第１１卷第２期 北京工业职业技术学院学报 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＢＥＩＪＩＮＧ ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣ ＣＯＬＬＥＧＥ №．２ Ｖｏｌ＿ｌ１ Ａｐｒ．２０１２ ２０１２年４月 基于无线ＬＥＤ屏信息发布系统的设计 杜莉 张建军 （北京工业职业技术学院信息工程系，北京１０００４２） 摘要：为了解决ＬＥＤ显示屏信息发布的方便性和及时性，采用了在ＬＥＤ显示卡中嵌入ＧＳＭ短信模块和 ＧＰＲＳ模块的方法，分析了这两种方法的工作原理和应用特点，提出了可行方案，并对其进行了验证，结果表 明这两种方案行之有效，并有很广的应用价值。 关键词：ＬＥＤ；ＧＳＭ；ＧＰＲＳ；信息发布 中图分类号：ＴＰ２７３ ．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—６５５８（２０１２）Ｏ２—３９—０４ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＥＤ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｕ Ｌｉ Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｊｕｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓ，ｔｈｅ ｅｓｓａｙ ｂｙ ｅｍｐｌｏ— ｙｉｎｇ ＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｃａｒｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ＧＳＭ ＳＭＳ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ＧＰＲＳ ｍｏｄｕｌｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｅｓｓａｙ ａｎｄ ｈａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｈａｓ ｔｗｏ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＥＤ；ＧＳＭ；ＧＰＲＳ；ｉｆｏｒｎｍａｔｉｏｎ ａｎｎｏｕｎｃｅｄ ０ 引言 ＬＥＤ显示屏的控制。无论是普通的文字条屏，还是 大屏幕的图文屏，都可以通过无线信息控制，实现信 息的远程实时更新发布。无线ＬＥＤ不受地域、距 离、布线的束缚，信息传输快而准确，可以节约人力 成本开支。 １无线通信技术 １．１ ＧＳＭ技术 传统的ＬＥＤ显示屏信息发布，是通过布线来完 成，或者工作人员使用便携电脑到设备现场通过串 口连接进行数据更新。其中前者建设成本高，后者 的缺点在于难以做到显示数据的实时更新，也加大 了工作人员的劳动强度，增加了企业运作的人力成 本开支。 无线ＬＥＤ信息发布系统可以基于ＧＳＭ、ＧＰＲＳ 等无线网络技术，通过短信或ＴｃＰ／ＩＰ协议，实现对 收稿日期：２０１２—０２—２７ ＧＳＭ模块是将ＧＳＭ射频芯片、基带处理芯片、 存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有 基金项目：２０１１年北京工业职业技术学院科研课题（ＢＧＺＹＫＹ２０１１０４）。 作者简介：杜莉（１９７５一），女，河北深州人，工程硕士，讲师，主要从事电气化教学与研究工作。 北京工业职业技术学院学报 第１１卷 的操作系统、ＧＳＭ射频处理、基带处理并提供标准 接口的功能模块。ＧＳＭ模块具有发送ＳＭＳ短信、语 音通话、ＧＰＲＳ数据传输等基于ＧＳＭ网络进行通信 的所有基本功能。使用ＡＲＭ或者单片机通过 ＲＳ２３２串口与ＧＳＭ模块通信，使用标准的ＡＴ命令 来控制ＧＳＭ模块实现各种无线通信功能。