基于移動數據OLED顯示器接口控制及其應用研究

林慶林, 歐海寧, 陳建洪

(湄洲灣職業技術學院 自動化工程系 ,福建 莆田 351254)

基于移動數據OLED顯示器接口控制及其應用研究

林慶林, 歐海寧, 陳建洪

(湄洲灣職業技術學院 自動化工程系 ,福建 莆田 351254)

隨著互聯網快速發展，全球進入了全新的移動信息時代，人機交互信息尤為重要。而OLED具備超現代的顯示性能，是各種智能設備的首選顯示器件。本系統采用STM32F103、SIM900A等芯片進行系統控制。利用SIM900A與串口進行通信。實現產所實時監控、短信通知、門禁系統等功能。從而實現把家庭甚至小區的智能系統、預警系統濃縮于小小的OLED屏幕，并對整個系統加以有效的監控和管理。本文主要是研究手機信息與移動數據OLED相互傳遞。并探討這一功能如何應用在環境監測設備、新概念住宅家電、智能小區設備中。

OLED；移動數據；STM32F103；SIM900A

1 移動數據OLED系統概述

1.1 移動數據OLED的現狀

OLED(Organic Light Emitting Diode,有機發光二極管)顯示技術是指在電場的驅動下，讓載流子產生注入和復合，進而達到發光的技術。其原理是利用ITO(indium tin oxide,銦錫氧化物)作為器件透明的陽極，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應的傳輸層，進而遷移到達發光層，在發光層中，電子和空穴相遇形成激子，激發發光分子產生受激輻射，從而發出可見光。由于陽極采用的是ITO透明導電極，從這一側能夠觀察到可見光，從而達到發光顯示的目的[1-3]。OLED擁有優良又多元化的特性，所以基于OLED顯示技術有待進一步發掘其應用潛質[2]。

1.2 移動數據OLED的開發意義

目前，移動數據OLED在人機交互的應用中已經有了極大的發展，并在一些住宅、小區的環境檢測設備中有了一定的應用，但還處于發展階段。目前，移動數據OLED面向的大都是高消費群體。設計一款價格低廉、性價比高、功能齊全、易于安裝和簡單實用的移動數據OLED控制系統，符合市場趨勢。本系統以STM32f103作為核心，利用SIM900A優秀移動數據傳輸性能，實現移動數據OLED系統對環境地監測，并實時顯示監測信息。本系統可以實現移動數據的遠程控制、對收到的信息加以保存。在此基礎上，如果增設相關的防火報警系統、安全系統，在報警設施啟動時，則用戶手機能及時地收到報警信息[4]。

1.3 開發主要內容

本次開發的移動數據OLED系統主要是從軟件方面進行詳盡地描述并涵蓋硬件的實施。其中包括應用技術和相關的移植技術。以STM32為核心主控部件，STM32在物聯網構建思想的實際應用中有著極好的表現，能夠實現移動數據OLED穩定運行，且在智能家居的應用也有著良好的表現[5]。

系統設計的控制方式：

(1)通過用戶手機發送AT命令到 GPRS 模塊，經過 RS232 串口與嵌入式控制器通信，實現相關的操作；

(2)系統通過以上方式實現對系統的服務器部分手動發送當前移動數據OLED環境情況的短信；

(3)系統通過以上方式實現對服務器部分、環境的預警功能，并自動發送當前移動數據、OLED環境情況短信給移動設備；

(4)可更改服務器允許的訪問用戶。

2 移動數據OLED的總體設計方案

2.1 系統核心控制流程

本設計以STM32 嵌入式控制芯片作為檢測系統的主控，并增設溫濕度傳感器、煙霧傳感器及紅外傳感器作為子模塊實現對周圍環境、安全的檢測。當系統檢測到危險信息時，能夠及時地顯示于OLED屏幕并通過手機等移動通訊設備將信息發送于用戶，實現即時警報[6]。

本文設計的移動數據OLED可分為設備控制和移動控制。利用SIM900A來傳輸移動端信息。控制器采用的是32 位微處理器、基于 ARM Cortex-M3 內核的嵌入式器件STM32F103。子模塊增設溫濕度傳感器模塊，完成模塊與嵌入式器件之間的連接，實現系統間通信[7]。系統的總框圖如圖 1所示。

圖1 移動數據OLED系統流程圖

2.2設計思路

系統分為3個模塊：

(1)環境數據采集模塊：由外接的溫濕度傳感器對室內的環境信息進行檢測，嵌入式控制器搜集由溫濕度傳感器發送來的信息，對信息采集、分析后顯示于OLED屏幕。

(2)移動數據傳輸模塊：由遠程網絡通信模塊和GPRS 模塊通信模塊構成。GPRS 模塊采用 SIM900A芯片，通過無線通訊與用戶手持設備之間 AT 命令的互發來實現即時監測信息的交互。

(3)下位機模塊：此硬件模塊以STM32F103為核心，連接各模塊，對環境的實時監測。

3 硬件設計

3.1 STM32主控簡介

32位ARM微控制器STM32的性能較為優越，具有低能耗、執行效率高、開發較為簡單、低成本等優點。且最高工作頻率72MHz，在存儲器的0等待周期訪問時可達1.25DMips/MHz。而且現在STM32F1系列的MCU的存儲器可以實現從32K到512K字節的閃存和最大64K字節的SRAM。具有相對較多的快速I /O 端口。

