
42、复位电路323JTAG调试电路采用ARM公司提出的标准20脚JTAG仿真调试接口。JTAG信号的定义及连3硬件部分17接如图37所示。图中，JTAG接口上的信号NTRST连接到STM32F103芯片引脚，已达到控制STM32F103内部JTAG接口电路复位的目的（但不控制CPU复位）。1357911131517192018161412108642JTAGNTSRTTDITMSTCKRTCKTDONRSTVDD33R2RES21KVDD33图37JTAG接口电路根据STM32F103的应用使用说明，在RTCK引脚接一个47K欧姆的下拉电阻，使系统复位后STM32F103内部的JTAG接口使能，这
43、样就可以直接进行JTAG仿真调试了。33短信接收模块GSM模块用芯讯通（SIMCOM）公司生产的SIM900A，是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，基于STE的单芯片案，采用ARM926EJS架构，性能强大，支持AT指令。利用STM32的串口来控制GSMMODEM，单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为19200BPS。GSMMODEM与单片机之间采用串口通信的方式，MODEM的TXD、RXD分别为发送、接收端，与单片机的PA10、PA9连接，组成串口通信。GSM模块通过把PWRKEY信号拉低一段时间然后释放来开机。当模块开机后就可以发送AT命令来
44、控制模块，用户可以通过“ATIPRX”设置波特率并把参数保存。一旦配置为固定波特率，当模块开机时将会从串口收到字符“RDY”。这些字符在自动波特率激活的情况下无法显示。同样，可以通过把PWRKEY信号拉低一段时间然后释放来关机。或者使用AT命令“ATCPOWD1”关闭模块。该命令使模块从网络上注销，让软件进入安全状态，保存有用数据，让然后完全断开供电。在关机前，模块串口将自动发送下列字符串“NORMALPOWERDOWN”，这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式，仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚来检测，在掉电模式下此引脚输出为低电平。GSM主模块（包括SIM部分）如
45、图3所示。3硬件部分18图3GSM主模块（包括SIM部分）331SIM900A概述SIM900A是一个2频的GSM/GPRS模块，工作频段为EGSM900MHZ和DCS1800MHZ。SIM900A支持GPRSMULTISLOTCLASS10/CLASS8可选和GPRS编码格式CS1，CS2，CS3ANDCS4。SIM900A采用省电技术设计，在SLEEP模式下最低耗流只有1MA。此外，该模块内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议，这些在用户做数据传输方面的应用时非常有用。SIM900A尺寸较小，几乎可以满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求。该模块与用
46、户移动应用的物理接口为68个贴片焊盘，提供了模块和客户电路板的所有硬件接口键盘和SPI显示接口；主串口和调试串口；一路音频接口，包含一个麦克风输入和一个扬声器输出；可编程通用输入输出接口。SIM900A模块主要特点SMT封装易于客户生产加工尺寸小24243MM3硬件部分19功耗低待机模式电流低于18MA、SLEEP模式低于2MA供电范围宽3248V支持频段GSM/GPRS900/1800MHZ语音编码支持半速率、全速率、增强型速率支持回声抑制算法，可以基于不同客户设备通过AT命令调节回音抑制消除。332SIM900A功能结构SIM900A模块功能结构图如下图所示（图38），MODULEUSAR
47、TINTERFACELCDINTERFACEAUDIOINTERFACESIMINTERFACEANTENNAINTERFACEPOWERINTERFACEGPIOINTERFACE从功能上看主要由4部分组成GSM基带处理器、GSM射频部分、电源ASICAPPLICATIONSPECIFICINTEGRATEDCIRCUIT、FLASHO。GSM基带处理器是整个模块的核心，它由一个C166CPU和一个DSP处理器内核控制着模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程。GSM射频部分是一个单片收发器SMARTI，它由一个外差式接收器、上变频调制环路发送器UPCONVERSIONMODULATION
48、LOOPTRANSMITTER、一个射频锁相环路和一个全集成中频合成器4个功能块组成，共同完成对射频信号的接收和发送等处理。GSM模块电流变化非常大，空闲时电流小于35MA，而在通话期间电流最大可达23A，这就对供电电路提出了较高的要求。GSM模块电源ASIC部分使用线性电压调节器把外部输入的电源电压VBATT进行稳压处理后供GSM基带处理器和GSM射频部分使用，此外它还输出一个29V/70MA的电压供模3硬件部分20块外的其他电路使用。GSM射频部分的功率放大器对电源电压要求不高，所以直接使用外部的输入电压VBATT十。FLASH用来存储一些用户配置信息、电话本和其他信息。TC35I共有40
49、个引脚，通过一个ZIFZEROINSERTIONFORCE连接器引出这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第114脚为电源部分，其中15为电源电压输入端VBATT,610为电源地GND,11,12充电引脚，13对外输出电压供外电路使用，14为ACCU_TEMP接负温度系数的热敏电阻2429为SIM卡引脚，分别为CCIN,CCRST,CCIO,CCCLK,CCVCC和CCGND3340为语音接口用来接电话手柄15,30,31和32脚为控制部分，15为点火线IGTIGNITION，当TC35I通电后必须给IGT一个大于100MS低电平，模块才启动，30为RTCBACKUP31为POWERDOWN,32为SYNC1623位数据输入/输出分别为DSRO,RINGO,RXDO,TXDO,CTSO,RTSO,DTRO和DCDO1322。天线插座GSM射频部分FLSH电源ASICZIF40针的连接器GSM基带处理器图38TC35I功能模块结构333TC35I引脚功能TC35I有40个引脚，通过一个ZIFZEROINSERTIONFORCE，零阻力插座连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第114脚为电源部分15为电源电压输入端VBATT，610为
