Principiul de bază al designului ecranului cu LED în trenul de metrou
Principiul de bază de proiectare al ecranului de afișare cu LED-uri de metrou;Ca terminal de afișare a informațiilor orientate către public în metrou, afișajul cu LED-uri de interior are o gamă foarte largă de valori civile și comerciale.
În prezent, vehiculele de metrou care operează în China sunt, în general, echipate cu afișaj cu LED de interior, dar există puține funcții suplimentare și conținut de afișare cu un singur ecran.Pentru a coopera cu utilizarea noului sistem de informare a pasagerilor de metrou, am proiectat un nou ecran de afișare dinamică LED pentru metrou multibuz.
Ecranul de afișare nu numai că are mai multe interfețe de magistrală în comunicarea externă, dar adoptă și dispozitive cu magistrală unică și magistrală I2C în designul circuitului de control intern.
Există două feluri deEcrane LEDla metrou: unul este amplasat pe exteriorul vagonului pentru a afișa secțiunea de mers a trenului, direcția de mers și numele stației curente, care este compatibil cu chineză și engleză;Alte informații de service pot fi, de asemenea, afișate în funcție de nevoile de funcționare;Afișarea textului poate fi statică, derulare, traducere, cascadă, animație și alte efecte, iar numărul de caractere afișat este de 16 × 12 16 caractere matrice de puncte.Celălalt este afișajul LED interior al terminalului, care este plasat în tren.Afișajul LED interior al terminalului poate preseta terminalul în funcție de cerințele de funcționare a trenului și poate afișa terminalul curent în timp real, precum și temperatura curentă din tren, cu 16 caractere × Opt caractere matrice de 16 puncte.
Compoziția sistemului
Ecranul sistemului de afișare cu LED-uri este compus dintr-o unitate de control al microcomputerului cu un singur cip și o unitate de afișare.O singură unitate de afișare poate afișa 16 × 16 caractere chinezești.Dacă este produsă o anumită dimensiune a sistemului de afișare grafică LED, aceasta poate fi realizată prin utilizarea mai multor unități de afișare inteligente și metoda „blocurilor de construcție”.Comunicarea serială este utilizată între unitățile de afișare din sistem.Pe lângă controlul unității de afișare și transmiterea instrucțiunilor și semnalelor computerului superior, unitatea de control este, de asemenea, încorporată cu un senzor digital de temperatură cu o singură magistrală 18B20.Datorită designului modulului circuitului de control, dacă există cerințe pentru măsurarea umidității, 18b20 poate fi actualizat la circuitul modul compus din DS2438 de la Dallas și HIH23610 de la HoneywELL.Pentru a satisface nevoile de comunicare ale întregului vehicul, magistrala CAN este utilizată pentru comunicarea între computerul superior și fiecare unitate de control din vehicul.
design hardware
Unitatea de afișare este compusă din panou de afișare LED și circuit de afișare.Placa unității de afișare cu LED-uri este compusă din 4 module cu matrice de puncte × 64 unitate de afișare inteligentă universală cu matrice de puncte, o singură unitate de afișare poate afișa 4 caractere sau simboluri chinezești cu matrice de puncte 16 × 16.Comunicarea în serie este utilizată între unitățile de afișare din sistem, astfel încât activitatea întregului sistem să fie coordonată și unificată.Circuitul de afișare constă din două porturi de cablu plat cu 16 pini, două drivere de magistrală tri-state 74H245, un invertor 74HC04D cu șase, două decodoare 74H138 cu opt și opt zăvoare de schimbare 74HC595.Miezul circuitului de control este microcontrolerul de mare viteză 77E58 al WINBOND, iar frecvența cristalului este de 24MHz. AT29C020A este un ROM de 256K pentru stocarea unei biblioteci de caractere chinezești cu matrice de 16 × 16 puncte și un tabel de coduri ASCII cu matrice de puncte 16 × 8.AT24C020 este un EP2ROM bazat pe magistrala serială I2C, care stochează declarații prestabilite, cum ar fi numele stațiilor de metrou, salutări etc. Temperatura din vehicul este măsurată de senzorul digital de temperatură cu o singură magistrală 18b20.SJA1000 și TJA1040 sunt controler CAN bus și, respectiv, transceiver.
