Princípio básico de design da tela de exibição led no trem do metrô
O princípio básico de design da tela de exibição led do metrô;Como um terminal de exibição de informações orientado ao público no metrô, o display led interno tem uma ampla gama de valores civis e comerciais.
Atualmente, os veículos de metrô que operam na China são geralmente equipados com display de led interno, mas há poucas funções adicionais e conteúdo de exibição de tela única.A fim de cooperar com o uso do novo sistema de informações de passageiros do metrô, projetamos uma nova tela de LED dinâmica de metrô multiônibus.
A tela de exibição não só possui múltiplas interfaces de barramento em comunicação externa, mas também adota barramento único e dispositivos de barramento I2C no projeto do circuito de controle interno.
Existem dois tipos detelas de LEDno metrô: um é colocado na parte externa do vagão para exibir o trecho do trem, o sentido de funcionamento e o nome da estação atual, compatível com chinês e inglês;Outras informações de serviço também podem ser exibidas de acordo com as necessidades da operação;A exibição de texto pode ser estática, rolagem, tradução, cascata, animação e outros efeitos, e o número de caracteres exibidos é de 16 × 12 16 caracteres de matriz de pontos.O outro é o display de LED interno do terminal, que é colocado no trem.O display de LED interno do terminal pode predefinir o terminal de acordo com os requisitos de operação do trem e exibir o terminal atual em tempo real, bem como a temperatura atual no trem, com 16 caracteres × Oito 16 caracteres de matriz de pontos.
Composição do sistema
A tela do sistema de exibição LED é composta por uma unidade de controle de microcomputador de chip único e uma unidade de exibição.Uma única unidade de exibição pode exibir 16 × 16 caracteres chineses.Se um determinado tamanho de sistema de display gráfico LED for produzido, ele pode ser realizado usando várias unidades de display inteligente e o método de “blocos de construção”.A comunicação serial é usada entre unidades de exibição no sistema.Além de controlar a unidade de exibição e transmitir as instruções e sinais do computador superior, a unidade de controle também é incorporada com um sensor de temperatura digital de barramento único 18B20.Graças ao design do módulo do circuito de controle, se houver requisitos para medição de umidade, o 18b20 pode ser atualizado para o circuito do módulo composto por DS2438 da Dallas e HIH23610 da HoneywELL.Para atender às necessidades de comunicação de todo o veículo, o barramento CAN é usado para comunicação entre o computador superior e cada unidade de controle do veículo.
projeto de hardware
A unidade de exibição é composta de painel de exibição de LED e circuito de exibição.A placa da unidade de exibição LED é composta por 4 módulos de matriz de ponto × unidade de exibição inteligente universal de matriz de 64 pontos, uma única unidade de exibição pode exibir 4 caracteres ou símbolos chineses de matriz de 16 × 16 pontos.A comunicação serial é usada entre unidades de exibição no sistema, para que o trabalho de todo o sistema seja coordenado e unificado.O circuito de exibição consiste em duas portas de cabo plano de 16 pinos, dois drivers de barramento tristate 74H245, um inversor de seis 74HC04D, dois decodificadores de oito decodificadores 74H138 e oito travas de deslocamento 74HC595.O núcleo do circuito de controle é o microcontrolador de alta velocidade 77E58 de WINBOND, e a frequência de cristal é 24MHz.AT24C020 é um EP2ROM baseado em barramento serial I2C, que armazena declarações predefinidas, como nomes de estações de metrô, saudações, etc. A temperatura no veículo é medida pelo sensor de temperatura digital de barramento único 18b20.SJA1000 e TJA1040 são controlador de barramento CAN e transceptor, respectivamente.
Projeto de unidade de circuito de controle
Todo o sistema leva o microcontrolador dinâmico 77E58 do Winbond como núcleo.O 77E58 adota um núcleo de microprocessador reprojetado e suas instruções são compatíveis com a série 51.No entanto, como o ciclo de clock é de apenas 4 ciclos, sua velocidade de execução é geralmente 2 a 3 vezes maior que o 8051 tradicional na mesma frequência de clock.Portanto, os requisitos de frequência para o microcontrolador na exibição dinâmica de caracteres chineses de grande capacidade são bem resolvidos e o watchdog também é fornecido.O 77E58 controla a memória flash AT29C020 através do latch 74LS373, com tamanho de 256K.Como a capacidade de memória é maior que 64K, o projeto adota o método de endereçamento de paginação, ou seja, P1.1 e P1.2 são usados para selecionar páginas para a memória flash, que é dividida em quatro páginas.O tamanho de endereçamento de cada página é 64K.Além de selecionar os chips AT29C020, P1.5 garante que P1.1 e P1.2 não causarão operação incorreta de AT29C020 quando forem reutilizados na interface de cabo plano de 16 pinos.O controlador CAN é a parte chave da comunicação.A fim de melhorar a capacidade anti-interferência, um optoacoplador de alta velocidade 6N137 é adicionado entre o controlador CAN SJA1000 e o transceptor CAN TJA1040.O microcontrolador seleciona o chip controlador CAN SJA1000 através de P3.0.18B20 é um dispositivo de barramento único.Necessita apenas de uma porta de E/S para a interface entre o dispositivo e o microcontrolador.Ele pode converter diretamente a temperatura em um sinal digital e enviá-lo serialmente em um modo de código digital de 9 bits.P1.4 é selecionado no circuito de controle para completar as funções de seleção de chip e transmissão de dados de 18B20.O cabo de clock SCL e o cabo de dados bidirecional SDA de AT24C020 são conectados respectivamente às interfaces de fio plano de pinos P1.6 e P1.7.16 do microcontrolador, que são as partes de interface do circuito de controle e do circuito de exibição.
