遙控LED廣告牌設計

摘要：提出了通過(guò)手持發(fā)射機遙控LED廣告牌的新方案，討論了高穩定性無(wú)線(xiàn)數字通信的系統方案，分析了圖像點(diǎn)陣抽取和移動(dòng)算法、信源編碼譯碼、高頻發(fā)射接收、單片機控制及饋電系統等關(guān)鍵技術(shù)，給出了硬件結構框圖和軟件流程圖。實(shí)驗結果表明，整機性能可靠，使用方便，性?xún)r(jià)比高。

關(guān)鍵詞：LED廣告牌；無(wú)線(xiàn)遙控；編碼譯碼；抽取和移動(dòng)算法；碼分多址

0 引言

LED廣告牌是一種面向公眾的信息顯示終端，有著(zhù)非常廣泛的民用和商用價(jià)值。而現在大多數LED廣告牌顯示的信息都是事先固化在系統中的，這失去了信息的實(shí)時(shí)性，特別不方便用戶(hù)更換顯示內容；少數LED廣告牌采用與微機直接相連，用微機來(lái)傳送信息，這種系統解決了信息刷新問(wèn)題，但由于有線(xiàn)連接，制約了系統放置的隨意性，特別是對于面向多地區多客戶(hù)的廣告公司來(lái)說(shuō)，給系統的實(shí)時(shí)更新和維護帶來(lái)了許多不便。

本文提出了通過(guò)手持發(fā)射機遙控LED廣告牌的新方案，實(shí)現了對廣告牌內容及顯示方式的靈活改變，使用非常方便。該方案以PC機為上位機，發(fā)射機和接收機均以單片機為核心，具有較高的性能價(jià)格比。

1 系統方案

1.1 無(wú)線(xiàn)遙控方式

要想達到遙控的目的，就必須通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸將需要顯示的信息和控制命令傳送到顯示終端LED屏上。

常用的無(wú)線(xiàn)傳輸方式有：聲波（超聲波），光波（紅外線(xiàn)）和電波?？紤]到電波傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）傳輸距離比另兩者遠得多；

2）可用的元器件種類(lèi)豐富，性能也很好，價(jià)格便宜；

3）技術(shù)更為成熟。

因此，本系統采用電波傳輸。即信息在手持發(fā)射機和接收機之間，靠無(wú)線(xiàn)電波傳送。

高頻無(wú)線(xiàn)發(fā)射及接收模塊的性能直接影響到遙控距離與通信質(zhì)量，經(jīng)過(guò)多方調查論證，本系統采用一體化發(fā)射、接收模塊。它的主要優(yōu)點(diǎn)是頻率一致性好，免調試。

1.2 數據編碼方式

信源的編碼和譯碼在無(wú)線(xiàn)通信中是至關(guān)重要的，它可以提高信號傳輸的可靠性和有效性。

本系統中要傳輸的信號是圖像的點(diǎn)陣數據，其特點(diǎn)是數據量大。傳輸和接收數據的好壞，直接關(guān)系到顯示終端上顯示信息的正確與否。廣告牌是置于戶(hù)外的，其干擾源很多。所以，在本系統的設計中，編碼、解碼的可靠性和抗干擾性是設計成敗的關(guān)鍵。

本系統從無(wú)線(xiàn)通信理論入手，對編碼解碼技術(shù)及其對系統的影響做了深入的研究，經(jīng)反復比較，最后選用適合本系統的編碼解碼專(zhuān)用芯片。該模塊還利用碼分多址技術(shù)進(jìn)行數據編碼解碼，最多可提供531441（312）個(gè)地址碼，可以徹底消除任何碼址沖突和非授權編碼數據的干擾。

1.3 圖像點(diǎn)陣抽取和移動(dòng)算法

圖像點(diǎn)陣的抽取是利用算法計算出在圖像源數據庫中的偏移地址，從而取出相應的點(diǎn)陣數據，生成新的顯示數據。抽取算法的正確與否直接關(guān)系到顯示圖像的正確性。

而圖像移動(dòng)則是利用算法計算出下一幀數據在顯示點(diǎn)陣數據庫中應疊加的偏移地址。移動(dòng)算法的正確與否直接關(guān)系到動(dòng)態(tài)圖像或者文字與背景的同步性和現場(chǎng)效果，特別是對于彩色顯示屏尤為重要。

1.4 系統框圖

整個(gè)系統由三個(gè)相對獨立的子系統組成，即上位機、手持發(fā)射機、接收機和顯示屏系統。其結構框圖如圖1所示。

圖1 系統總體結構框圖

上位機的任務(wù)是完成顯示信息的錄入和編輯，再經(jīng)過(guò)點(diǎn)陣抽取和移動(dòng)算法將顯示信息轉換為L(cháng)ED顯示屏對應的點(diǎn)陣數據，并通過(guò)PC機的串行口將點(diǎn)陣數據轉存到手持發(fā)射機中。

手持發(fā)射機的作用是將上位機傳來(lái)的點(diǎn)陣數據和面板鍵盤(pán)上接收到的命令經(jīng)編碼、調制后，以碼分多址通信方式轉發(fā)給戶(hù)外的用戶(hù)群，并可現場(chǎng)設置和調試顯示屏的顯示格式。

接收機將接收到的高頻信號經(jīng)放大整形、解調譯碼后，再并行輸出給單片機，由單片機對接收數據進(jìn)行識別、轉存，實(shí)時(shí)改變顯示方式和顯示內容，并驅動(dòng)LED顯示屏。

2 硬件配置

系統硬件主要有三大部分，即上位機、手持發(fā)射機、接收機和顯示模塊。

2.1 上位機

上位機直接選用通用PC機，這主要是考慮到PC機處理指令能力很強，標準應用軟件豐富，接口有很強的通用性，基于PC機的程序有很強的兼容性和可移植性，性?xún)r(jià)比高。

由于上位機系統要完成顯示信息（圖像和文字）的錄入、編輯及動(dòng)畫(huà)效果設計，因此，除了中心PC機外還必須配備相應的輸入外設，例如掃描儀、攝像頭、鍵盤(pán)等。網(wǎng)絡(luò )（INTERNET）接口也是必不可少的，這樣可以實(shí)現信息的遠程下載和廣告系統的網(wǎng)絡(luò )化管理。

上位機系統的組成如圖2所示。

圖2 上位機系統配置框圖

2.2 手持發(fā)射機

發(fā)射機由單片機、鍵盤(pán)、編碼器、發(fā)射器、串行通信接口和UPS供電系統組成，其結構框圖如圖3所示。

圖3 發(fā)射機結構框圖