Mówiąc o podstawowych zasadach projektowania ekranów led metra; wewnętrzne ekrany led, jako rodzaj terminala informacyjnego skierowanego do publiczności w metrze, mają bardzo szeroki zakres wartości cywilnych i komercyjnych.
Obecnie pojazdy metra działające w kraju są na ogół wyposażone w wewnętrzne ekrany LED, ale jest mniej dodatkowych funkcji, a zawartość wyświetlacza ekranu jest pojedyncza. W celu współpracy z wykorzystaniem nowego systemu informacji pasażerskiej metra zaprojektowaliśmy nowy wielobusowy ekran dynamiczny wyświetlacz LED metra.
Wyświetlacz LED metra
Wewnętrzny wyświetlacz LED metra
Wyświetlacz ma nie tylko różnorodne interfejsy magistrali do komunikacji zewnętrznej, ale także wykorzystuje urządzenia magistrali pojedynczej magistrali i magistrali I2C w projektowaniu obwodu sterowania wewnętrznego.
Istnieją dwa rodzaje ekranów LED w metrze: jeden jest umieszczony na zewnątrz wagonu, służy do wyświetlania sekcji jazdy pociągu, kierunku jazdy i nazwy obecnej stacji, zgodnej z chińskim i angielskim; może również wyświetlać inne informacje serwisowe zgodnie z potrzebami operacji; wyświetlanie tekstu może być Wybierz statyczne, przewijanie, tłumaczenie, wodospad, animację i inne efekty, liczba wyświetlanych znaków wynosi 12 16×16 znaków matrycy punktowej. Drugi to wewnętrzny wyświetlacz LED terminala, który jest umieszczony w samochodzie. Wewnętrzny wyświetlacz LED terminala może wstępnie ustawić terminal zgodnie z wymaganiami dotyczącymi eksploatacji pociągu i wyświetlać bieżący terminal w czasie rzeczywistym. Może również wyświetlać aktualną temperaturę w samochodzie i wyświetlać znaki. Liczba ta wynosi 8 znaków matrycy punktowej 16×16.
Wyświetlacz LED metra
Wyświetlacz LED metra
Komponenty systemu
Ekran systemu wyświetlania LED składa się z jednoukładowej mikrokomputerowej jednostki sterującej i jednostki wyświetlającej. Pojedynczy wyświetlacz może wyświetlać 4 chińskie znaki o wartości 16×16. Jeśli produkowany jest system wyświetlania grafiki LED o określonym rozmiarze, używana jest tylko pewna liczba inteligentnych wyświetlaczy. Metoda "bloków konstrukcyjnych" może być zrealizowana, a wyświetlacze w systemie są połączone komunikacją szeregową. Oprócz sterowania wyświetlaczem i przesyłania instrukcji i sygnałów z górnego komputera, jednostka sterująca zawiera również cyfrowy czujnik temperatury 18B20 z jedną magistralą. Dzięki modułowej konstrukcji obwodu sterującego, jeśli wymagany jest również pomiar wilgotności, 18b20 można zmodernizować do obwodu modułowego złożonego z DS2438 firmy Dallas i HIH23610 firmy HoneywELl. Aby zaspokoić potrzeby komunikacyjne całego pojazdu, komunikacja magistrali CAN jest przyjmowana między komputerem-hostem a każdą jednostką sterującą w pojeździe.
Wewnętrzny wyświetlacz LED metra
Wewnętrzny wyświetlacz LED metra
projektowanie sprzętu
Jednostka wyświetlająca składa się z panelu wyświetlacza LED i obwodu wyświetlacza. Wyświetlacz LED to uniwersalny inteligentny wyświetlacz z matrycą punktową o rozdzielczości 16×64 składający się z 4 modułów matrycy punktowej. Pojedynczy wyświetlacz może wyświetlać 4 chińskie znaki z matrycą punktową 16×16 na pełnym ekranie. Lub symbol, komunikacja szeregowa jest przyjmowana między wyświetlaczami w systemie, dzięki czemu praca całego systemu jest skoordynowana i ujednolicona. Obwód wyświetlacza składa się z dwóch 16-pinowych portów kablowych, dwóch trójstanowych sterowników magistrali 74H245, jednego sześcioinwerterowego 74HC04D, dwóch ośmiu dekoderów 74H138 i ośmiu zatrzasków zmiany biegów 74HC595. Rdzeniem obwodu sterującego jest szybki jednoukładowy mikrokomputer WINBOND 77E58, częstotliwość kryształów wynosi 24 MHz. AT29C020A to 256K ROM, używany do przechowywania 16×16 matrycy punktowej chińskiej biblioteki znaków i 16×8 matrycy punktowej ASCII. AT24C020 to EP2ROM oparty na magistrali szeregowej I2C, która przechowuje wstępnie ustawione zdania, takie jak nazwy stacji metra, pozdrowienia itp. Temperatura w pojeździe jest mierzona za pomocą cyfrowego czujnika temperatury typu jednopłupowego 18b20. SJA1000 i TJA1040 są odpowiednio kontrolerem magistrali CAN i transceiverem.
