Grundläggande designprincip för led-skärm i tunnelbanetåg
Den grundläggande designprincipen för tunnelbaneled displayskärm;Som en offentlig orienterad informationsterminal i tunnelbanan har LED-display inomhus ett mycket brett utbud av civilt och kommersiellt värde.
För närvarande är tunnelbanefordon som körs i Kina i allmänhet utrustade med LED-display inomhus, men det finns få extra funktioner och innehåll på en skärm.För att samarbeta med användningen av det nya tunnelbanepassagerarinformationssystemet har vi designat en ny multibuss metro LED dynamisk displayskärm.
Skärmen har inte bara flera bussgränssnitt i extern kommunikation, utan antar också enkelbuss- och I2C-bussenheter i den interna styrkretsdesignen.
Det finns två sortersLED-skärmarpå tunnelbanan: en placeras på utsidan av vagnen för att visa tågkörningssektionen, körriktning och det aktuella stationsnamnet, vilket är kompatibelt med kinesiska och engelska;Annan serviceinformation kan också visas enligt driftbehov;Textvisningen kan vara statisk, rullande, översättning, vattenfall, animation och andra effekter, och antalet tecken som visas är 16 × 12 16 matristecken.Den andra är terminalens LED-display inomhus, som är placerad i tåget.Terminalens LED-display inomhus kan förinställa terminalen enligt tågdriftskraven och visa den aktuella terminalen i realtid, såväl som aktuell temperatur i tåget, med 16 tecken × åtta 16 punktmatristecken.
Systemsammansättning
LED-displaysystemets skärm består av en mikrodatorkontrollenhet med ett chip och en displayenhet.En enda displayenhet kan visa 16 × 16 kinesiska tecken.Om en viss storlek av LED-grafiskt displaysystem produceras, kan det realiseras genom att använda flera intelligenta displayenheter och metoden för "byggstenar".Seriell kommunikation används mellan displayenheter i systemet.Förutom att styra displayenheten och sända instruktioner och signaler från den övre datorn, är styrenheten även inbäddad med en digital enkelbuss temperatursensor 18B20.Tack vare styrkretsens moduldesign, om det finns krav på fuktmätning, kan 18b20 uppgraderas till modulkretsen som består av DS2438 från Dallas och HIH23610 från HoneywELL.För att tillgodose hela fordonets kommunikationsbehov används CAN-buss för kommunikation mellan den övre datorn och varje styrenhet i fordonet.
hårdvarudesign
Displayenheten består av LED-displaypanel och displaykrets.LED-displayenhetskortet består av 4 punktmatrismoduler × 64 punktmatris universell intelligent displayenhet, en enda displayenhet kan visa 4 16 × 16 punktmatris kinesiska tecken eller symboler.Seriell kommunikation används mellan displayenheter i systemet, så att hela systemets arbete koordineras och enhetligt.Displaykretsen består av två 16-stifts flatkabelportar, två 74H245 tristate-bussdrivrutiner, en 74HC04D sex inverter, två 74H138 åtta avkodare och åtta 74HC595 växlingsspärrar.Kärnan i styrkretsen är höghastighetsmikrokontrollern 77E58 från WINBOND, och kristallfrekvensen är 24MHz AT29C020A är en 256K ROM för lagring av 16 × 16 punktmatris kinesiskt teckenbibliotek och 16 × 8 punktmatris ASCII-kodtabell.AT24C020 är en EP2ROM baserad på I2C seriell buss, som lagrar förinställda uttalanden, såsom namn på tunnelbanestationer, hälsningar etc. Temperaturen i fordonet mäts av den digitala temperatursensorn 18b20 med en buss.SJA1000 och TJA1040 är CAN-busskontroller respektive transceiver.
