Basisontwerpprincipe van led-scherm in metro
Het basisontwerpprincipe van het metro led-scherm;Als een openbaar georiënteerde informatiedisplay-terminal in de metro, heeft indoor led-display een zeer breed scala aan civiele en commerciële waarde.
Momenteel zijn metrovoertuigen die in China rijden over het algemeen uitgerust met een led-display voor binnenshuis, maar er zijn weinig extra functies en weergave-inhoud op één scherm.Om mee te werken aan het gebruik van het nieuwe metroreizigersinformatiesysteem hebben we een nieuw multibus metro LED dynamisch beeldscherm ontworpen.
Het beeldscherm heeft niet alleen meerdere businterfaces in externe communicatie, maar maakt ook gebruik van enkele bus- en I2C-busapparaten in het ontwerp van het interne besturingscircuit.
Er zijn twee soortenLED-schermenop de metro: een wordt aan de buitenkant van het rijtuig geplaatst om het treingedeelte, de rijrichting en de naam van het huidige station weer te geven, die compatibel is met Chinees en Engels;Andere service-informatie kan ook worden weergegeven op basis van de bedieningsbehoeften;De tekstweergave kan statisch zijn, scrollen, vertalen, waterval, animatie en andere effecten, en het aantal weergegeven tekens is 16 × 12 16 dot matrix-tekens.De andere is het terminal indoor LED-display, dat in de trein wordt geplaatst.Het terminal indoor LED-display kan de terminal vooraf instellen op basis van de treinbedieningsvereisten, en de huidige terminal in realtime weergeven, evenals de huidige temperatuur in de trein, met 16 tekens × acht 16 dot matrix-tekens.
Systeem samenstelling
Het scherm van het LED-weergavesysteem bestaat uit een microcomputerbesturingseenheid met één chip en een weergave-eenheid.Een enkele display-eenheid kan 16 × 16 Chinese karakters weergeven.Als een LED-grafisch weergavesysteem van een bepaalde grootte wordt geproduceerd, kan dit worden gerealiseerd door verschillende intelligente weergave-eenheden en de methode van "bouwstenen" te gebruiken.Seriële communicatie wordt gebruikt tussen weergave-eenheden in het systeem.Naast het besturen van de weergave-eenheid en het verzenden van de instructies en signalen van de bovenste computer, is de besturingseenheid ook ingebed met een enkele bus digitale temperatuursensor 18B20.Dankzij het moduleontwerp van het regelcircuit kan 18b20, als er vereisten zijn voor vochtigheidsmeting, worden geüpgraded naar het modulecircuit bestaande uit DS2438 van Dallas en HIH23610 van HoneywELL.Om aan de communicatiebehoeften van het hele voertuig te voldoen, wordt CAN-bus gebruikt voor communicatie tussen de bovenste computer en elke regeleenheid in het voertuig.
hardware-ontwerp
De weergave-eenheid bestaat uit een LED-weergavepaneel en een weergavecircuit.Het LED-display-eenheidsbord is samengesteld uit 4 dot matrix-modules × 64 dot matrix universele intelligente display-eenheid, een enkele display-eenheid kan 4 16 × 16 dot matrix Chinese karakters of symbolen weergeven.Seriële communicatie wordt gebruikt tussen weergave-eenheden in het systeem, zodat het werk van het hele systeem wordt gecoördineerd en verenigd.Het weergavecircuit bestaat uit twee 16-pins platte kabelpoorten, twee 74H245 tristate busdrivers, een 74HC04D six inverter, twee 74H138 eight decoders en acht 74HC595 shift latches.De kern van het besturingscircuit is de supersnelle microcontroller 77E58 van WINBOND, en de kristalfrequentie is 24 MHz. AT29C020A is een 256K ROM voor het opslaan van een 16 × 16 dot matrix Chinese karakterbibliotheek en een 16 × 8 dot matrix ASCII-codetabel.AT24C020 is een EP2ROM gebaseerd op I2C seriële bus, die vooraf ingestelde verklaringen opslaat, zoals namen van metrostations, begroetingen, enz. De temperatuur in het voertuig wordt gemeten door de enkele bus digitale temperatuursensor 18b20.SJA1000 en TJA1040 zijn respectievelijk CAN-buscontroller en transceiver.
