Podstawowa zasada projektowania ekranu LED w pociągu metra

Podstawowa zasada projektowania ekranu LED w pociągu metra

Podstawowa zasada projektowania ekranu LED w metrze; Jako publiczny terminal wyświetlania informacji w metrze, wewnętrzny wyświetlacz LED ma bardzo szeroki zakres wartości cywilnych i komercyjnych.

Obecnie pojazdy metra eksploatowane w Chinach są ogólnie wyposażone w wewnętrzne wyświetlacze LED, ale istnieje niewiele dodatkowych funkcji i pojedyncza zawartość wyświetlanego ekranu. Aby współpracować z nowym systemem informacji pasażerskiej metra, zaprojektowaliśmy nowy, wielo-szynowy, dynamiczny wyświetlacz LED metra.

Ekran wyświetlacza ma nie tylko wiele interfejsów magistrali w komunikacji zewnętrznej, ale także wykorzystuje urządzenia z pojedynczą magistralą i magistralą I2C w projekcie obwodu sterowania wewnętrznego.

Istnieją dwa rodzaje ekranów LED w metrze: jeden jest umieszczony na zewnątrz wagonu, aby wyświetlać odcinek trasy pociągu, kierunek jazdy i nazwę aktualnej stacji, który jest kompatybilny z językiem chińskim i angielskim; Inne informacje serwisowe mogą być również wyświetlane zgodnie z potrzebami operacyjnymi; Wyświetlanie tekstu może być statyczne, przewijane, tłumaczone, kaskadowe, animowane i inne efekty, a liczba wyświetlanych znaków wynosi 16 × 12 znaków matrycowych 16 punktów. Drugi to wewnętrzny wyświetlacz LED terminalu, który jest umieszczony w pociągu. Wewnętrzny wyświetlacz LED terminalu może wstępnie ustawić terminal zgodnie z wymaganiami eksploatacyjnymi pociągu i wyświetlać aktualny terminal w czasie rzeczywistym, a także aktualną temperaturę w pociągu, z 16 znakami × Osiem znaków matrycowych 16 punktów.

Skład systemu

Ekran systemu wyświetlacza LED składa się z jednostki sterującej mikrokontrolera i jednostki wyświetlacza. Pojedyncza jednostka wyświetlacza może wyświetlać 16 × 16 chińskich znaków. Jeśli zostanie wyprodukowany system wyświetlania graficznego LED o określonym rozmiarze, można go zrealizować za pomocą kilku inteligentnych jednostek wyświetlacza i metody "klocków". Komunikacja szeregowa jest używana między jednostkami wyświetlacza w systemie. Oprócz sterowania jednostką wyświetlacza i przesyłania instrukcji i sygnałów komputera nadrzędnego, jednostka sterująca jest również osadzona z cyfrowym czujnikiem temperatury pojedynczej magistrali 18B20. Dzięki modułowej konstrukcji obwodu sterowania, jeśli istnieją wymagania dotyczące pomiaru wilgotności, 18b20 można zmodernizować do obwodu modułowego składającego się z DS2438 firmy Dallas i HIH23610 firmy HoneywELL. Aby sprostać potrzebom komunikacyjnym całego pojazdu, magistrala CAN jest używana do komunikacji między komputerem nadrzędnym a każdą jednostką sterującą w pojeździe.

Projekt sprzętu

Jednostka wyświetlacza składa się z panelu wyświetlacza LED i obwodu wyświetlacza. Płytka jednostki wyświetlacza LED składa się z 4 modułów matrycowych × 64 uniwersalnych inteligentnych jednostek wyświetlacza matrycowego, pojedyncza jednostka wyświetlacza może wyświetlać 4 znaki chińskie lub symbole matrycowe 16 × 16. Komunikacja szeregowa jest używana między jednostkami wyświetlacza w systemie, dzięki czemu praca całego systemu jest skoordynowana i ujednolicona. Obwód wyświetlacza składa się z dwóch 16-pinowych portów płaskich kabli, dwóch 74H245 trójstanowych sterowników magistrali, jednego 74HC04D sześciu inwerterów, dwóch 74H138 ośmiu dekoderów i ośmiu zatrzasków przesuwu 74HC595. Rdzeniem obwodu sterowania jest szybki mikrokontroler 77E58 firmy WINBOND, a częstotliwość kryształu wynosi 24 MHz. AT29C020A to 256K ROM do przechowywania biblioteki znaków chińskich matrycy 16 × 16 i tabeli kodów ASCII matrycy 16 × 8. AT24C020 to EP2ROM oparty na szeregowej magistrali I2C, który przechowuje wstępnie ustawione instrukcje, takie jak nazwy stacji metra, pozdrowienia itp. Temperatura w pojeździe jest mierzona przez cyfrowy czujnik temperatury pojedynczej magistrali 18b20. SJA1000 i TJA1040 to odpowiednio kontroler i transceiver magistrali CAN.

