Základný konštrukčný princíp LED obrazovky vo vlaku metra
Základný princíp dizajnu obrazovky metra LED;Ako verejne orientovaný informačný terminál v metre má vnútorný LED displej veľmi široký rozsah občianskej a obchodnej hodnoty.
V súčasnosti sú vozidlá metra prevádzkované v Číne vo všeobecnosti vybavené vnútorným LED displejom, ale existuje len málo ďalších funkcií a obsah zobrazenia na jednej obrazovke.V rámci spolupráce s využitím nového informačného systému pre cestujúcich metra sme navrhli novú dynamickú LED obrazovku multibusového metra.
Obrazovka displeja má nielen viacero zbernicových rozhraní v externej komunikácii, ale využíva aj jednozbernicové a I2C zbernicové zariadenia v dizajne interného riadiaceho obvodu.
Existujú dva druhyLED obrazovkyv metre: jeden je umiestnený na vonkajšej strane vozňa, aby sa zobrazoval úsek jazdy vlaku, smer jazdy a aktuálny názov stanice, ktorý je kompatibilný s čínštinou a angličtinou;Podľa prevádzkových potrieb je možné zobraziť aj ďalšie servisné informácie;Textové zobrazenie môže byť statické, rolovacie, prekladové, vodopádové, animačné a iné efekty a počet zobrazených znakov je 16 × 12 16 bodových maticových znakov.Druhým je terminálový vnútorný LED displej, ktorý je umiestnený vo vlaku.Vnútorný LED displej terminálu môže prednastaviť terminál podľa požiadaviek na prevádzku vlaku a zobraziť aktuálny terminál v reálnom čase, ako aj aktuálnu teplotu vo vlaku, s 16 znakmi × 8 16 bodovými znakmi.
Zloženie systému
Obrazovka LED zobrazovacieho systému sa skladá z jednočipovej mikropočítačovej riadiacej jednotky a zobrazovacej jednotky.Jedna zobrazovacia jednotka dokáže zobraziť 16 × 16 čínskych znakov.Ak je vyrobený určitý rozmer LED grafického zobrazovacieho systému, je možné ho realizovať použitím niekoľkých inteligentných zobrazovacích jednotiek a metódou „stavebných blokov“.Medzi zobrazovacími jednotkami v systéme sa používa sériová komunikácia.Okrem ovládania zobrazovacej jednotky a prenosu inštrukcií a signálov horného počítača je riadiaca jednotka tiež vybavená jednozbernicovým digitálnym snímačom teploty 18B20.Vďaka modulovej konštrukcii riadiaceho obvodu, ak sú požiadavky na meranie vlhkosti, je možné 18b20 upgradovať na modulový obvod zložený z DS2438 od Dallasu a HIH23610 od HoneywELL.Aby boli uspokojené komunikačné potreby celého vozidla, na komunikáciu medzi horným počítačom a každou riadiacou jednotkou vo vozidle sa používa zbernica CAN.
hardvérový dizajn
Zobrazovacia jednotka sa skladá z LED zobrazovacieho panelu a zobrazovacieho obvodu.Doska LED zobrazovacej jednotky sa skladá zo 4 bodových maticových modulov × 64 maticová univerzálna inteligentná zobrazovacia jednotka, jedna zobrazovacia jednotka môže zobrazovať 4 16 × 16 maticové čínske znaky alebo symboly.Medzi zobrazovacími jednotkami v systéme sa využíva sériová komunikácia, aby bola práca celého systému koordinovaná a jednotná.Zobrazovací obvod pozostáva z dvoch 16-kolíkových portov pre plochý kábel, dvoch ovládačov trojstavovej zbernice 74H245, jedného šesťinvertora 74HC04D, dvoch osem dekodérov 74H138 a ôsmich západiek radenia 74HC595.Jadrom riadiaceho obvodu je vysokorýchlostný mikrokontrolér 77E58 od WINBOND a kryštálová frekvencia je 24 MHz. AT29C020A je 256K ROM na uloženie 16 × 16 bodovej maticovej knižnice čínskych znakov a 16 × 8 bodovej matice ASCII kódovej tabuľky.AT24C020 je EP2ROM založená na I2C sériovej zbernici, ktorá ukladá prednastavené príkazy, ako sú názvy staníc metra, pozdravy atď. Teplota vo vozidle je meraná jednozbernicovým digitálnym teplotným snímačom 18b20.SJA1000 a TJA1040 sú radiče zbernice CAN a transceiver.
