基于WSN底层模块的LED汉字显示板的设计与应用

论文摘要

LED点阵显示板是由很多个发光二极管组成,靠控制一个个发光二极管的亮灭来显示字符、图案等信息,具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高等特点,因此在信息显示领域得到了广泛的应用。目前,采用有线方式传输显示数据的LED点阵屏安装布线和更换位置不便,并且用户如果希望能随时改变显示内容或者画面时,就显得死板不灵活;而采用公共无线收费网络传输方式的使用费用比较高。WSN是Wireless Sensor Network的简称,即无线传感器网络。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息。其中ZigBee技术作为一种基于开放性国际标准的低成本、低功耗、低数据速率、低复杂度、高可靠性的新型短距离无线通信技术,在能源管理和效率、家庭自动化、楼宇自动化、工业自动化以及无线传感网络等领域具有十分广阔的应用前景,已经成为当前的一个研究和应用热点。针对目前LED显示系统的以上不足,以及WSN的特性,研制一种基于WSN底层模块的无线LED汉字显示板,采用ZigBee无线通信方式传输数据,使LED点阵屏既便于安装、更换位置,又降低了运行费用。本文以Freescale公司的MC13213芯片为例,通过应用ZigBee无线通信技术,从系统的硬件结构设计、ZigBee无线通信设计、LED显示设计、软件设计几方面分析了大型点阵LED显示屏系统的设计与实现,说明了上述各方面的关键技术原理和实现方法,综合论述了该系统的性能及结构、系统研发过程、技术难点和创新点、以及目前存在的问题和改进意见。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 国内外研究现状及水平、研究目标及意义
• 1.2.1 国内外研究现状及水平
• 1.2.2 研究目标
• 1.2.3 研究意义
• 1.3 无线传感器网络概述
• 1.3.1 无线传感器网络涉及的技术
• 1.4 ZigBee 技术简介
• 1.4.1 Zigbee 技术特点
• 1.5 系统总体设计思路
• 1.6 论文主要工作和结构
• 第二章 ZigBee 无线传输硬件设计
• 2.1 IEEE 802.15.4 标准简介
• 2.1.1 服务原语简介
• 2.1.2 ZigBee 协议体系结构
• 2.2 物理层模型和服务原语
• 2.3 飞思卡尔公司的ZigBee 技术方案
• 2.4 ZigBee 硬件设计
• 2.4.1 MC13213 芯片简介
• 2.4.2 ZigBee 硬件设计与实现
• 2.4.3 硬件的焊接和测试
• 2.5 本章总结
• 第三章 ZigBee 物理层功能实现
• 3.1 底层硬件驱动程序的实现
• 3.1.1 芯片初始化程序
• 3.1.2 SCI 通信模块
• 3.1.3 SPI 循环事务的实现
• 3.2 设置Modem 运行模式
• 3.3 物理层数据包的收发
• 3.3.1 物理层数据包的发送
• 3.3.2 物理层数据包的接收
• 3.4 空闲信道评估/能量检测
• 3.5 IRQ 中断处理程序
• 3.6 物理层属性的设置和获取
• 3.7 本章小结
• 第四章 LED 显示板硬件设计
• 4.1 系统分析
• 4.2 LED 显示屏功能模块分析
• 4.3 硬件设计
• 4.3.1 电源
• 4.3.2 主控模块分析
• 4.3.3 扩展板电路图
• 4.3.4 扩展板实物
• 4.3.5 主控模块与12 接口引脚连线
• 4.4 硬件测试
• 4.5 本章总结
• 第五章 LED 软件设计
• 5.1 LED 软件功能概述
• 5.2 MCU 方软件详细设计
• 5.2.1 LED 原理性测试
• 5.2.2 LED 显示屏驱动设计
• 5.2.3 SCI 通讯协议
• 5.2.4 无线收发协议
• 5.3 MCU 方软件的测试
• 5.3.1 LED 显示屏检测
• 5.3.2 LED 显示屏驱动测试
• 5.3.3 LED 接收模块与高端通讯检测
• 5.4 MCU 方软件心得
• 5.5 本章总结
• 第六章 PC 方软件设计
• 6.1 PC 方软件功能概述
• 6.2 PC 方软件详细设计
• 6.2.1 汉字字模的提取及发送
• 6.2.2 控制盒相关命令
• 6.3 PC 方软件汉字字模的提取测试
• 6.4 PC 方软件编写心得
• 6.5 本章总结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人公开发表的论文
• 致谢