专利名称：一种基于红外控制的无线电子桌牌装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种基于红外控制的无线电子桌牌装置。
背景技术：
在会议、接待、咨询等场合，需要对人员姓名、事项、简短提示信息等进行显示，传 统的办法采用打印机打印张贴的方式进行处理。这种办法的缺点是需要使用电脑、打印机 等系列设备以及一定文化教育程度的人员进行处理，且显示方式单一，外观简陋。对于频 繁使用情况下，这种一次性打印使用的方式则显得繁琐和浪费。国内若干专利提出了电子 桌牌的方式来解决上述缺点。专利200620026249. 0提出了一种LED点阵式显示的坐席 显示牌，但所揭示的具体实施需要通过计算机等输入到该显示牌的专门接口电路才能进 行显示，并未对该专门电路的接口类型、数据格式进行详细阐述。专利03277291. 2提出 了一种菊花链连接的数码桌牌系统，需要通过一根多芯电缆相连控制器、计算机等。专利 01279985. 8提出了一种通过RJ45 口连接的会议电子显示牌，同样也需要计算机、分配器等 设备，系统较为复杂。专利03273292. 9提出了一种移动式LED告示板，所揭示的告示板显 示内容首先在计算机操作生成需显示讯息，经计算机串口传送至红外线控制电路，再通过 其发出红外线传送至告示板，同时该专利依然需要计算机参与，用与计算机串口相连的红 外线控制电路发出的红外线代替专利01279985. 8中计算机与分配器的自己串口连接，系 统更显复杂。结合会议等实际环境要求，有线连接的系统都会受场地、使用环境等限制，在安装 使用上不够灵活。由于需要计算机、分配器等设备，系统成本、操作人员要求、调试维护费用 等都较高。尤其对于紧急临时使用、经常外出使用、简陋苛刻条件等情况，上述系统都存在 系统笨重，不够灵活缺点，甚至无法使用的问题。而对于多个会议室情况，已存在的方案对 各会议室都需要事先布线、调试、维护，且不能使用同套显示设备，也不能实现重复使用。
发明内容
本发明的目的在于解决目前存在的电子桌牌系统布线复杂、成本高、使用不够简 便、需计算机等硬件配置的缺点。本发明尤其针对文化教育水平较低的普通后勤维护人员 设计，操作十分简单，可迅速掌握整套系统的使用方法，维护方便。本发明的一种基于红外控制的无线电子桌牌装置由显示屏、驱动电路、微处理器、 存储器、以及红外接收头和面板按键组成。显示屏可为VFD(真空荧光显示屏)、LED点阵、 IXD或0LED等显示设备。扫描驱动电路单元包括行驱动电路和场驱动电路，主要为了提供 有效控制显示屏显示的接口，屏蔽各种显示屏显示本身所需的复杂电性能条件要求。接收 控制电路单元主要由微处理器、字库存储器、电池供电/充电电路、外部供电电路等构成。 遥控器与日常的电视遥控器等类似，主要包含0-9数字、上/下/左/右导航键、输入、确定、 模式、服务、亮度等按键。本发明的典型使用操作为用户首先根据国家标准GB2312-80的区位码表获得每个需要显示汉字或字符所对应的区位码，然后使用遥控器对准该电子桌牌 的红外接收头，按遥控器键“输入”后，桌牌光标开始闪烁，处于接收用户输入状态。此时， 用户依次输入各汉字或字符的区位码四位数字，汉字或字符之间用遥控器的“右导航键”移 动光标形成空格来加以区分。输入完毕后，按遥控器“确认”按键后，桌牌即自动优化排版 显示所需显示汉字或字符。上述装置采用国家标准的区位码编码，由四位数字组成，可输入各类符号、数字、 字母、汉字共6763个。为了显示美观，姓名、提示等全角汉字显示采用居中排版。字母、数 字、符号等半角字符数目较多情况时自动采用双行居中排版。显示模式除了保持静止模式 夕卜，支持跑马灯、跳动、飞入等模式。系统具有断电记忆功能，下次开机会自动显示上一次显 示的内容。若要修改显示内容，则在“输入”状态下，重新输入区位码即可。在区位码输入 过程中，用户可通过遥控器的“左/右导航键”来实现光标移动，修正已输入的区位码数字。 