Principio di progettazione di base dello schermo di visualizzazione a led nel treno della metropolitana
Il principio di progettazione di base dello schermo di visualizzazione principale della metropolitana;Come terminale di visualizzazione di informazioni orientato al pubblico nella metropolitana, il display a led per interni ha una gamma molto ampia di valore civile e commerciale.
Al momento, i veicoli della metropolitana che operano in Cina sono generalmente dotati di display a led per interni, ma ci sono poche funzioni aggiuntive e contenuti di visualizzazione a schermo singolo.Al fine di collaborare con l'uso del nuovo sistema di informazioni per i passeggeri della metropolitana, abbiamo progettato un nuovo display dinamico a LED della metropolitana multi bus.
Lo schermo del display non solo ha più interfacce bus nella comunicazione esterna, ma adotta anche dispositivi a bus singolo e bus I2C nella progettazione del circuito di controllo interno.
Ci sono due tipi diSchermi LEDin metropolitana: uno è posizionato all'esterno della carrozza per visualizzare la sezione di marcia del treno, la direzione di marcia e il nome della stazione attuale, compatibile con cinese e inglese;È inoltre possibile visualizzare altre informazioni di servizio in base alle esigenze operative;La visualizzazione del testo può essere statica, scorrimento, traduzione, cascata, animazione e altri effetti e il numero di caratteri visualizzati è 16 × 12 16 caratteri a matrice di punti.L'altro è il display a LED interno del terminal, che si trova nel treno.Il display LED interno del terminale può preimpostare il terminale in base ai requisiti operativi del treno e visualizzare il terminale corrente in tempo reale, nonché la temperatura corrente nel treno, con 16 caratteri × otto 16 caratteri a matrice di punti.
Composizione del sistema
Lo schermo del sistema di visualizzazione a LED è composto da un'unità di controllo del microcomputer a chip singolo e un'unità di visualizzazione.Una singola unità di visualizzazione può visualizzare 16 × 16 caratteri cinesi.Se viene prodotta una certa dimensione del sistema di visualizzazione grafica a LED, può essere realizzata utilizzando diverse unità di visualizzazione intelligenti e il metodo dei "mattoni".La comunicazione seriale viene utilizzata tra le unità di visualizzazione nel sistema.Oltre a controllare l'unità di visualizzazione e trasmettere le istruzioni ei segnali del computer superiore, l'unità di controllo è anche incorporata con un sensore di temperatura digitale a bus singolo 18B20.Grazie al design del modulo del circuito di controllo, se vi sono requisiti per la misurazione dell'umidità, 18b20 può essere aggiornato al circuito del modulo composto da DS2438 di Dallas e HIH23610 di Honeywell.Per soddisfare le esigenze di comunicazione dell'intero veicolo, il bus CAN viene utilizzato per la comunicazione tra il computer superiore e ciascuna unità di controllo del veicolo.
progettazione dell'hardware
L'unità di visualizzazione è composta da pannello di visualizzazione a LED e circuito di visualizzazione.La scheda dell'unità di visualizzazione a LED è composta da 4 moduli a matrice di punti × 64 unità di visualizzazione intelligente universale a matrice di punti, una singola unità di visualizzazione può visualizzare 4 caratteri o simboli cinesi a matrice di punti 16 × 16.La comunicazione seriale viene utilizzata tra le unità di visualizzazione nel sistema, in modo che il lavoro dell'intero sistema sia coordinato e unificato.Il circuito del display è costituito da due porte per cavo piatto a 16 pin, due driver bus tristate 74H245, un inverter 74HC04D sei, due decoder 74H138 otto e otto chiusure a scatto 74HC595.Il nucleo del circuito di controllo è il microcontrollore ad alta velocità 77E58 di WINBOND e la frequenza del cristallo è 24 MHz AT29C020A è una ROM da 256 K per la memorizzazione di una libreria di caratteri cinesi a matrice di punti 16 × 16 e una tabella di codici ASCII a matrice di punti 16 × 8.AT24C020 è un EP2ROM basato su bus seriale I2C, che memorizza dichiarazioni preimpostate, come nomi di stazioni della metropolitana, saluti, ecc. La temperatura nel veicolo viene misurata dal sensore di temperatura digitale a bus singolo 18b20.SJA1000 e TJA1040 sono rispettivamente controller e ricetrasmettitore CAN bus.
