林慶林, 歐海寧, 陳建洪

(湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化工程系 ,福建 莆田 351254)

基于移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED顯示器接口控制及其應(yīng)用研究

林慶林, 歐海寧, 陳建洪

(湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化工程系 ,福建 莆田 351254)

隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，全球進(jìn)入了全新的移動(dòng)信息時(shí)代，人機(jī)交互信息尤為重要。而OLED具備超現(xiàn)代的顯示性能，是各種智能設(shè)備的首選顯示器件。本系統(tǒng)采用STM32F103、SIM900A等芯片進(jìn)行系統(tǒng)控制。利用SIM900A與串口進(jìn)行通信。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)所實(shí)時(shí)監(jiān)控、短信通知、門(mén)禁系統(tǒng)等功能。從而實(shí)現(xiàn)把家庭甚至小區(qū)的智能系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)濃縮于小小的OLED屏幕，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)加以有效的監(jiān)控和管理。本文主要是研究手機(jī)信息與移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED相互傳遞。并探討這一功能如何應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、新概念住宅家電、智能小區(qū)設(shè)備中。

OLED；移動(dòng)數(shù)據(jù)；STM32F103；SIM900A

1 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)概述

1.1 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED的現(xiàn)狀

OLED(Organic Light Emitting Diode,有機(jī)發(fā)光二極管)顯示技術(shù)是指在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，讓載流子產(chǎn)生注入和復(fù)合，進(jìn)而達(dá)到發(fā)光的技術(shù)。其原理是利用ITO(indium tin oxide,銦錫氧化物)作為器件透明的陽(yáng)極，器件的陰極采用金屬電極，在兩極施加一定的電壓，電子和空穴分別注入到對(duì)應(yīng)的傳輸層，進(jìn)而遷移到達(dá)發(fā)光層，在發(fā)光層中，電子和空穴相遇形成激子，激發(fā)發(fā)光分子產(chǎn)生受激輻射，從而發(fā)出可見(jiàn)光。由于陽(yáng)極采用的是ITO透明導(dǎo)電極，從這一側(cè)能夠觀察到可見(jiàn)光，從而達(dá)到發(fā)光顯示的目的[1-3]。OLED擁有優(yōu)良又多元化的特性，所以基于OLED顯示技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)掘其應(yīng)用潛質(zhì)[2]。

1.2 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED的開(kāi)發(fā)意義

目前，移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED在人機(jī)交互的應(yīng)用中已經(jīng)有了極大的發(fā)展，并在一些住宅、小區(qū)的環(huán)境檢測(cè)設(shè)備中有了一定的應(yīng)用，但還處于發(fā)展階段。目前，移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED面向的大都是高消費(fèi)群體。設(shè)計(jì)一款價(jià)格低廉、性價(jià)比高、功能齊全、易于安裝和簡(jiǎn)單實(shí)用的移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED控制系統(tǒng)，符合市場(chǎng)趨勢(shì)。本系統(tǒng)以STM32f103作為核心，利用SIM900A優(yōu)秀移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸性能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)對(duì)環(huán)境地監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)信息。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制、對(duì)收到的信息加以保存。在此基礎(chǔ)上，如果增設(shè)相關(guān)的防火報(bào)警系統(tǒng)、安全系統(tǒng)，在報(bào)警設(shè)施啟動(dòng)時(shí)，則用戶手機(jī)能及時(shí)地收到報(bào)警信息[4]。

1.3 開(kāi)發(fā)主要內(nèi)容

本次開(kāi)發(fā)的移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)主要是從軟件方面進(jìn)行詳盡地描述并涵蓋硬件的實(shí)施。其中包括應(yīng)用技術(shù)和相關(guān)的移植技術(shù)。以STM32為核心主控部件，STM32在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建思想的實(shí)際應(yīng)用中有著極好的表現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED穩(wěn)定運(yùn)行，且在智能家居的應(yīng)用也有著良好的表現(xiàn)[5]。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制方式：