例如：发 送短信，拨打电话，ＧＰＲＳ拨号上网等。 目前，ＧＳＭ模块广泛在工业应用领域中使 用 ，在各行各业都能看到ＧＳＭ模块应用的产品。 例如，在电力、水务系统，通过ＧＳＭ模块实现了远程 智能抄表，可以实时监控用户的用电和用水量；在车 载监控领域，使用ＧＳＭ模块将车辆行驶的ＧＰＳ数 据传输回车辆管理中心。通过把ＧＳＭ模块加人到 ＬＥＤ显示屏的控制卡中，就可以通过ＧＳＭ短信来控 制ＬＥＤ显示屏的显示控制和显示内容，实现无线高 效率的ＬＥＤ显示屏的信息发布。ＧＳＭ的网络建设 已经非常完善，ＧＳＭ模块的应用范围也会越来越 广。 １．２ ＧＰＲＳ技术 ＧＰＲＳ模块是具有ＧＰＲＳ数据传输功能的ＧＳＭ 模块。ＧＰＲＳ模块就是一个精简版的手机，集成 ＧＳＭ通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短 消息、通话、数据传输等功能。普通电脑或者单片机 可以通过ＲＳ２３２串口与ＧＰＲＳ模块相连＿２ｊ，通过ＡＴ 指令控制ＧＰＲＳ模块实现各种基于ＧＳＭ的通信功 能。 ＧＰＲＳ模块区别于传统的纯短信模块，两者都 是ＧＳＭ模块，但是短信模块只能收发短信和语音通 讯，而ＧＰＲＳ模块还具有ＧＰＲＳ数据传输功能。 １．３ ＳＭＳ协议 ＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ），即短信服务。是 最早的短消息业务，也是现在普及率最高的一种短 消息业务，通过它移动电话之间可以互相收发短信， 内容以文本、数字或二进制非文本数据为主，目前， 这种短消息的长度被限定在１４０字节之内。 ＧＳＭ标准中定义的点一点短消息服务使得短 消息能在移动台和短消息服务中心之间传递。这些 服务中心是通过称为ＳＭＳ—ＧＭＳＣ的特定ＭＳＣ同 ＧＳＭ网络联系的。ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）， 即移动交换中心。负责系统切换管理并控制来自或 发向其他电话或数据系统的拔叫。 ２ ＬＥＤ显示屏 ２．１ ＬＥＤ显示屏扫描方式 扫描方式指在一定的显示区域内，同时点亮的 行数与整个区域行数的比例 Ｊ。室内单双色一般 为１／１６扫描；室内全彩一般是１／８扫描；室外单双 色一般是１／４扫描；室外全彩一般是静态扫描。静 态显示屏亮度高，适用于户外。它的控制方式就是 单独给单象素的一种颜色个体（一般为一个ＬＥＤ 灯）供电。这样每个象素点都有足够的驱动电流， 亮度也就相应比较高。 １／２扫描。其他情况相同的条件下，１／２扫描显 示屏亮度低于静态，适用于户外和半户外。它的控 制方式是相当于本来给单灯供电的电流同时供给了 两个ＬＥＤ灯。所以它在亮度上会有所降低。当然 在同时供给２个ＬＥＤ灯电流时不是平均的分配电 流，而是电流不断地在两ＬＥＤ问扫描，其扫描频率 达到了每秒钟１００次，也就是说电流在１／１００秒内 是供给其中一个ＬＥＤ，在下一个１／１００秒内是供给 了另一个ＬＥＤ。其实这两个ＬＥＤ是在不断的亮灭， 只是人眼的视觉暂留效果让我们察觉不到它们在不 断的亮灭，只要扫描频率达到了每秒６４次以上，人 眼就分辨不出来了。 １／４扫描。在其他条件相同的情况下，１／４扫描 的显示屏只有１／２扫描的显示屏一半亮度，适用于 半户外和户内。其控制方式就是从１／２的２个ＬＥＤ 增加到了４个ＬＥＤ。电流在４个ＬＥＤ间扫描。 １／８扫描，１／１６扫描。这些属于亮度更低的驱 动方式了，一般只在户内使用。它们的控制方式也 是由此类推。 ２．２扫描方式的计算方法 ＬＥＤ单元板扫描方式有：１／１６，１／８，１／４，１／２，静 态。区分方法就是数一下单元板的ＬＥＤ的数目和 ７４ＨＣ５９５的数量。ＬＥＤ的数目除以７４ＨＣ５９５的数 目，再除以８，等于多少就是几分之一扫描。 ３基于ＧＳＭ网络的短信ＬＥＤ控制方案 ３．１ 短信ＬＥＤ控制方案系统结构图 短信无线ＬＥＤ控制方案系统结构图如图１所 示。ＬＥＤ显示屏通过显示控制卡（包含ＧＳＭ模块） 连接到ＧＳＭ手机网络 Ｊ。