摘要：提出了通過手持發(fā)射機遙控LED廣告牌的新方案，討論了高穩(wěn)定性無線數(shù)字通信的系統(tǒng)方案，分析了圖像點陣抽取和移動算法、信源編碼譯碼、高頻發(fā)射接收、單片機控制及饋電系統(tǒng)等關鍵技術，給出了硬件結構框圖和軟件流程圖。實驗結果表明，整機性能可靠，使用方便，性價比高。

關鍵詞：LED廣告牌；無線遙控；編碼譯碼；抽取和移動算法；碼分多址

0 引言

LED廣告牌是一種面向公眾的信息顯示終端，有著非常廣泛的民用和商用價值。而現(xiàn)在大多數(shù)LED廣告牌顯示的信息都是事先固化在系統(tǒng)中的，這失去了信息的實時性，特別不方便用戶更換顯示內容；少數(shù)LED廣告牌采用與微機直接相連，用微機來傳送信息，這種系統(tǒng)解決了信息刷新問題，但由于有線連接，制約了系統(tǒng)放置的隨意性，特別是對于面向多地區(qū)多客戶的廣告公司來說，給系統(tǒng)的實時更新和維護帶來了許多不便。

本文提出了通過手持發(fā)射機遙控LED廣告牌的新方案，實現(xiàn)了對廣告牌內容及顯示方式的靈活改變，使用非常方便。該方案以PC機為上位機，發(fā)射機和接收機均以單片機為核心，具有較高的性能價格比。

1 系統(tǒng)方案

1.1 無線遙控方式

要想達到遙控的目的，就必須通過無線傳輸將需要顯示的信息和控制命令傳送到顯示終端LED屏上。

常用的無線傳輸方式有：聲波（超聲波），光波（紅外線）和電波。考慮到電波傳輸具有以下優(yōu)點：

1）傳輸距離比另兩者遠得多；

2）可用的元器件種類豐富，性能也很好，價格便宜；

3）技術更為成熟。

因此，本系統(tǒng)采用電波傳輸。即信息在手持發(fā)射機和接收機之間，靠無線電波傳送。

高頻無線發(fā)射及接收模塊的性能直接影響到遙控距離與通信質量，經過多方調查論證，本系統(tǒng)采用一體化發(fā)射、接收模塊。它的主要優(yōu)點是頻率一致性好，免調試。

1.2 數(shù)據(jù)編碼方式

信源的編碼和譯碼在無線通信中是至關重要的，它可以提高信號傳輸?shù)目煽啃院陀行浴?/p>

本系統(tǒng)中要傳輸?shù)男盘柺菆D像的點陣數(shù)據(jù)，其特點是數(shù)據(jù)量大。傳輸和接收數(shù)據(jù)的好壞，直接關系到顯示終端上顯示信息的正確與否。廣告牌是置于戶外的，其干擾源很多。所以，在本系統(tǒng)的設計中，編碼、解碼的可靠性和抗干擾性是設計成敗的關鍵。

本系統(tǒng)從無線通信理論入手，對編碼解碼技術及其對系統(tǒng)的影響做了深入的研究，經反復比較，最后選用適合本系統(tǒng)的編碼解碼專用芯片。該模塊還利用碼分多址技術進行數(shù)據(jù)編碼解碼，最多可提供531441（312）個地址碼，可以徹底消除任何碼址沖突和非授權編碼數(shù)據(jù)的干擾。

1.3 圖像點陣抽取和移動算法

圖像點陣的抽取是利用算法計算出在圖像源數(shù)據(jù)庫中的偏移地址，從而取出相應的點陣數(shù)據(jù)，生成新的顯示數(shù)據(jù)。抽取算法的正確與否直接關系到顯示圖像的正確性。

而圖像移動則是利用算法計算出下一幀數(shù)據(jù)在顯示點陣數(shù)據(jù)庫中應疊加的偏移地址。移動算法的正確與否直接關系到動態(tài)圖像或者文字與背景的同步性和現(xiàn)場效果，特別是對于彩色顯示屏尤為重要。

1.4 系統(tǒng)框圖

整個系統(tǒng)由三個相對獨立的子系統(tǒng)組成，即上位機、手持發(fā)射機、接收機和顯示屏系統(tǒng)。其結構框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構框圖

上位機的任務是完成顯示信息的錄入和編輯，再經過點陣抽取和移動算法將顯示信息轉換為LED顯示屏對應的點陣數(shù)據(jù)，并通過PC機的串行口將點陣數(shù)據(jù)轉存到手持發(fā)射機中。

手持發(fā)射機的作用是將上位機傳來的點陣數(shù)據(jù)和面板鍵盤上接收到的命令經編碼、調制后，以碼分多址通信方式轉發(fā)給戶外的用戶群，并可現(xiàn)場設置和調試顯示屏的顯示格式。

接收機將接收到的高頻信號經放大整形、解調譯碼后，再并行輸出給單片機，由單片機對接收數(shù)據(jù)進行識別、轉存，實時改變顯示方式和顯示內容，并驅動LED顯示屏。

2 硬件配置

系統(tǒng)硬件主要有三大部分，即上位機、手持發(fā)射機、接收機和顯示模塊。

2.1 上位機

上位機直接選用通用PC機，這主要是考慮到PC機處理指令能力很強，標準應用軟件豐富，接口有很強的通用性，基于PC機的程序有很強的兼容性和可移植性，性價比高。

由于上位機系統(tǒng)要完成顯示信息（圖像和文字）的錄入、編輯及動畫效果設計，因此，除了中心PC機外還必須配備相應的輸入外設，例如掃描儀、攝像頭、鍵盤等。網(wǎng)絡（INTERNET）接口也是必不可少的，這樣可以實現(xiàn)信息的遠程下載和廣告系統(tǒng)的網(wǎng)絡化管理。

上位機系統(tǒng)的組成如圖2所示。

圖2 上位機系統(tǒng)配置框圖

2.2 手持發(fā)射機

發(fā)射機由單片機、鍵盤、編碼器、發(fā)射器、串行通信接口和UPS供電系統(tǒng)組成，其結構框圖如圖3所示。

圖3 發(fā)射機結構框圖