Návrh jednotky riadiaceho obvodu
Celý systém má ako jadro dynamický mikrokontrolér 77E58 od spoločnosti Winbond.77E58 využíva prepracované jadro mikroprocesora a jeho inštrukcie sú kompatibilné so sériou 51.Avšak, pretože cyklus hodín je iba 4 cykly, jeho prevádzková rýchlosť je vo všeobecnosti 2 až 3-krát vyššia ako u tradičného 8051 pri rovnakej frekvencii hodín.Preto sú dobre vyriešené frekvenčné požiadavky na mikrokontrolér pri dynamickom zobrazovaní veľkokapacitných čínskych znakov a je zabezpečený aj watchdog.77E58 ovláda flash pamäť AT29C020 cez západku 74LS373 s veľkosťou 256K.Keďže kapacita pamäte je väčšia ako 64 kB, dizajn využíva metódu adresovania stránkovania, to znamená, že P1.1 a P1.2 sa používajú na výber stránok pre pamäť flash, ktorá je rozdelená na štyri stránky.Veľkosť adresy každej stránky je 64 kB.Okrem výberu čipov AT29C020, P1.5 zaisťuje, že P1.1 a P1.2 nespôsobia nesprávne fungovanie AT29C020, keď sa znova použijú na 16-kolíkové rozhranie plochého kábla.Riadiaca jednotka CAN je kľúčovou súčasťou komunikácie.Na zlepšenie schopnosti proti rušeniu je medzi CAN radič SJA1000 a CAN transceiver TJA1040 pridaný vysokorýchlostný optočlen 6N137.Mikrokontrolér vyberá čip CAN radiča SJA1000 cez P3.0.18B20 je jednozbernicové zariadenie.Potrebuje iba jeden I/O port pre rozhranie medzi zariadením a mikrokontrolérom.Môže priamo konvertovať teplotu na digitálny signál a sériovo ho vysielať v režime 9-bitového digitálneho kódu.P1.4 je zvolený v riadiacom obvode, aby sa dokončil výber čipu a funkcie prenosu dát 18B20.Hodinový kábel SCL a obojsmerný dátový kábel SDA AT24C020 sú pripojené k plochým drôtovým rozhraniam P1.6 a P1.7.16 mikrokontroléra, ktoré sú časťami rozhrania riadiaceho obvodu a obvodu displeja.
Pripojenie a ovládanie zobrazovacej jednotky
Časť obvodu displeja je prepojená so 16 kolíkovým portom s plochým vodičom časti ovládacieho obvodu cez 16-kolíkový port s plochým vodičom (1), ktorý prenáša pokyny a údaje mikrokontroléra do obvodu displeja LED.16-kolíkový plochý drôt (2) sa používa na kaskádovanie viacerých obrazoviek.Jeho pripojenie je v podstate rovnaké ako u 16-kolíkového portu s plochým drôtom (1), ale treba poznamenať, že jeho koniec R je pripojený ku koncu DS ôsmeho 74H595 zľava doprava na obrázku 2. Pri kaskádovaní bude zapojený do série s portom 16-kolíkového plochého kábla (1) ďalšej obrazovky (ako je znázornené na obrázku 1).CLK je terminál hodinového signálu, STR je terminál blokovania riadkov, R je dátový terminál, G (GND) a LOE sú terminály umožňujúce osvetlenie riadkov a A, B, C, D sú terminály výberu riadkov.Špecifické funkcie každého portu sú nasledovné: A, B, C, D sú terminály na výber riadkov, ktoré sa používajú na ovládanie špecifického odosielania údajov z horného počítača do určeného riadku na paneli displeja a R sú údaje. terminál, ktorý prijíma dáta prenášané mikrokontrolérom.Pracovná postupnosť LED zobrazovacej jednotky je nasledovná: po tom, čo terminál hodinového signálu CLK prijme dáta na termináli R, riadiaci obvod manuálne vydá impulz nábežnej hrany a STR je v rade údajov (16 × 4) Po odoslaní všetkých 64 údajov sa vydá vzostupná hrana impulzu, aby sa údaje zablokovali;LOE je mikrokontrolérom nastavené na 1, aby sa rozsvietilo vedenie.Schematický diagram obvodu displeja je znázornený na obrázku 3.