Projekt jednostki obwodu sterowania

Cały system wykorzystuje dynamiczny mikrokontroler 77E58 firmy Winbond jako rdzeń. 77E58 przyjmuje przeprojektowany rdzeń mikroprocesora, a jego instrukcje są kompatybilne z serią 51. Jednak ponieważ cykl zegara ma tylko 4 cykle, jego prędkość działania jest generalnie 2~3 razy wyższa niż tradycyjnego 8051 przy tej samej częstotliwości zegara. Dlatego wymagania częstotliwościowe dla mikrokontrolera w dynamicznym wyświetlaniu chińskich znaków o dużej pojemności są dobrze rozwiązane, a także zapewniony jest watchdog. 77E58 kontroluje pamięć flash AT29C020 za pośrednictwem zatrzasku 74LS373, o rozmiarze 256K. Ponieważ pojemność pamięci jest większa niż 64K, projekt przyjmuje metodę adresowania stronicowania, to znaczy P1.1 i P1.2 są używane do wyboru stron dla pamięci flash, która jest podzielona na cztery strony. Rozmiar adresowania każdej strony wynosi 64K. Oprócz wyboru układów AT29C020, P1.5 zapewnia, że P1.1 i P1.2 nie spowodują nieprawidłowego działania AT29C020, gdy są ponownie używane na 16-pinowym interfejsie płaskiego kabla. Kontroler CAN jest kluczową częścią komunikacji. Aby poprawić zdolność przeciwzakłóceniową, szybki transoptor 6N137 jest dodawany między kontrolerem CAN SJA1000 a transceiverem CAN TJA1040. Mikrokontroler wybiera układ kontrolera CAN SJA1000 za pośrednictwem P3.0. 18B20 to urządzenie z pojedynczą magistralą. Potrzebuje tylko jednego portu I/O do interfejsu między urządzeniem a mikrokontrolerem. Może bezpośrednio przekształcić temperaturę na sygnał cyfrowy i wyprowadzić go szeregowo w 9-bitowym trybie kodu cyfrowego. P1.4 jest wybierany w obwodzie sterowania w celu uzupełnienia wyboru układu i funkcji transmisji danych 18B20. Kabel zegara SCL i dwukierunkowy kabel danych SDA AT24C020 są odpowiednio podłączone do P1.6 i P1.7.16-pinowych interfejsów płaskich przewodów mikrokontrolera, które są częściami interfejsu obwodu sterowania i obwodu wyświetlacza.

Połączenie jednostki wyświetlacza i sterowanie

Część obwodu wyświetlacza jest połączona z 16-pinowym portem płaskiego przewodu części obwodu sterowania przez 16-pinowy port płaskiego przewodu (1), który przesyła instrukcje i dane mikrokontrolera do obwodu wyświetlacza LED. 16-pinowy płaski przewód (2) służy do kaskadowego łączenia wielu ekranów wyświetlacza. Jego połączenie jest zasadniczo takie samo jak 16-pinowy port płaskiego przewodu (1), ale należy zauważyć, że jego koniec R jest połączony z końcem DS ósmego 74H595 od lewej do prawej na rysunku 2, podczas kaskadowania, zostanie połączony szeregowo z 16-pinowym portem płaskiego kabla (1) następnego ekranu wyświetlacza (jak pokazano na rysunku 1). CLK to zacisk sygnału zegara, STR to zacisk zatrzasku wiersza, R to zacisk danych, G (GND) i LOE to zaciski włączania światła wiersza, a A, B, C, D to zaciski wyboru wiersza. Konkretne funkcje każdego portu są następujące: A, B, C, D to zaciski wyboru wiersza, które służą do kontrolowania konkretnego wysyłania danych z komputera nadrzędnego do wyznaczonego wiersza na panelu wyświetlacza, a R to zacisk danych, który akceptuje dane przesyłane przez mikrokontroler. Sekwencja robocza jednostki wyświetlacza LED jest następująca: po tym, jak zacisk sygnału zegara CLK odbierze dane na zacisku R, obwód sterowania ręcznie daje narastające zbocze impulsu, a STR jest w wierszu danych (16 × 4) Po przesłaniu wszystkich 64 danych, daje się narastające zbocze impulsu, aby zablokować dane; LOE jest ustawione na 1 przez mikrokontroler, aby podświetlić linię. Schemat obwodu wyświetlacza pokazano na rysunku 3.