Ontwerp van de regelcircuiteenheid
Het hele systeem neemt de dynamische microcontroller 77E58 van Winbond als kern.De 77E58 heeft een opnieuw ontworpen microprocessorkern en de instructies zijn compatibel met de 51-serie.Omdat de klokcyclus echter slechts 4 cycli is, is de loopsnelheid over het algemeen 2 tot 3 keer hoger dan die van de traditionele 8051 bij dezelfde klokfrequentie.Daarom zijn de frequentievereisten voor de microcontroller in de dynamische weergave van Chinese karakters met grote capaciteit goed opgelost, en de waakhond is ook aanwezig.De 77E58 bestuurt het flashgeheugen AT29C020 via de vergrendeling 74LS373, met een grootte van 256K.Aangezien de geheugencapaciteit groter is dan 64K, gebruikt het ontwerp de paging-adresseringsmethode, dat wil zeggen dat P1.1 en P1.2 worden gebruikt om pagina's te selecteren voor het flashgeheugen, dat is verdeeld in vier pagina's.De adresseringsgrootte van elke pagina is 64K.Naast het selecteren van AT29C020-chips, zorgt P1.5 ervoor dat P1.1 en P1.2 geen verkeerde werking van AT29C020 veroorzaken wanneer ze opnieuw worden gebruikt op de 16-pins platte kabelinterface.De CAN-controller is het belangrijkste onderdeel van de communicatie.Om het anti-interferentievermogen te verbeteren, is een 6N137 high-speed optocoupler toegevoegd tussen de CAN-controller SJA1000 en de CAN-transceiver TJA1040.De microcontroller selecteert de CAN-controller SJA1000-chip via P3.0.18B20 is een enkelvoudig busapparaat.Er is slechts één I/O-poort nodig voor de interface tussen het apparaat en de microcontroller.Het kan de temperatuur direct omzetten in een digitaal signaal en het serieel uitvoeren in een 9-bits digitale codemodus.P1.4 wordt geselecteerd in het besturingscircuit om de chipselectie en datatransmissiefuncties van 18B20 te voltooien.De klokkabel SCL en bidirectionele datakabel SDA van AT24C020 zijn respectievelijk verbonden met P1.6 en P1.7.16 pin platte draadinterfaces van de microcontroller, die de interfacedelen zijn van het besturingscircuit en het weergavecircuit.
Display unit aansluiting en bediening
Het weergavecircuitgedeelte is verbonden met de 16-pins platte draadpoort van het besturingscircuitgedeelte via de 16-pins platte draadpoort (1), die de instructies en gegevens van de microcontroller naar het LED-weergavecircuit verzendt.De 16-pins platte draad (2) wordt gebruikt voor het trapsgewijs schakelen van meerdere beeldschermen.De verbinding is in principe hetzelfde als de 16-pins platte draadpoort (1), maar er moet worden opgemerkt dat het R-uiteinde is verbonden met het DS-uiteinde van de achtste 74H595 van links naar rechts in afbeelding 2. Bij cascadering zal het zijn in serie verbonden met de 16-pins platte kabelpoort (1) van het volgende beeldscherm (zoals weergegeven in afbeelding 1).CLK is de kloksignaalterminal, STR is de rijvergrendelingsterminal, R is de dataterminal, G (GND) en LOE zijn de rijlichtactiveringsterminals, en A, B, C, D zijn de rijselectieterminals.De specifieke functies van elke poort zijn als volgt: A, B, C, D zijn rijselectieterminals, die worden gebruikt om het specifieke verzenden van gegevens van de bovenste computer naar de aangewezen rij op het weergavepaneel te regelen, en R is de gegevens terminal, die de gegevens accepteert die door de microcontroller worden verzonden.De werkvolgorde van de LED-weergave-eenheid is als volgt: nadat de CLK-kloksignaalterminal gegevens heeft ontvangen op de R-terminal, geeft het besturingscircuit handmatig een stijgende flank van de puls en bevindt de STR zich in een rij met gegevens (16 × 4) Nadat alle 64 gegevens zijn verzonden, wordt een stijgende flank van de puls gegeven om de gegevens te vergrendelen;De LOE wordt door de microcontroller op 1 gezet om de lijn te verlichten.Het schematische diagram van het weergavecircuit wordt getoond in figuur 3.
Modulair ontwerp
Metro-voertuigen hebben verschillende vereisten voor indoor led-displays, afhankelijk van de werkelijke situatie, dus we hebben hier volledig rekening mee gehouden bij het ontwerpen van het circuit, dat wil zeggen, op voorwaarde dat ervoor wordt gezorgd dat de belangrijkste functies en structuren ongewijzigd blijven, kunnen specifieke modules worden uitgewisseld.Door deze structuur heeft het LED-regelcircuit een goede uitbreidbaarheid en gebruiksgemak.
