Βασική αρχή σχεδίασης οθόνης led στο τρένο του μετρό
Η βασική αρχή σχεδιασμού της οθόνης led του μετρό.Ως τερματικό προβολής πληροφοριών με δημόσιο προσανατολισμό στο μετρό, η εσωτερική οθόνη led έχει πολύ ευρύ φάσμα πολιτικής και εμπορικής αξίας.
Επί του παρόντος, τα οχήματα του μετρό που λειτουργούν στην Κίνα είναι γενικά εξοπλισμένα με εσωτερική οθόνη led, αλλά υπάρχουν λίγες πρόσθετες λειτουργίες και περιεχόμενο ενιαίας οθόνης.Προκειμένου να συνεργαστούμε με τη χρήση του νέου συστήματος πληροφοριών επιβατών του μετρό, σχεδιάσαμε μια νέα δυναμική οθόνη LED μετρό πολλαπλών λεωφορείων.
Η οθόνη προβολής όχι μόνο έχει πολλαπλές διεπαφές διαύλου στην εξωτερική επικοινωνία, αλλά υιοθετεί επίσης συσκευές μονής διαύλου και διαύλου I2C στο σχεδιασμό του κυκλώματος εσωτερικού ελέγχου.
Υπάρχουν δύο είδηΟθόνες LEDστο μετρό: το ένα τοποθετείται στο εξωτερικό του βαγονιού για να εμφανίζει το τμήμα κίνησης του τρένου, την κατεύθυνση κίνησης και το όνομα του τρέχοντος σταθμού, το οποίο είναι συμβατό με τα κινέζικα και τα αγγλικά.Άλλες πληροφορίες σέρβις μπορούν επίσης να εμφανίζονται ανάλογα με τις ανάγκες λειτουργίας.Η εμφάνιση κειμένου μπορεί να είναι στατική, κυλιόμενη, μετάφραση, καταρράκτη, κινούμενα σχέδια και άλλα εφέ και ο αριθμός των χαρακτήρων που εμφανίζονται είναι 16 × 12 16 χαρακτήρες κουκκίδας.Το άλλο είναι η εσωτερική οθόνη LED του τερματικού, η οποία τοποθετείται στο τρένο.Η εσωτερική οθόνη LED του τερματικού μπορεί να προκαθορίσει το τερματικό σύμφωνα με τις απαιτήσεις λειτουργίας της αμαξοστοιχίας και να εμφανίσει το τρέχον τερματικό σε πραγματικό χρόνο, καθώς και την τρέχουσα θερμοκρασία στο τρένο, με 16 χαρακτήρες × 8 χαρακτήρες μήτρας 16 κουκκίδων.
Σύνθεση συστήματος
Η οθόνη του συστήματος οθόνης LED αποτελείται από μια μονάδα ελέγχου μικροϋπολογιστή ενός τσιπ και μια μονάδα οθόνης.Μια μονάδα οθόνης μπορεί να εμφανίζει 16 × 16 κινέζικους χαρακτήρες.Εάν παράγεται ένα συγκεκριμένο μέγεθος συστήματος γραφικής απεικόνισης LED, αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας πολλές έξυπνες μονάδες οθόνης και τη μέθοδο των «δομικών στοιχείων».Η σειριακή επικοινωνία χρησιμοποιείται μεταξύ των μονάδων οθόνης στο σύστημα.Εκτός από τον έλεγχο της μονάδας οθόνης και τη μετάδοση των οδηγιών και των σημάτων του επάνω υπολογιστή, η μονάδα ελέγχου είναι επίσης ενσωματωμένη με έναν ψηφιακό αισθητήρα θερμοκρασίας ενός διαύλου 18B20.Χάρη στη σχεδίαση της μονάδας του κυκλώματος ελέγχου, εάν υπάρχουν απαιτήσεις για μέτρηση υγρασίας, το 18b20 μπορεί να αναβαθμιστεί στο κύκλωμα μονάδας που αποτελείται από DS2438 από το Dallas και HIH23610 από τη HoneywELL.Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες επικοινωνίας ολόκληρου του οχήματος, ο δίαυλος CAN χρησιμοποιείται για την επικοινωνία μεταξύ του άνω υπολογιστή και κάθε μονάδας ελέγχου στο όχημα.