Konstrukcja obwodu sterującego
Cały system oparty jest na dynamicznym mikrokontrolerze Winbond 77E58. W modelu 77E58 zastosowano przeprojektowany rdzeń mikroprocesora. Jego instrukcje są kompatybilne z serią 51. Ponieważ jednak cykl zegara wynosi tylko 4 cykle, jego prędkość robocza jest na ogół szybsza niż w przypadku tej samej częstotliwości zegara. Tradycyjny 8051 jest zwiększany o 2 ~ 3 razy, więc rozwiązuje wymagania częstotliwościowe jednoukładowego mikrokomputera podczas dynamicznego wyświetlania chińskich znaków o dużej pojemności. Ponadto jest również wyposażony w psa stróżującego. 77E58 steruje pamięcią flash AT29C020 za pomocą zatrzasku 74LS373, rozmiar to 256K. Ponieważ pojemność pamięci jest większa niż 64K, metoda adresowania stron jest przyjęta w projekcie, to znaczy użyj P1.1 i P1.2, aby wybrać stronę pamięci flash. Jest on podzielony na 4 strony. Rozmiar adresowania każdej strony wynosi 64 KB. Oprócz wyboru układu AT29C020, P1.5 zapewnia również, że P1.1 i P1.2 nie są powodowane do AT29C020, gdy są multipleksowane na 16-pinowym interfejsie kablowym. Nieprawidłowe działanie. Kontroler CAN jest kluczową częścią komunikacji. Aby poprawić zdolność przeciwzakłóceniową, między kontrolerem CAN SJA1000 a transceiverem CAN TJA1040 dodano szybki transoptor 6N137, a mikrokomputer jednoukładowy wybiera kontroler CAN od SJA1000 do P3.0. 18B20 jest urządzeniem jednopłonowym. Interfejs między urządzeniem a mikrokomputerem jednoukładowym musi zajmować tylko jeden port I/O. Może bezpośrednio konwertować temperaturę na sygnał cyfrowy i wyprowadzać ją szeregowo w 9-bitowym trybie kodu cyfrowego. P1.4 jest wybierany w obwodzie sterowania, aby zakończyć parowanie. Wybór układu 18B20 i funkcja transmisji danych. Linia zegara SCL i dwukierunkowa linia danych SDA AT24C020 są odpowiednio podłączone do P1.6 i P1.7 jednoukładowego mikrokomputera. 16-pinowy interfejs kablowy jest częścią interfejsu obwodu sterowania i obwodu wyświetlacza.
Podłączanie i sterowanie wyświetlaczem
Część obwodu wyświetlacza jest podłączona do 16-stykowego portu kablowego części obwodu sterującego przez 16-stykowy port (1). 16-stykowy port kablowy (1) przesyła instrukcje i dane jednoukładowego mikrokomputera do obwodu wyświetlacza LED. 16-stykowy (2) ) Używany do kaskadowania wielu ekranów wyświetlaczy. Jego połączenie jest w zasadzie takie samo jak 16-pinowy port kablowy (1), ale należy zauważyć, że zacisk R jest podłączony do 8. zacisku DS 74H595 od lewej do prawej na rysunku 2. Podczas kaskadowania będzie on łączony szeregowo z 16-stykowym portem (1) następnego ekranu wyświetlacza (jak pokazano na rysunku 1). CLK jest terminalem sygnału zegarowego, STR jest zaciskiem zatrzaskowym rzędu, R jest terminalem danych, G (GND) i LOE są terminalami umożliwiającymi oświetlenie rzędowe, a A, B, C i D są terminalami wyboru rzędów. Specyficzne funkcje każdego portu są następujące: A, B, C, D to terminale wyboru wierszy, które służą do sterowania danymi z komputera hosta do określonego wiersza na panelu wyświetlacza, a R to terminal danych, który akceptuje dane przesyłane przez mikrokomputer jednoukładowy. Sekwencja robocza wyświetlacza LED jest następująca: Po tym, jak zacisk sygnałowy zegara CLK odbiera dane na zacisku R, obwód sterujący sztucznie daje rosnącą krawędź impulsu. Rosnąca krawędź impulsu służy do zatrzaśnięcia danych; LOE jest ustawiany przez mikrokontroler, aby oświetlić rząd. Schemat obwodu wyświetlacza pokazano na rysunku 3.