在输入完毕“确认”后，在正常显示状态下，通过“上/下导航键”来实现历史输入记录的循 环翻页显示。另外，通过遥控器上的“服务”按键，桌牌服务指示灯会自动亮起，提示会议后 勤工作人员进行现场人员服务。除遥控器操作外，桌牌本身设计有上/下/左/右导航键、 模式、服务、亮度等按键。本桌牌供电设计采用充电锂电池和市电两种方式进行，在市电输 入情况下，对充电电池进行充电，否则，利用锂电池供电，供电时间超过8小时以上。本发明装置可进一步进行扩展，实现对生僻汉字和字符的支持。通过对遥控器0-9 按 键升级为O-F按键，即增加A-F六个按键，实现国标GBK编码，可支持简体中文、繁体中 文、英、日、韩、俄等21886个汉字和各种符号。同时，通过对接收控制电路的简易扩展，可实 现时间、温度、动画图标显示、多条内容循环显示、ISM频段无线联网控制等功能。采用本发明的桌牌装置可不受场所限制，根据实际需要自由移动和摆放，灵活重 复应用，免去布线拆线的烦扰，系统简单，成本低廉，维护方便，具有方便、快捷、省时、省力、 易用等特点。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明实施例的硬件装置原理图；图2是本发明实施例的LED显示屏周边主要扫描驱动电路图；图3是本发明实施例的微处理器红外解码流程图；图4是本发明实施例的扩展应用原理图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，显示屏以LED点阵显示，所述的装置主要包括微处理器、LED显示屏、 存储器、行驱动电路、场驱动电路、红外接收头以及面板按键。微处理器采用常用的单片机 AT89C52。LED显示屏为16X64点阵组成，每个汉字以16X16点阵显示，字符符号以8X8 点阵显示，共可显示4个汉字人名或16个英文字符。存储器为Flash型存储器AM29F040， 容量为512KB，用于存储16X 16点阵的GB2312汉字6763个时，占用约212KB空间，剩余空 间可用于存储用户输入的历史数据。若可采用专用字库芯片代替AM29F040，则成本更低， 此时，用户输入的历史数据由微处理器内的可编程Flash存储器存储，灵活性和容量有所 降低。红外接收头采用HS0038，调制频率38kHz，接收头将接收到的红外遥控信号经前置放 大、带通滤波、峰值检波和波形整形后，直接解调出与遥控发送信号反相的TTL遥控波形。图2为本实施例的LED点阵行场驱动电路。LED显示屏由16片8X8点阵的LED 单色共阳模块组成，工作电压1. 8V，正向点亮电流约为10mA。每个汉字16X16点阵由4片 8X8点阵模块组成，分别为图2中1-4数字标记所示。对于8X8点阵的LED基本模块，当 某一行线为高电平而某一列线为低电平时，其行列交叉的点被点亮；而当某一列线为高电 平时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无论列线电平状态，对应这一行的所 有点全部为暗。图2中1-4标记所示组成的16X 16点阵中，模块1和2的8列、模块3和 4的8列分别对应相连，模块1和3的8行、模块2和4的8行分别对应相连，依次类推，组 成16X64的点阵显示屏。本实施例的LED驱动采用动态扫描设计，其中16行发光二极管共用一组列驱动寄 存器，然后通过行驱动管的分时工作，使每行LED分时工作，依序点亮。利用人眼的视觉暂 留效应，保持刷新频率大于50Hz，即可完整显示汉字和字符。对于行驱动扫描，为使电路简 单可靠，采用一个4-16译码器74HS154来完成16行的一次高低电平选择。译码器74HS154 的输入为来自微处理器的PI. 0-P1. 3四个并口。由此，经译码器译码后，形成16种不同的 行输出状态。考虑到每行64个LED全部点亮时的最大电流极限值可达640mA，单一译码器 管脚无法提供如此大的电流来驱动LED管点亮，因此在译码器输出管脚后都增加一个中功 率的PNP型达林顿三极管，以放大输出电流，点亮LED管。