Proiectarea unității de circuit de control
Întregul sistem ia ca nucleu microcontrolerul dinamic 77E58 al Winbond.77E58 adoptă un nucleu de microprocesor reproiectat, iar instrucțiunile sale sunt compatibile cu seria 51.Cu toate acestea, deoarece ciclul de ceas este de numai 4 cicluri, viteza sa de rulare este în general de 2 ~ 3 ori mai mare decât 8051 tradițional la aceeași frecvență de ceas.Prin urmare, cerințele de frecvență pentru microcontroler în afișarea dinamică a caracterelor chinezești de mare capacitate sunt bine rezolvate și este oferit și câinele de pază.77E58 controlează memoria flash AT29C020 prin zăvorul 74LS373, cu o dimensiune de 256K.Deoarece capacitatea memoriei este mai mare de 64K, designul adoptă metoda de adresare a paginii, adică P1.1 și P1.2 sunt folosite pentru a selecta paginile pentru memoria flash, care este împărțită în patru pagini.Dimensiunea de adresare a fiecărei pagini este de 64K.Pe lângă selectarea cipurilor AT29C020, P1.5 asigură că P1.1 și P1.2 nu vor cauza funcționarea greșită a AT29C020 atunci când sunt reutilizate pe interfața de cablu plat cu 16 pini.Controlerul CAN este partea cheie a comunicării.Pentru a îmbunătăți capacitatea anti-interferență, se adaugă un optocupler de mare viteză 6N137 între controlerul CAN SJA1000 și transceiver-ul CAN TJA1040.Microcontrolerul selectează cipul controlerului CAN SJA1000 prin P3.0.18B20 este un dispozitiv cu o singură magistrală.Are nevoie doar de un port I/O pentru interfața dintre dispozitiv și microcontroler.Poate converti direct temperatura într-un semnal digital și îl poate scoate în serie într-un mod de cod digital de 9 biți.P1.4 este selectat în circuitul de control pentru a finaliza funcțiile de selecție a cipului și transmisie de date ale 18B20.Cablul de ceas SCL și cablul de date bidirecțional SDA al AT24C020 sunt conectate la interfețele de fir plat P1.6 și P1.7.16 pini ale microcontrolerului, care sunt părțile de interfață ale circuitului de control și ale circuitului de afișare.
Conectarea și controlul unității de afișare
Partea circuitului de afișare este conectată la portul de fir plat cu 16 pini al părții circuitului de control prin portul de fir plat cu 16 pini (1), care transmite instrucțiunile și datele microcontrolerului către circuitul de afișare LED.Firul plat cu 16 pini (2) este utilizat pentru montarea în cascadă a mai multor ecrane de afișare.Conexiunea sa este practic aceeași cu portul de fir plat cu 16 pini (1), dar trebuie remarcat faptul că capătul său R este conectat la capătul DS al celui de-al optulea 74H595 de la stânga la dreapta în Figura 2. conectat în serie cu portul cablului plat cu 16 pini (1) al următorului ecran de afișare (așa cum se arată în Figura 1).CLK este terminalul semnalului de ceas, STR este terminalul de blocare a rândului, R este terminalul de date, G (GND) și LOE sunt terminalele de activare a luminii de rând, iar A, B, C, D sunt terminalele de selectare a rândului.Funcțiile specifice ale fiecărui port sunt următoarele: A, B, C, D sunt terminale de selectare a rândurilor, care sunt utilizate pentru a controla trimiterea specifică a datelor de la computerul superior la rândul desemnat de pe panoul de afișare, iar R este datele terminal, care acceptă datele transmise de microcontroler.Secvența de lucru a unității de afișare cu LED-uri este următoarea: după ce terminalul de semnal de ceas CLK primește date la terminalul R, circuitul de control dă manual o margine de creștere a impulsului, iar STR este într-un rând de date (16 × 4) După ce toate cele 64 de date sunt transmise, este dat un puls crescător pentru a bloca datele;LOE este setat la 1 de către microcontroler pentru a ilumina linia.Schema schematică a circuitului de afișare este prezentată în Figura 3.