(1)通過(guò)用戶手機(jī)發(fā)送AT命令到 GPRS 模塊，經(jīng)過(guò) RS232 串口與嵌入式控制器通信，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的操作；

(2)系統(tǒng)通過(guò)以上方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的服務(wù)器部分手動(dòng)發(fā)送當(dāng)前移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED環(huán)境情況的短信；

(3)系統(tǒng)通過(guò)以上方式實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器部分、環(huán)境的預(yù)警功能，并自動(dòng)發(fā)送當(dāng)前移動(dòng)數(shù)據(jù)、OLED環(huán)境情況短信給移動(dòng)設(shè)備；

(4)可更改服務(wù)器允許的訪問(wèn)用戶。

2 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED的總體設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)核心控制流程

本設(shè)計(jì)以STM32 嵌入式控制芯片作為檢測(cè)系統(tǒng)的主控，并增設(shè)溫濕度傳感器、煙霧傳感器及紅外傳感器作為子模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境、安全的檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到危險(xiǎn)信息時(shí)，能夠及時(shí)地顯示于OLED屏幕并通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)通訊設(shè)備將信息發(fā)送于用戶，實(shí)現(xiàn)即時(shí)警報(bào)[6]。

本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED可分為設(shè)備控制和移動(dòng)控制。利用SIM900A來(lái)傳輸移動(dòng)端信息?？刂破鞑捎玫氖?2 位微處理器、基于 ARM Cortex-M3 內(nèi)核的嵌入式器件STM32F103。子模塊增設(shè)溫濕度傳感器模塊，完成模塊與嵌入式器件之間的連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間通信[7]。系統(tǒng)的總框圖如圖 1所示。

圖1 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)流程圖

2.2設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)分為3個(gè)模塊：

(1)環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊：由外接的溫濕度傳感器對(duì)室內(nèi)的環(huán)境信息進(jìn)行檢測(cè)，嵌入式控制器搜集由溫濕度傳感器發(fā)送來(lái)的信息，對(duì)信息采集、分析后顯示于OLED屏幕。

(2)移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模塊：由遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信模塊和GPRS 模塊通信模塊構(gòu)成。GPRS 模塊采用 SIM900A芯片，通過(guò)無(wú)線通訊與用戶手持設(shè)備之間 AT 命令的互發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)測(cè)信息的交互。

(3)下位機(jī)模塊：此硬件模塊以STM32F103為核心，連接各模塊，對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 STM32主控簡(jiǎn)介

32位ARM微控制器STM32的性能較為優(yōu)越，具有低能耗、執(zhí)行效率高、開(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)單、低成本等優(yōu)點(diǎn)。且最高工作頻率72MHz，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz。而且現(xiàn)在STM32F1系列的MCU的存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)從32K到512K字節(jié)的閃存和最大64K字節(jié)的SRAM。具有相對(duì)較多的快速I(mǎi) /O 端口。

3.1.1 最小系統(tǒng)電路

系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、備份電源電路以及啟動(dòng)模式選擇電路組成。主時(shí)鐘為無(wú)源晶振，頻率為8MHz，配置芯片內(nèi)部寄存器。

(1)主控電路主時(shí)鐘電路圖如圖2所示。

圖2 主控電路主時(shí)鐘

(2)RTC時(shí)鐘，32.768KHZ，用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖3所示。

圖 3 RTC時(shí)鐘電路

(3)主控復(fù)位電路如圖4所示。

圖4 主控復(fù)位電路

(4)備份電源電路如圖5所示，輸入電壓為3.3V，只要保存系統(tǒng)掉電時(shí)，備份寄存器的數(shù)據(jù)。

圖5 備份電源電路

(5)啟動(dòng)模式選擇電路如圖6所示。

圖6 啟動(dòng)模式選擇電路

3.2 SIM900A 簡(jiǎn)介

以SIM900A作為 GPRS 控制模塊。SIM900 價(jià)格低、功能齊全、性能穩(wěn)定、體積小、性價(jià)比高。具有兩頻段 GSM/GPRS 無(wú)線模塊，且內(nèi)部有 TCP/IP 協(xié)議，可將數(shù)據(jù)通過(guò) IP 協(xié)議的格式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。