Styrkretsenhets design
Hela systemet tar den dynamiska mikrokontrollern 77E58 från Winbond som kärnan.77E58 har en omdesignad mikroprocessorkärna och dess instruktioner är kompatibla med 51-serien.Men eftersom klockcykeln bara är 4 cykler, är dess körhastighet i allmänhet 2~3 gånger högre än den traditionella 8051 vid samma klockfrekvens.Därför är frekvenskraven för mikrokontrollern i den dynamiska visningen av kinesiska tecken med stor kapacitet väl lösta, och vakthunden tillhandahålls också.77E58 styr flashminnet AT29C020 genom spärren 74LS373, med en storlek på 256K.Eftersom minneskapaciteten är större än 64K, antar designen sökningsadresseringsmetoden, det vill säga P1.1 och P1.2 används för att välja sidor för flashminnet, som är uppdelat i fyra sidor.Adresseringsstorleken för varje sida är 64K.Förutom att välja AT29C020-chip, säkerställer P1.5 att P1.1 och P1.2 inte kommer att orsaka felfunktion av AT29C020 när de återanvänds på 16-stifts flatkabelgränssnittet.CAN-styrenheten är nyckeldelen av kommunikationen.För att förbättra anti-interferensförmågan läggs en 6N137 höghastighetsoptokopplare till mellan CAN-styrenheten SJA1000 och CAN-transceivern TJA1040.Mikrokontrollern väljer CAN-kontrollern SJA1000-chip till P3.0.18B20 är en enkel bussenhet.Den behöver bara en I/O-port för gränssnittet mellan enheten och mikrokontrollern.Den kan direkt omvandla temperaturen till en digital signal och mata ut den i serie i ett 9-bitars digitalt kodläge.P1.4 väljs i styrkretsen för att slutföra chipvalet och dataöverföringsfunktionerna för 18B20.Klockkabeln SCL och dubbelriktad datakabel SDA i AT24C020 är anslutna till P1.6 respektive P1.7.16-stifts platttrådsgränssnitt på mikrokontrollern, som är gränssnittsdelarna i styrkretsen och displaykretsen.
Anslutning och kontroll av displayenhet
Displaykretsdelen är ansluten till den 16-poliga flattrådsporten på styrkretsdelen genom den 16-poliga flattrådsporten (1), som överför instruktionerna och data från mikrokontrollern till LED-displaykretsen.Den 16-poliga platta tråden (2) används för att kaskadbilda flera bildskärmar.Dess anslutning är i princip densamma som 16-stiftsporten för platt tråd (1), men det bör noteras att dess R-ände är ansluten till DS-änden på åttonde 74H595 från vänster till höger i figur 2. ansluten i serie med den 16-poliga plattkabelns (1) port på nästa bildskärm (som visas i figur 1).CLK är klocksignalterminalen, STR är radlåsterminalen, R är dataterminalen, G (GND) och LOE är radljusaktiveringsterminalerna och A, B, C, D är radväljarterminalerna.De specifika funktionerna för varje port är som följer: A, B, C, D är radvalsterminaler som används för att styra den specifika sändningen av data från den övre datorn till den avsedda raden på displaypanelen, och R är data terminal, som accepterar data som överförs av mikrokontrollern.Arbetssekvensen för LED-displayenheten är som följer: efter att CLK-klocksignalterminalen tar emot en data vid R-terminalen, ger styrkretsen manuellt en pulsstigande flank och STR är i en rad med data (16 × 4) Efter att alla 64 data har sänts ges en stigande pulsflank för att låsa datan;LOE sätts till 1 av mikrokontrollern för att lysa upp linjen.Det schematiska diagrammet för displaykretsen visas i figur 3.
Modulär design
Metrofordon har olika krav på LED-display inomhus beroende på den faktiska situationen, så vi har fullt ut övervägt detta vid utformningen av kretsen, det vill säga under förutsättning att huvudfunktionerna och strukturerna förblir oförändrade, specifika moduler kan bytas ut.Denna struktur gör att LED-styrkretsen har god utbyggnadsbarhet och enkel att använda.
