Základní princip návrhu LED obrazovky ve vlaku metra
Základní princip designu obrazovky metra LED;Jako veřejně orientovaný informační terminál v metru má vnitřní LED displej velmi široký rozsah občanské a komerční hodnoty.
V současné době jsou vozidla metra provozovaná v Číně obecně vybavena vnitřním LED displejem, ale existuje jen málo dalších funkcí a obsah zobrazení na jedné obrazovce.Pro spolupráci s využitím nového informačního systému pro cestující metra jsme navrhli nový multibusový metro LED dynamický displej.
Obrazovka displeje má nejen více sběrnicových rozhraní v externí komunikaci, ale také přijímá zařízení s jednou sběrnicí a I2C sběrnicí v návrhu vnitřního řídicího obvodu.
Existují dva druhyLED obrazovkyv metru: jeden je umístěn na vnější straně vagónu pro zobrazení úseku jízdy vlaku, směru jízdy a aktuálního názvu stanice, který je kompatibilní s čínštinou a angličtinou;Podle provozních potřeb lze zobrazit i další servisní informace;Zobrazení textu může být statické, rolování, překlad, vodopád, animace a další efekty a počet zobrazených znaků je 16 × 12 16 tečkovaných znaků.Druhým je vnitřní LED displej terminálu, který je umístěn ve vlaku.Vnitřní LED displej terminálu může přednastavit terminál podle požadavků na provoz vlaku a zobrazovat aktuální terminál v reálném čase, stejně jako aktuální teplotu ve vlaku, s 16 znaky × 8 16 tečkovými znaky.
Složení systému
Obrazovka LED zobrazovacího systému se skládá z jednočipové mikropočítačové řídicí jednotky a zobrazovací jednotky.Jedna zobrazovací jednotka může zobrazit 16 × 16 čínských znaků.Pokud se vyrábí určitý rozměr LED grafického zobrazovacího systému, lze jej realizovat pomocí několika inteligentních zobrazovacích jednotek a metodou „stavebnic“.Mezi zobrazovacími jednotkami v systému se používá sériová komunikace.Kromě ovládání zobrazovací jednotky a přenosu instrukcí a signálů horního počítače je řídící jednotka také osazena jednosběrnicovým digitálním teplotním senzorem 18B20.Díky modulové konstrukci řídicího obvodu, pokud existují požadavky na měření vlhkosti, lze 18b20 upgradovat na modulový obvod složený z DS2438 od Dallasu a HIH23610 od HoneywELL.Aby byly uspokojeny komunikační potřeby celého vozidla, je pro komunikaci mezi horním počítačem a každou řídící jednotkou ve vozidle použita sběrnice CAN.
hardwarový design
Zobrazovací jednotka se skládá z LED zobrazovacího panelu a zobrazovacího obvodu.Deska LED zobrazovací jednotky se skládá ze 4 maticových modulů × 64 maticové univerzální inteligentní zobrazovací jednotky, jedna zobrazovací jednotka může zobrazovat 4 16 × 16 maticové čínské znaky nebo symboly.Mezi zobrazovacími jednotkami v systému je využívána sériová komunikace, takže práce celého systému je koordinována a sjednocena.Zobrazovací obvod se skládá ze dvou 16pinových plochých kabelových portů, dvou třístavových ovladačů sběrnice 74H245, jednoho 74HC04D šesti invertoru, dvou 74H138 osmi dekodérů a osmi řadicích západek 74HC595.Jádrem řídicího obvodu je vysokorychlostní mikrokontrolér 77E58 od WINBOND a frekvence krystalu je 24 MHz. AT29C020A je 256K ROM pro uložení 16 × 16 bodové maticové knihovny čínských znaků a 16 × 8 bodové matice ASCII kódové tabulky.AT24C020 je EP2ROM založená na sériové sběrnici I2C, která ukládá přednastavené příkazy, jako jsou názvy stanic metra, pozdravy atd. Teplota ve vozidle je měřena jednosběrnicovým digitálním teplotním senzorem 18b20.SJA1000 a TJA1040 jsou řadiče sběrnice CAN a transceiver.
