Grunnleggende designprinsipp for LED-skjerm i t-banetog
Det grunnleggende designprinsippet for t-bane ledet skjerm;Som en offentlig orientert informasjonsterminal i t-banen, har innendørs LED-skjerm et veldig bredt spekter av sivil og kommersiell verdi.
For tiden er T-banekjøretøyer som opererer i Kina generelt utstyrt med innendørs LED-skjerm, men det er få tilleggsfunksjoner og innhold på én skjerm.For å samarbeide med bruken av det nye metropassasjerinformasjonssystemet, har vi designet en ny multibus metro LED dynamisk displayskjerm.
Skjermen har ikke bare flere bussgrensesnitt i ekstern kommunikasjon, men tar også i bruk enkeltbuss- og I2C-bussenheter i den interne kontrollkretsdesignen.
Det finnes to typerLED-skjermerpå t-banen: en er plassert på utsiden av vognen for å vise togseksjonen, kjøreretningen og gjeldende stasjonsnavn, som er kompatibelt med kinesisk og engelsk;Annen serviceinformasjon kan også vises i henhold til driftsbehov;Tekstvisningen kan være statisk, rullende, oversettelse, fossefall, animasjon og andre effekter, og antall tegn som vises er 16 × 12 16 matrisetegn.Den andre er terminalens innendørs LED-display, som er plassert i toget.Terminalens innendørs LED-display kan forhåndsinnstille terminalen i henhold til togdriftskravene, og vise gjeldende terminal i sanntid, samt gjeldende temperatur i toget, med 16 tegn × åtte 16 punktmatrisetegn.
Systemsammensetning
LED-skjermsystemskjermen består av en enkeltbrikke mikrodatamaskinkontrollenhet og en displayenhet.En enkelt skjermenhet kan vise 16 × 16 kinesiske tegn.Hvis det produseres en viss størrelse på LED-grafisk displaysystem, kan det realiseres ved å bruke flere intelligente displayenheter og metoden for "byggeklosser".Seriell kommunikasjon brukes mellom displayenheter i systemet.I tillegg til å kontrollere displayenheten og overføre instruksjonene og signalene til den øvre datamaskinen, er kontrollenheten også innebygd med en digital enkeltbuss temperatursensor 18B20.Takket være moduldesignet til kontrollkretsen, hvis det er krav til fuktighetsmåling, kan 18b20 oppgraderes til modulkretsen sammensatt av DS2438 fra Dallas og HIH23610 fra HoneywELL.For å møte kommunikasjonsbehovet til hele kjøretøyet, brukes CAN-buss for kommunikasjon mellom den øvre datamaskinen og hver kontrollenhet i kjøretøyet.
maskinvaredesign
Displayenheten er sammensatt av LED-displaypanel og displaykrets.LED-displayenhetskortet er sammensatt av 4 punktmatrisemoduler × 64 punktmatrise universell intelligent displayenhet, en enkelt displayenhet kan vise 4 16 × 16 punktmatrise kinesiske tegn eller symboler.Seriell kommunikasjon benyttes mellom displayenheter i systemet, slik at hele systemets arbeid blir koordinert og enhetlig.Skjermkretsen består av to 16 pins flatkabelporter, to 74H245 tristate bussdrivere, en 74HC04D seks inverter, to 74H138 åtte dekodere og åtte 74HC595 skiftlåser.Kjernen i kontrollkretsen er høyhastighetsmikrokontrolleren 77E58 av WINBOND, og krystallfrekvensen er 24MHz AT29C020A er en 256K ROM for lagring av 16 × 16 punktmatrise kinesisk tegnbibliotek og 16 × 8 punktmatrise ASCII-kodetabell.AT24C020 er en EP2ROM basert på I2C seriell buss, som lagrer forhåndsinnstilte uttalelser, som navn på t-banestasjoner, hilsener osv. Temperaturen i kjøretøyet måles av den digitale enkeltbuss-temperatursensoren 18b20.SJA1000 og TJA1040 er henholdsvis CAN-busskontroller og transceiver.
