無線控制的LED電子會議桌牌設(shè)計

周開利，巫繼聰，吳金志，李煥藝，黎冠榮，李科俊

無線控制的LED電子會議桌牌設(shè)計

周開利，巫繼聰，吳金志，李煥藝，黎冠榮，李科俊

（五邑大學(xué) 信息工程學(xué)院，廣東 江門 529020）

針對現(xiàn)有LED電子桌牌系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新不便等缺點(diǎn)，設(shè)計了一種無線控制的LED電子桌牌. 系統(tǒng)以PC機(jī)編輯桌牌終端地址和顯示內(nèi)容，以單片機(jī)為核心，采用nRF905無線收發(fā)模組進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)對LED顯示模組的無線控制. 該系統(tǒng)無需布線，操作簡便，可廣泛應(yīng)用于各種會場布置.

無線控制；電子桌牌；LED；nRF905

在很多會議場合，一般會在嘉賓席、發(fā)言席簽到處等位置擺放會議桌牌，用于表明與會者的身份或作指示牌. 傳統(tǒng)桌牌一般都提前打印或定制，制作時間較長，不可重復(fù)利用. 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和普及，相繼出現(xiàn)了LED電子桌牌、普通LCD電子桌牌和TFT高清智能電子桌牌等產(chǎn)品. 其中，TFT高清智能電子桌牌往往作為智能會議系統(tǒng)的終端設(shè)備，功能齊全，實現(xiàn)了會議系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化和集成化，但其成本高，適用范圍較小. 而LED電子桌牌成本較低，且比普通LCD電子桌牌的能見度高，在現(xiàn)有電子桌牌產(chǎn)品中仍占有一席之地. 但現(xiàn)有LED電子桌牌進(jìn)行內(nèi)容更新時，需要將桌牌逐個和電腦連接，操作較為繁瑣.

本文針對現(xiàn)有LED電子桌牌的不足，設(shè)計了一種無線控制的LED電子桌牌，以nRF905無線收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用一對多的通信方式進(jìn)行集中管理，中心控制器可以和任意一個電子桌牌終端進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信，桌牌顯示內(nèi)容可隨時以無線方式進(jìn)行更新.

1 系統(tǒng)組成及工作原理

無線LED電子桌牌組成框圖如圖1所示. 中心控制器和桌牌都裝有無線收發(fā)模塊，其基本工作原理是：先通過硬件設(shè)置，給每個桌牌分配一個物理地址，再通過上位機(jī)軟件編輯桌牌的地址和顯示內(nèi)容，由中心控制器將相應(yīng)數(shù)據(jù)無線傳輸給各個桌牌，桌牌收到中心控制器發(fā)來的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行桌牌地址識別，如收到的桌牌地址信息與桌牌物理地址相符，則更新LED顯示屏的內(nèi)容，否則，維持原來的狀態(tài)不變.

圖1 系統(tǒng)組成框圖

2 硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)硬件總體設(shè)計方案如圖2所示. 實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵钠骷菬o線收發(fā)模塊nRF905，它是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置. 工作電壓為1.9～3.6 V，工作于433/868/915 MHz 3個ISM頻道（免費(fèi)使用頻道）. 為簡化設(shè)計，本文采用nRF905無線收發(fā)模組進(jìn)行設(shè)計，桌牌終端顯示部件采用64′32點(diǎn)陣LED顯示模組.

圖2 硬件總體設(shè)計方案

2.1 中心控制器無線收發(fā)模組控制電路設(shè)計

中心控制器無線收發(fā)模組控制電路以單片機(jī)STC12C5410AD為核心進(jìn)行設(shè)計，以控制nRF905無線收發(fā)模組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收. nRF905所需的3.3 V直流電源，由SPX1117M為核心的穩(wěn)壓電路提供. 無線收發(fā)模組控制電路原理圖如圖3所示.

圖3 無線收發(fā)模組控制電路原理圖

2.2 RS232-USB 接口轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計

中心控制器以單片機(jī)STC12C5410AD為核心器件構(gòu)成，為方便用戶操作，桌牌地址和顯示內(nèi)容由PC機(jī)進(jìn)行編輯，上位機(jī)和下位機(jī)采用USB接口通信，本文以PL2303接口轉(zhuǎn)換器設(shè)計了RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，其原理電路圖如圖4所示.

圖4 RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器原理電路圖

2.3 桌牌終端控制電路設(shè)計

桌牌終端控制電路的核心是單片機(jī)STC12C5A08S2，一是用于控制nRF905無線收發(fā)模組的工作，二是用于分析接收到的數(shù)據(jù)，并控制LED顯示模組. 控制電路原理如圖5所示. 其中，桌牌終端的物理地址（ADDR0～2）由圖中JP通過跳線設(shè)置.

