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
2、。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 GSM SMS TCP 数据收发 ARM 处理器 AT 指令 PDU 编码AbstractKey Words: 目 录摘要 .(I)Abstract.(II)1. 绪论 .(1)1.1 LED 显示屏的研究现状及发展趋势 .(1
3、)1.2 LED 显示屏控制系统的研究现状与发展趋势 .(2)1.3 GSM 通信系统 .(3)1.4 课题研究的意义 .(3)1.5 本课题主要完成的内容 .(3)2. 系统方案设计 .(5)3. 硬件部分 .(8)3.1 LED 显示屏 .(8)3.1.1 LED 显示屏的显示原理 .(8)3.1.2 LED 显示屏的驱动原理 .(9)3.1.3 LED 显示屏的显示原理优点 .(8)3.2 ARM 处理器 .(8)3.2.2 ARM 概述 .(8)3.2.3 STM32 简介 .(9)3.3 ARM 最小系统设计 .(10)3.3.1 电源电路介绍 .(10)3.3.2 复位电路 .(1
4、1)3.3.3 JTAG 调试电路 .(12)3.4 短信接收模块 .(13)3.4.1 SIM900A 概述 .(13)3.4.2 SIM900A 功能结构 .(14)3.4.3 SIM900A 引脚功能 .(15)I3.4.4 SIM900A 外围电路设计 .(15)4. 短消息简介 .(18)4.1 短消息概述 .(18)4.2 短消息的格式 .(19)4.3 短消息的控制方式 .(19)4.4 AT 指令 .(19)4.5 短消息编码 .(20)4.6 Unicode 编码 .(21)5. 软件部分 .(22)5.1 本设计功能介绍 .(22)5.2 软件编译环境 ADS1.2 .(2
5、2)5.2.1 ADS1.2 概述 .(22)5.2.2 ADS 集成开发环境的组成 .(22)5.3 流程图设计 .(24)5.4 程序设计 .(25)5.4.1 串口初始化程序设计以及头文件 .(25)5.4.2 中断程序设计 .(26)5.4.3 串口接收函数设计 .(26)5.4.4 主程序设计 .(27)6. 总结与说明 .(28)6.1 总结 .(28)6.2 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 .(33)1.绪论01. 绪论1.1 LED 显示屏 的研究现状及发展趋势当今社会 LED 显
6、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
7、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
8、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1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0.6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
9、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 LE
10、D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，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,
11、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多数份额。1.2 LED 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21.绪论2代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
12、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ARM+FPGA/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：单 片 机列驱动行驱动 LED 屏图 1.2 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，
13、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 51 系列单片机的趋势。 3苏州大学硕士学位论文01.3 GSM 通信系统GSM 中文名：全球移动通信系统；英文名：Global system for m
14、obile communications。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 GSM 900：900MHz、 GSM1800
15、：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz 等几个频段 。 图 1.1 GSM 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。其中基站子系统（BS
16、S ）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苏州大学硕士学位论文1网或与其他 MS 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
17、信息被储存，使呼叫不通时，用户可将声音存入 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。PSTN(public Switch Telephone Network)（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(SMS-MT/PP-Mobil Terminating Short Message Service and SMS-MO/PP-Mobil Orinamti
18、ng Short Message Service)。另一种消息服务是“蜂窝广播短消息服务“(SMS-CB-Cell Broadcast Short Message Service),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。1.4 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
19、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
