Основной принцип конструкции светодиодного экрана в поезде метро
Основной принцип проектирования светодиодного экрана метро;Как общедоступный информационный терминал в метро, внутренний светодиодный дисплей имеет очень широкий спектр гражданской и коммерческой ценности.
В настоящее время вагоны метро, работающие в Китае, обычно оснащены внутренними светодиодными дисплеями, но есть несколько дополнительных функций и содержимое одного экрана.Чтобы сотрудничать с использованием новой системы информирования пассажиров метро, мы разработали новый многоканальный светодиодный динамический экран метро.
Экран дисплея не только имеет несколько интерфейсов шины для внешней связи, но также использует устройства с одной шиной и шиной I2C в конструкции внутренней схемы управления.
Есть два видасветодиодные экраныв метро: один расположен снаружи вагона для отображения участка движения поезда, направления движения и текущего названия станции, который совместим с китайским и английским языками;Другая служебная информация также может отображаться в соответствии с операционными потребностями;Отображение текста может быть статическим, с прокруткой, переводом, водопадом, анимацией и другими эффектами, а количество отображаемых символов составляет 16 × 12 16 символов с точечной матрицей.Другой — внутренний светодиодный дисплей терминала, который размещается в поезде.Внутренний светодиодный дисплей терминала может предварительно настроить терминал в соответствии с требованиями работы поезда и отображать текущий терминал в режиме реального времени, а также текущую температуру в поезде с помощью 16 символов × восемь 16-точечных матричных символов.
Состав системы
Экран системы светодиодного дисплея состоит из однокристального микрокомпьютерного блока управления и блока дисплея.Один дисплей может отображать 16 × 16 китайских иероглифов.Если производится система светодиодного графического дисплея определенного размера, это может быть реализовано с использованием нескольких интеллектуальных блоков отображения и метода «строительных блоков».Последовательная связь используется между дисплеями в системе.Помимо управления блоком индикации и передачи инструкций и сигналов вышестоящему ЭВМ, в блок управления также встроен одноканальный цифровой датчик температуры 18В20.Благодаря модульной конструкции цепи управления, если есть требования к измерению влажности, 18b20 можно модернизировать до модульной схемы, состоящей из DS2438 от Dallas и HIH23610 от HoneywELL.Чтобы удовлетворить коммуникационные потребности всего транспортного средства, шина CAN используется для связи между верхним компьютером и каждым блоком управления в транспортном средстве.
аппаратный дизайн
Блок дисплея состоит из панели светодиодного дисплея и схемы дисплея.Плата блока светодиодного дисплея состоит из 4 модулей с точечной матрицей × 64-точечного матричного универсального интеллектуального блока дисплея, один дисплей может отображать 4 китайских иероглифов или символов с матрицей 16 × 16.Между дисплеями в системе используется последовательная связь, благодаря чему работа всей системы скоординирована и унифицирована.Схема дисплея состоит из двух 16-контактных портов для плоского кабеля, двух драйверов шины с тремя состояниями 74H245, одного инвертора с шестью состояниями 74HC04D, двух восьмидекодеров 74H138 и восьми защелок сдвига 74HC595.Ядром схемы управления является высокоскоростной микроконтроллер 77E58 компании WINBOND, а частота кристалла составляет 24 МГц. AT29C020A представляет собой ПЗУ объемом 256 КБ для хранения библиотеки китайских иероглифов с матрицей 16 × 16 и кодовой таблицы ASCII с матрицей 16 × 8.AT24C020 представляет собой EP2ROM, основанный на последовательной шине I2C, в котором хранятся предустановленные сообщения, такие как названия станций метро, приветствия и т. д. Температура в транспортном средстве измеряется цифровым датчиком температуры с одной шиной 18b20.SJA1000 и TJA1040 являются контроллером шины CAN и приемопередатчиком соответственно.
