Основен принцип на проектиране на LED дисплей във влака на метрото
Основният принцип на проектиране на светодиодния дисплей на метрото;Като обществено ориентиран информационен дисплей в метрото, вътрешният LED дисплей има много широк спектър от гражданска и търговска стойност.
Понастоящем превозните средства на метрото, работещи в Китай, обикновено са оборудвани с вътрешен LED дисплей, но има няколко допълнителни функции и съдържание на един екран.За да си сътрудничим с използването на новата информационна система за пътниците в метрото, ние проектирахме нов метро LED динамичен екран с много автобуси.
Екранът на дисплея не само има множество шинни интерфейси във външна комуникация, но също така приема единична шина и I2C шинни устройства в дизайна на вътрешната верига за управление.
Има два видаLED екранив метрото: единият се поставя от външната страна на вагона, за да показва движещата се секция на влака, посоката на движение и името на текущата станция, което е съвместимо с китайски и английски;Друга сервизна информация също може да бъде показана според оперативните нужди;Дисплеят на текста може да бъде статичен, превъртане, превод, водопад, анимация и други ефекти, а броят на показаните знаци е 16 × 12 16 матрични знака.Другият е крайният вътрешен LED дисплей, който е поставен във влака.Вътрешният LED дисплей на терминала може предварително да настрои терминала според изискванията за работа на влака и да показва текущия терминал в реално време, както и текущата температура във влака, с 16 знака × осем 16 матрични знака.
Състав на системата
Екранът на LED дисплейната система се състои от едночипов микрокомпютърен контролен блок и дисплей.Един дисплей може да показва 16 × 16 китайски символа.Ако се произвежда определен размер LED графична дисплейна система, тя може да бъде реализирана чрез използване на няколко интелигентни дисплейни единици и метода на „строителни елементи“.Използва се серийна комуникация между дисплейните модули в системата.В допълнение към управлението на дисплея и предаването на инструкциите и сигналите на горния компютър, контролното устройство също е вградено с цифров температурен сензор 18B20 с една шина.Благодарение на модулния дизайн на управляващата верига, ако има изисквания за измерване на влажността, 18b20 може да бъде надграден до модулна верига, съставена от DS2438 от Dallas и HIH23610 от HoneywELL.За да отговори на комуникационните нужди на цялото превозно средство, CAN шината се използва за комуникация между горния компютър и всеки контролен блок в превозното средство.
хардуерен дизайн
Дисплеят се състои от LED дисплей панел и дисплейна верига.Платката на светодиодния дисплей е съставена от 4 матрични модула × 64 точкова матрица универсален интелигентен дисплей, един дисплей може да показва 4 16 × 16 матрични китайски символа или символи.Използва се серийна комуникация между дисплейните модули в системата, така че работата на цялата система да е координирана и унифицирана.Веригата на дисплея се състои от два 16-щифтови порта за плосък кабел, два 74H245 драйвера за шина с три състояния, един 74HC04D шест инвертор, два 74H138 осем декодера и осем 74HC595 ключалки за смяна.Ядрото на управляващата верига е високоскоростният микроконтролер 77E58 на WINBOND, а кристалната честота е 24MHz. AT29C020A е 256K ROM за съхранение на 16 × 16 матрична библиотека с китайски знаци и 16 × 8 точкова матрица ASCII кодова таблица.AT24C020 е EP2ROM, базиран на I2C серийна шина, която съхранява предварително зададени изявления, като имена на станции на метрото, поздрави и т.н. Температурата в превозното средство се измерва от единичен шинен цифров температурен сензор 18b20.SJA1000 и TJA1040 са съответно контролер и трансивър на CAN шина.
Дизайн на управляващата верига
Цялата система използва динамичния микроконтролер 77E58 на Winbond като ядро.77E58 използва ново проектирано микропроцесорно ядро и инструкциите му са съвместими със серия 51.Въпреки това, тъй като тактовият цикъл е само 4 цикъла, неговата скорост на работа обикновено е 2~3 пъти по-висока от традиционния 8051 при същата тактова честота.Поради това честотните изисквания за микроконтролера в динамичния дисплей на китайски символи с голям капацитет са добре решени и също така е осигурен контролер.77E58 управлява флаш паметта AT29C020 чрез ключалката 74LS373, с размер 256K.Тъй като капацитетът на паметта е по-голям от 64K, дизайнът приема метода за адресиране на пейджинг, т.е. P1.1 и P1.2 се използват за избор на страници за флаш паметта, която е разделена на четири страници.Размерът на адресиране на всяка страница е 64K.В допълнение към избора на чипове AT29C020, P1.5 гарантира, че P1.1 и P1.2 няма да причинят неправилна работа на AT29C020, когато се използват повторно на 16-пиновия плосък кабелен интерфейс.CAN контролерът е ключовата част от комуникацията.За да се подобри способността за предотвратяване на смущения, между CAN контролера SJA1000 и CAN трансивъра TJA1040 е добавен високоскоростен оптрон 6N137.Микроконтролерът избира чипа CAN контролер SJA1000 чрез P3.0.18B20 е устройство с една шина.Необходим е само един I/O порт за интерфейса между устройството и микроконтролера.Той може директно да преобразува температурата в цифров сигнал и да го извежда последователно в режим на 9-битов цифров код.P1.4 е избран в контролната верига, за да завърши функциите за избор на чип и предаване на данни на 18B20.Кабелът за часовник SCL и двупосочният кабел за данни SDA на AT24C020 са свързани съответно към P1.6 и P1.7.16 щифтови интерфейси с плосък проводник на микроконтролера, които са интерфейсните части на управляващата верига и веригата на дисплея.
