Principio básico de deseño da pantalla LED no tren do metro
O principio básico de deseño da pantalla LED do metro;Como terminal de visualización de información orientada ao público no metro, a pantalla LED de interior ten unha gama moi ampla de valor civil e comercial.
Na actualidade, os vehículos de metro que operan en China están xeralmente equipados con pantalla LED para interiores, pero hai poucas funcións adicionais e contido de pantalla única.Co fin de cooperar co uso do novo sistema de información de pasaxeiros do metro, deseñamos unha nova pantalla de visualización dinámica LED de metro multibus.
A pantalla de visualización non só ten varias interfaces de bus en comunicación externa, senón que tamén adopta dispositivos de bus único e I2C no deseño do circuíto de control interno.
Hai dous tipos dePantallas LEDno metro: colócase un no exterior do vagón para mostrar a sección de circulación do tren, a dirección de marcha e o nome da estación actual, que é compatible co chinés e o inglés;Tamén se pode mostrar outra información de servizo segundo as necesidades de operación;A visualización de texto pode ser estática, de desprazamento, de tradución, de fervenza, de animación e outros efectos, e o número de caracteres mostrados é de 16 × 12 16 caracteres de matriz de puntos.O outro é o display LED interior do terminal, que se coloca no tren.A pantalla LED interior do terminal pode preestablecer o terminal segundo os requisitos de operación do tren e mostrar o terminal actual en tempo real, así como a temperatura actual do tren, con 16 caracteres × oito 16 caracteres de matriz de puntos.
Composición do sistema
A pantalla do sistema de visualización LED está composta por unha unidade de control de microordenador dun só chip e unha unidade de visualización.Unha única unidade de visualización pode mostrar 16 × 16 caracteres chineses.Se se produce un determinado tamaño de sistema de visualización gráfica LED, pódese realizar usando varias unidades de visualización intelixentes e o método de "bloques de construción".A comunicación en serie utilízase entre as unidades de visualización do sistema.Ademais de controlar a unidade de visualización e transmitir as instrucións e sinais do ordenador superior, a unidade de control tamén está incorporada cun único sensor de temperatura dixital de bus 18B20.Grazas ao deseño do módulo do circuíto de control, se hai requisitos para a medición de humidade, 18b20 pódese actualizar ao circuíto do módulo composto por DS2438 de Dallas e HIH23610 de HoneywELL.Para satisfacer as necesidades de comunicación de todo o vehículo, o bus CAN úsase para a comunicación entre o ordenador superior e cada unidade de control do vehículo.
deseño de hardware
A unidade de visualización está composta por un panel de visualización LED e un circuíto de visualización.A placa da unidade de visualización LED está composta por 4 módulos de matriz de puntos × 64 unidade de visualización intelixente universal de matriz de puntos, unha única unidade de visualización pode mostrar 4 caracteres ou símbolos chineses de 16 × 16 puntos.A comunicación en serie úsase entre as unidades de visualización do sistema, de xeito que o traballo de todo o sistema estea coordinado e unificado.O circuíto de visualización consta de dous portos de cable plano de 16 pinos, dous controladores de bus triestatal 74H245, un inversor de seis 74HC04D, dous decodificadores de oito 74H138 e oito pestillos de cambio 74HC595.O núcleo do circuíto de control é o microcontrolador de alta velocidade 77E58 de WINBOND, e a frecuencia do cristal é de 24MHz. AT29C020A é unha ROM de 256K para almacenar unha biblioteca de caracteres chinés de matriz de puntos de 16 × 16 e unha táboa de códigos ASCII de matriz de puntos de 16 × 8.AT24C020 é un EP2ROM baseado no bus serie I2C, que almacena declaracións preestablecidas, como nomes de estacións de metro, saúdos, etc. A temperatura do vehículo mide o sensor de temperatura dixital de bus único 18b20.SJA1000 e TJA1040 son controlador de bus CAN e transceptor respectivamente.