本实施例的场扫描驱动电路采用74HC595芯片，并以串入并出的方式进行数据锁 存和输出。74HC595为八位串行输入，三态并行输出的移位寄存器。在时钟SCK、RCK的控 制下，串口输入端SER逐个实现数据输入。对于本实施例的显示屏每横向共8个8X8点阵 LED模块，对应的需8个74HC595芯片，且每个芯片的QH'输出端与下一个芯片的SER输入 端相连，这样即可使串行数据依次输入到每个74HC595的8个移位寄存器内，在使能端低电 平到来时，数据便可并行输出。为了避免电源电压波动即行扫描管压降变化对LED点亮亮 度的影响，本实施例采用NPN三极管组成的恒流源驱动电路设计。第一行64位LED点阵数据输入在经过8X8 = 64个SCK时钟后，在数据锁存信号 RCK作用下将数据锁存。此时，行扫描驱动电路产生第一行高电平信号，交叉的LED驱动管 处于放大或截至状态，即点亮或变暗状态。由于74HC595的移位寄存器和输出锁存器独立， 并且其控制信号也各自独立，在显示某行数据的同时，可传送下一行数据，实现重叠处理。 因此在第一行LED点亮后一定延迟后，第二行的64位LED点阵数据串行输入到74HC595，随 后锁存，并同时使第一行扫描驱动电路的高电平变为低电平，第二行扫描驱动电路的低电 平变为高电平。以此类推，扫描完毕全部16行后重新回到第一行扫描，由此循环进行。通
5过控制行扫描驱动电路的使能端的占空比，可调节LED显示屏的整体显示亮度。本实施例的红外遥控器和微处理器解码格式都采用东芝码编码标准。东芝码编码 由前导码、用户码、用户码、数据码以及数据码反码组成。前导码的波形由4. 5ms的高电平 和4. 5ms的低电平组成。用户码和数据码由0/1组成，在东芝码中，用不同时长的低电平来 区分0或1。0和1的波形高电平持续时间都为0. 56ms，而表示0时低电平为0. 565ms，表 示1时低电平为1. 69ms。0和1的波形总时长分别为1. 125ms和2. 25ms。当遥控器按键被 连续按下时，东芝码不会重复发送用户码和数据码，而是通过发送前导码和两个与8位用 户码的首位数据值相反的0或1波形组成。当首位数据值为1时，重复两个0的波形，当首 位数据值为0时，重复两个1的波形，由此构成了一个完整的重复码。当一个遥控按键被按 住不放时，会先发送一个完整的编码，然后发送重复码，两次发送之间的时间间 隔为108ms。 通过遥控器的红外发送编码芯片硬件电路，设定本实施例东芝码的用户码为OxOE。图3为本实施例的遥控信号微处理器解码流程图。红外解码经接收头HS0038输出 后，通过匹配电阻接入微处理器的INTO中断口。微处理器的INTO中断配置为下降沿触发， 反相后的遥控TTL信号波形被送入到微处理器的中断口后，在每次由高电平变为低电平的 下降沿时，都会触发中断，从而进入中断服务程序。程序设置有一个计时器，计算每两次中 断之间的时间长度。程序也设置一个状态计数ER_State变量，用于统计有效解码的下降沿 数量，由此就可以得到整个遥控解码的完整波形。在解码过程中，程序通过状态计数IR_State变量来控制当前所处的解码状态。当 第一个中断到来时，IR.State为1，程序进入解码状态，打开计时器，等待下一个中断。当第二个中断到来时，此时因为IR_State状态为1，读取计时器时长并判断计时 器是否为9ms或8. 75ms 9. 25ms误差范围内。若是则确定收到前导码，IR_Statee置为 2，等待下一个中断；否则报错，IR.State恢复为1，并清除解码状态。当第三个中断到来时，当计时器读数为1. 125ms或1. OOms 1. 25ms误差范围内 时，则表明收到用户码的首位0数据(本实施例已设定用户码为OxOE)，IR_State置为3， 等待下一中断；当计时器为2. 25ms或2. Ims 2. 