Modulárny dizajn
Vozidlá metra majú rôzne požiadavky na vnútorný led displej podľa aktuálnej situácie, preto sme to pri návrhu okruhu plne zohľadnili, to znamená, že pod podmienkou, že hlavné funkcie a štruktúry zostanú nezmenené, je možné konkrétne moduly zamieňať.Vďaka tejto štruktúre má riadiaci obvod LED dobrú rozšíriteľnosť a jednoduché použitie.
Modul teploty a vlhkosti
V horúcich a daždivých oblastiach na juhu je síce v aute klimatizácia s konštantnou teplotou, ale vlhkosť je tiež dôležitým ukazovateľom, na ktorom cestujúcim záleží.Nami navrhnutý modul teploty a vlhkosti má funkciu merania teploty a vlhkosti.Teplotný modul a modul teploty a vlhkosti majú rovnaké zásuvkové rozhranie, pričom obe sú štruktúrou jednej zbernice a sú riadené portom P1.4, takže je vhodné ich vymeniť.HIH3610 je trojpólový integrovaný snímač vlhkosti s napäťovým výstupom vyrobený spoločnosťou Honeywell Company.DS2438 je 10-bitový A/D prevodník s jednozbernicovým komunikačným rozhraním.Čip obsahuje digitálny snímač teploty s vysokým rozlíšením, ktorý je možné použiť na teplotnú kompenzáciu snímačov vlhkosti.
Rozširujúci modul zbernice 485
Autobus 485 má ako vyspelý a lacný autobus nezastupiteľné miesto v priemyselnej a dopravnej oblasti.Preto sme navrhli rozširujúci modul zbernice 485, ktorý dokáže nahradiť pôvodný CAN modul pre externú komunikáciu.Modul využíva fotoelektrickú izoláciu MAXIM MXL1535E ako 485 transceiver.Aby sa zabezpečila kompatibilita riadenia, MXL1535E aj SJA1000 sú vybrané prostredníctvom P3.0.Okrem toho je zabezpečená elektrická izolácia 2500VRMS medzi stranou RS2485 a stranou ovládača alebo riadiacej logiky cez transformátor.Diódový obvod TVS je pridaný do výstupnej časti modulu, aby sa znížilo rušenie prepätím linky.Prepojky možno použiť aj na rozhodnutie, či sa má zaťažiť odpor svorky zbernice.
Návrh softvéru
Systémový softvér sa skladá z riadiaceho softvéru nadradeného počítača a riadiaceho softvéru jednotky.Softvér na správu horného počítača je vyvinutý na operačnej platforme Windows22000 s použitím C++BUILD6.0, vrátane výberu režimu zobrazenia (vrátane statického, blikajúceho, posúvania, písania atď.), výberu smeru posúvania (vrátane posúvania nahor a nadol a doľava a rolovanie vpravo), dynamické nastavenie rýchlosti zobrazenia (t. j. frekvencia blikania textu, rýchlosť rolovania, rýchlosť zobrazenia písania atď.), zadávanie obsahu displeja, náhľad displeja atď.
Keď je systém spustený, systém dokáže nielen zobraziť znaky, ako je hlásenie stanice a reklama podľa predvolených nastavení, ale aj manuálne zadať požadované znaky zobrazenia.Riadiaci softvér ovládača jednotky je naprogramovaný pomocou KEILC 8051 a upevnený v EEPROM jednočipového počítača 77E58.Dokončuje predovšetkým komunikáciu medzi horným a spodným počítačom, zber údajov o teplote a vlhkosti, ovládanie I/O rozhrania a ďalšie funkcie.Počas skutočnej prevádzky presnosť merania teploty dosahuje ± 0,5 ℃ a presnosť merania vlhkosti dosahuje ± 2% RH
Záver
Tento dokument predstavuje myšlienku dizajnu vnútornej LED obrazovky metra z hľadiska návrhu hardvérovej schémy, logickej štruktúry, blokovej schémy zloženia atď. prispôsobiť sa požiadavkám rôznych prostredí a má dobrú škálovateľnosť a všestrannosť.Po mnohých testoch bola v novom informačnom systéme pre cestujúcich domáceho metra použitá vnútorná LED obrazovka a efekt je dobrý.Prax dokazuje, že obrazovka môže dobre dokončiť statické zobrazenie čínskych znakov a grafiky a rôznych dynamických zobrazení a má vlastnosti vysokého jasu, žiadne blikanie, jednoduché logické ovládanie atď., Ktoré plne spĺňa požiadavky na zobrazenie vozidiel metra. preLED obrazovky.
Čas odoslania: 16. decembra 2022