Deseño da unidade de circuíto de control
Todo o sistema toma como núcleo o microcontrolador dinámico 77E58 de Winbond.O 77E58 adopta un núcleo de microprocesador redeseñado e as súas instrucións son compatibles coa serie 51.Non obstante, debido a que o ciclo de reloxo é de só 4 ciclos, a súa velocidade de execución é xeralmente 2 ~ 3 veces maior que o 8051 tradicional coa mesma frecuencia de reloxo.Polo tanto, os requisitos de frecuencia para o microcontrolador na visualización dinámica de caracteres chineses de gran capacidade están ben resoltos e tamén se proporciona o control.O 77E58 controla a memoria flash AT29C020 a través do pestillo 74LS373, cun tamaño de 256K.Dado que a capacidade de memoria é superior a 64K, o deseño adopta o método de direccionamento de páxina, é dicir, P1.1 e P1.2 utilízanse para seleccionar páxinas para a memoria flash, que está dividida en catro páxinas.O tamaño do enderezo de cada páxina é de 64K.Ademais de seleccionar chips AT29C020, P1.5 garante que P1.1 e P1.2 non provocarán un mal funcionamento de AT29C020 cando se reutilicen na interface de cable plano de 16 pinos.O controlador CAN é a parte clave da comunicación.Para mellorar a capacidade anti-interferencia, engádese un optoacoplador de alta velocidade 6N137 entre o controlador CAN SJA1000 e o transceptor CAN TJA1040.O microcontrolador selecciona o chip controlador CAN SJA1000 a través de P3.0.18B20 é un dispositivo de bus único.Só necesita un porto de E/S para a interface entre o dispositivo e o microcontrolador.Pode converter directamente a temperatura nun sinal dixital e emitilo en serie nun modo de código dixital de 9 bits.P1.4 selecciónase no circuíto de control para completar as funcións de selección de chip e transmisión de datos de 18B20.O cable de reloxo SCL e o cable de datos bidireccional SDA de AT24C020 están conectados respectivamente ás interfaces de cable plano P1.6 e P1.7.16 pin do microcontrolador, que son as partes da interface do circuíto de control e do circuíto de visualización.
Conexión e control da unidade de visualización
A parte do circuíto de visualización está conectada co porto de fíos planos de 16 pines da parte do circuíto de control a través do porto de fíos planos de 16 pinos (1), que transmite as instrucións e os datos do microcontrolador ao circuíto de visualización LED.O cable plano de 16 pinos (2) úsase para conectar varias pantallas en cascada.A súa conexión é basicamente a mesma que o porto de fíos planos de 16 pinos (1), pero hai que ter en conta que o seu extremo R está conectado ao extremo DS do oitavo 74H595 de esquerda a dereita na Figura 2. Cando se faga en cascada, será conectado en serie co porto de cable plano de 16 patas (1) da seguinte pantalla (como se mostra na Figura 1).CLK é o terminal de sinal do reloxo, STR é o terminal de peche da fila, R é o terminal de datos, G (GND) e LOE son os terminais de activación da luz de fila e A, B, C, D son os terminais de selección de fila.As funcións específicas de cada porto son as seguintes: A, B, C, D son terminais de selección de filas, que se usan para controlar o envío específico de datos desde o ordenador superior á fila designada no panel de visualización, e R son os datos. terminal, que acepta os datos transmitidos polo microcontrolador.A secuencia de traballo da unidade de visualización LED é a seguinte: despois de que o terminal de sinal do reloxo CLK reciba datos no terminal R, o circuíto de control dá manualmente un pulso ascendente e o STR está nunha fila de datos (16 × 4). Despois de que se transmitan os 64 datos, dáse un pulso ascendente para bloquear os datos;O LOE está configurado en 1 polo microcontrolador para iluminar a liña.O diagrama esquemático do circuíto de visualización móstrase na Figura 3.
Deseño modular
Os vehículos de metro teñen diferentes requisitos para a pantalla LED de interior segundo a situación real, polo que o consideramos plenamente ao deseñar o circuíto, é dicir, baixo a condición de garantir que as funcións e estruturas principais permanecen inalteradas, pódense intercambiar módulos específicos.Esta estrutura fai que o circuíto de control LED teña unha boa expansibilidade e facilidade de uso.
