系统方案设计报告(课程设计)

系统方案设计报告
题目：基于LED点阵显示屏的广告墙的设计学院：物理与电子工程学院
编号：
组员：童焦龙、王佩、周茜
完成日期： 2014年4月2日
目录
一．设计要求 (2)
1.需求分析 (2)
2.设计目标 (2)
二．系统分析 (3)
1.设计思路 (3)
2.模块分析 (3)
2.1硬件模块 (3)
2.2软件模块 (4)
3.系统组成框图 (4)
三．调试测试方案 (5)
1.电子线路仿真 (5)
2.对硬件的调试 (5)
3.对软件的调试 (5)
四．日程安排 (5)
五．项目组织分工 (6)
基于LED点阵显示屏的广告墙的设计
童焦龙、王佩、周茜
（物理与电子工程学院 2011级电子信息工程1班 *号**）
一．设计要求
1.需求分析
由于时代发展，广告信息充斥着我们的视野，引来了不少社会问题，多数商家以乱贴广告的方式吸引顾客。

这种行为不仅影响城市卫生，同时还对居民生活造成了一定的影响,。

针对此问题，我们组打算设计一个低成本高效率的基于LED 点阵显示屏的广告墙来改善这种现象。

传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米，所以它在实际使用中暴露出一定的问题及弊端。

如脱机屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需换芯片等问题,从而浪费大量的人力和财力。

用连机屏方式的话,虽说可以实时监控与管理,但如果信息显示屏离上位机很远的话(如在高速公路上的显示屏) ,仅仅通信线的费用就很大,这是个迫切需要解决的工程问题。

短消息是GSM (全球移动通信系统)中最简便的数据通信方式之一。

随着短消息业务的日益完善,短消息已具备承载重要数据信息的能力。

而运用短信来远程控制LED显示屏内容大大降低了成本，在实际工作中起到了事半功倍的作用，更具有实用性。

综上所述我们考虑利用手机接收短信来实时刷新广告信息，具体过程是，由广告屏拥有者审核广告发布者的手机并收取一定的广告费后，直接由广告发布者的手机发送广告信息至广告屏，实现广告的发布。

并且广告屏可以在夜间使用，进行远程传输，操作简便。

这样既可以在极大程度上保护环境卫生，降低了广告制作成本，也有一定的经济利益。

2.设计目标
利用目前掌握的电路和单片机知识，设计出一个LED 电子广告屏，并能通过手机短信的方式实时刷新广告内容。

在有余力的基础上设计扩展模块，实现温度
采集，实时时钟的显示的功能。

二．系统分析
1.设计思路
设计一个基于GSM短信显示的LED点阵屏的工作流程思路如下：
1、上电后，单片机对GSM等各模块进行初始化，等待短信息的到来。

2、GSM收到短信息后，通知单片机，单片机对GSM发出读取短信的命令并读出GSM的短信，分离提取短信息中表示短信内容的Unicode码。

3、单片机利用读到的Unicode码，通过访问字库芯片，将Unicode码转换成为计算机系统中常用的标准汉字内码（GB2312），再通过一定的算法将国标码对应的点阵码按一定的排列顺序存储到片外的flash存储器中。

4、在无短信息状态时，单片机按一定的地址顺序，不断访问片外flash存储器芯片，按一定的时序将LED点阵从存储器内读出，并以动态显示的方式依次显示到屏幕上。

5、若字数超过屏幕可显示的最大容量，则以移屏的方式依次显示短信内容。

6、单片机通过访问标准08接口对LED点阵屏进行串行移位，数据锁存，行列地址切换等复杂控制，以快速扫描的方式实现汉字和字符的动态显示。

7、单片机系统板上配有蜂鸣器，每接收到一条短信就发出“嘀~”的一声短鸣以表示短信更新。

8、本次设计的核心控制器是PIC单片机，利用C语言编程，利用Proteus 仿真软件进行前期功能仿真，利用AltiumDesigner 10软件进行后期PCB绘制。

