Principio de diseño básico de pantalla LED en tren subterráneo
El principio de diseño básico de la pantalla LED de metro;Como terminal de visualización de información orientada al público en el metro, la pantalla LED interior tiene una amplia gama de valor civil y comercial.
En la actualidad, los vehículos subterráneos que operan en China generalmente están equipados con una pantalla LED para interiores, pero hay pocas funciones adicionales y contenido de pantalla única.Con el fin de cooperar con el uso del nuevo sistema de información de pasajeros del metro, hemos diseñado una nueva pantalla de visualización dinámica LED de metro multibus.
La pantalla de visualización no solo tiene múltiples interfaces de bus en la comunicación externa, sino que también adopta dispositivos de bus único y bus I2C en el diseño del circuito de control interno.
Hay dos tipos depantallas leden el metro: uno se coloca en el exterior del vagón para mostrar la sección de circulación del tren, la dirección de circulación y el nombre actual de la estación, que es compatible con chino e inglés;También se puede mostrar otra información de servicio según las necesidades de la operación;La pantalla de texto puede ser estática, de desplazamiento, traducción, cascada, animación y otros efectos, y la cantidad de caracteres que se muestran es de 16 × 12 16 caracteres de matriz de puntos.El otro es la pantalla LED interior de la terminal, que se coloca en el tren.La pantalla LED interior de la terminal puede preestablecer la terminal de acuerdo con los requisitos de operación del tren y mostrar la terminal actual en tiempo real, así como la temperatura actual en el tren, con 16 caracteres × Ocho 16 caracteres de matriz de puntos.
Composición del sistema
La pantalla del sistema de visualización LED se compone de una unidad de control de microcomputadora de un solo chip y una unidad de visualización.Una sola unidad de visualización puede mostrar 16 × 16 caracteres chinos.Si se produce un sistema de pantalla gráfica LED de cierto tamaño, se puede realizar utilizando varias unidades de pantalla inteligentes y el método de "bloques de construcción".La comunicación en serie se utiliza entre las unidades de visualización del sistema.Además de controlar la unidad de visualización y transmitir las instrucciones y señales de la computadora superior, la unidad de control también está integrada con un sensor de temperatura digital de bus único 18B20.Gracias al diseño del módulo del circuito de control, si existen requisitos para la medición de la humedad, 18b20 se puede actualizar al circuito del módulo compuesto por DS2438 de Dallas y HIH23610 de HoneywELL.Para satisfacer las necesidades de comunicación de todo el vehículo, se utiliza el bus CAN para la comunicación entre la computadora superior y cada unidad de control del vehículo.
diseño de hardware
La unidad de visualización está compuesta por un panel de visualización LED y un circuito de visualización.La placa de la unidad de visualización LED se compone de 4 módulos de matriz de puntos × 64 unidades de visualización inteligente universal de matriz de puntos, una sola unidad de visualización puede mostrar 4 16 × 16 caracteres o símbolos chinos de matriz de puntos.La comunicación en serie se utiliza entre las unidades de visualización del sistema, de modo que el trabajo de todo el sistema esté coordinado y unificado.El circuito de visualización consta de dos puertos de cable plano de 16 pines, dos controladores de bus de tres estados 74H245, un inversor de seis 74HC04D, dos decodificadores de ocho 74H138 y ocho pestillos de cambio 74HC595.El núcleo del circuito de control es el microcontrolador de alta velocidad 77E58 de WINBOND, y la frecuencia del cristal es de 24 MHz. AT29C020A es una ROM de 256 K para almacenar una biblioteca de caracteres chinos de matriz de puntos de 16 × 16 y una tabla de códigos ASCII de matriz de puntos de 16 × 8.AT24C020 es una EP2ROM basada en bus serie I2C, que almacena declaraciones preestablecidas, como nombres de estaciones de metro, saludos, etc. La temperatura en el vehículo se mide mediante el sensor de temperatura digital de bus único 18b20.SJA1000 y TJA1040 son controladores de bus CAN y transceptor respectivamente.