Utforming av kontrollkretsenhet
Hele systemet tar den dynamiske mikrokontrolleren 77E58 til Winbond som kjernen.77E58 tar i bruk en redesignet mikroprosessorkjerne, og instruksjonene er kompatible med 51-serien.Men fordi klokkesyklusen bare er på 4 sykluser, er kjørehastigheten vanligvis 2~3 ganger høyere enn den tradisjonelle 8051 med samme klokkefrekvens.Derfor er frekvenskravene til mikrokontrolleren i dynamisk visning av kinesiske tegn med stor kapasitet godt løst, og vaktbikkje er også gitt.77E58 kontrollerer flashminnet AT29C020 gjennom låsen 74LS373, med en størrelse på 256K.Siden minnekapasiteten er større enn 64K, bruker designet personsøkingsadresseringsmetoden, det vil si at P1.1 og P1.2 brukes til å velge sider for flashminnet, som er delt inn i fire sider.Adresseringsstørrelsen på hver side er 64K.I tillegg til å velge AT29C020-brikker, sikrer P1.5 at P1.1 og P1.2 ikke vil forårsake feilbetjening av AT29C020 når de gjenbrukes på 16-pinners flatkabelgrensesnitt.CAN-kontrolleren er nøkkeldelen av kommunikasjonen.For å forbedre anti-interferensevnen, er det lagt til en 6N137 høyhastighetsoptokobler mellom CAN-kontrolleren SJA1000 og CAN-transceiveren TJA1040.Mikrokontrolleren velger CAN-kontrolleren SJA1000-brikken gjennom P3.0.18B20 er en enkelt bussenhet.Den trenger bare én I/O-port for grensesnittet mellom enheten og mikrokontrolleren.Den kan konvertere temperaturen direkte til et digitalt signal og sende den ut i serie i en 9-bits digital kodemodus.P1.4 er valgt i kontrollkretsen for å fullføre brikkevalg og dataoverføringsfunksjonene til 18B20.Klokkekabelen SCL og toveis datakabel SDA til AT24C020 er henholdsvis koblet til P1.6 og P1.7.16 pins flattrådsgrensesnitt på mikrokontrolleren, som er grensesnittdelene til kontrollkretsen og displaykretsen.
Displayenhet tilkobling og kontroll
Skjermkretsdelen er koblet til den 16-pinners flattrådsporten til kontrollkretsdelen gjennom den 16-pinners flatledningsporten (1), som overfører instruksjonene og dataene til mikrokontrolleren til LED-skjermkretsen.Den 16-pinners flate ledningen (2) brukes til å koble sammen flere skjermer.Tilkoblingen er i utgangspunktet den samme som den 16-pinners flattrådsporten (1), men det bør bemerkes at dens R-ende er koblet til DS-enden av den åttende 74H595 fra venstre til høyre i figur 2. Ved kaskade vil den være koblet i serie med 16-pins flatkabel (1)-porten på neste skjerm (som vist i figur 1).CLK er klokkesignalterminalen, STR er radlåsterminalen, R er dataterminalen, G (GND) og LOE er radlysaktiveringsterminalene, og A, B, C, D er radvalgterminalene.De spesifikke funksjonene til hver port er som følger: A, B, C, D er radvalgterminaler som brukes til å kontrollere den spesifikke sendingen av data fra den øvre datamaskinen til den angitte raden på skjermpanelet, og R er dataene terminal, som aksepterer dataene som overføres av mikrokontrolleren.Arbeidssekvensen til LED-displayenheten er som følger: etter at CLK-klokkesignalterminalen mottar en data på R-terminalen, gir kontrollkretsen manuelt en pulsstigende flanke, og STR er i en rad med data (16 × 4) Etter at alle 64 data er overført, gis en stigende pulskant for å låse dataene;LOE er satt til 1 av mikrokontrolleren for å lyse opp linjen.Skjemaet for displaykretsen er vist i figur 3.
Modulær design
Metro-kjøretøyer har forskjellige krav til innendørs LED-display i henhold til den faktiske situasjonen, så vi har fullt ut vurdert dette ved utformingen av kretsen, det vil si under forutsetning av å sikre at hovedfunksjonene og strukturene forblir uendret, kan spesifikke moduler byttes ut.Denne strukturen gjør at LED-kontrollkretsen har god utvidbarhet og brukervennlighet.