σχεδιασμός υλικού
Η μονάδα οθόνης αποτελείται από πίνακα οθόνης LED και κύκλωμα οθόνης.Η πλακέτα μονάδας οθόνης LED αποτελείται από 4 μονάδες dot matrix x 64 dot matrix καθολική έξυπνη μονάδα οθόνης, μια μονάδα οθόνης μπορεί να εμφανίσει 4 κινέζικους χαρακτήρες ή σύμβολα μήτρας 16 × 16 κουκκίδων.Η σειριακή επικοινωνία χρησιμοποιείται μεταξύ των μονάδων απεικόνισης στο σύστημα, έτσι ώστε η εργασία ολόκληρου του συστήματος να είναι συντονισμένη και ενοποιημένη.Το κύκλωμα οθόνης αποτελείται από δύο επίπεδες θύρες καλωδίου 16 ακίδων, δύο προγράμματα οδήγησης διαύλου 74H245 tristate, έναν μετατροπέα έξι 74HC04D, δύο αποκωδικοποιητές οκτώ 74H138 και οκτώ μάνδαλα αλλαγής ταχυτήτων 74HC595.Ο πυρήνας του κυκλώματος ελέγχου είναι ο μικροελεγκτής υψηλής ταχύτητας 77E58 του WINBOND και η κρυσταλλική συχνότητα είναι 24MHz. Το AT29C020A είναι μια ROM 256K για την αποθήκευση βιβλιοθήκης κινεζικών χαρακτήρων μήτρας 16 × 16 κουκκίδων και πίνακα κωδικών 16 × 8 κουκκίδων.Το AT24C020 είναι ένα EP2ROM που βασίζεται στο σειριακό δίαυλο I2C, το οποίο αποθηκεύει προκαθορισμένες δηλώσεις, όπως ονόματα σταθμών μετρό, χαιρετισμούς, κ.λπ. Η θερμοκρασία στο όχημα μετράται από τον ψηφιακό αισθητήρα θερμοκρασίας ενός λεωφορείου 18b20.Το SJA1000 και το TJA1040 είναι ελεγκτής διαύλου CAN και πομποδέκτης αντίστοιχα.
Σχεδιασμός μονάδας κυκλώματος ελέγχου
Ολόκληρο το σύστημα παίρνει ως πυρήνα τον δυναμικό μικροελεγκτή 77E58 της Winbond.Το 77E58 υιοθετεί έναν επανασχεδιασμένο πυρήνα μικροεπεξεργαστή και οι οδηγίες του είναι συμβατές με τη σειρά 51.Ωστόσο, επειδή ο κύκλος ρολογιού είναι μόνο 4 κύκλοι, η ταχύτητά του είναι γενικά 2~3 φορές υψηλότερη από το παραδοσιακό 8051 στην ίδια συχνότητα ρολογιού.Ως εκ τούτου, οι απαιτήσεις συχνότητας για τον μικροελεγκτή στη δυναμική απεικόνιση κινεζικών χαρακτήρων μεγάλης χωρητικότητας έχουν λυθεί καλά και παρέχεται επίσης ο φύλακας.Το 77E58 ελέγχει τη μνήμη flash AT29C020 μέσω του μάνταλου 74LS373, με μέγεθος 256K.Δεδομένου ότι η χωρητικότητα της μνήμης είναι μεγαλύτερη από 64K, ο σχεδιασμός υιοθετεί τη μέθοδο διεύθυνσης σελιδοποίησης, δηλαδή τα P1.1 και P1.2 χρησιμοποιούνται για την επιλογή σελίδων για τη μνήμη flash, η οποία χωρίζεται σε τέσσερις σελίδες.Το μέγεθος διεύθυνσης κάθε σελίδας είναι 64K.Εκτός από την επιλογή των τσιπ AT29C020, το P1.5 διασφαλίζει ότι τα P1.1 και P1.2 δεν θα προκαλέσουν κακή λειτουργία του AT29C020 όταν επαναχρησιμοποιούνται στη διεπαφή επίπεδης καλωδίου 16 ακίδων.Ο ελεγκτής CAN είναι το βασικό μέρος της επικοινωνίας.Προκειμένου να βελτιωθεί η ικανότητα κατά των παρεμβολών, προστίθεται ένας οπτικός συζευκτήρας υψηλής ταχύτητας 6N137 μεταξύ του ελεγκτή CAN SJA1000 και του πομποδέκτη CAN TJA1040.