Principi bàsic de disseny de la pantalla LED al tren del metro
El principi bàsic de disseny de la pantalla LED del metro;Com a terminal de visualització d'informació orientada al públic al metro, la pantalla LED d'interior té una gamma molt àmplia de valor civil i comercial.
Actualment, els vehicles de metro que operen a la Xina generalment estan equipats amb una pantalla led interior, però hi ha poques funcions addicionals i contingut de pantalla única.Per tal de cooperar amb l'ús del nou sistema d'informació de passatgers del metro, hem dissenyat una nova pantalla dinàmica LED de metro multibus.
La pantalla de visualització no només té múltiples interfícies de bus en comunicació externa, sinó que també adopta un únic bus i dispositius de bus I2C en el disseny del circuit de control intern.
Hi ha dos tipus depantalles LEDal metro: un es col·loca a l'exterior del vagó per mostrar la secció de marxa del tren, la direcció de marxa i el nom de l'estació actual, compatible amb el xinès i l'anglès;També es poden mostrar altres dades de servei segons les necessitats d'operació;La visualització de text pot ser estàtica, de desplaçament, traducció, cascada, animació i altres efectes, i el nombre de caràcters que es mostren és de 16 × 12 16 caràcters de matriu de punts.L'altre és la pantalla LED interior del terminal, que es col·loca al tren.La pantalla LED interior del terminal pot preestablir el terminal segons els requisits de funcionament del tren i mostrar el terminal actual en temps real, així com la temperatura actual del tren, amb 16 caràcters × vuit caràcters de matriu de 16 punts.
Composició del sistema
La pantalla del sistema de visualització LED es compon d'una unitat de control de microordinador d'un sol xip i una unitat de visualització.Una sola unitat de visualització pot mostrar 16 × 16 caràcters xinesos.Si es produeix una determinada mida de sistema de visualització gràfica LED, es pot realitzar utilitzant diverses unitats de visualització intel·ligents i el mètode de "blocs de construcció".La comunicació en sèrie s'utilitza entre les unitats de visualització del sistema.A més de controlar la unitat de visualització i transmetre les instruccions i senyals de l'ordinador superior, la unitat de control també està integrada amb un sensor de temperatura digital de bus únic 18B20.Gràcies al disseny del mòdul del circuit de control, si hi ha requisits per a la mesura d'humitat, 18b20 es pot actualitzar al circuit del mòdul compost per DS2438 de Dallas i HIH23610 de HoneywELL.Per tal de satisfer les necessitats de comunicació de tot el vehicle, s'utilitza el bus CAN per a la comunicació entre l'ordinador superior i cada unitat de control del vehicle.
disseny de maquinari
La unitat de visualització es compon d'un panell de visualització LED i un circuit de visualització.La placa de la unitat de visualització LED es compon de 4 mòduls de matriu de punts × 64 unitats de visualització intel·ligents universals amb matriu de punts, una sola unitat de visualització pot mostrar 4 caràcters o símbols xinesos de 16 × 16 punts.La comunicació en sèrie s'utilitza entre les unitats de visualització del sistema, de manera que el treball de tot el sistema està coordinat i unificat.El circuit de visualització consta de dos ports de cable pla de 16 pins, dos controladors de bus triestat 74H245, un inversor de sis 74HC04D, dos descodificadors de vuit 74H138 i vuit pestells de canvi 74HC595.El nucli del circuit de control és el microcontrolador d'alta velocitat 77E58 de WINBOND, i la freqüència del cristall és de 24MHz. AT29C020A és una ROM de 256K per emmagatzemar una biblioteca de caràcters xinesos de 16 × 16 punts i una taula de codis ASCII de 16 × 8 punts.AT24C020 és un EP2ROM basat en el bus sèrie I2C, que emmagatzema declaracions preestablertes, com ara noms d'estacions de metro, salutacions, etc. La temperatura del vehicle es mesura amb el sensor de temperatura digital d'un bus 18b20.SJA1000 i TJA1040 són controlador de bus CAN i transceptor respectivament.