4ms误差范围内时，则表示收到重复码；否 则表示解码出错，IR_State置为1，退出解码状态。再后面中断到来时，通过判断计时器是否为1. 125ms或2. 25ms或它们的一定误差 范围内来判断当前码值是0或1，并且每次IR_State加1 ；否则表示解码出错，IR.State置 为1，退出解码状态；随后判断IR_State是否等于34，即判断是否为最后一个中断到来，若 是表示整个解码完成，最后判断两个用户码是否相等，数据码是否为互补，由此得到完整可 靠的数据码，保存解码数据码后退出中断。由于东芝码的两个码之间的最小间隔为108ms，所以在判断到9m时长的前导码后 进入解码状态时，设置一个130ms的定时器。如果在130ms之内没有再次收到9ms时长的 前导码，将设置IR_State变量值为1，同时清除之前的解码值，以此消除系统干扰引起的错 误解码。微处理器主程序通过主循环控制，每个循环的第一步骤为读取遥控器按键输入或 按键输入，遥控器信号中断控制解码完成后，将解码结果存入到主循环的变量。当主程序判 断没有遥控输入时，读取按键输入电平来判断是否有按键输入，为避免干扰，引入软件滤波 的方法。在读取有按键按下后，延迟5ms再次判断是否按键被按下，由此确认按键动作，否则为干扰信号。当主程序读取到有任何遥控和按键输入时，进入相应子程序处理。国家标准GB2312-80的区位码按拼音排列，用户可迅速查找每个需要显示字符对 应的区位码，对于常用人名或字符，可利用软件或手工查询的办法先建立输入索引，或者输 入保存在桌牌历史数据内，便于调用。操作员使用遥控器对准桌牌的遥控接收头，按键“输 入”后，桌牌接收遥控信号并解码后，桌牌光标开始闪烁，用户依次输入字符的区位码数字， 字符之间用遥控器“右导航键”移动光标形成空格来区分。输入完毕后，按遥控器“确认” 后，桌牌即自动排版显示所需显示字符。
显示模式除了汉字或字符的静止保持模式外，按遥控器“模式”按键，可循环支持 跑马灯、跳动、飞入等模式。系统具有断电记忆功能，下次开机会自动显示上一次内容。若 要修改显示内容，则在输入状态下，重新输入区位码。在区位码输入过程中，用户通过遥控 器的“左导航键”和“右导航键”来实现光标移动，修改已输入的区位码数字。在桌牌正常显 示状态下，通过“上导航键”和“下导航键”来实现历史输入记录的循环翻页显示。通过遥 控器“服务”按键，桌牌服务指示灯会自动亮起，提示会议后勤工作人员进行现场人员服务。 除遥控器操作外，桌牌本身设计有上/下/左/右导航键、模式、服务、亮度等按键。本桌牌 供电设计采用充电锂电池和市电两种方式进行，在市电输入情况下，对充电电池进行充电， 否则，利用锂电池供电，供电时间超过8小时以上。本发明可进一步进行扩展，实现对生僻汉字和字符的支持。通过对遥控器0-9按 键升级为O-F按键，即增加A-F六个按键，实现国标GBK编码，可支持简体中文、繁体中文、 英、日、韩、俄等21886个汉字和各种符号。若采用专用字库芯片，则可支持更多显示内容， 包括图片等。利用微处理器的并口通讯，对时间、温度等芯片的数据读取，可方便实现时间、 温度等显示。通过微处理器的串口通讯接口，可直接连接433Mhz的riFR905和2. 4G蓝牙 nRF2401系列无线数据模块，实现更完整的统一现场管理和各种呼叫服务功能，如图4所
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权利要求
一种基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，该装置包括微处理器、LED显示屏、存储器、行驱动电路、场驱动电路、红外接收头以及面板按键；用户首先根据国家标准GB2312-80的区位码表获得每个需要显示汉字或字符所对应的区位码，然后使用遥控器对准该电子桌牌的红外接收头，按遥控器键“输入”后，桌牌光标开始闪烁，处于接收用户输入状态；此时，用户依次输入各汉字或字符的区位码四位数字，汉字或字符之间用遥控器的“右导航键”移动光标形成空格来加以区分；输入完毕后，按遥控器“确认”按键后，桌牌即自动优化排版显示所需显示汉字或字符。
