131 1300 0010
近年來，LED 電子顯示屏作為一種高科技產品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩定且壽命長等多種優點，被廣泛應用于諸多領域。隨著LED 顯示屏行業的不斷發展， 人們對LED 顯示屏的控制要求越來越高，尤其是LED 顯示屏的遠程控制，傳統的單個LED 顯示屏的控制已經很難滿足多個LED 顯示屏的應用場合。
目前，校園內的LED 公告板的使用越來越多，用于各類通知的宣傳和傳播，但其控制仍是以單塊LED 公告板控制為主流，操作和更新顯示屏信息十分不方便。在這種背景下，本設計對目前校園內的LED 公告板系統進行研究和改進，在原有的LED 公告板基礎上加入了ZigBee 收發模塊，設計了一個基于ARM 器件，使用了觸摸屏技術和ZigBee 無線傳輸技術的校園LED 公告板系統。
1 控制系統的硬件設計
1.1 S3C2440 處理器主控板模塊
在此硬件平臺上嵌入Linux 實時操作系統，進行校園整個LED 公告板系統的管理和控制。S3C2440 芯片支持觸摸屏接口，其包含觸摸屏控制器、四個外部晶體管，還有一個外部電壓源。觸摸屏接口控制，選擇控制信號(nYPON、YMON、nXPON、XMON)和模擬引腳與觸摸屏面板的引腳和外部晶體管相連。
1.2 PS2 鍵盤模塊
PS2 鍵盤傳輸協議是以下面的數據格式進行數據傳輸的：1 個起始位(總是邏輯0)，8 個數據位(低位在前)，1 個奇偶校驗位(奇校驗)，1 個停止位(總是邏輯1)，1 個應答位(僅用于在主機對設備的通信中)。鍵盤的發送時序如圖2 所示。
1.3 液晶顯示器模塊
使用了7 寸液晶顯示屏， 其視頻彩色制式：PAL/NTSC；高清晰度，寬視角，16：9 與4：3 可任意轉換；最佳分辨率：800×480； 對比度： 200：1；7 寸液晶顯示屏主要用于主控制界面的顯示和輸入的更新文字的顯示。
1.4 四線電阻式觸摸屏模塊
四線電阻式觸摸屏是電阻式觸摸屏中應用最廣、最普及的一種。其結構由下線路導電ITO 層和上線路導電ITO 層組成，中間由細微絕緣點隔開。當觸摸屏表面無壓力時，上下線路成開路狀態；一旦有壓力施加到觸摸屏上，上下線路導通，控制器通過下線路導電ITO層在X 坐標方向上施加驅動電壓， 通過上線路導電ITO 層上的探針偵測X 方向上的電壓， 由此推算出觸點的X 坐標，通過控制器改變施加電壓的方向，同理可測出觸點的Y 坐標，從而明確觸點的位置。其等效電路如圖3 所示。
圖3 四線電阻式觸摸屏的等效電路。
1.5 ZigBee 無線傳輸模塊
ZigBee 通信模塊選用順舟科技的SZ05 模塊，處理器與通信模塊通過RT1_TX 和RT1_RX 引腳連接，在叫號終端中應用的通信模塊選用終端節點工作模式(即把通信模塊上的DS 引腳接地)。ZigBee 無線傳輸模塊與主控制板的連接如圖4 所示。
圖4 ZigBee 無線模塊與主控制電路連接圖。
這里ZigBee 構成一個星型網的網絡類型， 發送模式設置為主從模式，波特率選擇為9600，數據位設置為8+0+1.
使用ZigBee 無線傳輸模塊實現無線數據顯示信息傳遞與更新， 避免了使用基于中國移動通信運營商的GSM/GPRS 通信網絡的數據傳輸而帶來在信息更新時的額外開銷費用。
2 系統軟件設計
2.1 ZigBee 無線通信協議的設計
由于ZigBee 無線傳輸模塊使用了串口通信，需要設計一個LED 顯示屏操作系統的通信協議，保證準確無誤地對各個LED 顯示屏進行操作和更新。因此規定了其幀格式，如表1 所示。
表1 ZigBee 通信協議的幀格式
①幀頭：表示一個幀的開始，內容為FFAA，幀頭長度為2 個字節。
②幀長： 表示該數據包不包括幀頭在內的幀數據的長度，幀長長度為2 個字節。
③地址標識：每個ZigBee 無線模塊的物理地址，包括目的地址和源地址，長度都是1 個字節。
④數據：數據包的內容，長度為0byte~256byte.
⑤奇偶校驗：為了降低通信中的誤碼率，此協議中用了奇偶校驗方法，數據位中1 的個數為偶數，校驗位為1；數據位中1 的個數為奇數，校驗位為0.
2.2 基于Linux 的QT4 開發軟件的主界面的設計
QT 軟件是諾基亞開發的一個跨平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架。它提供給應用程序開發者建立藝術級的圖形用戶界面所需的功能。QT 是完全面向對象的，很容易擴展，并且允許真正地組件編程。自從1996 年早些時候，QT 進入商業領域， 它已經成為全世界范圍內數千種成功的應用程序的基礎。QT 也是流行的Linux 桌面環境KDE 的基礎。基本上，QT 同Window上的Motif，Openwin，GTK 等圖形界面庫和Windows平臺上的MFC，OWL，VCL，ATL 是同類型的東西，但QT 具有優良的跨平臺特性、面向對象、豐富的API、大量的開發文檔等優點。
該系統的主界面主要包括以下幾方面內容：
①整個LED 顯示屏系統的總開關按鍵圖標；
②選擇對哪個LED 顯示屏進行操作的界面；
③選中的LED 顯示屏上顯示的內容的窗口；
④選中的LED 顯示屏的單個顯示屏的開關按鍵圖標和發送按鍵圖標。
3 結語
采用了本系統后， 四線觸摸屏技術讓控制主界面更加得人性化， 操作者可以在辦公室內通過觸摸屏顯示主界面分時更新多臺LED 公告板的顯示內容和對各個LED 公告板進行開關控制。使用了物聯網中智能家居用的ZigBee 通信模塊，實現了校園中多個LED 顯示屏的遠程控制和顯示更新， 組成了一個小型的LED顯示屏控制系統。