Disseny de la unitat de circuit de control
Tot el sistema pren com a nucli el microcontrolador dinàmic 77E58 de Winbond.El 77E58 adopta un nucli de microprocessador redissenyat i les seves instruccions són compatibles amb la sèrie 51.Tanmateix, com que el cicle de rellotge és de només 4 cicles, la seva velocitat de funcionament generalment és de 2 a 3 vegades superior a la del 8051 tradicional a la mateixa freqüència de rellotge.Per tant, els requisits de freqüència per al microcontrolador a la visualització dinàmica de caràcters xinesos de gran capacitat estan ben resolts i també es proporciona el gos guardià.El 77E58 controla la memòria flaix AT29C020 mitjançant el pestell 74LS373, amb una mida de 256K.Com que la capacitat de memòria és superior a 64K, el disseny adopta el mètode d'adreçament de paginació, és a dir, P1.1 i P1.2 s'utilitzen per seleccionar pàgines per a la memòria flash, que es divideix en quatre pàgines.La mida d'adreçament de cada pàgina és de 64K.A més de seleccionar xips AT29C020, P1.5 assegura que P1.1 i P1.2 no provocaran un mal funcionament de l'AT29C020 quan es reutilitzin a la interfície de cable pla de 16 pins.El controlador CAN és la part clau de la comunicació.Per tal de millorar la capacitat anti-interferència, s'afegeix un optoacoblador d'alta velocitat 6N137 entre el controlador CAN SJA1000 i el transceptor CAN TJA1040.El microcontrolador selecciona el xip del controlador CAN SJA1000 mitjançant P3.0.18B20 és un dispositiu de bus únic.Només necessita un port d'E/S per a la interfície entre el dispositiu i el microcontrolador.Pot convertir directament la temperatura en un senyal digital i enviar-la en sèrie en un mode de codi digital de 9 bits.P1.4 es selecciona al circuit de control per completar les funcions de selecció de xip i transmissió de dades de 18B20.El cable de rellotge SCL i el cable de dades bidireccional SDA d'AT24C020 estan connectats respectivament a les interfícies de cable pla P1.6 i P1.7.16 del microcontrolador, que són les parts d'interfície del circuit de control i el circuit de visualització.
Connexió i control de la unitat de visualització
La part del circuit de visualització està connectada amb el port de cable pla de 16 pins de la part del circuit de control mitjançant el port de cable pla de 16 pins (1), que transmet les instruccions i dades del microcontrolador al circuit de visualització LED.El cable pla de 16 pins (2) s'utilitza per connectar múltiples pantalles de visualització en cascada.La seva connexió és bàsicament la mateixa que el port de cable pla de 16 pins (1), però cal tenir en compte que el seu extrem R està connectat a l'extrem DS del vuitè 74H595 d'esquerra a dreta a la figura 2, en cascada, serà connectat en sèrie amb el port de cable pla de 16 pins (1) de la següent pantalla (com es mostra a la figura 1).CLK és el terminal de senyal de rellotge, STR és el terminal de tancament de fila, R és el terminal de dades, G (GND) i LOE són els terminals d'habilitació de la fila i A, B, C, D són els terminals de selecció de fila.Les funcions específiques de cada port són les següents: A, B, C, D són terminals de selecció de fila, que s'utilitzen per controlar l'enviament específic de dades des de l'ordinador superior a la fila designada al tauler de visualització, i R són les dades. terminal, que accepta les dades transmeses pel microcontrolador.La seqüència de treball de la unitat de visualització LED és la següent: després que el terminal de senyal de rellotge CLK rebi dades al terminal R, el circuit de control dóna manualment un pols de front ascendent i l'STR està en una fila de dades (16 × 4) Després de transmetre les 64 dades, es dóna un flanc ascendent de pols per bloquejar les dades;El microcontrolador estableix el LOE a 1 per il·luminar la línia.El diagrama esquemàtic del circuit de visualització es mostra a la figura 3.
Disseny modular
Els vehicles de metro tenen diferents requisits per a la pantalla led interior segons la situació real, per la qual cosa ho hem considerat completament a l'hora de dissenyar el circuit, és a dir, amb la condició de garantir que les funcions i estructures principals es mantinguin sense canvis, es poden intercanviar mòduls específics.Aquesta estructura fa que el circuit de control LED tingui una bona expansibilitat i facilitat d'ús.