Progettazione dell'unità del circuito di controllo
L'intero sistema prende come nucleo il microcontrollore dinamico 77E58 di Winbond.Il 77E58 adotta un core del microprocessore riprogettato e le sue istruzioni sono compatibili con la serie 51.Tuttavia, poiché il ciclo di clock è di soli 4 cicli, la sua velocità di funzionamento è generalmente 2~3 volte superiore rispetto al tradizionale 8051 alla stessa frequenza di clock.Pertanto, i requisiti di frequenza per il microcontrollore nella visualizzazione dinamica di caratteri cinesi di grande capacità sono ben risolti e viene fornito anche il watchdog.Il 77E58 controlla la memoria flash AT29C020 attraverso il latch 74LS373, con una dimensione di 256K.Poiché la capacità di memoria è maggiore di 64K, il design adotta il metodo di indirizzamento di paging, ovvero P1.1 e P1.2 vengono utilizzati per selezionare le pagine per la memoria flash, che è divisa in quattro pagine.La dimensione dell'indirizzamento di ogni pagina è 64K.Oltre a selezionare i chip AT29C020, P1.5 garantisce che P1.1 e P1.2 non provochino malfunzionamenti di AT29C020 quando vengono riutilizzati sull'interfaccia del cavo piatto a 16 pin.Il controller CAN è la parte fondamentale della comunicazione.Per migliorare la capacità anti-interferenza, viene aggiunto un fotoaccoppiatore ad alta velocità 6N137 tra il controller CAN SJA1000 e il ricetrasmettitore CAN TJA1040.Il microcontrollore seleziona il chip SJA1000 del controller CAN tramite P3.0.18B20 è un dispositivo a bus singolo.Necessita solo di una porta I/O per l'interfaccia tra il dispositivo e il microcontrollore.Può convertire direttamente la temperatura in un segnale digitale e emetterlo in serie in una modalità di codice digitale a 9 bit.P1.4 è selezionato nel circuito di controllo per completare la selezione del chip e le funzioni di trasmissione dei dati di 18B20.Il cavo di clock SCL e il cavo dati bidirezionale SDA di AT24C020 sono collegati rispettivamente alle interfacce a filo piatto pin P1.6 e P1.7.16 del microcontrollore, che sono le parti di interfaccia del circuito di controllo e del circuito di visualizzazione.
Collegamento e controllo dell'unità display
La parte del circuito di visualizzazione è collegata alla porta del filo piatto a 16 pin della parte del circuito di controllo attraverso la porta del filo piatto a 16 pin (1), che trasmette le istruzioni e i dati del microcontrollore al circuito del display a LED.Il filo piatto a 16 pin (2) viene utilizzato per collegare in cascata più schermi.La sua connessione è fondamentalmente la stessa della porta a filo piatto a 16 pin (1), ma va notato che la sua estremità R è collegata all'estremità DS dell'ottavo 74H595 da sinistra a destra nella Figura 2, Quando in cascata, sarà collegato in serie con la porta del cavo piatto a 16 pin (1) dello schermo successivo (come mostrato nella Figura 1).CLK è il terminale del segnale di clock, STR è il terminale di blocco della fila, R è il terminale dei dati, G (GND) e LOE sono i terminali di abilitazione della luce della fila e A, B, C, D sono i terminali di selezione della fila.Le funzioni specifiche di ciascuna porta sono le seguenti: A, B, C, D sono terminali di selezione riga, che vengono utilizzati per controllare l'invio specifico di dati dal computer superiore alla riga designata sul pannello del display, e R sono i dati terminale, che accetta i dati trasmessi dal microcontrollore.La sequenza di lavoro dell'unità di visualizzazione a LED è la seguente: dopo che il terminale del segnale di clock CLK riceve un dato sul terminale R, il circuito di controllo fornisce manualmente un fronte di salita dell'impulso e STR è in una riga di dati (16 × 4) Dopo che tutti i 64 dati sono stati trasmessi, viene fornito un fronte di salita dell'impulso per bloccare i dati;Il LOE è impostato su 1 dal microcontrollore per illuminare la linea.Il diagramma schematico del circuito del display è mostrato in Figura 3.
Design modulare
I veicoli della metropolitana hanno requisiti diversi per il display a led per interni a seconda della situazione reale, quindi abbiamo tenuto pienamente conto di questo durante la progettazione del circuito, ovvero, a condizione di garantire che le funzioni e le strutture principali rimangano invariate, i moduli specifici possono essere scambiati.Questa struttura rende il circuito di controllo LED dotato di buona espandibilità e facilità d'uso.
