基于GSM网络的无线显示系统设计

摘要：为了能够利用现有的移动通信网控制远端的电子显示屏，提出基于GSM网络的无线控制显示屏的解决方案，该系统由单片机及TC35无线接收器构成。控制者通过手机发送短消息，短消息经GSM网络传送到接收端，最终显示在显示屏上。结果表明，该系统结构简单，易于操作。
关键词：无线控制；显示屏；短消息；移动通信

0 引言
    LED显示屏在工作和生活中有较为广泛的应用。LED显示屏可以作为电子公告屏用于发布公交信息、天气预报、各类广告、即时新闻、交通路况、票务情况、临时通知等，是商家引导顾客的信息传播窗口，有助于吸引消费者，促进商家信息的及时传播。
    传统的LED显示屏是通过串口数据线连接到PC机，然后通过PC机上的应用软件，实现对显示屏的显示内容进行控制。由于在PC机和显示屏之间采用的是有线连接，这样就会面临着数据传输问题。使用传统的有线数据传输方式需要铺设专用的通信线路，浪费资源，可操作性差。当显示屏距离PC控制端较为遥远时，所处的环境就不允许铺设电缆，此时数据甚至无法传输。
    本文研究如何利用无线网络控制显示屏所要显示的内容，提出了一种基于移动通信网的解决方案。该系统结构简单、易于操作维护。

1 系统设计任务
    整个系统包括发送和接收两部分，系统工作原理如图1所示。发送端为手机，也就是显示屏的控制器。手机通过GSM移动通信网向TC35发送显示屏需要显示的内容。

    接收系统的设计采用89C51单片机和Siemens公司的GSM模块TC35。接收端TC35接收到短消息后，通过烧写在单片机上的AT指令，自动执行对短消息的采集。单片机完成短信提取后，通过串口数据线把短消息内容送到LED显示屏上进行显示。

2 接收端系统硬件的设计
    接收端系统硬件包括电源电路、TC35通信模块电路、SIM卡电路、单片机系统。系统结构如图2所示。

2．1 系统电源电路
    电源电路主要是由L7805和LM317两个三端稳压电源模块构成的。L7805将输入的直流电压稳压在5 V，保证单片机系统的正常工作。LM31 7是个可调稳压器，它的可调范围是1．2～37 V，此处通过1 kΩ和2．2 kΩ电阻将其调节在输出电压为+3．6 V，输出连接到ZIF(Zero Insertion Force)连接器的第1～5引脚，为TC35模块提供稳定的电源。电路如图3所示。
2．2 TC35模块电路
    TC35模块是高性能通信模块，主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口6部分组成。

    TC35共有40个引脚，通过一个ZIF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。各引脚功能如表1所示。

2．3 SIM卡电路
    SIM卡共有8个引脚(如表2所示)，通过这些引脚与移动终端接口进行相互间的信息传输，并提供SIM工作时所需的电源。ZIF连接器上有6个引脚为SIM卡接口，如图5所示。

2．4 单片机通信电路
    单片机系统包括单片机与TC35通信电路、单片机与显示屏通信电路。
    (1)单片机与TC35通信电路
    TC35的数据输入／输出接口是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS 232接口标准，它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300～115 Kb／s之间可选。单片机可以通过串口直接与TC35进行通信，且DTE(单片机)与DCE(TC35通信模块)可相应的RXD，TXD对应直接相连。但TC35工作电压为3．6 V，单片机工作在5 V，为保证数据传输的正确，必须在接口加电平转换电路。电路如图6所示。

    (2)单片机与LED显示屏串口通信电路
    显示屏串口是RS 232电平，其电压值为-12～+12 V；单片机是TTL电平，其电压值为0～5 V，通信时，两者之间必须有一个电平转换电路，通常采用电平转换芯片将两者电平进行转换。在该系统中，采用MAX 232转换芯片实现TTL电平与RS 232电平之间的转换。

3 发送端的短消息格式
    由于显示在远端LED显示屏上的内容为手机编辑、无线传送，失去了传统PC机终端软件的直接控制。所以，相应的显示效果、显示模式等控制项必须通过短消息中的特定符号进行约定。
    手机作为发送端，所编辑短信的格式如下：

    *NJ01：识别标记，主要是为了防止显示屏不显示垃圾短消息。即TC35接收的短消息不是*NJ01开头的，不进行处理。
    序号：信息在显示屏存储的编号。重复发送同一编号，会自动覆盖旧的显示内容。
    显示方式：短消息在显示屏上显示的模式，取值为1～5，具体表示如下：

    运动速度：文字在显示屏上的运动速度，取值为1～9。取值越大，文字移动越快。
    停留时间：取值1～9。取值越大，短消息在显示屏上的初始显示时间越长。
    连接符：取值1～2。取1，短消息不分段落显示。取2，短消息分段显示。
    如果手机向TC35接收端发送的短消息内容是：“欢迎光临”，序号为01，显示方式是左移，运动速度较快为7，停留时间为5，则应该编辑短消息如下：
    *NJ01013751欢迎光临
    短消息编辑结束后，在手机中输入远端TC35中的SIM卡所对应的手机号码即可。

4 结语
    本文设计了基于GSM移动通信网的手机远端控制LED显示系统。通过该系统，发送者可以漫游在世界各地100多个国家，通过GSM移动通信网控制连接在TC35的LED显示屏。新系统避免了传统LED显示屏只能通过电脑联机来更新信息，极大地方便了信息发布者。