圖5 LED桌牌終端控制電路原理圖

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 無線通信協(xié)議

當(dāng)nRF905處于接收模式時，會自動檢測其載波頻率是否和發(fā)送器的一致，進(jìn)而自動檢測發(fā)送地址與接收地址是否相同，相同則接收數(shù)據(jù)包并解包. 本系統(tǒng)約定所有桌牌終端nRF905的接收地址和控制中心nRF905的發(fā)送地址相同，這樣系統(tǒng)內(nèi)的所有接收器和發(fā)送器之間可以互相通訊，而頻段內(nèi)其他發(fā)送地址的數(shù)據(jù)包則不會被接收，從而避免了系統(tǒng)的同頻干擾.

上位機(jī)則通過桌牌終端的物理地址與不同的桌牌終端進(jìn)行通信，只有接收數(shù)據(jù)包的桌牌地址ADDR與桌牌終端物理地址（ADDR0～2）一致時，桌牌終端才接收和更新存儲器中的顯示數(shù)據(jù)；否則，桌牌終端處于靜默狀態(tài). 本系統(tǒng)約定發(fā)送數(shù)據(jù)格式如表1所示.

表1 數(shù)據(jù)格式 Byte

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行控制

系統(tǒng)上電并初始化后，將nRF905設(shè)置為接收狀態(tài)，并開啟LED顯示屏，顯示內(nèi)容為前一次斷電前的存儲數(shù)據(jù). 需要更新LED桌牌終端的顯示內(nèi)容時，由上位機(jī)編輯發(fā)送信息，并設(shè)置對應(yīng)的桌牌地址，通過串口發(fā)送到下位機(jī). 下位機(jī)循環(huán)檢測串口是否有來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)，若有則將nRF905從休眠狀態(tài)設(shè)置為發(fā)送狀態(tài)，并將來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)打包，通過nRF905無線收發(fā)模組發(fā)送.

控制中心無線收發(fā)模組控制電路的程序設(shè)計流程如圖6所示. 桌牌終端控制電路的程序設(shè)計流程如圖7所示.

圖7 桌牌終端程序設(shè)計流程圖

4 實驗結(jié)果

為了驗證設(shè)計方案的可行性，本文制作了2個電子桌牌終端，其物理地址分別設(shè)置為000、001（實際應(yīng)用時，ID可以根據(jù)需要增加跳線，通過跳線任意設(shè)置）. 中心控制器上位機(jī)編輯地址為000，顯示數(shù)據(jù)為“巫繼聰”，選擇發(fā)送后，地址為000的桌牌顯示為“巫繼聰”；上位機(jī)編輯地址為001，顯示數(shù)據(jù)為“吳金志”，選擇發(fā)送后，地址為001的桌牌顯示為“吳金志”. 實驗結(jié)果如圖8所示.

圖8 實驗結(jié)果

若控制中心發(fā)送其他地址，則2個桌牌終端的顯示數(shù)據(jù)都不會變化. 將桌牌移出實驗室，在有墻壁遮擋的情況下，桌牌可以正常接收到數(shù)據(jù)的最大距離約為50 m.

5 結(jié)束語

本文設(shè)計的LED電子會議桌牌系統(tǒng)，利用無線通信技術(shù)實現(xiàn)了對桌牌的無線控制. 實驗結(jié)果證明，在半徑50 m的范圍內(nèi)，通過會場后臺的中心控制器可控制布置在會場任何地方的LED電子桌牌，并實現(xiàn)對桌牌顯示內(nèi)容的無線更新. 該無線LED電子會議桌牌系統(tǒng)具有無線控制、價格低廉、能見度高、操作簡便、可循環(huán)利用等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種會議場合. 適當(dāng)改進(jìn)，還可以用于廣告牌、指示牌等.

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[責(zé)任編輯：韋 韜]

Design of Wireless Controlled LED Electronic Table Cards

ZHOUKai-li, WUJi-cong, WUJin-zhi, LIHuan-yi, LIGuan-rong, LIKe-jun

(School of Information Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)

In light of the defects of the existing LED electronic table cards, particularly inconvenience in data updating, a type of wireless controlled LED electronic table card is designed. In the system, the ID number and display data of table cards are edited on a PC; the single chip is used as the core and the nRF905 wireless transceiver module is adopted for data processing to achieve control of the LED wireless control module. The system, without wiring, easy to operate, simple and practical, can be widely used at various meetings to create a modern meeting environment.

wireless control; electronic table cards; LED; nRF905

1006-7302（2013）03-0052-05

TP301.6

A

2013-03-27

廣東省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目（1134910029）

周開利（1965—），男，湖北利川人，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用等.