Módulo de temperatura e humidade
Nas zonas cálidas e chuviosas do sur, aínda que hai un aire acondicionado de temperatura constante no coche, a humidade tamén é un indicador importante que preocupa aos pasaxeiros.O módulo de temperatura e humidade deseñado por nós ten a función de medir a temperatura e a humidade.O módulo de temperatura e o módulo de temperatura e humidade teñen a mesma interface de enchufe, ambos son estruturas de bus único e están controlados polo porto P1.4, polo que é conveniente cambialos.HIH3610 é un sensor de humidade integrado de tres terminales con saída de voltaxe producido por Honeywell Company.DS2438 é un conversor A/D de 10 bits cunha única interface de comunicación de bus.O chip contén un sensor de temperatura dixital de alta resolución, que se pode usar para compensar a temperatura dos sensores de humidade.
Módulo de expansión de bus 485
Como un autobús maduro e barato, o autobús 485 ten unha posición insubstituíble no campo industrial e no campo do tráfico.Polo tanto, deseñamos un módulo de expansión de bus 485, que pode substituír o módulo CAN orixinal para a comunicación externa.O módulo usa o illamento fotoeléctrico MXL1535E de MAXIM como transceptor 485.Para garantir a compatibilidade do control, tanto MXL1535E como SJA1000 son chip seleccionados a través de P3.0.Ademais, o illamento eléctrico de 2500VRMS prodúcese entre o lado RS2485 e o controlador ou o lado lóxico de control a través do transformador.O circuíto de diodos TVS engádese á parte de saída do módulo para reducir a interferencia de sobretensión de liña.Os puentes tamén se poden usar para decidir se se carga a resistencia do terminal do bus.
Deseño de software
O software do sistema está composto por un software de xestión informático superior e un software de control do controlador da unidade.O software de xestión do ordenador superior desenvólvese na plataforma operativa Windows22000 usando C++BUILD6.0, incluíndo a selección do modo de visualización (incluíndo estático, intermitente, desprazamento, dixitación, etc.), a selección da dirección de desprazamento (incluíndo o desprazamento cara arriba e abaixo e cara á esquerda e cara á esquerda). desprazamento á dereita), axuste dinámico da velocidade de visualización (por exemplo, a frecuencia de parpadeo do texto, a velocidade de desprazamento, a velocidade de visualización de dixitación, etc.), a entrada de contido da pantalla, a vista previa da pantalla, etc.
Cando o sistema está en funcionamento, o sistema non só pode mostrar os caracteres como o anuncio da estación e a publicidade segundo a configuración preestablecida, senón que tamén pode introducir manualmente os caracteres de visualización necesarios.O software de control do controlador da unidade está programado por KEILC de 8051 e solidificado na EEPROM do ordenador de chip único 77E58.Completa principalmente a comunicación entre os ordenadores superiores e inferiores, a adquisición de datos de temperatura e humidade, o control da interface de E/S e outras funcións.Durante o funcionamento real, a precisión da medición da temperatura alcanza ± 0,5 ℃ e a precisión da medición da humidade alcanza o ± 2% RH
Conclusión
Este documento presenta a idea de deseño da pantalla LED de interior do metro desde os aspectos do deseño do diagrama esquemático de hardware, a estrutura lóxica, o diagrama de bloques de composición, etc. A través do deseño do módulo de interface de bus de campo e da interface do módulo de humidade de temperatura, a pantalla LED de interior pode adaptarse ás esixencias de diferentes contornas, e posúe unha boa escalabilidade e versatilidade.Despois de moitas probas, a pantalla LED de interior utilizouse no novo sistema de información de pasaxeiros do metro doméstico e o efecto é bo.A práctica demostra que a pantalla de visualización pode completar a visualización estática de caracteres e gráficos chineses e varias pantallas dinámicas, e ten as características de alto brillo, sen parpadeo, control lóxico sinxelo, etc., que cumpre plenamente os requisitos de visualización dos vehículos do metro. paraPantallas LED.
Hora de publicación: 16-12-2022