2.一种基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，显示屏为真空荧光显示屏 VFD, LED点阵、IXD或OLED ；遥控器与日常的电视遥控器类似，包含0_9数字、上/下/左 /右导航键、输入、确定、模式、服务及亮度按键；微处理器采用常用的单片机AT89C52，微处 理器解码格式采用东芝码编码标准；存储器为Flash型存储器AM29F040，容量为512KB ；红 外接收头采用HS0038，调制频率38kHz，接收头将接收到的红外遥控信号经前置放大、带通 滤波、峰值检波和波形整形后，直接解调出与遥控发送信号反相的TTL遥控波形。
3.根据权利要求1或2所述的基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，该系 统采用国家标准的区位码编码，由四位数字组成，可输入各类符号、数字、字母、汉字共6763 个。
4.根据权利要求1或2所述的基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，为了显 示美观，姓名、提示全角汉字显示采用居中排版；字母、数字、符号半角字符数自动采用双行 居中排版。
5.根据权利要求1或2所述的基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，系统具 有断电记忆功能，下次开机会自动显示上一次显示的内容；修改显示内容，则在“输入”状态 下，重新输入区位码即可；在区位码输入过程中，用户可通过遥控器的“左/右导航键”来实 现光标移动，修正已输入的区位码数字；在输入完毕“确认”后，在正常显示状态下，通过“上 /下导航键”来实现历史输入记录的循环翻页显示。另外，通过遥控器上的“服务”按键，桌 牌服务指示灯会自动亮起，提示会议后勤工作人员进行现场人员服务。
6.根据权利要求1或2所述的基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，除遥控 器操作外，桌牌本身设计有上/下/左/右导航键、模式、服务及亮度按键。
7.根据权利要求1或2所述的基于红外控制的无线电子桌牌装置，其特征在于，本发明 装置可进一步进行扩展，实现对生僻汉字和字符的支持；通过对遥控器0-9按键升级为O-F 按键，即增加A-F六个按键，实现国标GBK编码，可支持简体中文、繁体中文、英、日、韩、及俄 共21886个汉字和各种符号；同时，通过对接收控制电路的简易扩展，可实现时间、温度、动 画图标显示、多条内容循环显示或ISM频段无线联网控制。
全文摘要
本发明公开了一种基于红外控制的无线电子桌牌装置。该装置主要包括微处理器、LED显示屏、存储器、行驱动电路、场驱动电路、红外接收头以及面板按键。微处理器采用常用的单片机AT89C52。LED显示屏为16×64点阵组成，每个汉字以16×16点阵显示，字符符号以8×8点阵显示，共可显示4个汉字人名或16个英文字符。存储器为Flash型存储器AM29F040，容量为512KB。红外接收头采用HS0038，调制频率38kHz，接收头将接收到的红外遥控信号经前置放大、带通滤波、峰值检波和波形整形后，直接解调出与遥控发送信号反相的TTL遥控波形。采用本发明的桌牌系统可不受场所限制，根据实际需要自由移动和摆放，灵活重复应用，免去布线拆线的烦扰，具有方便、快捷、省时、省力、易用等特点。
文档编号G08C23/04GK101866587SQ20101016662
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者罗笑南, 董涛, 郭敏强, 钟似玢 申请人:中山大学深圳研究院;中山大学