Modułowa konstrukcja
Pojazdy metra mają różne wymagania dotyczące wewnętrznych ekranów LED w zależności od rzeczywistych warunków, więc w pełni uwzględniliśmy to podczas projektowania obwodu, to znaczy określone moduły mogą być wymieniane pod warunkiem, że główne funkcje i struktura pozostaną niezmienione. Ta struktura sprawia, że obwód sterowania LED ma dobrą skalowalność i łatwość użycia.
Moduł temperatury i wilgotności
W gorących i deszczowych obszarach południa, pomimo stałej temperatury klimatyzacji w samochodzie, wilgotność jest również ważnym wskaźnikiem troski pasażerów. Zaprojektowany przez nas moduł temperatury i wilgotności posiada funkcję pomiaru temperatury i wilgotności. Moduł temperatury oraz moduł temperatury i wilgotności mają ten sam interfejs gniazda i oba mają pojedynczą strukturę magistrali i oba są kontrolowane przez port P1.4, więc wymiana jest bardzo wygodna. HIH3610 to trzykołowy zintegrowany czujnik wilgotności z wyjściem napięciowym produkowanym przez Honeywell. DS2438 to 10-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy z interfejsem komunikacyjnym z jedną magistralą. Chip zawiera cyfrowy czujnik temperatury o wysokiej rozdzielczości, który może być używany do pomiaru temperatury czujnika wilgotności. Wyrównania.
Moduł rozszerzeń magistrali 485
Jako dojrzały i tani autobus, autobus 485 ma niezastąpioną pozycję w dziedzinie przemysłu i transportu. Z tego powodu zaprojektowaliśmy moduł rozszerzeń magistrali 485, który może zastąpić oryginalny moduł CAN do komunikacji zewnętrznej. Moduł ten wykorzystuje fotoelektrycznie izolowany MXL1535E MAXIM jako transceiver 485. Aby zapewnić kompatybilność pod kontrolą, zarówno MXL1535E, jak i SJA1000 są wybierane przez P3.0. Ponadto transformator zapewnia izolację elektryczną 2500VRMS między stroną RS2485 a stroną sterownika lub logiki sterowania. Obwód diody TVS jest dodawany do wyjścia modułu w celu zmniejszenia zakłóceń udarowych linii. Zworki mogą być również używane do określenia, czy załadować rezystancję końcową magistrali.
projektowanie oprogramowania
Oprogramowanie systemowe składa się z oprogramowania do zarządzania górnym komputerem i oprogramowania sterującego kontrolerem jednostki. Oprogramowanie do zarządzania górnym komputerem zostało opracowane na platformie operacyjnej Windows22000 przy użyciu C++BUILD6.0, w tym wybór trybu wyświetlania (w tym statyczny,, przewijanie, pisanie itp.), Wybór kierunku przewijania (w tym przewijanie w górę iw dół oraz przewijanie w lewo i w prawo), Dynamiczna regulacja prędkości wyświetlania (tj. Częstotliwość tekstu, prędkość przewijania, szybkość wyświetlania itp.), Wprowadzanie treści wyświetlania i podgląd wyświetlania, itd.
Gdy system jest uruchomiony, system może nie tylko wyświetlać znaki, takie jak ogłoszenia stacji, reklamy itp. zgodnie z ustawieniami wstępnymi, ale także ręcznie wprowadzać wymagane znaki wyświetlania. Oprogramowanie sterujące kontrolerem jednostki przyjmuje programowanie KEILC 8051, utrwalone w EEPROM jednoukładowego 77E58, i głównie uzupełnia funkcje komunikacji między górnym i dolnym komputerem, akwizycji danych temperatury i wilgotności oraz sterowania interfejsem I / O. W rzeczywistej pracy dokładność pomiaru temperatury osiąga ±0,5 ° C, a dokładność pomiaru wilgotności osiąga ±2% RH.
w podsumowaniu
Od schematu sprzętowego, struktury logicznej, schematu blokowego kompozycji itp., Wprowadza się pomysły projektowe wewnętrznego wyświetlacza LED metra. Dzięki zaprojektowaniu modułu interfejsu magistrali Fieldbus oraz interfejsu modułu temperatury i wilgotności, wewnętrzny wyświetlacz LED może dostosować się do różnych środowisk. Wymagania, z dobrą skalowalnością i wszechstronnością. Po wielu testach wewnętrzny wyświetlacz LED został zainstalowany w krajowym metrze nowy system informacji pasażerskiej do użytku próbnego, a efekt jest dobry. Praktyka dowiodła, że ekran wyświetlacza może dobrze uzupełnić statyczne wyświetlanie chińskich znaków i grafiki oraz różnych dynamicznych wyświetlaczy i ma cechy wysokiej jasności, braku migotania i prostego sterowania logicznego, które w pełni spełnia wymagania dotyczące wyświetlania pojazdów metra na ekranie LED.
