Hablando sobre los principios básicos de diseño de las pantallas de visualización led del metro; Las pantallas led interiores, como una especie de terminal de visualización de información frente al público en el metro, tienen una gama muy amplia de valores civiles y comerciales.
En la actualidad, los vehículos del metro que operan en el país generalmente están equipados con pantallas LED interiores, pero hay menos funciones adicionales y el contenido de la pantalla es único. Con el fin de cooperar con el uso del nuevo sistema de información de pasajeros del metro, diseñamos una nueva pantalla dinámica de visualización LED del metro multibus.
Pantalla led del metro
Pantalla led interior del metro
La pantalla no solo tiene una variedad de interfaces de bus para la comunicación externa, sino que también utiliza dispositivos de bus único y bus I2C en el diseño del circuito de control interno.
Hay dos tipos de pantallas LED en el metro: una se coloca en el exterior del vagón, utilizada para mostrar la sección de circulación del tren, la dirección de circulación y el nombre de la estación actual, compatible con chino e inglés; también puede mostrar otra información de servicio de acuerdo con las necesidades de la operación; La visualización de texto puede ser Elija estática, desplazamiento, traducción, cascada, animación y otros efectos, el número de caracteres mostrados es de 12 16×16 caracteres de matriz de puntos. El otro es la pantalla LED interior del terminal, que se coloca en el automóvil. La pantalla LED interior del terminal puede preconfigurar el terminal de acuerdo con los requisitos de operación del tren y mostrar el terminal actual en tiempo real. También puede mostrar la temperatura actual en el automóvil y mostrar caracteres. El número es de 8 caracteres de matriz de puntos 16×16.
Pantalla led del metro
Pantalla led del metro
Componentes 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 4 caracteres chinos de 16×16. Si se produce un sistema de visualización gráfica LED de cierto tamaño, solo se utilizan varias unidades de visualización inteligentes. El método de "bloques de construcción" se puede realizar, y las unidades de visualización en el sistema están conectadas por comunicación en serie. Además de controlar la unidad de visualización y transmitir instrucciones y señales desde la computadora superior, la unidad de control también incorpora un sensor de temperatura digital de un solo bus 18B20. Gracias al diseño modular del circuito de control, si también se requiere medición de humedad, 18b20 se puede actualizar a un circuito modular compuesto por DS2438 de Dallas y HIH23610 de HoneywELl. Para satisfacer las necesidades de comunicación de todo el vehículo, se adopta la comunicación de bus CAN entre la computadora host y cada unidad de control en el vehículo.
Pantalla led interior del metro
Pantalla led interior del metro
diseño de hardware
La unidad de visualización se compone de un panel de visualización LED y un circuito de visualización. La placa de la unidad de visualización LED es una unidad de visualización inteligente universal de matriz de puntos 16×64 compuesta por 4 módulos de matriz de puntos. Una sola unidad de visualización puede mostrar 4 caracteres chinos de matriz de puntos 16×16 en la pantalla completa. O símbolo, la comunicación en serie se adopta entre las unidades de visualización en el sistema, de modo que el trabajo de todo el sistema se coordina y unifica. El circuito de visualización consta de dos puertos de cable de 16 pines, dos controladores de bus de tres estados 74H245, un 74HC04D de seis inversores, dos decodificadores de ocho 74H138 y ocho pestillos de cambio 74HC595. El núcleo del circuito de control es la microcomputadora de un solo chip de alta velocidad 77E58 de WINBOND, la frecuencia de cristal es de 24MHz. AT29C020A es una ROM de 256K, utilizada para almacenar la biblioteca de caracteres chinos de matriz de puntos 16×16 y la tabla de códigos ASCII de matriz de puntos 16×8. AT24C020 es un EP2ROM basado en el bus serie I2C, que almacena oraciones preestablecidas, como nombres de estaciones de metro, saludos, etc. La temperatura en el vehículo se mide mediante un sensor de temperatura digital de tipo bus único 18b20. SJA1000 y TJA1040 son controlador de bus CAN y transceptor respectivamente.
Diseño de la unidad de circuito de control
Todo el sistema se basa en el microcontrolador dinámico 77E58 de Winbond. 77E58 utiliza un núcleo de microprocesador rediseñado. Sus instrucciones son compatibles con la serie 51. Sin embargo, dado que el ciclo de reloj es de solo 4 ciclos, su velocidad de funcionamiento es generalmente más rápida que la de la misma frecuencia de reloj. El 8051 tradicional se incrementa en 2 ~ 3 veces, por lo que resuelve los requisitos de frecuencia de la microcomputadora de un solo chip durante la visualización dinámica de caracteres chinos de gran capacidad. Además, también viene con un perro guardián. 77E58 controla la memoria flash AT29C020 a través del pestillo 74LS373, el tamaño es de 256K. Debido a que la capacidad de memoria es mayor que 64K, el método de direccionamiento de páginas se adopta en el diseño, es decir, use P1.1 y P1.2 para seleccionar la página de la memoria flash. Está dividido en 4 páginas. El tamaño de direccionamiento de cada página es de 64K. Además de la selección de chips de AT29C020, P1.5 también garantiza que P1.1 y P1.2 no sean causados a AT29C020 cuando se multiplexan en la interfaz de cable de 16 pines. Mal funcionamiento. El controlador CAN es la parte clave de la comunicación. Para mejorar la capacidad antiinterferencia, se agrega un optoacoplador de alta velocidad 6N137 entre el controlador CAN SJA1000 y el transceptor CAN TJA1040, y la microcomputadora de un solo chip selecciona el controlador CAN SJA1000 a través de P3.0. El 18B20 es un dispositivo de un solo bus. La interfaz entre el dispositivo y el microordenador de un solo chip solo necesita ocupar un puerto de E/S. 