基于GSM模塊的LED顯示屏設計

　　1 引言

　　隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)功能正向工業(yè)控制和遙控領(lǐng)域擴展。為了適應這種需要，西門(mén)子公司推出新一代TC35i型無(wú)線(xiàn)通信GSM模塊，基于該模塊的短消息功能，可以快速、安全、可靠地實(shí)現用戶(hù)信息處理等功能，特別適用于控制中心與終端設備距離很遠或不便采用有線(xiàn)通信介質(zhì)的場(chǎng)合。該系統由控制中心和若干顯示屏組成，控制中心實(shí)時(shí)將最新信息發(fā)送到各顯示屏，構成控制中心與顯示屏端的通信鏈路。

　　2 TC35i與單片機的硬件接口電路

　　TC35i可以快速安全可靠地實(shí)現系統方案中的數據、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)和傳真。模塊的工作電壓為3.3 V～5.5 V，可以工作在900 MHz～1800MHz。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。此外，該模塊還具有電話(huà)薄、多方通話(huà)、漫游檢測等功能，常用工作模式有省電模式、I-DLE和TALK等模式。通過(guò)40引腳的ZIF連接器實(shí)現電源連接、指令、數據、語(yǔ)音信號及控制信號的雙向傳輸。通過(guò)ZIF連接器及50 Ω的天線(xiàn)連接器可分別連接SIM卡支架和天線(xiàn)。

　　在控制系統中，采用AT89C51型單片機同時(shí)擴展RAM6264用于存放與顯示屏對應的要顯示的128 B數據以及從GSM模塊讀取的信息。為了增大存放數據的容量，本設計采用了AM29F040型FlashMemory(512 KB)，它存儲容量大、集成度高、成本低，具有靈活的讀寫(xiě)性和較好的數據非易失性。它有15條地址線(xiàn)，其中低8位地址由P0口經(jīng)74HC373鎖存后提供，高11位地址由P2口與P1.4、P1.5、P1.6共同提供。8位數據由PO口直接提供。

　　采用動(dòng)態(tài)掃描方式，用74HCl54及74HC595進(jìn)行16行的逐行掃描，利用人眼的視覺(jué)暫留效果，可以節省I/O資源，減少發(fā)熱量。

　　3 工作原理

　　如圖l所示，在接收終端，單片機通過(guò)讀取TC35i模塊以短消息形式承載的數據，經(jīng)處理后把它顯示到LED顯示屏上。因為短信息中的漢字僅僅是1個(gè)編碼，單片機應用系統將編碼變?yōu)闈h字點(diǎn)陣數據，必須配置漢字字庫。因此，設計單片機應用系統時(shí)，控制中心編輯PDU數據包數據，采用自定義數據方式。其中，代表漢字的數據直接用漢字的機內碼，系統配置的字庫為GB-2312編碼的漢字庫，即區位碼漢字庫。下面通過(guò)對存儲在手機中的待發(fā)信息的分析來(lái)介紹SMSPDU的數據格式。首先，用手機寫(xiě)一條信息，發(fā)送手機號碼為13605696031，信息內容為“HelloWorld!”。通過(guò)執行AT+CMGL=2可以讀出此條信息。

　　操作過(guò)程如下(斜體字符為響應信息，{}內為注釋)：

　　單片機與手機的軟件接口其實(shí)就是單片機通過(guò)與GSM短信息有關(guān)的AT指令控制手機的技術(shù)，如讀取手機的短信息內容、刪除短信息內容、列出手機中還未讀的短消息等。執行l條指令，并非某些資料介紹的那么簡(jiǎn)單，事實(shí)上，指令的執行過(guò)程需要單片機與手機交互應答完成，每一次發(fā)送或接收的字節數有嚴格的規定，二者必須依據這些規定實(shí)現數據交換，否則，通信就是失敗的。表l列出AT指令執行過(guò)程。

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　　所有AT指令的指令符號、常數、PDU數據包等都以ASCⅡ編碼形式傳送，比如“A”的ASCⅡ編碼為41H，“T”的ASCⅡ編碼為54H，數字“0”的ASCⅡ編碼為30H等。

　　單片機控制手機工作，必須把手機的短信息工作模式設置為PDU格式，即通過(guò)指令AT+CMGF=0完成。

　　單片機向手機發(fā)送每l條指令后，必須以回車(chē)符作為該條指令的結束，回車(chē)的ASCⅡ編碼為ODH，例如單片機向手機發(fā)送“AT+CMGF=0"指令，其ASCⅡ編碼列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后1個(gè)字節0DH就是回車(chē)符，表示該條指令結束，如果沒(méi)有這個(gè)回車(chē)符，手機將不識別這條指令。