Temperatur- och fuktighetsmodul
I de varma och regniga områdena i söder, även om det finns en luftkonditionering med konstant temperatur i bilen, är luftfuktigheten också en viktig indikator som passagerarna bryr sig om.Temperatur- och fuktighetsmodulen designad av oss har funktionen att mäta temperatur och luftfuktighet.Temperaturmodulen och temperatur- och fuktighetsmodulen har samma uttagsgränssnitt, som båda är enkelbusstrukturer och styrs av P1.4-porten, så det är bekvämt att byta dem.HIH3610 är en treterminals integrerad fuktighetssensor med spänningsutgång producerad av Honeywell Company.DS2438 är en 10 bitars A/D-omvandlare med ett kommunikationsgränssnitt för en enkel buss.Chipet innehåller en högupplöst digital temperaturgivare, som kan användas för temperaturkompensering av fuktgivare.
485 buss expansionsmodul
Som en mogen och billig buss har 485 buss en oersättlig position inom industriområdet och trafikområdet.Därför har vi designat en 485-buss expansionsmodul, som kan ersätta den ursprungliga CAN-modulen för extern kommunikation.Modulen använder MAXIMs fotoelektriska isolering MXL1535E som 485-transceiver.För att säkerställa kontrollkompatibilitet är både MXL1535E och SJA1000 chip valda genom P3.0.Dessutom tillhandahålls 2500VRMS elektrisk isolering mellan RS2485-sidan och styrenheten eller styrlogiksidan genom transformatorn.TVS-diodkrets läggs till utgångsdelen av modulen för att minska linjestörningar.Byglar kan också användas för att bestämma om bussterminalens motstånd ska laddas.
Mjukvarudesign
Systemmjukvaran består av programvara för hantering av övre datorer och programvara för kontroll av enheten.Den övre datorhanteringsmjukvaran är utvecklad på operativplattformen Windows22000 med C++BUILD6.0, inklusive val av visningsläge (inklusive statisk, blinkande, rullning, skrivning, etc.), val av rullningsriktning (inklusive rullning upp och ner och vänster och vänster högerrullning), dynamisk visningshastighetsjustering (dvs. textblinkningsfrekvens, rullningshastighet, skrivhastighet, etc.), visningsinnehållsinmatning, visningsförhandsgranskning, etc.
När systemet är igång kan systemet inte bara visa tecken som stationsmeddelande och reklam enligt de förinställda inställningarna, utan också manuellt mata in de önskade teckenfönstret.Styrmjukvaran för enhetskontrollern är programmerad av KEILC av 8051 och stelnat i EEPROM för enkelchipsdatorn 77E58.Det slutför huvudsakligen kommunikationen mellan de övre och nedre datorerna, datainsamling av temperatur och luftfuktighet, I/O-gränssnittskontroll och andra funktioner.Under verklig drift når temperaturmätningsnoggrannheten ± 0,5 ℃ och fuktmätningsnoggrannheten når ± 2 % RH
Slutsats
Detta dokument introducerar designidén för LED-skärm för tunnelbana inomhus från aspekterna av design av hårdvaruschematiska diagram, logikstruktur, sammansättningsblockdiagram, etc. Genom utformningen av fältbussgränssnittsmodulen och gränssnittet för temperaturfuktighetsmodulen kan LED-skärmen inomhus. anpassa sig till olika miljöers krav och har god skalbarhet och mångsidighet.Efter många tester har LED-skärmen inomhus använts i det nya passagerarinformationssystemet för inhemsk tunnelbana, och effekten är bra.Praktiken bevisar att bildskärmen väl kan komplettera den statiska visningen av kinesiska tecken och grafik och olika dynamiska skärmar, och har egenskaperna för hög ljusstyrka, inget flimmer, enkel logikkontroll etc., som helt uppfyller visningskraven för tunnelbanefordon förLED-skärmar.
Posttid: 2022-16-16