2.模块分析
2.1.硬件模块
硬件模块主要有如下几项：
1、核心控制器件选型：考虑到成本和性能，初步定为PIC16F877A
2、字库芯片：考虑到字库的具体编码格式，初步定为GT21L16S2W
3、LED点阵屏：为了降低硬件设计及焊接难度，欲购买现成的带有08接口的点阵屏作为本次设计的广告屏。

4、短信模块：考虑到成本和功能类似度，初步定为SIM300
5、存储器：考虑到单屏显示的字尽量多，初步定为：24C64
6、电源及电平转换：本次设计设计5v 和3.3v 电源系统，需要设计特定的电源电路和电平转换电路。

2.2.软件模块
本次设计的编程语言考虑用C 语言，基于C 语言编程主要实现如下几项：
1、短信模块的访问程序：实现从短信中提取Unicode 码
2、字库芯片的访问程序： 利用Unicode 码检索对应的点阵码
3、FLASH 存储器的访问程序：实现汉字及ASCII 字符的读取和写入
4、点阵屏的动态显示程序：将读取的点阵以一定方式组织到点阵屏上完成显示。

5、Unicode 码向国标16*15点阵编码的转换程序：
6、主要串行时序程序的实现：IIC ：访问Flash 存储器 SPI ：访问字库
USART ：访问短信模块 08接口：访问点阵
3.系统组成框图
16*128双色点阵屏 PIC 控制器 3.3~
5V
电
平
转
换 Unicod e 转 15*16点阵码字库 SPI 通信 32K FLASH ROM 存储器 IIC 通信 串口通信 短信模块
标准08接口
LED 点阵屏广告墙设计框图
扩展功能（温度，时钟等） 电源管理
3.3V 5V GSM 网络
三．调试测试方案
1.电子线路仿真
此次设计用到了包括电源，电平转换等以模拟电子线路为依托的电路，考虑用Multisim对该类电路仿真。

也用到了单片机的控制电路，所以考虑利用proteus对单片机进行仿真。

2.对硬件的调试
（1）在焊接电路时，要对各元器件进行检查，确定没有质量问题，查找各元件的引脚功能图，避免低级错误。

（2）在焊接时，根据各模块参数测试需要，留出以后检查调试的接口和查错测量点。

（3）利用PIC单片机控制整个系统，不断调节电路以及程序的各个参数，以达到最佳的信号接收和显示效果。

（4）PCB设计时一定要用游标卡尺准确反复测量元件结构，绘制元件封装。

3. 对软件的调试
（1）根据各模块功能的需要，分别写出测试程序，在测试好的硬件平台上对程序的逻辑功能调试。

（2）整合各模块程序，完成整个系统软件的设计。

四．日程安排
4.20—
5.10：查阅系统各模块的资料，购买元器件,对各元件做好资料整理，在此基础上对其用法和需要注意的地方做好记录，画PCB的成员负责将各元件的原理图元件库，PCB封装库在Altium Designer 10下绘制完成。

为具体实施设计做好前期准备。

5.10 —
6.1：加深对PIC单片机的学习，为后续工作的顺利进行打下基础，用同时对相应的电路模块进行仿真软件仿真（如：protues ，mutisim等），仿真仿真测试合适后焊接各模块电路，画PCB的成员负责将相应电路模块的电路在Altium Designer 10下绘制完成，并且实时了解当前设计的变动及时更改原理图。

6.1 —
7.10：编写各模块的测试程序，分模块地调试通过。

7.10 — 8.20：整合各模块测试程序，改进硬件及软件系统，完成从原理图到PCB的绘制，整机调试，不断发现问题，修改程序，硬件及PCB,最终达到期望的效果。

五．项目组织分工
童焦龙：程序的编制与调试，总体方案的设计与全组工作的协调划分。

王佩：元器件的查阅及整理，PCB的设计与仿真，辅助调试软件。

周茜：文档的撰写，硬件电路模块的焊接，辅助PCB设计。