控制人员可以通过手机 网络，利用手机、互联网短信平台等发布控制信息和 信息内容。 第２期 杜莉，等：基于无线ＬＥＤ屏信息发布系统的设计 ４１ 图１短信ＬＥＤ系统网络结构图 ３．２短信ＬＥＤ控制卡基本参数 颜色数等基本信息。在短信ＬＥＤ控制卡上插人手 通过ＲＳ２３２串口和无线ＬＥＤ控制卡连接通信 机ＳＩＭ卡后就可以工作了。实验截图如图２所示。 并配置ＬＥＤ显示屏基本参数：扫描方式、屏的尺寸、 图２实验结果 短信控制卡命令格式。显示内容添加命令格 车车载广告信息发布，道路交通信息发布，银行、校 式：密码一１一内容；显示内容清除命令格式：密码一１； 园、企业、会议室等条屏的信息发布系统，每个条屏 密码修改命令格式：原密码＿６一新密码。例如：１２３４— 要配备一个ＳＩＭ卡，可以通过手机发送短信，也可 ６＿８８８ａａａ。（注‘一’为空格） 以通过计算机短信发送平台发送短信。 控制卡基本参数： ４基于ＧＰＲＳ的无线ＬＥＤ控制方案 电源：＋５Ｖ ＤＣ ４．１控制方案介绍 扫描方式：１／４扫、１／８扫、１／１６扫 采用ＧＰＲＳ无线ＬＥＤ控制卡通过０８或１２接口 数据接口：Ｏ８接口 直接与ＬＥＤ显示屏相连，控制卡借助ＳＩＭ卡通过 支持屏的最大高度： ＧＰＲＳ无线网络与Ｉｎｔｅｍｅｔ上的一台信息发布服务 １／４扫：１６点高单色 器（此服务器可选择免费服务器或用户自建服务 １／８扫：ｌ６点高双色或者３２点高双色 器）相连，信息发布用户只需要上网通过ＩＥ浏览器 １／１６扫：３２点高双色或者６４点高双色 登陆到信息发布服务器，即可实现前端ＬＥＤ屏的信 支持屏的最大宽度：２５６点 息发布与控制。因为信息的发布是通过ＩＥ及其他 ３．３短信ＬＥＤ控制方案应用领域 网页浏览器，不需要安装其他软件，使用方便，并可 短信ＬＥＤ控制卡对控制屏的大小有一定的限 以作到随时、随地信息发布。系统结构如图３所示。 制，最大宽度为２５６点，该方案适用于出租车、公交 ４２ 北京工业职业技术学院学报 第１１卷 ■—■ —●＿ ＬＥＤ显示屏 ■——■ ——●一 ＥＤ显示屏 Ｌ＿ 用户自建服务器 图３系统结构图 ４．２信息发布软件 ＬＥＤ显示屏规模的大小和应用场合的特点可以选 ＷＥＢＬＥＤ信息发布服务器软件基于ｍＳｅｒｖｅｒ＋ ＷＥＢ Ｓｅｒｖｅｒ技术，服务器可同时接受上万个ＧＰＲＳ 无线ＬＥＤ终端的连接，特别适合于大规模的信息发 布需求。用户可以选择使用免费的服务器，通过使 用ＷＥＢＬＥＤ信息发布服务器软件，自己搭建信息发 择基于手机短信的无线ＬＥＤ信息发布方案，也可以 选择基于ＧＰＲＳ的无线ＬＥＤ信息发布方案。相信 无线ＬＥＤ信息发布系统会给将来的ＬＥＤ产业加上 无形的翅膀，满足远距离、大范围、批量的信息发布 的需求。 参考文献 布服务器。软件系统功能丰富，可以实现资源共享， 支持群发，可同时对多个终端进行消息发布，方便用 户对不同地区的ＬＥＤ显示屏进行规划管理。 ４．３ ＧＰＲＳ的无线ＬＥＤ控制方案应用领域 ［１］程全，樊宇．基于ＧＳＭ的高速公路能见度检测系统设计 ［Ｊ］．制造业自动化，２０１２（１）：５６—５８． ［２］徐伟．短距离无线通信与ＧＰＲＳ通信相结合的小区抄表 系统设计［Ｊ］．仪表技术，２００９（３）：３７—３８． ［３］左小峰，姜平，周根荣，等．基于ＧＳＭ技术的ＬＥＤ显示屏 无线数据传输接口设计［Ｊ］．南通大学学报（自然科学 版），２０１１（１）：２０—２３． ［４］关积珍，陆家和．ＬＥＤ显示屏的技术及其市场和产业发 ＧＰＲＳ的无线ＬＥＤ控制方案 适用于大规模、 远距离、分散的ＬＥＤ显示屏的信息发布需求，特别 适合股票交易、铁路售票、机场、高速公路、监控中心 等场所的应用。 ５ 结论 展［Ｊ］．激光与红外，２００３（６）：４６５—４７０． ［５］李明，林荣天，王汝干．基于ＧＰＲＳ移动网络的群控超分 散无线ＬＥＤ系统［Ｊ］．应用科技，２００６（８）：３７—３９． 随着ＬＥＤ显示屏在各个领域的广泛应用，构建 无线ＬＥＤ信息屏发布系统彻底解决了ＬＥＤ信息屏 信息发布问题，给用户带来了很大的方便，根据 （责任编辑：刘莉宏）