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 el emparejamiento. Selección de chip 18B20 y función de transmisión de datos. La línea de reloj SCL y la línea de datos bidireccional SDA de AT24C020 están conectadas respectivamente a la P1.6 y P1.7 de la microcomputadora de un solo chip. La interfaz de cable de 16 pines es la parte de la 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 al puerto de cable de 16 pines de la parte del circuito de control a través del puerto de cable de 16 pines (1). El puerto de cable de 16 pines (1) transmite las instrucciones y los datos del microordenador de un solo chip al circuito de visualización LED. El cable de 16 pines (2) ) Se utiliza para la cascada de múltiples pantallas de visualización. Su conexión es básicamente la misma que el puerto de cable de 16 pines (1), pero debe tenerse en cuenta que el terminal R está conectado al 8º terminal DS 74H595 de izquierda a derecha en la Figura 2. Al conectarse en cascada, se conectará en serie con el puerto de cable de 16 pines (1) de la siguiente pantalla de visualización (como se muestra en la Figura 1). CLK es el terminal de señal de reloj, STR es el terminal de cierre de fila, R es el terminal de datos, G (GND) y LOE son los terminales habilitados para iluminación de fila, y A, B, C y D son los terminales de selección de filas. Las funciones específicas de cada puerto son las siguientes: A, B, C, D son terminales de selección de filas, que se utilizan para controlar los datos desde la computadora host a la fila especificada en el panel de visualización, y R es el terminal de datos, que acepta los datos transmitidos por la microcomputadora de un solo chip. La secuencia de trabajo de la unidad de visualización 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 artificialmente un borde ascendente del pulso. Se utiliza un borde ascendente de un pulso para enganchar los datos; LOE es configurado por el microcontrolador para iluminar la fila. El diagrama esquemático del circuito de visualización se muestra en la Figura 3.
Diseño modular
Los vehículos Metro tienen diferentes requisitos para pantallas led interiores de acuerdo con las condiciones reales, por lo que hemos considerado completamente esto al diseñar el circuito, es decir, se pueden intercambiar módulos específicos con la condición de que las funciones principales y la estructura permanezcan sin cambios. Esta estructura hace que el circuito de control LED tenga buena escalabilidad y facilidad de uso.
Módulo de temperatura y humedad
En las zonas calurosas y lluviosas del sur, a pesar de la temperatura constante del aire acondicionado en el automóvil, la humedad también es un indicador importante de preocupación para los pasajeros. El módulo de temperatura y humedad que diseñamos 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 zócalo, y ambos tienen una sola estructura de bus, y ambos están controlados por el puerto P1.4, por lo que el intercambio es muy conveniente. HIH3610 es un sensor de humedad integrado de tres terminales con salida de voltaje producida por Honeywell. 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 la temperatura del sensor de humedad. compensar.
Módulo de expansión de bus 485
Como autobús maduro y barato, el autobús 485 tiene una posición insustituible en el campo industrial y el campo del transporte. Por esta razón, diseñamos el módulo de expansión de bus 485, que puede reemplazar el módulo CAN original para la comunicación externa. Este módulo utiliza el MXL1535E fotoeléctricamente aislado de MAXIM como transceptor 485. Para garantizar la compatibilidad en el control, tanto MXL1535E como SJA1000 se seleccionan a través de P3.0. Además, un transformador proporciona aislamiento eléctrico de 2500VRMS entre el lado RS2485 y el lado del controlador o la lógica de control. Se agrega un circuito de diodo TVS a la salida del módulo para reducir la interferencia de sobretensión de línea. Los puentes también se pueden usar para determinar si se debe cargar la resistencia terminal del bus.
diseño de software
El software del sistema se compone de software de administración superior de computadoras y software de control de controlador de unidad. El software de administración superior de la computadora se desarrolla en la plataforma operativa Windows22000 utilizando C ++ BUILD6.0, incluida la selección del modo de visualización (incluida la estática, el parpadeo, el desplazamiento, la escritura, etc.), la selección de la dirección de desplazamiento (incluido el desplazamiento hacia arriba y hacia abajo y el desplazamiento hacia la izquierda y la derecha), el ajuste dinámico de la velocidad de visualización (es decir, la frecuencia de parpadeo del texto, la velocidad de desplazamiento, la velocidad de visualización de la escritura, etc.), la entrada de contenido de la pantalla y la vista previa de la pantalla, etc.
Cuando el sistema se está ejecutando, el sistema no solo puede mostrar caracteres como anuncios de estaciones, anuncios, etc. de acuerdo con el ajuste preestablecido, sino también ingresar manualmente los caracteres de visualización requeridos. El software de control del controlador de la unidad adopta la programación KEILC 8051, solidificada en la EEPROM del chip único 77E58, y completa principalmente las funciones de comunicación entre las computadoras superiores e inferiores, adquisición de datos de temperatura y humedad, y control de interfaz de E / S. En la operación real, la precisión de medición de temperatura alcanza ±0.5 ° C, y la precisión de medición de humedad alcanza ±2% HR.
en conclusión
A partir del diseño esquemático de hardware, la estructura lógica, el diagrama de bloques de composición, etc., se introducen las ideas de diseño de la pantalla led interior del metro. 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 diferentes entornos. Requisito, con buena escalabilidad y versatilidad. Después de muchas pruebas, la pantalla LED interior se ha instalado en el nuevo sistema de información de pasajeros del metro doméstico para uso de prueba, y el efecto es bueno. La práctica ha demostrado que la pantalla de visualización puede completar la visualización estática de caracteres y gráficos chinos y varias pantallas dinámicas, y tiene las características de alto brillo, sin parpadeo y control lógico simple, que cumple plenamente con los requisitos de visualización de los vehículos del metro en la pantalla LED.
