基于GSM控制的太阳能LED显示屏研究
2014-10-21邹地长彭元修黄治国卢娇娇
邹地长 彭元修 黄治国 卢娇娇
【摘要】本项目目的在于把太阳能和远程控制两大技术集合在一起，让LED显示屏能够独立的工作在任意地方，而不受电源及地域影响。系统是基于GSM通信芯片TC35i作为通信模块的主控芯片，结合外围显示屏的控制卡模块、字库模块、太阳能供电模块等电路模块，它能够实现远程控制LED显示屏，即通过短信或者飞信来实时改变LED显示屏的显示内容，并且能够充分利用光伏发电技术来为整个系统供电。本文介绍了该系统的硬件电路的设计与各个模块分析及工作原理。
【关键词】LED显示屏;GSM;太阳能;TC35i;字库
1.引言
当前户外广告流行的LED显示屏广告，户外LED显示屏广告更能吸引人的眼球，让更多人在有意无意中关注到了广告中的产品，给人一种瞬间记忆，然而户外广告的难题就是电源供应问题，如果利用太阳能光伏供电，就能轻松解决这个问题。基于GSM控制的太阳能LED信息显示屏，这对于安装在公路、码头、广场等没有电力线、或铺设电缆不方便处是最好的选择。一般位于地处偏僻的地方，消息送达相对比较困难，基于GSM的无线远程控制系统完美的解决了这一难题。光伏应用系统更多时候成为一个相对孤立的整体，因为它无需电缆供电。这时，采取何种方法对其进行维护（含信息更新、设备维护）是一个非常重要的问题，故无线通信己变得非常廉价、方便、广泛的情况下采用基于无线通信的远程维护是必然之选。
2.设计方案
本文选用TC35i芯片作为系统的通信模块，实现信息的接收与发送，利用加强版单片机STC12C5A60S2作为控制卡控制显示芯片，系统原理结构框图如图1所示。各模块包含的功能如下：（1）通信模块：接收需要显示的数据，发送确认收到信息，并将接收到的信息发送给控制模块。（2）控制显示模块：将收到信息进行处理，利用字库里的信息，控制显示屏的显示。（3）供电模块：为整个系统提供电源，通过各种变换，输出不同的电压电流。
图1 系统原理结构框图
3.硬件电路设计
3.1 通信模块
该设计采用德国SIEMENS（西门子）公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块TC35i进行数据信息的接收，获得需要在显示屏上显示的内容，并将信息发送至单片机进行处理。单片机通过两根I/O口控制TC35i的开关机、复位等，通过串口与TC35i进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位，8位数据位，1位停止位。TC35i模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.9V，因此必要时加端口保护。
3.2 字库调用模块
由于字库芯片的供电为标准为3.3V，而系统电压为5V，需要进行电压转换，SPI通信用与门进行电平转换，#HOLD管脚接2K电阻3.3V拉高。
3.3 控制显示模块
本设计采用STC12C5A60S2作为控制卡的控制芯片来控制半导体发光二极管组成的LED显示屏，在接收到来自GSM模块的信息后，利用单片机进行分析处理，最后驱动LED显示屏显示相应的信息。
图2 硬件架构图
图3 太阳能供电结构图
3.4 供电模块
本设计的电源是采用太阳能供电，太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置，太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。太阳能供电模块结构图如图3所示。
4.软件设计
/*（单片机从以M缓冲区读取字符点阵数据，送到LED驱动模块，再由驱动模块送LED阵列显示）*/
图4
（1）若tc53i接收到短信，就会发送+CNMI： “SM”，INDEX（信息存储位置）
（2）通过分析M缓冲区中的数据，找到所要显示的信息，并将其中的PDU码经过地址计算，通过SPI发送给字库芯片GT32L24M0140，取出字庫中的点阵数据存放在EEPROM中。
（3）将EEPROM中点阵数据用串口读到LED显示屏上。
5.仿真实现
该系统的仿真设计多方面的内容：
（1）通信模块的串口仿真，应用protues当中的模拟串口进行单片机与TC35i之间的UART数据通信。
（2）用protues中的点阵模拟中文字符的显示。
（3）用两片单片机模拟主从SPI通信。
6.总结
本文设计中突破了传统的LED显示屏需要PC机来控制或手工更改LED显示屏信息，且发送消息成本低廉或者免费，不受时间地域的影响。能够广泛的运用于政府、气象、商业、交通、金融、餐饮、娱乐、地产、旅游、医药、文艺、体育等各个行业。并且利用太阳能供电的LED不用担心受无法铺设电缆的影响，且利用GSM控制的显示屏可以随时随地的更改信息，很大程度的方便了广告发布者。
参考文献
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