Design modular
Vehiculele de metrou au cerințe diferite pentru afișarea cu LED-uri de interior în funcție de situația actuală, așa că am luat în considerare pe deplin acest lucru la proiectarea circuitului, adică sub condiția de a ne asigura că funcțiile și structurile principale rămân neschimbate, modulele specifice pot fi schimbate.Această structură face ca circuitul de control LED să aibă o bună expansibilitate și ușurință în utilizare.
Modul de temperatură și umiditate
În zonele calde și ploioase din sud, deși există un aer condiționat cu temperatură constantă în mașină, umiditatea este, de asemenea, un indicator important la care pasagerilor le pasă.Modulul de temperatura si umiditate conceput de noi are functia de masurare a temperaturii si umiditatii.Modulul de temperatură și modulul de temperatură și umiditate au aceeași interfață priză, ambele fiind structuri de magistrală unică și sunt controlate de portul P1.4, deci este convenabil să le schimbați.HIH3610 este un senzor de umiditate integrat cu trei terminale cu ieșire de tensiune produs de Honeywell Company.DS2438 este un convertor A/D de 10 biți cu o singură interfață de comunicație magistrală.Cipul conține un senzor digital de temperatură de înaltă rezoluție, care poate fi utilizat pentru compensarea temperaturii senzorilor de umiditate.
modul de extindere magistrală 485
Fiind un autobuz matur și ieftin, autobuzul 485 are o poziție de neînlocuit în domeniul industrial și în domeniul traficului.Prin urmare, am proiectat un modul de extindere a magistralei 485, care poate înlocui modulul CAN original pentru comunicații externe.Modulul folosește izolarea fotoelectrică MAXIM MXL1535E ca transceiver 485.Pentru a asigura compatibilitatea controlului, atât MXL1535E, cât și SJA1000 sunt selectate prin cip prin P3.0.În plus, izolarea electrică 2500VRMS este asigurată între partea RS2485 și controler sau partea logică de control prin transformator.Circuitul de diode TVS este adăugat la partea de ieșire a modulului pentru a reduce interferența la supratensiune.Jumperele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a decide dacă să încărcați rezistența terminalului magistralei.
Proiectare software
Software-ul de sistem este compus din software de management al computerului superior și software de control al controlerului unității.Software-ul superior de gestionare a computerului este dezvoltat pe platforma de operare Windows22000 folosind C++BUILD6.0, inclusiv selectarea modului de afișare (inclusiv static, intermitent, derulare, tastare etc.), selectarea direcției de defilare (inclusiv derularea în sus și în jos și la stânga și la stânga). derulare la dreapta), ajustarea dinamică a vitezei de afișare (adică frecvența de clipire a textului, viteza de defilare, viteza de afișare a tastei etc.), introducerea conținutului afișajului, previzualizarea afișajului etc.
Când sistemul funcționează, sistemul poate afișa nu numai caractere, cum ar fi anunțul postului și reclamele, conform setărilor prestabilite, ci și introducerea manuală a caracterelor de afișare necesare.Software-ul de control al controlerului unității este programat de KEILC de 8051 și solidificat în EEPROM-ul computerului cu un singur cip 77E58.Acesta completează în principal comunicarea dintre computerele superioare și inferioare, achiziția de date despre temperatură și umiditate, controlul interfeței I/O și alte funcții.În timpul funcționării efective, precizia măsurării temperaturii ajunge la ± 0,5 ℃, iar precizia măsurării umidității ajunge la ± 2% RH
Concluzie
Această lucrare prezintă ideea de proiectare a ecranului de afișare cu LED pentru interiorul metroului din aspectele legate de proiectarea diagramei schematice hardware, structura logică, diagrama bloc de compoziție etc. Prin proiectarea modulului de interfață magistrală de câmp și a interfeței modulului de temperatură umiditate, ecranul de afișare cu LED de interior poate se adaptează la cerințele diferitelor medii și are o bună scalabilitate și versatilitate.După multe teste, ecranul de afișare cu LED de interior a fost folosit în noul sistem de informare a pasagerilor al metroului intern, iar efectul este bun.Practica demonstrează că ecranul de afișare poate completa bine afișarea statică a caracterelor și graficelor chinezești și diverse afișaje dinamice și are caracteristicile de luminozitate ridicată, fără pâlpâire, control logic simplu etc., care îndeplinește pe deplin cerințele de afișare ale vehiculelor de metrou. pentruEcrane LED.
Ora postării: 16-12-2022