Ο μικροελεγκτής επιλέγει το τσιπ ελεγκτή CAN SJA1000 μέσω του P3.0.Το 18B20 είναι μια συσκευή ενός διαύλου.Χρειάζεται μόνο μία θύρα I/O για τη διασύνδεση μεταξύ της συσκευής και του μικροελεγκτή.Μπορεί να μετατρέψει απευθείας τη θερμοκρασία σε ψηφιακό σήμα και να την εξάγει σειριακά σε λειτουργία ψηφιακού κωδικού 9 bit.Το P1.4 επιλέγεται στο κύκλωμα ελέγχου για να ολοκληρώσει τις λειτουργίες επιλογής chip και μετάδοσης δεδομένων του 18B20.Το καλώδιο ρολογιού SCL και το αμφίδρομο καλώδιο δεδομένων SDA του AT24C020 συνδέονται αντίστοιχα με τις επίπεδες διεπαφές καλωδίων P1.6 και P1.7.16 ακίδων του μικροελεγκτή, οι οποίες είναι τα μέρη διασύνδεσης του κυκλώματος ελέγχου και του κυκλώματος οθόνης.
Σύνδεση και έλεγχος μονάδας οθόνης
Το τμήμα του κυκλώματος οθόνης συνδέεται με την επίπεδη θύρα καλωδίου 16 ακίδων του τμήματος του κυκλώματος ελέγχου μέσω της επίπεδης θύρας καλωδίων 16 ακίδων (1), η οποία μεταδίδει τις οδηγίες και τα δεδομένα του μικροελεγκτή στο κύκλωμα οθόνης LED.Το επίπεδο καλώδιο 16 ακίδων (2) χρησιμοποιείται για την επικάλυψη πολλαπλών οθονών.Η σύνδεσή του είναι βασικά η ίδια με την επίπεδη θύρα καλωδίων 16 ακίδων (1), αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι το άκρο R του συνδέεται με το άκρο DS του όγδοου 74H595 από αριστερά προς τα δεξιά στο Σχήμα 2. Κατά τη διαδοχή, θα συνδεδεμένο σε σειρά με τη θύρα επίπεδης καλωδίου 16 ακίδων (1) της επόμενης οθόνης (όπως φαίνεται στην Εικόνα 1).Το CLK είναι ο ακροδέκτης σήματος ρολογιού, το STR είναι ο ακροδέκτης κλειδώματος σειράς, το R είναι το τερματικό δεδομένων, το G (GND) και το LOE είναι οι ακροδέκτες ενεργοποίησης της φωτεινής ένδειξης σειράς και οι ακροδέκτες A, B, C, D είναι οι ακροδέκτες επιλογής σειράς.Οι συγκεκριμένες λειτουργίες κάθε θύρας είναι οι εξής: Τα A, B, C, D είναι τερματικά επιλογής σειρών, τα οποία χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της συγκεκριμένης αποστολής δεδομένων από τον επάνω υπολογιστή στην καθορισμένη σειρά στον πίνακα οθόνης και R είναι τα δεδομένα τερματικό, το οποίο δέχεται τα δεδομένα που μεταδίδονται από τον μικροελεγκτή.Η ακολουθία εργασίας της μονάδας οθόνης LED είναι η εξής: αφού ο ακροδέκτης σήματος ρολογιού CLK λάβει δεδομένα στον ακροδέκτη R, το κύκλωμα ελέγχου δίνει χειροκίνητα μια ακμή ανόδου παλμού και το STR βρίσκεται σε μια σειρά δεδομένων (16 × 4) Αφού μεταδοθούν και τα 64 δεδομένα, δίνεται μια ανερχόμενη άκρη παλμού για να κλειδώσει τα δεδομένα.Το LOE έχει ρυθμιστεί στο 1 από τον μικροελεγκτή για να φωτίσει τη γραμμή.Το σχηματικό διάγραμμα του κυκλώματος οθόνης φαίνεται στο σχήμα 3.