Conexão e controle da unidade de exibição
A parte do circuito de exibição é conectada com a porta de fio plano de 16 pinos da parte do circuito de controle através da porta de fio plano de 16 pinos (1), que transmite as instruções e dados do microcontrolador para o circuito de exibição de LED.O fio plano de 16 pinos (2) é usado para várias telas de exibição em cascata.Sua conexão é basicamente a mesma da porta flat wire de 16 pinos (1), mas deve-se notar que sua extremidade R está conectada à extremidade DS do oitavo 74H595 da esquerda para a direita na Figura 2, Quando em cascata, será conectados em série com a porta de cabo plano de 16 pinos (1) da próxima tela de exibição (como mostrado na Figura 1).CLK é o terminal de sinal de relógio, STR é o terminal de trava de linha, R é o terminal de dados, G (GND) e LOE são os terminais de habilitação de luz de linha e A, B, C, D são os terminais de seleção de linha.As funções específicas de cada porta são as seguintes: A, B, C, D são terminais de seleção de linha, que são usados para controlar o envio específico de dados do computador superior para a linha designada no painel de exibição, e R são os dados terminal, que aceita os dados transmitidos pelo microcontrolador.A sequência de trabalho da unidade de exibição de LED é a seguinte: depois que o terminal de sinal de relógio CLK recebe dados no terminal R, o circuito de controle fornece manualmente uma borda de subida de pulso e o STR está em uma linha de dados (16 × 4) Depois que todos os 64 dados são transmitidos, uma borda ascendente de pulso é fornecida para travar os dados;O LOE é definido como 1 pelo microcontrolador para iluminar a linha.O diagrama esquemático do circuito do display é mostrado na Figura 3.
Design modular
Os veículos do metrô têm requisitos diferentes para display led interno de acordo com a situação real, por isso consideramos isso totalmente ao projetar o circuito, ou seja, sob a condição de garantir que as principais funções e estruturas permaneçam inalteradas, módulos específicos podem ser trocados.Essa estrutura faz com que o circuito de controle do LED tenha boa expansibilidade e facilidade de uso.
Módulo de temperatura e umidade
Nas áreas quentes e chuvosas do sul, embora haja um ar condicionado de temperatura constante no carro, a umidade também é um indicador importante que preocupa os passageiros.O módulo de temperatura e umidade projetado por nós tem a função de medir temperatura e umidade.O módulo de temperatura e o módulo de temperatura e umidade têm a mesma interface de soquete, ambos são estruturas de barramento único e são controlados pela porta P1.4, portanto é conveniente trocá-los.O HIH3610 é um sensor de umidade integrado de três terminais com saída de tensão produzido pela Honeywell Company.O DS2438 é um conversor A/D de 10 bits com uma única interface de comunicação de barramento.O chip contém um sensor de temperatura digital de alta resolução, que pode ser usado para compensação de temperatura de sensores de umidade.
módulo de expansão de barramento 485
Como um ônibus maduro e barato, o ônibus 485 tem uma posição insubstituível no campo industrial e no tráfego.Portanto, projetamos um módulo de expansão de barramento 485, que pode substituir o módulo CAN original para comunicação externa.O módulo usa o isolamento fotoelétrico MAXIM MXL1535E como o transceptor 485.Para garantir a compatibilidade do controle, tanto o MXL1535E quanto o SJA1000 são selecionados por meio de P3.0.Além disso, o isolamento elétrico 2500VRMS é fornecido entre o lado RS2485 e o controlador ou lado lógico de controle através do transformador.O circuito de diodo TVS é adicionado à parte de saída do módulo para reduzir a interferência de surto de linha.Os jumpers também podem ser usados para decidir se a resistência do terminal de barramento deve ser carregada.
Design de software
O software do sistema é composto pelo software de gerenciamento do computador superior e pelo software de controle do controlador da unidade.O software de gerenciamento de computador superior é desenvolvido na plataforma operacional Windows22000 usando C++BUILD6.0, incluindo seleção de modo de exibição (incluindo estático, piscando, rolagem, digitação, etc.), seleção de direção de rolagem (incluindo rolagem para cima e para baixo e rolagem para esquerda e rolagem para a direita), ajuste dinâmico da velocidade de exibição (ou seja, frequência de intermitência do texto, velocidade de rolagem, velocidade de exibição de digitação, etc.), entrada de conteúdo de exibição, visualização de exibição, etc.
Quando o sistema está funcionando, o sistema pode não apenas exibir os caracteres como anúncio de estação e anúncio de acordo com as configurações predefinidas, mas também inserir manualmente os caracteres de exibição necessários.O software de controle do controlador da unidade é programado por KEILC de 8051 e solidificado na EEPROM do computador de chip único 77E58.Ele completa principalmente a comunicação entre os computadores superiores e inferiores, aquisição de dados de temperatura e umidade, controle de interface de E/S e outras funções.Durante a operação real, a precisão da medição de temperatura atinge ± 0,5 ℃ e a precisão da medição de umidade atinge ± 2% UR
Conclusão
Este artigo apresenta a ideia de design da tela de LED interna do metrô a partir dos aspectos do design do diagrama esquemático de hardware, estrutura lógica, diagrama de bloco de composição, etc. adaptam-se aos requisitos de diferentes ambientes e possuem boa escalabilidade e versatilidade.Depois de muitos testes, a tela de LED interna foi usada no novo sistema de informações de passageiros do metrô doméstico e o efeito é bom.A prática prova que a tela de exibição pode completar a exibição estática de caracteres e gráficos chineses e várias exibições dinâmicas e possui as características de alto brilho, sem cintilação, controle lógico simples, etc., que atende totalmente aos requisitos de exibição dos veículos do metrô paratelas de LED.
Horário da postagem: 16 de dezembro de 2022