基于SIM300的无线LED显示屏控制系统设计

摘要：针对目前LED 点阵显示屏的广泛应用以及GPRS 网络全国覆盖的优势， 提出基于GPRS技术的无线LED 显示屏控制系统方案。详细介绍控制系统的系统结构、软硬件设计过程和通信协议的制定。此设计在多LED 显示屏组网控制，而LED 屏又分布范围较广时优势较明显，可以拓宽LED 显示屏的应用领域，具有一定的应用价值。

0 引言

随着LED 技术的发展与提高，大型LED 显示屏已广泛应用于各类公共场所，用于显示文字、图形、视频图像等多媒体信息。在城市信息现代化建设中，LED 显示屏成为现代信息传播的重要媒体之一。随着户外LED 屏数量的剧增和使用范围的扩大，对LED 显示屏的管理与控制提出了新的要求。

1 系统工作原理

本系统主要由上位机和下位机组成。上位机为安装有LED 屏管理软件而且能连接Internet 或GPRS 网络的设备，例如PC、移动设备等。下位机为以AVR 单片机控制模块为主的LED 屏无线控制器。系统拓扑结构如图1 所示。

系统主要利用GPRS 模块作为无线Modem, 实现了LED 显示屏无线控制器（作为客户端）拨号上网，与Internet 网络上的上位机（作为服务端）进行TCP 无线通信，实现数据传输，完成对LED 屏的无线数据更新。

2 下位机硬件设计

如图2 所示，LED 屏无线控制器主要由四部分组成： 电源模块、GPRS 模块、AVR 单片机控制模块、LED显示屏。

2.1 AVR 单片机控制模块

为了保证通信数据的实时性和效率， 又能兼顾驱动LED 显示屏， 所以本模块采用的MCU 是拥有双串口的ATMEL 公司的ATmega 162.它是一款基于AVRRISC 的低功耗CMOS 的8 位单片机，其稳定性、可靠性非常高， 能适应各种环境， 适用于各种不同的无线LED 显示屏使用环境。

本模块主要处理GPRS 模块接收到的信息， 并将接收到的屏显信息传送给LED 屏，同时通过串口发出AT 指令监视GPRS 模块是否有新消息。一旦有，立刻进入串口中断，对数据进行处理。在TCP/IP 协议下，数据采用十六进制的方式传输，不需要进行汉字解码，大大简化了系统外围电路的设计。

2.2 GPRS 模块电路

GPRS 模块采用了SIMCOM 公司的SIM300.该模块体积小巧，性能突出，可广泛应用于无线语音传输、车载系统、远程抄表、安全监控、遥控遥测、手持设备等领域。

SIM300 模块具有功能完备的系统接口，在内部集成了TCP/IP 协议栈，扩展了TCP/IP AT 指令，可以通过串口对其提供的AT 指令进行交互操作。这样可以降低开发难度，易于实现数据传输，而且成本较低，系统的可扩展性好。

SIM300 需要外接SIM 卡卡座，其串口与单片机的串口相连，将GPRS 模块接收到的信息传送给单片机，然后进行数据处理。而AVR 单片机则控制SIM300 模块的开关，AVR 单片机与SIM300 模块的连接示意图如图3 所示。

2.3 LED 屏驱动电路

本系统的LED 条屏采用比较经典的74HC595 作为点阵输出的列驱动，采用ULN2803 作为行驱动。此方案的驱动电路设计软硬件设计简单，而且功耗低、驱动能力强、占用的I/O 口线较少，是一种造价低廉、应用灵活的设计方案。