Temperatuur- en vochtigheidsmodule
Hoewel er in de hete en regenachtige gebieden in het zuiden een airconditioner met constante temperatuur in de auto is, is de luchtvochtigheid ook een belangrijke indicator waar passagiers om geven.De door ons ontworpen temperatuur- en vochtigheidsmodule heeft als functie het meten van temperatuur en vochtigheid.De temperatuurmodule en de temperatuur- en vochtigheidsmodule hebben dezelfde socketinterface, die beide enkele busstructuren zijn en worden bestuurd door de P1.4-poort, dus het is handig om ze uit te wisselen.HIH3610 is een geïntegreerde vochtigheidssensor met drie aansluitingen en spanningsuitgang geproduceerd door Honeywell Company.DS2438 is een 10-bits A/D-converter met een enkele buscommunicatie-interface.De chip bevat een digitale temperatuursensor met hoge resolutie, die kan worden gebruikt voor temperatuurcompensatie van vochtigheidssensoren.
485 busuitbreidingsmodule
Als een volwassen en goedkope bus heeft bus 485 een onvervangbare positie op industrieel gebied en verkeersgebied.Daarom hebben we een 485-busuitbreidingsmodule ontworpen, die de originele CAN-module voor externe communicatie kan vervangen.De module gebruikt MAXIM's foto-elektrische isolatie MXL1535E als de 485-transceiver.Om besturingscompatibiliteit te garanderen, zijn zowel MXL1535E als SJA1000 chipgeselecteerd via P3.0.Bovendien is er een elektrische isolatie van 2500 VRMS voorzien tussen de RS2485-zijde en de besturings- of besturingslogica-zijde via een transformator.Het TVS-diodecircuit is toegevoegd aan het uitgangsgedeelte van de module om lijnpiekinterferentie te verminderen.Jumpers kunnen ook worden gebruikt om te beslissen of de weerstand van de busaansluiting moet worden geladen.
Software-ontwerp
De systeemsoftware bestaat uit beheersoftware voor de bovenste computer en besturingssoftware voor de unitcontroller.De software voor het beheer van de bovenste computer is ontwikkeld op het Windows22000-besturingssysteem met behulp van C++BUILD6.0, inclusief weergavemodusselectie (inclusief statisch, knipperend, scrollen, typen, enz.), selectie van scrollrichting (inclusief omhoog en omlaag scrollen en naar links en rechts scrollen), dynamische aanpassing van de weergavesnelheid (d.w.z. knipperfrequentie van tekst, scrollsnelheid, typweergavesnelheid, enz.), invoer van inhoud, weergavevoorbeeld, enz.
Wanneer het systeem draait, kan het systeem niet alleen de tekens weergeven, zoals zenderaankondigingen en advertenties volgens de vooraf ingestelde instellingen, maar ook handmatig de vereiste weergavetekens invoeren.De besturingssoftware van de unitcontroller is geprogrammeerd door KEILC van 8051 en gestold in de EEPROM van de enkele chipcomputer 77E58.Het voltooit voornamelijk de communicatie tussen de bovenste en onderste computers, data-acquisitie van temperatuur en vochtigheid, I / O-interfacecontrole en andere functies.Tijdens daadwerkelijk gebruik bereikt de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting ± 0,5 ℃ en de nauwkeurigheid van de vochtigheidsmeting bereikt ± 2% RH
Gevolgtrekking
Dit artikel introduceert het ontwerpidee van het indoor LED-scherm van de metro vanuit de aspecten van het ontwerp van hardwareschema's, de logische structuur, het samenstellingsblokdiagram, enz. Door het ontwerp van de veldbusinterfacemodule en de temperatuur-vochtigheidsmodule-interface, kan het indoor LED-scherm aanpassen aan de vereisten van verschillende omgevingen, en heeft een goede schaalbaarheid en veelzijdigheid.Na vele tests is het indoor led-scherm gebruikt in het nieuwe passagiersinformatiesysteem van de binnenlandse metro en het effect is goed.De praktijk bewijst dat het beeldscherm de statische weergave van Chinese karakters en afbeeldingen en verschillende dynamische weergaven goed kan voltooien, en de kenmerken heeft van hoge helderheid, geen flikkering, eenvoudige logische bediening, enz., die volledig voldoet aan de weergavevereisten van metrovoertuigen voorLED-schermen.
Posttijd: 16 december 2022