Diseño de la unidad del circuito de control
Todo el sistema toma como núcleo el microcontrolador dinámico 77E58 de Winbond.El 77E58 adopta un núcleo de microprocesador rediseñado y sus instrucciones son compatibles con la serie 51.Sin embargo, debido a que el ciclo del reloj es de solo 4 ciclos, su velocidad de funcionamiento es generalmente 2 o 3 veces mayor que la del 8051 tradicional con la misma frecuencia de reloj.Por lo tanto, los requisitos de frecuencia para el microcontrolador en la visualización dinámica de caracteres chinos de gran capacidad están bien resueltos y también se proporciona el perro guardián.El 77E58 controla la memoria flash AT29C020 a través del latch 74LS373, con un tamaño de 256K.Dado que la capacidad de la memoria es superior a 64K, el diseño adopta el método de direccionamiento de paginación, es decir, P1.1 y P1.2 se utilizan para seleccionar páginas para la memoria flash, que se divide en cuatro páginas.El tamaño de direccionamiento de cada página es de 64K.Además de seleccionar chips AT29C020, P1.5 garantiza que P1.1 y P1.2 no causen un mal funcionamiento de AT29C020 cuando se reutilicen en la interfaz de cable plano de 16 pines.El controlador CAN es la parte clave de la comunicación.Para mejorar la capacidad antiinterferente, se agrega un optoacoplador de alta velocidad 6N137 entre el controlador CAN SJA1000 y el transceptor CAN TJA1040.El microcontrolador selecciona el chip del controlador CAN SJA1000 a través de P3.0.18B20 es un dispositivo de bus único.Solo necesita un puerto de E/S para la interfaz entre el dispositivo y el microcontrolador.Puede convertir directamente la temperatura en una señal digital y emitirla en serie en un modo de código digital de 9 bits.P1.4 se selecciona en el circuito de control para completar la selección de chip y las funciones de transmisión de datos de 18B20.El cable de reloj SCL y el cable de datos bidireccional SDA de AT24C020 están conectados respectivamente a las interfaces de cable plano P1.6 y P1.7.16 pin del microcontrolador, que son las partes de interfaz del circuito de control y el circuito de visualización.
Conexión y control de la unidad de visualización
La parte del circuito de visualización está conectada con el puerto de cable plano de 16 pines de la parte del circuito de control a través del puerto de cable plano de 16 pines (1), que transmite las instrucciones y los datos del microcontrolador al circuito de pantalla LED.El cable plano de 16 pines (2) se usa para conectar varias pantallas en cascada.Su conexión es básicamente la misma que la del puerto de cable plano de 16 pines (1), pero debe tenerse en cuenta que su extremo R está conectado al extremo DS del octavo 74H595 de izquierda a derecha en la Figura 2. Cuando se conecte en cascada, será conectado en serie con el puerto de cable plano de 16 pines (1) de la siguiente pantalla (como se muestra en la Figura 1).CLK es el terminal de señal de reloj, STR es el terminal de pestillo de fila, R es el terminal de datos, G (GND) y LOE son los terminales de habilitación de luz de fila, y A, B, C, D son los terminales de selección de fila.Las funciones específicas de cada puerto son las siguientes: A, B, C, D son terminales de selección de fila, que se utilizan para controlar el envío específico de datos desde la computadora superior a la fila designada en el panel de visualización, y R es el terminal, que acepta los datos transmitidos por el microcontrolador.La secuencia de trabajo de la unidad de pantalla LED es la siguiente: después de que el terminal de señal de reloj CLK recibe datos en el terminal R, el circuito de control da manualmente un flanco ascendente de pulso y el STR está en una fila de datos (16 × 4) Después de que se transmiten los 64 datos, se da un flanco ascendente de pulso para bloquear los datos;El microcontrolador establece el LOE en 1 para iluminar la línea.El diagrama esquemático del circuito de visualización se muestra en la Figura 3.
Diseño modular
Los vehículos de Metro tienen diferentes requisitos para la pantalla LED interior según la situación real, por lo que hemos considerado esto completamente al diseñar el circuito, es decir, bajo la condición de garantizar que las funciones y estructuras principales permanezcan sin cambios, los módulos específicos se pueden intercambiar.Esta estructura hace que el circuito de control LED tenga una buena expansibilidad y facilidad de uso.