Návrh jednotky řídicího obvodu
Jádrem celého systému je dynamický mikrokontrolér 77E58 společnosti Winbond.77E58 využívá přepracované jádro mikroprocesoru a jeho instrukce jsou kompatibilní s řadou 51.Protože však hodinový cyklus je pouze 4 cykly, jeho provozní rychlost je obecně 2 až 3krát vyšší než u tradičního 8051 při stejné hodinové frekvenci.Dobře jsou tedy vyřešeny frekvenční požadavky na mikrokontrolér při dynamickém zobrazování velkokapacitních čínských znaků a zajištěn je i hlídací pes.77E58 ovládá flash paměť AT29C020 přes západku 74LS373 o velikosti 256K.Protože kapacita paměti je větší než 64 kB, návrh využívá metodu adresování stránkování, to znamená, že P1.1 a P1.2 se používají k výběru stránek pro flash paměť, která je rozdělena do čtyř stránek.Velikost adresování každé stránky je 64 kB.Kromě výběru čipů AT29C020 zajišťuje P1.5, že P1.1 a P1.2 nezpůsobí nesprávnou funkci AT29C020, když jsou znovu použity na 16pinovém rozhraní plochého kabelu.Ovladač CAN je klíčovou součástí komunikace.Pro zlepšení schopnosti proti rušení je mezi CAN kontrolér SJA1000 a CAN transceiver TJA1040 přidán vysokorychlostní optočlen 6N137.Mikrokontrolér vybírá čip řadiče CAN SJA1000 přes P3.0.18B20 je zařízení s jednou sběrnicí.Potřebuje pouze jeden I/O port pro rozhraní mezi zařízením a mikrokontrolérem.Může přímo převádět teplotu na digitální signál a sériově jej vysílat v režimu 9bitového digitálního kódu.P1.4 je vybrán v řídicím obvodu, aby se dokončil výběr čipu a funkce přenosu dat 18B20.Hodinový kabel SCL a obousměrný datový kabel SDA AT24C020 jsou připojeny k plochým drátovým rozhraním P1.6 a P1.7.16 mikrokontroléru, což jsou části rozhraní řídicího obvodu a obvodu displeje.
Připojení a ovládání zobrazovací jednotky
Část zobrazovacího obvodu je propojena s 16kolíkovým plochým portem části řídicího obvodu přes 16kolíkový plochý vodičový port (1), který přenáší pokyny a data mikrokontroléru do obvodu displeje LED.16kolíkový plochý vodič (2) se používá pro kaskádování více obrazovek.Jeho zapojení je v podstatě stejné jako u 16pinového plochého drátového portu (1), ale je třeba poznamenat, že jeho R konec je připojen ke konci DS osmého 74H595 zleva doprava na obrázku 2. Při kaskádování bude zapojen do série s portem 16kolíkového plochého kabelu (1) na další obrazovce (jak je znázorněno na obrázku 1).CLK je svorka hodinového signálu, STR je svorka se západkou řádku, R je datová svorka, G (GND) a LOE jsou svorky pro aktivaci osvětlení řádku a A, B, C, D jsou svorky pro volbu řady.Specifické funkce každého portu jsou následující: A, B, C, D jsou terminály pro výběr řádků, které se používají k ovládání konkrétního odesílání dat z horního počítače do určeného řádku na zobrazovacím panelu, a R jsou data terminál, který přijímá data přenášená mikrokontrolérem.Pracovní sekvence LED zobrazovací jednotky je následující: poté, co terminál hodinového signálu CLK přijme data na svorce R, řídicí obvod manuálně vydá impulzní vzestupnou hranu a STR je v řadě dat (16 × 4) Poté, co je všech 64 dat přeneseno, dojde k náběžné hraně impulsu, aby se data zablokovala;LOE je mikrokontrolérem nastaveno na 1, aby se linka rozsvítila.Schéma obvodu displeje je znázorněno na obrázku 3.
Modulární design
Vozidla metra mají různé požadavky na vnitřní led displej podle aktuální situace, proto jsme to při návrhu okruhu plně zohlednili, to znamená, že za předpokladu, že hlavní funkce a struktury zůstanou nezměněny, lze konkrétní moduly zaměnit.Díky této struktuře má řídicí obvod LED dobrou rozšiřitelnost a snadné použití.