3.1.1 最小系統電路

系統由時鐘電路、復位電路、備份電源電路以及啟動模式選擇電路組成。主時鐘為無源晶振，頻率為8MHz，配置芯片內部寄存器。

(1)主控電路主時鐘電路圖如圖2所示。

圖2 主控電路主時鐘

(2)RTC時鐘，32.768KHZ，用于實時時鐘模塊提供時鐘信號，電路如圖3所示。

圖 3 RTC時鐘電路

(3)主控復位電路如圖4所示。

圖4 主控復位電路

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

圖5 備份電源電路

(5)啟動模式選擇電路如圖6所示。

圖6 啟動模式選擇電路

3.2 SIM900A 簡介

以SIM900A作為 GPRS 控制模塊。SIM900 價格低、功能齊全、性能穩定、體積小、性價比高。具有兩頻段 GSM/GPRS 無線模塊，且內部有 TCP/IP 協議，可將數據通過 IP 協議的格式發送到網絡。

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送

下面將闡述如何利用SIM900A 模塊功能進行短信讀取和短信發送。

(1)AT+CNMI，用于接收到新的信息時候的指示。指令：AT+CNMI=2，1，當有新的信息被SIM卡接收時，SIM900A模塊就會把數據傳輸給串口，如：+CMTI: "SM",1，表示收到接收到新消息，存儲在 SIM 卡的位置 1。

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

(3)AT+CSCS，用于設置 TE 字符集。

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

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

(6)AT+CMGS，用于發送短信，在"GSM"字符集下，最大可以發送 180個字節的英文字符，

(7)AT+CPMS，用于查詢/設置優選消息存儲器，通過發送： AT+CPMS?，可以查詢當前 SIM卡最大支持多少條短信存儲，以及當前存儲了多少條短信等信息。如返回： +CPMS:"SM",1,50,"SM",1,50,"SM",1,50，表示當前 SIM卡最多能夠存儲 50 條信息，目前已經有 1 條存儲的信息。

3.3 溫濕度傳感器DHT11簡介

圖7 溫濕度傳感器DHT11外觀圖

本設計中子模塊用到的傳感器為具有已校準數字輸出的溫濕度傳感器——DHT11，實物如圖7所示。DHT11溫濕度傳感器在可靠性和穩定性方面的表現尤為突出。不僅如此，DHT11溫濕度傳感器還具有功耗低、響應速度快、環境適應性強等優點。在傳感器方面具有一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件[8]。在精確度方面，DHT11傳感器則保持了穩定且精確的優秀性能，因為每個傳感器都有嚴格的校準。校準系數存在OTP內存中，在實際應用中，可以通過調用這些系數來處理器件內部的檢測信號。而且DHT11傳感器的體積小，具有很強的環境適應性，而且在保證穩定工作的同時，也不易對周邊環境產生影響[9]。

3.4 甲烷傳感器MQ-2簡介

在移動數據OLED系統增設甲烷傳感器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恢復特性，能夠及時地檢測到家庭液化氣等有害氣體的泄露并及時反饋。用戶設置相應的報警系統便能夠遠程收到危險信息并處理。可用于普通家庭的安全監測，小區、社區的防火安全監測。具有很高的適用性和價值[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氣體對電導率的影響而研制的。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隨著目標氣體的濃度的變化而變化，從而實現將目標氣體濃度的信號轉換為電信號。

圖9 煙霧傳感器接線圖

4 軟件設計

4.1 系統總設計流程圖

由于版幅關系，編寫的軟件在此省略。系統總設流程圖如圖10所示。

圖10 移動數據OLED系統主流程圖

5 系統測試結果

測試中，先設定SIM900A中使用的SIM卡。

步驟1：啟動系統，OLED屏顯示環境檢測數據，并等待發送信息，如圖11所示。手動按下發送鍵，系統向指定SIM卡發送信息，并顯示發送情況，如圖12所示。設定對象SIM卡成功收到來自環境檢測系統的數據信息[10-11]。

圖11 測試圖片

圖12 測試圖片

步驟2：手機端向系統發送環境檢測信息反饋指令，并收到來自檢測系統的環境信。如圖13所示。

圖13 測試圖片

步驟3：向系統SIM卡發送文字信息，系統接收顯示并保存，手動可查看信息。如圖14和圖15所示。

圖14 測試圖片

圖15 測試圖片

6 結語

OLED顯示技術作為最具潛力的顯示技術，具有極大的發展空間。本文設計的移動數據OLED立足于物聯網思維，構建一套完整的移動數據傳輸和反饋體系，具有很大的實際研究價值。

(1)作為新型智能家居的顯示設備，能夠在顯示家電數據的同時，實現遠程控制，帶給用戶良好的智能家居體驗。

(2)增設紅外傳感器和報警設備，在安全監控中加以應用，實現實時監控。

(3)移動數據OLED應用于智能家居系統。利用移動端設備對信息的可控性，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)本系統還可應用于消防系統，在實現遠程監測的同時，保證危險信息的及時傳遞。

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責任編輯：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，主要從事應用電子方面研究。

TP274

A

1009-3907(2017)04-0012-07