Módulo de temperatura y humedad
En las áreas cálidas y lluviosas del sur, aunque hay un acondicionador de aire de temperatura constante en el automóvil, la humedad también es un indicador importante que preocupa a los pasajeros.El módulo de temperatura y humedad diseñado por nosotros tiene la función de medir la temperatura y la humedad.El módulo de temperatura y el módulo de temperatura y humedad tienen la misma interfaz de enchufe, ambos son estructuras de bus único y están controlados por el puerto P1.4, por lo que es conveniente intercambiarlos.HIH3610 es un sensor de humedad integrado de tres terminales con salida de voltaje producido por Honeywell Company.DS2438 es un convertidor A/D de 10 bits con una interfaz de comunicación de bus único.El chip contiene un sensor de temperatura digital de alta resolución, que se puede utilizar para compensar la temperatura de los sensores de humedad.
Módulo de expansión de bus 485
Como autobús maduro y barato, el autobús 485 tiene una posición insustituible en el campo industrial y de tráfico.Por lo tanto, hemos diseñado un módulo de expansión de bus 485, que puede reemplazar el módulo CAN original para comunicación externa.El módulo utiliza el aislamiento fotoeléctrico MXL1535E de MAXIM como transceptor 485.Para garantizar la compatibilidad del control, tanto el MXL1535E como el SJA1000 se seleccionan mediante chip a través de P3.0.Además, se proporciona un aislamiento eléctrico de 2500VRMS entre el lado RS2485 y el controlador o el lado de la lógica de control a través del transformador.El circuito de diodo TVS se agrega a la parte de salida del módulo para reducir la interferencia de picos de línea.Los puentes también se pueden usar para decidir si cargar la resistencia del terminal de bus.
Diseño de software
El software del sistema está compuesto por un software de gestión de la computadora superior y un software de control del controlador de la unidad.El software superior de administración de la computadora está desarrollado en la plataforma operativa Windows22000 usando C++BUILD6.0, incluida la selección del modo de visualización (incluidos estático, intermitente, desplazamiento, escritura, etc.), selección de dirección de desplazamiento (incluido desplazamiento hacia arriba y hacia abajo y hacia la izquierda y hacia la izquierda). desplazamiento a la derecha), ajuste dinámico de la velocidad de visualización (es decir, frecuencia de parpadeo del texto, velocidad de desplazamiento, velocidad de visualización de escritura, etc.), entrada de contenido de visualización, vista previa de visualización, etc.
Cuando el sistema está funcionando, el sistema no solo puede mostrar los caracteres como el anuncio de la estación y la publicidad de acuerdo con la configuración preestablecida, sino que también puede ingresar manualmente los caracteres de visualización requeridos.El software de control del controlador de la unidad está programado por KEILC de 8051 y solidificado en la EEPROM de la computadora de un solo chip 77E58.Completa principalmente la comunicación entre las computadoras superior e inferior, la adquisición de datos de temperatura y humedad, el control de la interfaz de E/S y otras funciones.Durante el funcionamiento real, la precisión de la medición de la temperatura alcanza ± 0,5 ℃ y la precisión de la medición de la humedad alcanza el ± 2 % de HR
Conclusión
Este documento presenta la idea de diseño de la pantalla LED interior del metro desde los aspectos del diseño del diagrama esquemático del hardware, la estructura lógica, el diagrama de bloques de composición, etc. A través del diseño del módulo de interfaz de bus de campo y la interfaz del módulo de temperatura y humedad, la pantalla LED interior puede adaptarse a los requisitos de diferentes entornos, y tiene buena escalabilidad y versatilidad.Después de muchas pruebas, la pantalla LED interior se ha utilizado en el nuevo sistema de información para pasajeros del metro nacional y el efecto es bueno.La práctica demuestra que la pantalla de visualización puede completar bien la visualización estática de caracteres y gráficos chinos y varias visualizaciones dinámicas, y tiene las características de alto brillo, sin parpadeo, control lógico simple, etc., que cumple con los requisitos de visualización de los vehículos subterráneos. porpantallas led.
Hora de publicación: 16-dic-2022