3.2.1 SIM900A模塊的特性

SIM900A模塊的基本特性如表1所示。

表1 SIM900A模塊的基本特性

SIM900A模塊的功能特性如表2所示。

表2 SIM900A模塊的功能特性

3.2.2 SIM900A模塊的AT指令簡(jiǎn)介

GSM的AT命令如表3所示。

表3 GSM的AT命令

3.2.3 SIM900A模塊短信的讀取與發(fā)送

下面將闡述如何利用SIM900A 模塊功能進(jìn)行短信讀取和短信發(fā)送。

(1)AT+CNMI，用于接收到新的信息時(shí)候的指示。指令：AT+CNMI=2，1，當(dāng)有新的信息被SIM卡接收時(shí)，SIM900A模塊就會(huì)把數(shù)據(jù)傳輸給串口，如：+CMTI: "SM",1，表示收到接收到新消息，存儲(chǔ)在 SIM 卡的位置 1。

(2)AT+CMGF，用于設(shè)置短消息模式， SIM900A 支持 PDU 模式和文本( TEXT)模式等 2種模式，發(fā)送： AT+CMGF=1，即可設(shè)置為文本模式。

(3)AT+CSCS，用于設(shè)置 TE 字符集。

(4)AT+CSMP，用于設(shè)置文本模式，具體指令為發(fā)送：AT+CSMP=17,167,2,25。

(5)AT+CMGR，用于讀取短信，比如發(fā)送： AT+CMGR=1，則可以讀取 SIM 卡存儲(chǔ)在位置1 的短信。

(6)AT+CMGS，用于發(fā)送短信，在"GSM"字符集下，最大可以發(fā)送 180個(gè)字節(jié)的英文字符，

(7)AT+CPMS，用于查詢/設(shè)置優(yōu)選消息存儲(chǔ)器，通過(guò)發(fā)送： AT+CPMS?，可以查詢當(dāng)前 SIM卡最大支持多少條短信存儲(chǔ)，以及當(dāng)前存儲(chǔ)了多少條短信等信息。如返回： +CPMS:"SM",1,50,"SM",1,50,"SM",1,50，表示當(dāng)前 SIM卡最多能夠存儲(chǔ) 50 條信息，目前已經(jīng)有 1 條存儲(chǔ)的信息。

3.3 溫濕度傳感器DHT11簡(jiǎn)介

圖7 溫濕度傳感器DHT11外觀圖

本設(shè)計(jì)中子模塊用到的傳感器為具有已校準(zhǔn)數(shù)字輸出的溫濕度傳感器——DHT11，實(shí)物如圖7所示。DHT11溫濕度傳感器在可靠性和穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)尤為突出。不僅如此，DHT11溫濕度傳感器還具有功耗低、響應(yīng)速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在傳感器方面具有一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件[8]。在精確度方面，DHT11傳感器則保持了穩(wěn)定且精確的優(yōu)秀性能，因?yàn)槊總€(gè)傳感器都有嚴(yán)格的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)存在OTP內(nèi)存中，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)調(diào)用這些系數(shù)來(lái)處理器件內(nèi)部的檢測(cè)信號(hào)。而且DHT11傳感器的體積小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，而且在保證穩(wěn)定工作的同時(shí)，也不易對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響[9]。

3.4 甲烷傳感器MQ-2簡(jiǎn)介

在移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)增設(shè)甲烷傳感器MQ-2子模塊。電路圖如圖8所示， MQ-2具有較高的靈敏度和快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，能夠及時(shí)地檢測(cè)到家庭液化氣等有害氣體的泄露并及時(shí)反饋。用戶設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)便能夠遠(yuǎn)程收到危險(xiǎn)信息并處理?？捎糜谄胀彝サ陌踩O(jiān)測(cè)，小區(qū)、社區(qū)的防火安全監(jiān)測(cè)。具有很高的適用性和價(jià)值[10]。

