本文所研究的基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統的關(guān)鍵技術(shù)包括上位機控制端、中轉服務(wù)器和下位機LED顯示屏;上位機控制端和下位機LED顯示屏通過(guò)中轉服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò )連接;本系統具有利用內網(wǎng)穿透技術(shù)和中轉服務(wù)器來(lái)實(shí)現遠程控制, 能實(shí)現讓所有聯(lián)網(wǎng)的PC來(lái)控制每個(gè)LED顯示屏;有線(xiàn)控制和無(wú)線(xiàn)遠程控制;降低通信線(xiàn)路鋪設成本和通信故障率;增強LED信息傳輸的穩定性和及時(shí)性, LED顯示屏能隨時(shí)接收上位機控制端下發(fā)的信息, 大大提高LED顯示屏的工作效率;增加LED顯示屏遠程傳輸的數據量, 通過(guò)GPRS DTU發(fā)送信息, 采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議, 終端聯(lián)網(wǎng)數量不受限制;擴展LED顯示屏遠程應用的距離, 只要GPRS網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地方都能使用, 不受距離限制。

20世紀80年代末, 武漢LED顯示屏作為新型信息顯示媒體在全球得到迅速發(fā)展, 具有亮度高、色彩鮮艷、壽命長(cháng)、性能穩定等優(yōu)點(diǎn)。LED顯示屏在現實(shí)應用中大部分都是單一的非物聯(lián)網(wǎng)設計, 未能實(shí)現多LED顯示屏的大面積范圍宣傳和實(shí)時(shí)更新。在LED顯示屏信息的傳送方式上, 通過(guò)有線(xiàn)傳輸, 則需要額外的增加一筆線(xiàn)路鋪設的開(kāi)支;而現有的無(wú)線(xiàn)傳輸, 又存在遠程通信質(zhì)量低、一次性發(fā)送的數據量少等弊端和局限。本系統針對傳統LED顯示屏的各種弊端和局限, 通過(guò)一套穩定完善的遠程控制系統解決這些問(wèn)題, 包括實(shí)現多LED顯示屏的統一遠程控制, 顯示內容的實(shí)時(shí)更新, 顯示花樣的更改, 顯示亮度的自動(dòng)、手動(dòng)模式的調整、有線(xiàn)近距離控制和網(wǎng)絡(luò )遠程控制模式的切換、顯示屏壞點(diǎn)信息反饋的功能, 全部由上位機軟件進(jìn)行統一監控。

1 系統設計

本文所研究的基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統主要包括中轉服務(wù)器2和下位機LED顯示屏3;上位機控制端1和下位機LED顯示屏3通過(guò)中轉服務(wù)器2建立網(wǎng)絡(luò )連接 (圖1) 。

圖1 系統總體設計框圖

下位機LED顯示屏3包括微控制器4和連接微控制器4的數據存儲器7、壞點(diǎn)檢測模塊5、串口模塊8、光強度檢測模塊10和LED顯示屏6, 串口模塊8連接GPRS模塊9 (圖2) ;各個(gè)模塊的數據匯總到微控制器4, 由微控制器4進(jìn)行統一數據處理, 將LED顯示屏6的壞點(diǎn)信息通過(guò)微控制器4和串口模塊8傳送至上位機控制端1, 同時(shí)通過(guò)串口模塊8獲取來(lái)自上位機控制端1的數據或者通過(guò)GPRS模塊9接收來(lái)自中轉服務(wù)器2的網(wǎng)絡(luò )數據, 并將顯示信息存儲到數據存儲器7, 根據控制命令在LED顯示屏6上顯示。

中轉服務(wù)器2包括服務(wù)器軟件14和花生殼軟件15 (圖5) , 中轉服務(wù)器2建立上位機控制端1與下位機LED顯示屏3的網(wǎng)絡(luò )連接 (圖1) ;服務(wù)器軟件能實(shí)現內網(wǎng)穿透 (圖3) , 讓上位機控制端1與下位機LED顯示屏3在具有公網(wǎng)IP地址的中轉服務(wù)器2的協(xié)助下, 實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信, 在不能實(shí)現內網(wǎng)穿透的情況下, 以中轉服務(wù)器2作為橋梁, 采用中轉技術(shù), 把上位機控制端1發(fā)來(lái)的數據先暫存, 然后轉發(fā)給下位機LED顯示屏3;花生殼軟件15能將中轉服務(wù)器2的動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址綁定到固定域名上, 上位機控制端1和下位機LED顯示屏3則通過(guò)解析固定域名, 從而間接獲取中轉服務(wù)器2的動(dòng)態(tài)IP地址, 實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接。

