无线控制的LED电子会议桌牌设计

周开利，巫继聪，吴金志，李焕艺，黎冠荣，李科俊

无线控制的LED电子会议桌牌设计

周开利，巫继聪，吴金志，李焕艺，黎冠荣，李科俊

（五邑大学 信息工程学院，广东 江门 529020）

针对现有LED电子桌牌系统数据更新不便等缺点，设计了一种无线控制的LED电子桌牌. 系统以PC机编辑桌牌终端地址和显示内容，以单片机为核心，采用nRF905无线收发模组进行数据处理，实现对LED显示模组的无线控制. 该系统无需布线，操作简便，可广泛应用于各种会场布置.

无线控制；电子桌牌；LED；nRF905

在很多会议场合，一般会在嘉宾席、发言席签到处等位置摆放会议桌牌，用于表明与会者的身份或作指示牌. 传统桌牌一般都提前打印或定制，制作时间较长，不可重复利用. 随着电子技术的发展和普及，相继出现了LED电子桌牌、普通LCD电子桌牌和TFT高清智能电子桌牌等产品. 其中，TFT高清智能电子桌牌往往作为智能会议系统的终端设备，功能齐全，实现了会议系统的网络化、数字化、智能化和集成化，但其成本高，适用范围较小. 而LED电子桌牌成本较低，且比普通LCD电子桌牌的能见度高，在现有电子桌牌产品中仍占有一席之地. 但现有LED电子桌牌进行内容更新时，需要将桌牌逐个和电脑连接，操作较为繁琐.

本文针对现有LED电子桌牌的不足，设计了一种无线控制的LED电子桌牌，以nRF905无线收发模块进行数据传输，采用一对多的通信方式进行集中管理，中心控制器可以和任意一个电子桌牌终端进行无线数据通信，桌牌显示内容可随时以无线方式进行更新.

1 系统组成及工作原理

无线LED电子桌牌组成框图如图1所示. 中心控制器和桌牌都装有无线收发模块，其基本工作原理是：先通过硬件设置，给每个桌牌分配一个物理地址，再通过上位机软件编辑桌牌的地址和显示内容，由中心控制器将相应数据无线传输给各个桌牌，桌牌收到中心控制器发来的数据后，进行桌牌地址识别，如收到的桌牌地址信息与桌牌物理地址相符，则更新LED显示屏的内容，否则，维持原来的状态不变.

图1 系统组成框图

2 硬件电路设计

系统硬件总体设计方案如图2所示. 实现无线数据传输的核心器件是无线收发模块nRF905，它是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置. 工作电压为1.9～3.6 V，工作于433/868/915 MHz 3个ISM频道（免费使用频道）. 为简化设计，本文采用nRF905无线收发模组进行设计，桌牌终端显示部件采用64´32点阵LED显示模组.

图2 硬件总体设计方案

2.1 中心控制器无线收发模组控制电路设计

中心控制器无线收发模组控制电路以单片机STC12C5410AD为核心进行设计，以控制nRF905无线收发模组数据的发送和接收. nRF905所需的3.3 V直流电源，由SPX1117M为核心的稳压电路提供. 无线收发模组控制电路原理图如图3所示.

图3 无线收发模组控制电路原理图

2.2 RS232-USB 接口转换器电路设计

中心控制器以单片机STC12C5410AD为核心器件构成，为方便用户操作，桌牌地址和显示内容由PC机进行编辑，上位机和下位机采用USB接口通信，本文以PL2303接口转换器设计了RS232-USB接口转换器，其原理电路图如图4所示.

图4 RS232-USB接口转换器原理电路图

2.3 桌牌终端控制电路设计

桌牌终端控制电路的核心是单片机STC12C5A08S2，一是用于控制nRF905无线收发模组的工作，二是用于分析接收到的数据，并控制LED显示模组. 控制电路原理如图5所示. 其中，桌牌终端的物理地址（ADDR0～2）由图中JP通过跳线设置.

图5 LED桌牌终端控制电路原理图

3 系统设计与实现

3.1 无线通信协议

当nRF905处于接收模式时，会自动检测其载波频率是否和发送器的一致，进而自动检测发送地址与接收地址是否相同，相同则接收数据包并解包. 本系统约定所有桌牌终端nRF905的接收地址和控制中心nRF905的发送地址相同，这样系统内的所有接收器和发送器之间可以互相通讯，而频段内其他发送地址的数据包则不会被接收，从而避免了系统的同频干扰.

上位机则通过桌牌终端的物理地址与不同的桌牌终端进行通信，只有接收数据包的桌牌地址ADDR与桌牌终端物理地址（ADDR0～2）一致时，桌牌终端才接收和更新存储器中的显示数据；否则，桌牌终端处于静默状态. 本系统约定发送数据格式如表1所示.

表1 数据格式 Byte

3.2 系统运行控制

系统上电并初始化后，将nRF905设置为接收状态，并开启LED显示屏，显示内容为前一次断电前的存储数据. 需要更新LED桌牌终端的显示内容时，由上位机编辑发送信息，并设置对应的桌牌地址，通过串口发送到下位机. 下位机循环检测串口是否有来自上位机的数据，若有则将nRF905从休眠状态设置为发送状态，并将来自上位机的数据打包，通过nRF905无线收发模组发送.

控制中心无线收发模组控制电路的程序设计流程如图6所示. 桌牌终端控制电路的程序设计流程如图7所示.

图7 桌牌终端程序设计流程图

4 实验结果

为了验证设计方案的可行性，本文制作了2个电子桌牌终端，其物理地址分别设置为000、001（实际应用时，ID可以根据需要增加跳线，通过跳线任意设置）. 中心控制器上位机编辑地址为000，显示数据为“巫继聪”，选择发送后，地址为000的桌牌显示为“巫继聪”；上位机编辑地址为001，显示数据为“吴金志”，选择发送后，地址为001的桌牌显示为“吴金志”. 实验结果如图8所示.

图8 实验结果

若控制中心发送其他地址，则2个桌牌终端的显示数据都不会变化. 将桌牌移出实验室，在有墙壁遮挡的情况下，桌牌可以正常接收到数据的最大距离约为50 m.

5 结束语

本文设计的LED电子会议桌牌系统，利用无线通信技术实现了对桌牌的无线控制. 实验结果证明，在半径50 m的范围内，通过会场后台的中心控制器可控制布置在会场任何地方的LED电子桌牌，并实现对桌牌显示内容的无线更新. 该无线LED电子会议桌牌系统具有无线控制、价格低廉、能见度高、操作简便、可循环利用等特点，可广泛应用于各种会议场合. 适当改进，还可以用于广告牌、指示牌等.

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[责任编辑：韦 韬]

Design of Wireless Controlled LED Electronic Table Cards

ZHOUKai-li, WUJi-cong, WUJin-zhi, LIHuan-yi, LIGuan-rong, LIKe-jun

(School of Information Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

In light of the defects of the existing LED electronic table cards, particularly inconvenience in data updating, a type of wireless controlled LED electronic table card is designed. In the system, the ID number and display data of table cards are edited on a PC; the single chip is used as the core and the nRF905 wireless transceiver module is adopted for data processing to achieve control of the LED wireless control module. The system, without wiring, easy to operate, simple and practical, can be widely used at various meetings to create a modern meeting environment.

wireless control; electronic table cards; LED; nRF905

1006-7302（2013）03-0052-05

TP301.6

A

2013-03-27

广东省高等学校大学生创新实验项目（1134910029）

周开利（1965—），男，湖北利川人，教授，硕士生导师，主要研究方向为物联网技术及应用等.