Temperatur- og fuktighetsmodul
I de varme og regnfulle områdene i sør, selv om det er et klimaanlegg med konstant temperatur i bilen, er fuktigheten også en viktig indikator som passasjerene bryr seg om.Temperatur- og fuktighetsmodulen designet av oss har som funksjon å måle temperatur og fuktighet.Temperaturmodulen og temperatur- og fuktighetsmodulen har samme kontaktgrensesnitt, som begge er enkeltbussstrukturer og styres av P1.4-porten, så det er praktisk å bytte dem.HIH3610 er en trepolet integrert fuktighetssensor med spenningsutgang produsert av Honeywell Company.DS2438 er en 10-bits A/D-omformer med et enkelt busskommunikasjonsgrensesnitt.Brikken inneholder en høyoppløselig digital temperatursensor, som kan brukes til temperaturkompensering av fuktighetssensorer.
485 buss utvidelsesmodul
Som en moden og billig buss har 485 buss en uerstattelig posisjon innen industrifelt og trafikkfelt.Derfor har vi designet en 485 buss ekspansjonsmodul, som kan erstatte den originale CAN-modulen for ekstern kommunikasjon.Modulen bruker MAXIMs fotoelektriske isolasjon MXL1535E som 485 transceiver.For å sikre kontrollkompatibilitet er både MXL1535E og SJA1000 chip valgt gjennom P3.0.I tillegg er det gitt 2500VRMS elektrisk isolasjon mellom RS2485-siden og kontroller- eller kontrolllogikksiden gjennom transformatoren.TVS diodekrets er lagt til utgangsdelen av modulen for å redusere linjestøtsinterferens.Jumpere kan også brukes til å bestemme om bussterminalmotstand skal belastes.
Programvaredesign
Systemprogramvaren er sammensatt av programvare for administrasjon av øvre datamaskin og kontrollprogramvare for enhetskontroller.Programvaren for administrasjon av den øvre datamaskinen er utviklet på Windows22000-operativplattformen ved å bruke C++BUILD6.0, inkludert valg av visningsmodus (inkludert statisk, blinkende, rulling, skriving, etc.), valg av rulleretning (inkludert rulling opp og ned og venstre og venstre og venstre) høyrerulling), dynamisk visningshastighetsjustering (dvs. tekstblinkfrekvens, rullehastighet, skrivevisningshastighet osv.), visningsinnholdsinntasting, visningsforhåndsvisning osv.
Når systemet kjører, kan systemet ikke bare vise tegnene som stasjonskunngjøring og reklame i henhold til forhåndsinnstilte innstillinger, men også manuelt legge inn de nødvendige displaytegnene.Kontrollprogramvaren til enhetskontrolleren er programmert av KEILC av 8051 og størknet i EEPROM-en til enkeltbrikkedatamaskinen 77E58.Den fullfører hovedsakelig kommunikasjonen mellom de øvre og nedre datamaskinene, datainnsamling av temperatur og fuktighet, I/O-grensesnittkontroll og andre funksjoner.Under faktisk drift når temperaturmålenøyaktigheten ± 0,5 ℃ og fuktighetsmålingsnøyaktigheten når ± 2 % RF
Konklusjon
Denne artikkelen introduserer designideen til t-bane innendørs LED-skjerm fra aspektene ved maskinvareskjemadesign, logikkstruktur, sammensetningsblokkdiagram, etc. Gjennom utformingen av feltbussgrensesnittmodulen og temperaturfuktighetsmodulgrensesnittet kan LED-skjermen innendørs tilpasse seg kravene til ulike miljøer, og har god skalerbarhet og allsidighet.Etter mange tester har den innendørs LED-skjermen blitt brukt i det nye passasjerinformasjonssystemet til innenlandsk metro, og effekten er god.Praksisen viser at skjermen godt kan fullføre den statiske visningen av kinesiske tegn og grafikk og forskjellige dynamiske skjermer, og har egenskapene til høy lysstyrke, ingen flimmer, enkel logikkkontroll, etc., som fullt ut oppfyller skjermkravene til T-banekjøretøyer tilLED-skjermer.
Innleggstid: 16. desember 2022