Схема блока управления
В качестве ядра всей системы используется динамический микроконтроллер 77E58 компании Winbond.В 77E58 используется переработанное ядро микропроцессора, а его инструкции совместимы с серией 51.Однако, поскольку тактовый цикл составляет всего 4 такта, его рабочая скорость обычно в 2-3 раза выше, чем у традиционного 8051 при той же тактовой частоте.Таким образом, требования к частоте для микроконтроллера при динамическом отображении китайских иероглифов большой емкости хорошо решены, а также предусмотрен сторожевой таймер.77E58 управляет флэш-памятью AT29C020 через защелку 74LS373, размером 256К.Поскольку объем памяти превышает 64 КБ, в конструкции используется метод адресации постраничной адресации, то есть P1.1 и P1.2 используются для выбора страниц для флэш-памяти, которая разделена на четыре страницы.Адресный размер каждой страницы составляет 64 КБ.В дополнение к выбору микросхем AT29C020, P1.5 гарантирует, что P1.1 и P1.2 не вызовут неправильной работы AT29C020 при их повторном использовании в интерфейсе с 16-контактным плоским кабелем.Контроллер CAN является ключевой частью связи.Для улучшения помехоустойчивости между CAN-контроллером SJA1000 и CAN-приемопередатчиком TJA1040 добавлена высокоскоростная оптопара 6N137.Микроконтроллер выбирает микросхему CAN-контроллера SJA1000 через P3.0.18B20 — одношинное устройство.Для интерфейса между устройством и микроконтроллером требуется только один порт ввода-вывода.Он может напрямую преобразовывать температуру в цифровой сигнал и выводить его последовательно в режиме 9-битного цифрового кода.P1.4 выбирается в схеме управления для завершения функций выбора микросхемы и передачи данных 18B20.Кабель синхронизации SCL и двунаправленный кабель передачи данных SDA AT24C020 соответственно подключены к интерфейсам плоского провода P1.6 и P1.7.16 микроконтроллера, которые являются интерфейсными частями схемы управления и схемы отображения.
Подключение и управление блоком дисплея
Часть схемы дисплея соединена с 16-контактным портом плоского провода части схемы управления через 16-контактный порт плоского провода (1), который передает инструкции и данные микроконтроллера на схему светодиодного дисплея.16-контактный плоский провод (2) используется для каскадного подключения нескольких экранов дисплея.Его подключение в основном такое же, как у 16-контактного порта плоского провода (1), но следует отметить, что его конец R подключен к концу DS восьмого 74H595 слева направо на рисунке 2. При каскадировании он будет соединен последовательно с портом 16-контактного плоского кабеля (1) следующего экрана дисплея (как показано на рис. 1).CLK — это клемма тактового сигнала, STR — клемма защелки ряда, R — клемма данных, G (GND) и LOE — клеммы включения подсветки строки, а A, B, C, D — клеммы выбора строки.Конкретные функции каждого порта следующие: A, B, C, D — это терминалы выбора строки, которые используются для управления конкретной отправкой данных с верхнего компьютера в назначенную строку на панели дисплея, а R — это данные. терминал, который принимает данные, передаваемые микроконтроллером.Последовательность работы светодиодного дисплея следующая: после того, как клемма тактового сигнала CLK получает данные на клемме R, схема управления вручную подает передний фронт импульса, а STR находится в строке данных (16 × 4) После того, как все 64 данных переданы, подается нарастающий фронт импульса для фиксации данных;Микроконтроллер устанавливает значение LOE равным 1, чтобы линия загоралась.Принципиальная схема схемы дисплея показана на рисунке 3.
Модульная конструкция
Транспортные средства метро имеют разные требования к внутренним светодиодным дисплеям в зависимости от реальной ситуации, поэтому мы полностью учли это при проектировании схемы, то есть при условии обеспечения неизменности основных функций и структур конкретные модули могут быть взаимозаменяемы.Благодаря такой структуре схема управления светодиодами обладает хорошей расширяемостью и простотой использования.
