校園LED公告板系統(tǒng)設計方案

0 引言

近年來，LED電子顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長等多種優(yōu)點，被廣泛應用于諸多領域。隨著LED顯示屏行業(yè)的不斷發(fā)展， 人們對LED 顯示屏的控制要求越來越高，尤其是LED顯示屏的遠程控制，傳統(tǒng)的單個LED顯示屏的控制已經(jīng)很難滿足多個LED顯示屏的應用場合。

目前，校園內的LED公告板的使用越來越多，用于各類通知的宣傳和傳播，但其控制仍是以單塊LED公告板控制為主流，操作和更新顯示屏信息十分不方便。在這種背景下，本設計對目前校園內的LED公告板系統(tǒng)進行研究和改進，在原有的LED公告板基礎上加入了ZigBee收發(fā)模塊，設計了一個基于ARM 器件，使用了觸摸屏技術和ZigBee 無線傳輸技術的校園LED公告板系統(tǒng)。

1 控制系統(tǒng)的硬件設計

1.1 S3C2440處理器主控板模塊

在此硬件平臺上嵌入Linux 實時操作系統(tǒng)，進行校園整個LED公告板系統(tǒng)的管理和控制。S3C2440芯片支持觸摸屏接口，其包含觸摸屏控制器、四個外部晶體管，還有一個外部電壓源。觸摸屏接口控制，選擇控制信號（nYPON、YMON、nXPON、XMON）和模擬引腳與觸摸屏面板的引腳和外部晶體管相連。

1.2 PS2 鍵盤模塊

PS2 鍵盤傳輸協(xié)議是以下面的數(shù)據(jù)格式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模? 個起始位（總是邏輯0），8 個數(shù)據(jù)位（低位在前），1 個奇偶校驗位（奇校驗），1 個停止位（總是邏輯1），1 個應答位（僅用于在主機對設備的通信中）。鍵盤的發(fā)送時序如圖2 所示。

1.3 液晶顯示器模塊

使用了7 寸液晶顯示屏， 其視頻彩色制式：PAL/NTSC;高清晰度，寬視角，16:9 與4:3 可任意轉換；最佳分辨率：800×480; 對比度： 200:1;7 寸液晶顯示屏主要用于主控制界面的顯示和輸入的更新文字的顯示。

1.4 四線電阻式觸摸屏模塊

四線電阻式觸摸屏是電阻式觸摸屏中應用最廣、最普及的一種。其結構由下線路導電ITO 層和上線路導電ITO 層組成，中間由細微絕緣點隔開。當觸摸屏表面無壓力時，上下線路成開路狀態(tài)；一旦有壓力施加到觸摸屏上，上下線路導通，控制器通過下線路導電ITO層在X 坐標方向上施加驅動電壓， 通過上線路導電ITO 層上的探針偵測X 方向上的電壓， 由此推算出觸點的X 坐標，通過控制器改變施加電壓的方向，同理可測出觸點的Y 坐標，從而明確觸點的位置。其等效電路如圖3 所示。

圖3 四線電阻式觸摸屏的等效電路。

1.5 ZigBee 無線傳輸模塊

ZigBee 通信模塊選用順舟科技的SZ05 模塊，處理器與通信模塊通過RT1_TX 和RT1_RX 引腳連接，在叫號終端中應用的通信模塊選用終端節(jié)點工作模式（即把通信模塊上的DS 引腳接地）。ZigBee 無線傳輸模塊與主控制板的連接如圖4 所示。

圖4 ZigBee 無線模塊與主控制電路連接圖。

這里ZigBee 構成一個星型網(wǎng)的網(wǎng)絡類型， 發(fā)送模式設置為主從模式，波特率選擇為9600，數(shù)據(jù)位設置為8+0+1.

使用ZigBee 無線傳輸模塊實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)顯示信息傳遞與更新， 避免了使用基于中國移動通信運營商的GSM/GPRS 通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸而帶來在信息更新時的額外開銷費用。

2 系統(tǒng)軟件設計

2.1 ZigBee 無線通信協(xié)議的設計

由于ZigBee 無線傳輸模塊使用了串口通信，需要設計一個LED 顯示屏操作系統(tǒng)的通信協(xié)議，保證準確無誤地對各個LED 顯示屏進行操作和更新。因此規(guī)定了其幀格式，如表1 所示。

表1 ZigBee 通信協(xié)議的幀格式

①幀頭：表示一個幀的開始，內容為FFAA，幀頭長度為2 個字節(jié)。

②幀長： 表示該數(shù)據(jù)包不包括幀頭在內的幀數(shù)據(jù)的長度，幀長長度為2 個字節(jié)。

③地址標識：每個ZigBee 無線模塊的物理地址，包括目的地址和源地址，長度都是1 個字節(jié)。

④數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)包的內容，長度為0byte~256byte.

⑤奇偶校驗：為了降低通信中的誤碼率，此協(xié)議中用了奇偶校驗方法，數(shù)據(jù)位中1 的個數(shù)為偶數(shù)，校驗位為1;數(shù)據(jù)位中1 的個數(shù)為奇數(shù)，校驗位為0.

2.2 基于Linux 的QT4 開發(fā)軟件的主界面的設計

QT 軟件是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架。它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的功能。QT 是完全面向對象的，很容易擴展，并且允許真正地組件編程。自從1996 年早些時候，QT 進入商業(yè)領域， 它已經(jīng)成為全世界范圍內數(shù)千種成功的應用程序的基礎。QT 也是流行的Linux 桌面環(huán)境KDE 的基礎。基本上，QT 同Window上的Motif，Openwin，GTK 等圖形界面庫和Windows平臺上的MFC，OWL，VCL，ATL 是同類型的東西，但QT 具有優(yōu)良的跨平臺特性、面向對象、豐富的API、大量的開發(fā)文檔等優(yōu)點。

該系統(tǒng)的主界面主要包括以下幾方面內容：

①整個LED 顯示屏系統(tǒng)的總開關按鍵圖標；

②選擇對哪個LED 顯示屏進行操作的界面；

③選中的LED 顯示屏上顯示的內容的窗口；

④選中的LED 顯示屏的單個顯示屏的開關按鍵圖標和發(fā)送按鍵圖標。

3 結語

采用了本系統(tǒng)后， 四線觸摸屏技術讓控制主界面更加得人性化， 操作者可以在辦公室內通過觸摸屏顯示主界面分時更新多臺LED 公告板的顯示內容和對各個LED 公告板進行開關控制。使用了物聯(lián)網(wǎng)中智能家居用的ZigBee 通信模塊，實現(xiàn)了校園中多個LED 顯示屏的遠程控制和顯示更新， 組成了一個小型的LED顯示屏控制系統(tǒng)。
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