圖8 甲烷傳感器MQ-2電路圖

MQ-2氣體傳感器是利用目標(biāo)氣體對(duì)電導(dǎo)率的影響而研制的。煙霧傳感器接線圖如圖9所示。其氣敏器件原型利用電阻率會(huì)隨著目標(biāo)氣體的濃度的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)氣體濃度的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

圖9 煙霧傳感器接線圖

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)流程圖

由于版幅關(guān)系，編寫(xiě)的軟件在此省略。系統(tǒng)總設(shè)流程圖如圖10所示。

圖10 移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED系統(tǒng)主流程圖

5 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

測(cè)試中，先設(shè)定SIM900A中使用的SIM卡。

步驟1：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，OLED屏顯示環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)，并等待發(fā)送信息，如圖11所示。手動(dòng)按下發(fā)送鍵，系統(tǒng)向指定SIM卡發(fā)送信息，并顯示發(fā)送情況，如圖12所示。設(shè)定對(duì)象SIM卡成功收到來(lái)自環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息[10-11]。

圖11 測(cè)試圖片

圖12 測(cè)試圖片

步驟2：手機(jī)端向系統(tǒng)發(fā)送環(huán)境檢測(cè)信息反饋指令，并收到來(lái)自檢測(cè)系統(tǒng)的環(huán)境信。如圖13所示。

圖13 測(cè)試圖片

步驟3：向系統(tǒng)SIM卡發(fā)送文字信息，系統(tǒng)接收顯示并保存，手動(dòng)可查看信息。如圖14和圖15所示。

圖14 測(cè)試圖片

圖15 測(cè)試圖片

6 結(jié)語(yǔ)

OLED顯示技術(shù)作為最具潛力的顯示技術(shù)，具有極大的發(fā)展空間。本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED立足于物聯(lián)網(wǎng)思維，構(gòu)建一套完整的移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸和反饋體系，具有很大的實(shí)際研究?jī)r(jià)值。

(1)作為新型智能家居的顯示設(shè)備，能夠在顯示家電數(shù)據(jù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，帶給用戶良好的智能家居體驗(yàn)。

(2)增設(shè)紅外傳感器和報(bào)警設(shè)備，在安全監(jiān)控中加以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(3)移動(dòng)數(shù)據(jù)OLED應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)。利用移動(dòng)端設(shè)備對(duì)信息的可控性，接入各種家電模塊，將各種智能家電的功能模塊顯示在OLED屏上。

(4)本系統(tǒng)還可應(yīng)用于消防系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的同時(shí)，保證危險(xiǎn)信息的及時(shí)傳遞。

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責(zé)任編輯：程艷艷

Research on Interface Control of OLED Indicator Based on Mobile Data and Its Application

LIN Qinglin, OU Haining，CHEN Jianhong

(Department of Automation Engineering, Meizhouwan Technical College, Putian 351254, China)

With the rapid development of the Internet, the world has entered a new era of mobile information, and human-computer interaction information is particularly important. OLED with ultramodern display performance is the first choice for a variety of intelligent devices. This system uses STM32F103, SIM900A and other chips to carry out system control and uses SIM900A to communicate with the serial port, achieving real-time monitoring, SMS notification, access control systems and other functions, and further to realize the concentration of family or even intelligent system and early warning system of residential community in a small OLED screen, so as give effective monitoring and management to the entire system. This paper aims to study the transmission of mobile phone information and mobile data OLED, and discusses how to use this function in environmental monitoring equipment, residential appliances with new concept and intelligent residential equipment.

OLED; mobile data; STM32F103; SIM900A

2016-10-21

林慶林(1972-)，男，福建莆田人，講師，主要從事應(yīng)用電子方面研究。

TP274

A

1009-3907(2017)04-0012-07