　　當手機接收到一條完整的AT指令后，手機并不立即執行這條指令，而是首先把剛才接收到的AT指令的全部ASCⅡ編碼序列全部反發(fā)送出來(lái)(含ODH)，其次發(fā)送1個(gè)回車(chē)符和換行符的ASCⅡ編碼即0DH和OAH，最后執行該條指令。

　　手機向單片機發(fā)送短信息內容時(shí)，其PDU數據包的內容是16進(jìn)制表示的數據，但并不是直接向單片機傳遞16進(jìn)制數據，而是仍然把每一位16進(jìn)制數以ASCⅡ編碼來(lái)發(fā)送，這樣，2個(gè)字節的16進(jìn)制數就變成4個(gè)字節的ASCⅡ碼。但是，PDU數據包中的數據字節長(cháng)度部分仍然是實(shí)際字節長(cháng)度，而不是變成ASCⅡ碼的字節長(cháng)度，這在編程時(shí)應特別注意，否則，接收的數據就不完整。單片機接收到PDU數據包數據后，必須將其恢復成16進(jìn)制數據，其算法如下：

　　設a為接收的ASCⅡ碼.b為轉換后的16進(jìn)制數，那么，如果a<39H，則b=a-30H;如果a>39H，則b=a-30H-07H。最后把前后2個(gè)數合并為1個(gè)字節。

　　手機向單片機應答PDU數據包的字節數不包括前9個(gè)字節數據(短信服務(wù)中心地址)，但向單片機傳送PDU數據包時(shí)包括這9個(gè)字節的數據，例如：如果手機應答的PDU數據長(cháng)度為50，而實(shí)際向單片機傳送的16進(jìn)制數據為59字節，ASCⅡ碼為2x59字節，所以，單片機必須按2x59個(gè)字節接收PDU數據。

　　為了使MCU操作，可用1個(gè)512 KB的存儲器(如本系統中的29F0410)存儲全部的國標16x16點(diǎn)陣漢字、8x16的ASCⅡ碼點(diǎn)陣數據及漢字語(yǔ)句編碼數據。從小到大依次存有國標區位碼表中的所有漢字，每個(gè)漢字占用32個(gè)字節，每個(gè)區為94個(gè)漢字。在文件ASCl6中按ASCⅡ碼從小到大依次存有8x16的ASCⅡ碼點(diǎn)陣，每個(gè)ASCⅡ碼占用16個(gè)字節。由于29F040的容量為512 KB，而微控制器只能管理64KB的數據空間，所以可將29F040分成16頁(yè)，每頁(yè)32 KB，占單片機系統數據空間的8000H~OFFFFH。首先提取16x16的國標漢字點(diǎn)陣和8x16的ASCⅡ碼點(diǎn)陣(如UCDOS軟件中的HZKl6和ASCl6)并將其直接寫(xiě)入29F040。

　　其中HZKl6(256 KB)占O-7頁(yè)。為了便于編程，雖然ASCl6只有4KB，也單獨占用第8頁(yè)。

　　在PC的文本文件中，漢字是以機內碼的形式存放的，每個(gè)漢字占用2個(gè)字節;第一個(gè)字節為區碼，為了與ASCⅡ碼區別，范圍從十六進(jìn)制的0AIH開(kāi)始(小于80 H的為ASCⅡ碼字符)，對應區位碼中區碼的第一區;第二個(gè)字節為位碼，范圍也從0A1H開(kāi)始，對應某區中的第一位碼。這樣，將漢字機內碼減去0AOAH就是該漢字的區位碼。如漢字“房”的機內碼為十六進(jìn)制的“B7BF”，其中“B7”表示區碼，“BF”，表示位碼。所以“房”的區位碼為0B7BFH-0AOAOH=17lFH。將區碼和位碼分別轉換為十進(jìn)制得漢字“房”的區位碼為“2331”，即“房”的點(diǎn)陣位于第23區的第31個(gè)字的位置，相當于在文件HZKl6中的位置第32x[(23-1)x94+(3l-1)]=67136 B以后的32個(gè)字節為“房”的顯示點(diǎn)陣。

　　4 結束語(yǔ)

　　在信息化社會(huì )中，遠程信息傳遞扮演著(zhù)重要的角色，GSM模塊以其準確、低廉、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)為人們獲得某種信息提供便利，同時(shí)LED顯示又是溝通的重要窗口，二者結合顯示可應用的領(lǐng)域十分廣泛，如交通、天氣預報、廣告、通知、工農業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)信息等，本設計采用的模塊市場(chǎng)上容易獲得，采用信息直接顯示不用返回，顯示環(huán)節運用動(dòng)態(tài)掃描減少LED工作時(shí)間，延長(cháng)壽命且節能，擴展的數據存儲器容量達8 KB，顯示時(shí)間較長(cháng)，較多信息可分時(shí)顯示，結構簡(jiǎn)單，體積較小，實(shí)用性強。