Modulo temperatura e umidità
Nelle zone calde e piovose del sud, sebbene in macchina ci sia un condizionatore d'aria a temperatura costante, anche l'umidità è un indicatore importante di cui i passeggeri si preoccupano.Il modulo temperatura e umidità da noi progettato ha la funzione di misurare temperatura e umidità.Il modulo di temperatura e il modulo di temperatura e umidità hanno la stessa interfaccia presa, entrambi sono strutture a bus singolo e sono controllati dalla porta P1.4, quindi è conveniente scambiarli.HIH3610 è un sensore di umidità integrato a tre terminali con uscita in tensione prodotto da Honeywell Company.DS2438 è un convertitore A/D a 10 bit con un'interfaccia di comunicazione a bus singolo.Il chip contiene un sensore di temperatura digitale ad alta risoluzione, che può essere utilizzato per la compensazione della temperatura dei sensori di umidità.
Modulo espansione bus 485
Come autobus maturo ed economico, l'autobus 485 ha una posizione insostituibile nel campo industriale e nel campo del traffico.Pertanto, abbiamo progettato un modulo di espansione bus 485, che può sostituire il modulo CAN originale per la comunicazione esterna.Il modulo utilizza l'isolamento fotoelettrico MXL1535E di MAXIM come ricetrasmettitore 485.Per garantire la compatibilità del controllo, sia MXL1535E che SJA1000 sono chip selezionati tramite P3.0.Inoltre, viene fornito un isolamento elettrico di 2500VRMS tra il lato RS2485 e il controller o il lato della logica di controllo tramite trasformatore.Il circuito a diodi TVS viene aggiunto alla parte di uscita del modulo per ridurre l'interferenza da picchi di linea.I ponticelli possono anche essere usati per decidere se caricare la resistenza del terminale del bus.
Progettazione software
Il software di sistema è composto dal software di gestione del computer superiore e dal software di controllo del controller dell'unità.Il software di gestione del computer superiore è sviluppato sulla piattaforma operativa Windows22000 utilizzando C++BUILD6.0, inclusa la selezione della modalità di visualizzazione (incluso statico, lampeggiante, scorrimento, digitazione, ecc.), selezione della direzione di scorrimento (incluso scorrimento su e giù e sinistra e scorrimento a destra), regolazione dinamica della velocità di visualizzazione (ovvero frequenza di lampeggiamento del testo, velocità di scorrimento, velocità di visualizzazione della digitazione, ecc.), immissione del contenuto del display, anteprima del display, ecc.
Quando il sistema è in esecuzione, il sistema può non solo visualizzare i caratteri come l'annuncio della stazione e la pubblicità in base alle impostazioni preimpostate, ma anche inserire manualmente i caratteri del display richiesti.Il software di controllo del controller dell'unità è programmato da KEILC di 8051 e solidificato nella EEPROM del computer a chip singolo 77E58.Completa principalmente la comunicazione tra i computer superiore e inferiore, l'acquisizione dei dati di temperatura e umidità, il controllo dell'interfaccia I/O e altre funzioni.Durante il funzionamento effettivo, la precisione della misurazione della temperatura raggiunge ± 0,5 ℃ e la precisione della misurazione dell'umidità raggiunge ± 2% RH
Conclusione
Questo documento introduce l'idea progettuale dello schermo LED per interni della metropolitana dagli aspetti della progettazione del diagramma schematico dell'hardware, della struttura logica, del diagramma a blocchi della composizione, ecc. Attraverso la progettazione del modulo di interfaccia del bus di campo e dell'interfaccia del modulo di umidità della temperatura, lo schermo del display a LED per interni adattarsi alle esigenze di ambienti diversi e ha una buona scalabilità e versatilità.Dopo molti test, lo schermo di visualizzazione a led per interni è stato utilizzato nel nuovo sistema di informazioni per i passeggeri della metropolitana domestica e l'effetto è buono.La pratica dimostra che lo schermo del display può completare bene la visualizzazione statica di caratteri cinesi e grafica e vari display dinamici e ha le caratteristiche di alta luminosità, assenza di sfarfallio, semplice controllo logico, ecc., Che soddisfa pienamente i requisiti di visualizzazione dei veicoli della metropolitana perSchermi LED.
Tempo di pubblicazione: 16 dicembre 2022