Projekt modułowy

Pojazdy metra mają różne wymagania dotyczące wewnętrznego wyświetlacza LED w zależności od rzeczywistej sytuacji, dlatego w pełni wzięliśmy to pod uwagę podczas projektowania obwodu, to znaczy, pod warunkiem zapewnienia, że główne funkcje i struktury pozostają niezmienione, poszczególne moduły mogą być wymieniane. Ta struktura sprawia, że obwód sterowania LED ma dobrą rozszerzalność i łatwość użytkowania.

Moduł temperatury i wilgotności

W gorących i deszczowych obszarach na południu, chociaż w samochodzie jest klimatyzacja o stałej temperaturze, wilgotność jest również ważnym wskaźnikiem, na którym zależy pasażerom. Moduł temperatury i wilgotności zaprojektowany przez nas ma funkcję pomiaru temperatury i wilgotności. Moduł temperatury oraz moduł temperatury i wilgotności mają ten sam interfejs gniazda, oba są strukturami pojedynczej magistrali i są sterowane przez port P1.4, więc ich wymiana jest wygodna. HIH3610 to trójzaciskowy zintegrowany czujnik wilgotności z wyjściem napięciowym produkowany przez firmę Honeywell. DS2438 to 10-bitowy przetwornik A/D z interfejsem komunikacyjnym pojedynczej magistrali. Układ zawiera cyfrowy czujnik temperatury o wysokiej rozdzielczości, który może być używany do kompensacji temperatury czujników wilgotności.

Moduł rozszerzeń magistrali 485

Jako dojrzała i tania magistrala, magistrala 485 ma niezastąpioną pozycję w przemyśle i transporcie. Dlatego zaprojektowaliśmy moduł rozszerzeń magistrali 485, który może zastąpić oryginalny moduł CAN do komunikacji zewnętrznej. Moduł wykorzystuje izolację fotoelektryczną MAXIM MXL1535E jako transceiver 485. Aby zapewnić zgodność sterowania, zarówno MXL1535E, jak i SJA1000 są wybierane przez P3.0. Ponadto izolacja elektryczna 2500VRMS jest zapewniona między stroną RS2485 a kontrolerem lub stroną logiki sterowania za pośrednictwem transformatora. Obwód diody TVS jest dodawany do części wyjściowej modułu w celu zmniejszenia zakłóceń przepięciowych linii. Zworki mogą być również używane do decydowania, czy załadować rezystancję zaciskową magistrali.

Projekt oprogramowania

Oprogramowanie systemowe składa się z oprogramowania zarządzającego komputerem nadrzędnym i oprogramowania sterującego jednostką sterującą. Oprogramowanie zarządzające komputerem nadrzędnym jest opracowane na platformie operacyjnej Windows22000 przy użyciu C++BUILD6.0, w tym wybór trybu wyświetlania (w tym statyczny, migający, przewijany, pisanie itp.), wybór kierunku przewijania (w tym przewijanie w górę i w dół oraz w lewo i w prawo), regulacja prędkości dynamicznego wyświetlania (tj. częstotliwość migania tekstu, prędkość przewijania, prędkość wyświetlania pisania itp.), wprowadzanie zawartości wyświetlania, podgląd wyświetlania itp.

Gdy system jest uruchomiony, system może nie tylko wyświetlać znaki, takie jak zapowiedź stacji i reklama, zgodnie z wstępnie ustawionymi ustawieniami, ale także ręcznie wprowadzać wymagane znaki wyświetlania. Oprogramowanie sterujące jednostki sterującej jest programowane przez KEILC z 8051 i utrwalane w EEPROM komputera jednoukładowego 77E58. Wykonuje głównie komunikację między komputerami nadrzędnymi i podrzędnymi, akwizycję danych temperatury i wilgotności, sterowanie interfejsem I/O i inne funkcje. Podczas rzeczywistej pracy dokładność pomiaru temperatury sięga ± 0,5 ℃, a dokładność pomiaru wilgotności sięga ± 2% RH

Wnioski

Niniejszy artykuł przedstawia ideę projektową wewnętrznego ekranu LED metra z aspektów schematu sprzętowego, struktury logicznej, schematu blokowego kompozycji itp. Dzięki projektowi modułu interfejsu magistrali polowej i interfejsu modułu temperatury i wilgotności, wewnętrzny ekran LED może dostosować się do wymagań różnych środowisk i ma dobrą skalowalność i wszechstronność. Po wielu testach wewnętrzny ekran LED został użyty w nowym systemie informacji pasażerskiej krajowego metra, a efekt jest dobry. Praktyka dowodzi, że ekran wyświetlacza może dobrze uzupełniać statyczne wyświetlanie chińskich znaków i grafiki oraz różne dynamiczne wyświetlacze i ma cechy wysokiej jasności, braku migotania, prostej kontroli logicznej itp., co w pełni spełnia wymagania wyświetlania pojazdów metra dla ekranów LED.