Αρθρωτό σχέδιο
Τα οχήματα του μετρό έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για εσωτερική οθόνη LED ανάλογα με την πραγματική κατάσταση, επομένως το έχουμε λάβει πλήρως υπόψη κατά τον σχεδιασμό του κυκλώματος, δηλαδή, υπό την προϋπόθεση ότι οι κύριες λειτουργίες και οι δομές παραμένουν αμετάβλητες, μπορούν να εναλλάσσονται συγκεκριμένες μονάδες.Αυτή η δομή κάνει το κύκλωμα ελέγχου LED να έχει καλή επεκτασιμότητα και ευκολία στη χρήση.
Μονάδα θερμοκρασίας και υγρασίας
Στις ζεστές και βροχερές περιοχές στα νότια, αν και υπάρχει σταθερή θερμοκρασία κλιματιστικού στο αυτοκίνητο, η υγρασία είναι επίσης ένας σημαντικός δείκτης που ενδιαφέρει τους επιβάτες.Η μονάδα θερμοκρασίας και υγρασίας που σχεδιάστηκε από εμάς έχει τη λειτουργία μέτρησης θερμοκρασίας και υγρασίας.Η μονάδα θερμοκρασίας και η μονάδα θερμοκρασίας και υγρασίας έχουν την ίδια διεπαφή υποδοχής, και οι δύο είναι δομές ενός διαύλου και ελέγχονται από τη θύρα P1.4, επομένως είναι βολικό να τα αλλάζετε.Το HIH3610 είναι ένας ενσωματωμένος αισθητήρας υγρασίας τριών ακροδεκτών με έξοδο τάσης που παράγεται από την Honeywell Company.Το DS2438 είναι ένας μετατροπέας A/D 10 bit με διεπαφή επικοινωνίας ενός διαύλου.Το τσιπ περιέχει έναν ψηφιακό αισθητήρα θερμοκρασίας υψηλής ανάλυσης, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντιστάθμιση θερμοκρασίας των αισθητήρων υγρασίας.
Μονάδα επέκτασης διαύλου 485
Ως ώριμο και φθηνό λεωφορείο, το λεωφορείο 485 κατέχει αναντικατάστατη θέση στον βιομηχανικό και κυκλοφοριακό τομέα.Επομένως, έχουμε σχεδιάσει μια μονάδα επέκτασης διαύλου 485, η οποία μπορεί να αντικαταστήσει την αρχική μονάδα CAN για εξωτερική επικοινωνία.Η μονάδα χρησιμοποιεί τη φωτοηλεκτρική απομόνωση MXL1535E της MAXIM ως πομποδέκτη 485.Για να διασφαλιστεί η συμβατότητα ελέγχου, τόσο το MXL1535E όσο και το SJA1000 επιλέγονται chip μέσω του P3.0.Επιπλέον, παρέχεται ηλεκτρική μόνωση 2500VRMS μεταξύ της πλευράς RS2485 και του ελεγκτή ή της λογικής πλευράς ελέγχου μέσω του μετασχηματιστή.Το κύκλωμα διόδου TVS προστίθεται στο τμήμα εξόδου της μονάδας για τη μείωση των παρεμβολών υπέρτασης γραμμής.Οι βραχυκυκλωτήρες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να αποφασίσουν εάν θα φορτωθεί η αντίσταση τερματικού διαύλου.