圖2 下位機LED顯示屏原理框圖

圖3 DUP內網(wǎng)穿透框圖

控制端軟件13完成顯示信息的轉換、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )連接、屏幕運行狀態(tài)的監測、遠程控制LED顯示屏6的顯示內容、顯示字體、顯示花樣、屏幕亮度等參數。服務(wù)器軟件14基于VC6.0編寫(xiě), 實(shí)現內網(wǎng)穿透或者數據中轉, 支持多LED顯示屏組網(wǎng)和多用戶(hù)同時(shí)控制。壞點(diǎn)檢測模塊5能根據客戶(hù)需要將屏幕的壞點(diǎn)信息反饋給上位機控制端1。

圖4 控制端軟件設計框圖

圖5 中轉服務(wù)器軟件設計框圖

進(jìn)一步, 光強度檢測模塊10能根據現場(chǎng)環(huán)境的光照強度的變化, 自動(dòng)按事先設定好的比例調節屏幕亮度, 即屏幕亮度=線(xiàn)性關(guān)系*光照強度, 屏幕亮度與光照強度是一種線(xiàn)性關(guān)系, 光照強度越強, 屏幕亮度越亮, 反之光照強度越弱, 屏幕亮度則越暗。

圖6 壞點(diǎn)檢測模塊原理框圖

圖7 光強度檢測模塊原理框圖

2 系統操作步驟

首先對基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統的下位機LED顯示屏3的設置, 開(kāi)啟下位機電源總開(kāi)關(guān), 使所有硬件模塊通電運行, 檢測GPRS模塊的運行狀態(tài), 使網(wǎng)絡(luò )通信正常。

第二步對基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統的中轉服務(wù)器2的設置, 在具有公網(wǎng)IP的電腦上使用固定域名登錄花生殼軟件15, 運行服務(wù)器軟件14, 點(diǎn)擊運行服務(wù), 點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò )檢測, 看軟件下方的公網(wǎng)IP和本地IP是否顯示一致, 若一致表示服務(wù)器處于公網(wǎng)狀態(tài), 當上位機控制端1與下位機LED顯示屏3成功連接中轉服務(wù)器2時(shí), 服務(wù)器軟件14的界面上的客服端狀態(tài)區的控制端和顯示屏的狀態(tài)指示圖標將顯示為在線(xiàn), 并且將由灰色變成彩色, 方便用戶(hù)識別。

第三步對基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統的上位機控制端1的設置, 根據實(shí)際情況來(lái)選擇控制方式:網(wǎng)絡(luò )控制和串口控制;若遠程控制, 則選擇軟件界面左上角的網(wǎng)絡(luò )連接, 直到圖標顯示彩色, 表明成功連接服務(wù)器, 若屏幕狀態(tài)區顯示彩色, 表明成功連接下位機LED顯示屏3, 整個(gè)系統正常運行;串口控制需要事先配置好當前通信端口, 然后點(diǎn)擊串口控制, 出現彩色表明設置成功。

3 系統測試

本系統經(jīng)過(guò)實(shí)際測試達到了預定的目標, 運行穩定, 如圖8。具備以下優(yōu)點(diǎn):1) 利用內網(wǎng)穿透技術(shù)和中轉服務(wù)器來(lái)實(shí)現遠程控制, 能實(shí)現讓所有聯(lián)網(wǎng)的PC來(lái)控制每個(gè)LED顯示屏。2) 控制方式靈活, 近距離能采用有線(xiàn)控制, 也能做無(wú)線(xiàn)遠程控制。3) 利用STM32F103做主控芯片, 內存大, 運行速度快。4) 采用GPRS通信, 降低LED顯示屏通信線(xiàn)路鋪設成本和通信故障率。5) 增強LED信息傳輸的穩定性和及時(shí)性, LED顯示屏能隨時(shí)接收上位機控制端下發(fā)的信息, 大大提高LED顯示屏的工作效率。6) 增加LED顯示屏遠程傳輸的數據量, 通過(guò)GPRS DTU發(fā)送信息, 采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議, 終端聯(lián)網(wǎng)數量不受限制。7) 擴展LED顯示屏遠程應用的距離, 只要GPRS網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地方都能使用, 不受距離限制。

圖8 LED顯示效果圖