本文所研究的基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統(tǒng)的關鍵技術包括上位機控制端、中轉服務器和下位機LED顯示屏;上位機控制端和下位機LED顯示屏通過中轉服務器建立網(wǎng)絡連接;本系統(tǒng)具有利用內(nèi)網(wǎng)穿透技術和中轉服務器來實現(xiàn)遠程控制, 能實現(xiàn)讓所有聯(lián)網(wǎng)的PC來控制每個LED顯示屏;有線控制和無線遠程控制;降低通信線路鋪設成本和通信故障率;增強LED信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和及時性, LED顯示屏能隨時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?shù)臄?shù)據(jù)量, 通過GPRS DTU發(fā)送信息, 采用TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議, 終端聯(lián)網(wǎng)數(shù)量不受限制;擴展LED顯示屏遠程應用的距離, 只要GPRS網(wǎng)絡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、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。LED顯示屏在現(xiàn)實應用中大部分都是單一的非物聯(lián)網(wǎng)設計, 未能實現(xiàn)多LED顯示屏的大面積范圍宣傳和實時更新。在LED顯示屏信息的傳送方式上, 通過有線傳輸, 則需要額外的增加一筆線路鋪設的開支;而現(xiàn)有的無線傳輸, 又存在遠程通信質量低、一次性發(fā)送的數(shù)據(jù)量少等弊端和局限。本系統(tǒng)針對傳統(tǒng)LED顯示屏的各種弊端和局限, 通過一套穩(wěn)定完善的遠程控制系統(tǒng)解決這些問題, 包括實現(xiàn)多LED顯示屏的統(tǒng)一遠程控制, 顯示內(nèi)容的實時更新, 顯示花樣的更改, 顯示亮度的自動、手動模式的調整、有線近距離控制和網(wǎng)絡遠程控制模式的切換、顯示屏壞點信息反饋的功能, 全部由上位機軟件進行統(tǒng)一監(jiān)控。

1 系統(tǒng)設計

本文所研究的基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統(tǒng)主要包括中轉服務器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通過中轉服務器2建立網(wǎng)絡連接 (圖1) 。

圖1 系統(tǒng)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(shù)據(jù)存儲器7、壞點檢測模塊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) ;各個模塊的數(shù)據(jù)匯總到微控制器4, 由微控制器4進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理, 將LED顯示屏6的壞點信息通過微控制器4和串口模塊8傳送至上位機控制端1, 同時通過串口模塊8獲取來自上位機控制端1的數(shù)據(jù)或者通過GPRS模塊9接收來自中轉服務器2的網(wǎng)絡數(shù)據(jù), 并將顯示信息存儲到數(shù)據(jù)存儲器7, 根據(jù)控制命令在LED顯示屏6上顯示。

中轉服務器2包括服務器軟件14和花生殼軟件15 (圖5) , 中轉服務器2建立上位機控制端1與下位機LED顯示屏3的網(wǎng)絡連接 (圖1) ;服務器軟件能實現(xiàn)內(nèi)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地址的中轉服務器2的協(xié)助下, 實現(xiàn)網(wǎng)絡通信, 在不能實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)穿透的情況下, 以中轉服務器2作為橋梁, 采用中轉技術, 把上位機控制端1發(fā)來的數(shù)據(jù)先暫存, 然后轉發(fā)給下位機LED顯示屏3;花生殼軟件15能將中轉服務器2的動態(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則通過解析固定域名, 從而間接獲取中轉服務器2的動態(tài)IP地址, 實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。

圖2 下位機LED顯示屏原理框圖

圖3 DUP內(nèi)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)絡連接、屏幕運行狀態(tài)的監(jiān)測、遠程控制LED顯示屏6的顯示內(nèi)容、顯示字體、顯示花樣、屏幕亮度等參數(shù)。服務器軟件14基于VC6.0編寫, 實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)穿透或者數(shù)據(jù)中轉, 支持多LED顯示屏組網(wǎng)和多用戶同時控制。壞點檢測模塊5能根據(jù)客戶需要將屏幕的壞點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 中轉服務器軟件設計框圖

進一步, 光強度檢測模塊10能根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的光照強度的變化, 自動按事先設定好的比例調節(jié)屏幕亮度, 即屏幕亮度=線性關系*光照強度, 屏幕亮度與光照強度是一種線性關系, 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 壞點檢測模塊原理框圖

圖7 光強度檢測模塊原理框圖

2 系統(tǒng)操作步驟

首先對基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統(tǒng)的下位機LED顯示屏3的設置, 開啟下位機電源總開關, 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)絡通信正常。

第二步對基于GPRS的遠程LED顯示屏控制系統(tǒng)的中轉服務器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, 運行服務器軟件14, 點擊運行服務, 點擊網(wǎng)絡檢測, 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成功連接中轉服務器2時, 服務器軟件14的界面上的客服端狀態(tài)區(qū)的控制端和顯示屏的狀態(tài)指示圖標將顯示為在線, 并且將由灰色變成彩色, 方便用戶識別。

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

3 系統(tǒng)測試

本系統(tǒng)經(jīng)過實際測試達到了預定的目標, 運行穩(wěn)定, 如圖8。具備以下優(yōu)點:1) 利用內(nèi)網(wǎng)穿透技術和中轉服務器來實現(xiàn)遠程控制, 能實現(xiàn)讓所有聯(lián)網(wǎng)的PC來控制每個LED顯示屏。2) 控制方式靈活, 近距離能采用有線控制, 也能做無線遠程控制。3) 利用STM32F103做主控芯片, 內(nèi)存大, 運行速度快。4) 采用GPRS通信, 降低LED顯示屏通信線路鋪設成本和通信故障率。5) 增強LED信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和及時性, LED顯示屏能隨時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?shù)臄?shù)據(jù)量, 通過GPRS DTU發(fā)送信息, 采用TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議, 終端聯(lián)網(wǎng)數(shù)量不受限制。7) 擴展LED顯示屏遠程應用的距離, 只要GPRS網(wǎng)絡覆蓋的地方都能使用, 不受距離限制。

圖8 LED顯示效果圖