Свързване и управление на дисплея
Частта на веригата на дисплея е свързана с 16-пиновия порт за плосък проводник на частта на управляващата верига чрез 16-пиновия порт с плосък проводник (1), който предава инструкциите и данните на микроконтролера към веригата на LED дисплея.16-щифтовият плосък проводник (2) се използва за каскадно свързване на множество дисплеи.Връзката му е основно същата като 16-пиновия порт с плосък проводник (1), но трябва да се отбележи, че неговият R край е свързан към DS края на осмия 74H595 отляво надясно на фигура 2. При каскадно свързване ще бъде свързан последователно с порта за 16-щифтов плосък кабел (1) на следващия екран на дисплея (както е показано на фигура 1).CLK е клемата за часовников сигнал, STR е клемата за фиксиране на реда, R е клемата за данни, G (GND) и LOE са клемите за активиране на светлината на реда и A, B, C, D са клемите за избор на ред.Специфичните функции на всеки порт са както следва: A, B, C, D са терминали за избор на ред, които се използват за управление на конкретното изпращане на данни от горния компютър към определения ред на панела на дисплея, а R е данните терминал, който приема данните, предавани от микроконтролера.Работната последователност на модула за LED дисплей е следната: след като клемата на часовниковия сигнал CLK получи данни на клемата R, управляващата верига ръчно дава нарастващ фронт на импулса и STR е в ред от данни (16 × 4) След като всички 64 данни са предадени, се дава нарастващ фронт на импулса, за да се задържат данните;LOE се настройва на 1 от микроконтролера, за да светне линията.Схематичната диаграма на веригата на дисплея е показана на фигура 3.
Модулен дизайн
Метро превозните средства имат различни изисквания за вътрешен led дисплей според действителната ситуация, така че ние сме взели предвид това при проектирането на веригата, т.е. при условие, че основните функции и структури остават непроменени, специфични модули могат да бъдат разменени.Тази структура прави веригата за управление на LED има добра разширяемост и лесна употреба.
Модул за температура и влажност
В горещите и дъждовни райони на юг, въпреки че в колата има климатик с постоянна температура, влажността също е важен показател, за който се интересуват пътниците.Проектираният от нас модул за температура и влажност има функция за измерване на температура и влажност.Температурният модул и модулът за температура и влажност имат един и същ интерфейс на гнездото, като и двата са структури с една шина и се управляват от порт P1.4, така че е удобно да се разменят.HIH3610 е три терминален интегриран сензор за влажност с изходно напрежение, произведен от Honeywell Company.DS2438 е 10-битов A/D преобразувател с комуникационен интерфейс с една шина.Чипът съдържа цифров температурен сензор с висока разделителна способност, който може да се използва за температурна компенсация на сензори за влажност.
485 модул за разширение на шина
Като зрял и евтин автобус, автобус 485 има незаменима позиция в промишленото поле и областта на трафика.Затова разработихме модул за разширение на шина 485, който може да замени оригиналния CAN модул за външна комуникация.Модулът използва фотоелектрическата изолация MXL1535E на MAXIM като трансивър 485.За да се осигури съвместимост на управлението, както MXL1535E, така и SJA1000 са чипове, избрани чрез P3.0.Освен това е осигурена 2500VRMS електрическа изолация между страната на RS2485 и страната на контролера или контролната логика чрез трансформатор.TVS диодна верига е добавена към изходната част на модула, за да се намалят смущенията от пренапрежение на линията.Джъмперите могат също да се използват, за да се реши дали да се зареди съпротивлението на клемата на шината.
Софтуерно проектиране
Системният софтуер се състои от горен софтуер за управление на компютъра и софтуер за контрол на модула.Софтуерът за управление на горния компютър е разработен на операционната платформа Windows22000 с помощта на C++BUILD6.0, включително избор на режим на показване (включително статичен, мигащ, превъртане, въвеждане и т.н.), избор на посока на превъртане (включително превъртане нагоре и надолу и наляво и дясно превъртане), динамично регулиране на скоростта на дисплея (т.е. честота на мигане на текста, скорост на превъртане, скорост на дисплея при въвеждане и т.н.), въвеждане на съдържание на дисплея, преглед на дисплея и др.
Когато системата работи, системата може не само да показва символи като съобщение за станция и реклама според предварително зададените настройки, но също така ръчно да въвежда необходимите знаци за показване.Софтуерът за управление на контролера на модула е програмиран от KEILC от 8051 и е закрепен в EEPROM на едночиповия компютър 77E58.Той основно завършва комуникацията между горните и долните компютри, събиране на данни за температура и влажност, управление на I/O интерфейс и други функции.По време на реална работа, точността на измерване на температурата достига ± 0,5 ℃, а точността на измерване на влажността достига ± 2% RH
Заключение
Този документ въвежда идеята за дизайн на вътрешен LED екран на метрото от аспектите на дизайна на хардуерната схематична диаграма, логическата структура, композиционната блокова диаграма и т.н. Чрез дизайна на интерфейсния модул на полевата шина и интерфейса на модула за температура и влажност, вътрешният LED екран на дисплея може адаптира се към изискванията на различни среди и има добра скалируемост и гъвкавост.След много тестове вътрешният светодиоден екран е използван в новата информационна система за пътниците на местното метро и ефектът е добър.Практиката доказва, че екранът на дисплея може добре да завърши статичното показване на китайски символи и графики и различни динамични дисплеи и има характеристиките на висока яркост, без трептене, просто логическо управление и т.н., което напълно отговаря на изискванията за показване на превозните средства на метрото заLED екрани.
Време на публикуване: 16 декември 2022 г