Modul teploty a vlhkosti
V horkých a deštivých oblastech na jihu je sice v autě klimatizace s konstantní teplotou, ale vlhkost je také důležitým ukazatelem, na kterém cestujícím záleží.Námi navržený modul teploty a vlhkosti má funkci měření teploty a vlhkosti.Teplotní modul a modul teploty a vlhkosti mají stejné zásuvkové rozhraní, přičemž oba jsou strukturou jedné sběrnice a jsou řízeny portem P1.4, takže je vhodné je vyměnit.HIH3610 je třípólový integrovaný senzor vlhkosti s napěťovým výstupem vyrobený společností Honeywell Company.DS2438 je 10bitový A/D převodník s komunikačním rozhraním jedné sběrnice.Čip obsahuje digitální teplotní senzor s vysokým rozlišením, který lze použít pro teplotní kompenzaci vlhkostních senzorů.
485 rozšiřující modul sběrnice
Autobus 485 má jako vyspělý a levný autobus nezastupitelné místo v průmyslové a dopravní oblasti.Proto jsme navrhli rozšiřující modul sběrnice 485, který může nahradit původní CAN modul pro externí komunikaci.Modul využívá fotoelektrickou izolaci MXL1535E MAXIM jako transceiver 485.Aby byla zajištěna kompatibilita ovládání, jsou čipy MXL1535E i SJA1000 vybrány prostřednictvím P3.0.Kromě toho je mezi stranou RS2485 a řídicí jednotkou nebo stranou řídicí logiky zajištěna elektrická izolace 2500VRMS prostřednictvím transformátoru.Do výstupní části modulu je přidán diodový obvod TVS, aby se snížilo rušení přepětím ve vedení.Pomocí propojek lze také rozhodnout, zda zatížit odpor svorky sběrnice.
Návrh softwaru
Systémový software se skládá ze softwaru pro správu nadřazeného počítače a softwaru pro řízení řídicí jednotky jednotky.Software pro správu horního počítače je vyvinut na operační platformě Windows22000 s použitím C++BUILD6.0, včetně výběru režimu zobrazení (včetně statického, blikání, rolování, psaní atd.), výběru směru rolování (včetně rolování nahoru a dolů a doleva a rolování vpravo), dynamické nastavení rychlosti zobrazení (tj. frekvence blikání textu, rychlost rolování, rychlost zobrazení psaní atd.), zadávání obsahu displeje, náhled displeje atd.
Když systém běží, může systém nejen zobrazovat znaky, jako je hlášení stanice a reklama podle přednastavených nastavení, ale také ručně vkládat požadované znaky zobrazení.Řídicí software řídicí jednotky jednotky je naprogramován pomocí KEILC 8051 a uložen v EEPROM jednočipového počítače 77E58.Dokončuje především komunikaci mezi horním a dolním počítačem, sběr dat o teplotě a vlhkosti, ovládání I/O rozhraní a další funkce.Během skutečného provozu dosahuje přesnost měření teploty ± 0,5 ℃ a přesnost měření vlhkosti dosahuje ± 2 % RH
Závěr
Tento dokument představuje myšlenku designu vnitřní LED obrazovky metra z hlediska návrhu hardwarového schematického diagramu, logické struktury, blokového schématu složení atd. Prostřednictvím návrhu modulu rozhraní sběrnice pole a rozhraní modulu teploty vlhkosti může vnitřní LED obrazovka přizpůsobit se požadavkům různých prostředí a má dobrou škálovatelnost a všestrannost.Po mnoha testech byla vnitřní LED obrazovka použita v novém informačním systému pro cestující vnitrostátního metra a efekt je dobrý.Praxe dokazuje, že obrazovka může dobře dokončit statické zobrazení čínských znaků a grafiky a různých dynamických zobrazení a má vlastnosti vysokého jasu, žádné blikání, jednoduché logické ovládání atd., což plně vyhovuje požadavkům na zobrazení vozidel metra proLED obrazovky.
Čas odeslání: 16. prosince 2022