Mòdul de temperatura i humitat
A les zones càlides i plujoses del sud, tot i que hi ha un aire condicionat de temperatura constant al cotxe, la humitat també és un indicador important que preocupa als passatgers.El mòdul de temperatura i humitat dissenyat per nosaltres té la funció de mesurar la temperatura i la humitat.El mòdul de temperatura i el mòdul de temperatura i humitat tenen la mateixa interfície d'endoll, tots dos són estructures de bus únic i estan controlats pel port P1.4, de manera que és convenient intercanviar-los.HIH3610 és un sensor d'humitat integrat de tres terminals amb sortida de tensió produït per Honeywell Company.DS2438 és un convertidor A/D de 10 bits amb una interfície de comunicació de bus única.El xip conté un sensor de temperatura digital d'alta resolució, que es pot utilitzar per a la compensació de temperatura dels sensors d'humitat.
Mòdul d'expansió de bus 485
Com a autobús madur i barat, l'autobús 485 té una posició insubstituïble en el camp industrial i el camp del trànsit.Per tant, hem dissenyat un mòdul d'expansió de bus 485, que pot substituir el mòdul CAN original per a la comunicació externa.El mòdul utilitza l'aïllament fotoelèctric MXL1535E de MAXIM com a transceptor 485.Per garantir la compatibilitat del control, tant MXL1535E com SJA1000 són xips seleccionats mitjançant P3.0.A més, es proporciona un aïllament elèctric de 2500VRMS entre el costat RS2485 i el controlador o el costat lògic de control mitjançant el transformador.S'afegeix un circuit de díode TVS a la part de sortida del mòdul per reduir la interferència de sobretensió de la línia.Els ponts també es poden utilitzar per decidir si es carrega la resistència del terminal del bus.
Disseny de programari
El programari del sistema es compon de programari de gestió de l'ordinador superior i programari de control del controlador de la unitat.El programari de gestió de l'ordinador superior es desenvolupa a la plataforma operativa Windows22000 utilitzant C++BUILD6.0, inclosa la selecció del mode de visualització (incloent-hi estàtic, intermitent, desplaçament, escriptura, etc.), selecció de direcció de desplaçament (incloent desplaçament amunt i avall i esquerra i esquerra). desplaçament a la dreta), ajust dinàmic de velocitat de visualització (és a dir, freqüència de parpelleig del text, velocitat de desplaçament, velocitat de visualització d'escriptura, etc.), entrada de contingut de visualització, vista prèvia de la pantalla, etc.
Quan el sistema està en funcionament, el sistema no només pot mostrar els caràcters com l'anunci de l'estació i l'anunci d'acord amb la configuració predeterminada, sinó que també pot introduir manualment els caràcters de visualització necessaris.El programari de control del controlador de la unitat està programat per KEILC de 8051 i es solidifica a l'EEPROM de l'ordinador únic xip 77E58.Completa principalment la comunicació entre els ordinadors superior i inferior, l'adquisició de dades de temperatura i humitat, control de la interfície d'E/S i altres funcions.Durant el funcionament real, la precisió de la mesura de la temperatura arriba a ± 0,5 ℃ i la precisió de la mesura de la humitat arriba al ± 2% RH
Conclusió
Aquest article presenta la idea de disseny de la pantalla LED interior del metro des dels aspectes del disseny del diagrama esquemàtic de maquinari, l'estructura lògica, el diagrama de blocs de la composició, etc. Mitjançant el disseny del mòdul d'interfície de bus de camp i la interfície del mòdul d'humitat de temperatura, la pantalla de pantalla LED d'interior pot s'adapten als requisits dels diferents entorns, i té una bona escalabilitat i versatilitat.Després de moltes proves, la pantalla led interior s'ha utilitzat al nou sistema d'informació de passatgers del metro nacional i l'efecte és bo.La pràctica demostra que la pantalla de visualització pot completar bé la visualització estàtica de caràcters i gràfics xinesos i diverses pantalles dinàmiques, i té les característiques d'alta brillantor, sense parpelleig, control lògic senzill, etc., que compleix totalment els requisits de visualització dels vehicles del metro. perpantalles LED.
Hora de publicació: 16-12-2022