Модуль температуры и влажности
В жарких и дождливых районах на юге, хотя в машине и есть кондиционер постоянной температуры, влажность также является важным показателем, который заботит пассажиров.Модуль температуры и влажности, разработанный нами, имеет функцию измерения температуры и влажности.Модуль температуры и модуль температуры и влажности имеют один и тот же интерфейс разъема, оба из которых представляют собой структуры с одной шиной и управляются портом P1.4, поэтому их удобно заменять.HIH3610 представляет собой трехконтактный встроенный датчик влажности с выходным напряжением производства компании Honeywell.DS2438 — это 10-битный аналого-цифровой преобразователь с коммуникационным интерфейсом с одной шиной.Чип содержит цифровой датчик температуры с высоким разрешением, который можно использовать для температурной компенсации датчиков влажности.
Модуль расширения шины 485
Будучи зрелым и дешевым автобусом, автобус 485 занимает незаменимую позицию в сфере промышленности и дорожного движения.Поэтому мы разработали модуль расширения шины 485, который может заменить оригинальный модуль CAN для внешней связи.Модуль использует фотоэлектрическую изоляцию MAXIM MXL1535E в качестве приемопередатчика 485.Чтобы обеспечить совместимость управления, микросхемы MXL1535E и SJA1000 выбираются с помощью P3.0.Кроме того, между стороной RS2485 и стороной контроллера или логики управления через трансформатор предусмотрена электрическая изоляция 2500 VRMS.В выходную часть модуля добавлена диодная схема TVS для уменьшения помех от скачков напряжения в сети.Перемычки также можно использовать, чтобы решить, следует ли нагружать сопротивление клеммы шины.
Дизайн программного обеспечения
Системное программное обеспечение состоит из программного обеспечения для управления компьютером верхнего уровня и программного обеспечения для управления контроллером агрегата.Программное обеспечение верхнего уровня управления компьютером разработано на операционной платформе Windows22000 с использованием C++BUILD6.0, включая выбор режима отображения (в том числе статический, мигающий, прокрутка, набор текста и т. д.), выбор направления прокрутки (включая прокрутку вверх и вниз, а также влево и правая прокрутка), динамическая регулировка скорости отображения (например, частота мигания текста, скорость прокрутки, скорость отображения при наборе текста и т. д.), отображение ввода содержимого, предварительный просмотр отображения и т. д.
Когда система работает, система может не только отображать такие символы, как объявление станции и реклама, в соответствии с предварительно заданными настройками, но также вручную вводить необходимые отображаемые символы.Программное обеспечение контроллера установки запрограммировано KEILC 8051 и закреплено в EEPROM однокристального компьютера 77E58.Он в основном обеспечивает связь между верхним и нижним компьютерами, сбор данных о температуре и влажности, управление интерфейсом ввода-вывода и другие функции.Во время фактической работы точность измерения температуры достигает ± 0,5 ℃, а точность измерения влажности достигает ± 2% относительной влажности.
Заключение
В этом документе представлена идея дизайна внутреннего светодиодного экрана метро с точки зрения проектирования аппаратной схемы, логической структуры, структурной блок-схемы и т. Д. Благодаря конструкции модуля интерфейса полевой шины и интерфейса модуля температуры и влажности внутренний светодиодный экран может быть адаптироваться к требованиям различных сред и обладает хорошей масштабируемостью и универсальностью.После многих испытаний внутренний светодиодный экран был использован в новой информационной системе для пассажиров местного метрополитена, и эффект оказался хорошим.Практика доказывает, что экран дисплея может хорошо дополнять статическое отображение китайских иероглифов и графики, а также различные динамические дисплеи и обладает характеристиками высокой яркости, отсутствия мерцания, простого логического управления и т. д., что полностью соответствует требованиям к отображению транспортных средств метро. засветодиодные экраны.
Время публикации: 16 декабря 2022 г.