Σχεδιασμός λογισμικού
Το λογισμικό συστήματος αποτελείται από λογισμικό διαχείρισης ανώτερου υπολογιστή και λογισμικό ελέγχου ελεγκτή μονάδας.Το ανώτερο λογισμικό διαχείρισης υπολογιστή έχει αναπτυχθεί στη λειτουργική πλατφόρμα Windows22000 με χρήση C++BUILD6.0, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής λειτουργίας εμφάνισης (συμπεριλαμβανομένης της στατικής λειτουργίας, που αναβοσβήνει, κύλισης, πληκτρολόγησης κ.λπ.), επιλογή κατεύθυνσης κύλισης (συμπεριλαμβανομένης της κύλισης προς τα πάνω και προς τα κάτω και προς τα αριστερά και δεξιά κύλιση), προσαρμογή δυναμικής ταχύτητας οθόνης (δηλ. συχνότητα αναβοσβήνει κειμένου, ταχύτητα κύλισης, ταχύτητα εμφάνισης πληκτρολόγησης, κ.λπ.), είσοδος περιεχομένου εμφάνισης, προεπισκόπηση οθόνης κ.λπ.
Όταν το σύστημα είναι σε λειτουργία, το σύστημα μπορεί όχι μόνο να εμφανίζει τους χαρακτήρες όπως η ανακοίνωση σταθμού και η διαφήμιση σύμφωνα με τις προκαθορισμένες ρυθμίσεις, αλλά και να εισάγει χειροκίνητα τους απαιτούμενους χαρακτήρες εμφάνισης.Το λογισμικό ελέγχου του ελεγκτή μονάδας προγραμματίζεται από το KEILC του 8051 και στερεοποιείται στο EEPROM του υπολογιστή με ένα τσιπ 77E58.Ολοκληρώνει κυρίως την επικοινωνία μεταξύ των άνω και κάτω υπολογιστών, τη λήψη δεδομένων θερμοκρασίας και υγρασίας, τον έλεγχο της διεπαφής I/O και άλλες λειτουργίες.Κατά τη διάρκεια της πραγματικής λειτουργίας, η ακρίβεια μέτρησης θερμοκρασίας φτάνει τους ± 0,5 ℃ και η ακρίβεια μέτρησης της υγρασίας φτάνει το ± 2% RH
συμπέρασμα
Αυτή η εργασία εισάγει την ιδέα σχεδιασμού της εσωτερικής οθόνης LED του μετρό από τις πτυχές της σχεδίασης σχηματικών διαγραμμάτων υλικού, της λογικής δομής, του μπλοκ διαγράμματος σύνθεσης κ.λπ. προσαρμόζεται στις απαιτήσεις διαφορετικών περιβαλλόντων και έχει καλή επεκτασιμότητα και ευελιξία.Μετά από πολλές δοκιμές, η εσωτερική οθόνη led έχει χρησιμοποιηθεί στο νέο σύστημα πληροφοριών επιβατών του εσωτερικού μετρό και το αποτέλεσμα είναι καλό.Η πρακτική αποδεικνύει ότι η οθόνη απεικόνισης μπορεί κάλλιστα να ολοκληρώσει τη στατική εμφάνιση κινεζικών χαρακτήρων και γραφικών και διαφόρων δυναμικών οθονών και έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής φωτεινότητας, χωρίς τρεμόπαιγμα, απλό λογικό έλεγχο κ.λπ., που ικανοποιεί πλήρως τις απαιτήσεις οθόνης των οχημάτων του μετρό ΓιαΟθόνες LED.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-16-2022