Osnovni princip dizajna LED zaslona u vlaku podzemne željeznice
Osnovno načelo dizajna LED zaslona podzemne željeznice;Kao javno orijentirani terminal za prikaz informacija u podzemnoj željeznici, unutarnji led zaslon ima vrlo širok raspon civilne i komercijalne vrijednosti.
Trenutačno su vozila podzemne željeznice koja prometuju u Kini općenito opremljena unutarnjim LED zaslonom, ali postoji nekoliko dodatnih funkcija i sadržaja zaslona na jednom zaslonu.Kako bismo surađivali s korištenjem novog informacijskog sustava metroa za putnike, dizajnirali smo novi metro LED dinamički zaslon za više autobusa.
Zaslon ne samo da ima višestruka sučelja sabirnice u vanjskoj komunikaciji, već također usvaja uređaje sa jednom sabirnicom i I2C sabirnicom u dizajnu unutarnjeg upravljačkog kruga.
Postoje dvije vrsteLED ekraniu podzemnoj željeznici: jedan se postavlja s vanjske strane vagona za prikaz dijela vožnje vlaka, smjera vožnje i trenutnog naziva stanice, koji je kompatibilan s kineskim i engleskim;Druge servisne informacije također se mogu prikazati prema radnim potrebama;Prikaz teksta može biti statičan, pomicanje, prijevod, vodopad, animacija i drugi efekti, a broj prikazanih znakova je 16 × 12 16 matričnih znakova.Drugi je terminalski unutarnji LED zaslon koji se nalazi u vlaku.Unutarnji LED zaslon terminala može unaprijed postaviti terminal prema zahtjevima rada vlaka i prikazati trenutni terminal u stvarnom vremenu, kao i trenutnu temperaturu u vlaku, sa 16 znakova × osam 16 matričnih znakova.
Sastav sustava
Zaslon sustava LED zaslona sastoji se od kontrolne jedinice mikroračunala s jednim čipom i jedinice zaslona.Jedna jedinica zaslona može prikazati 16 × 16 kineskih znakova.Ako se proizvede LED grafički zaslon određene veličine, to se može realizirati upotrebom nekoliko inteligentnih zaslonskih jedinica i metodom „građevnih blokova“.Između zaslonskih jedinica u sustavu koristi se serijska komunikacija.Uz kontrolu jedinice za prikaz i prijenos uputa i signala gornjeg računala, kontrolna jedinica također ima ugrađen digitalni temperaturni senzor 18B20 s jednom sabirnicom.Zahvaljujući modularnom dizajnu kontrolnog kruga, ako postoje zahtjevi za mjerenje vlažnosti, 18b20 se može nadograditi na modularni krug sastavljen od DS2438 iz Dallasa i HIH23610 iz HoneywELL-a.Kako bi se zadovoljile komunikacijske potrebe cijelog vozila, CAN sabirnica se koristi za komunikaciju između gornjeg računala i svake upravljačke jedinice u vozilu.
dizajn hardvera
Jedinica zaslona sastoji se od LED ploče zaslona i kruga zaslona.Ploča LED zaslonske jedinice sastoji se od 4 matrična modula × 64 matričnih univerzalnih inteligentnih zaslonskih jedinica, a jedna jedinica zaslona može prikazati 4 16 × 16 matričnih kineskih znakova ili simbola.Koristi se serijska komunikacija između zaslonskih jedinica u sustavu, kako bi rad cijelog sustava bio usklađen i unificiran.Krug zaslona sastoji se od dva priključka sa 16 pinskih ravnih kabela, dva 74H245 tristate drivera sabirnice, jednog 74HC04D šest pretvarača, dva 74H138 osam dekodera i osam 74HC595 zasuna za pomak.Jezgra kontrolnog kruga je brzi mikrokontroler 77E58 tvrtke WINBOND, a kristalna frekvencija je 24MHz. AT29C020A je 256K ROM za pohranjivanje knjižnice 16 × 16 matričnih kineskih znakova i 16 × 8 matričnih ASCII kodnih tablica.AT24C020 je EP2ROM baziran na I2C serijskoj sabirnici, koji pohranjuje unaprijed postavljene izjave, kao što su nazivi stanica podzemne željeznice, pozdravi itd. Temperatura u vozilu se mjeri digitalnim temperaturnim senzorom jedne sabirnice 18b20.SJA1000 i TJA1040 su CAN bus kontroler i primopredajnik.
Dizajn jedinice upravljačkog kruga
Cijeli sustav uzima dinamički mikrokontroler 77E58 tvrtke Winbond kao jezgru.77E58 usvaja redizajniranu jezgru mikroprocesora, a njegove upute su kompatibilne sa serijom 51.Međutim, budući da je ciklus takta samo 4 ciklusa, njegova brzina rada je općenito 2-3 puta veća od tradicionalnog 8051 na istoj frekvenciji takta.Stoga su frekvencijski zahtjevi za mikrokontroler u dinamičkom prikazu kineskih znakova velikog kapaciteta dobro riješeni, a osiguran je i nadzorni pas.77E58 kontrolira flash memoriju AT29C020 kroz zasun 74LS373, veličine 256K.Budući da je kapacitet memorije veći od 64K, dizajn usvaja metodu adresiranja stranica, to jest, P1.1 i P1.2 koriste se za odabir stranica za flash memoriju, koja je podijeljena na četiri stranice.Veličina adrese svake stranice je 64K.Osim odabira AT29C020 čipova, P1.5 osigurava da P1.1 i P1.2 neće uzrokovati neispravan rad AT29C020 kada se ponovno koriste na 16-pinskom ravnom kabelskom sučelju.CAN kontroler je ključni dio komunikacije.Kako bi se poboljšala sposobnost zaštite od smetnji, između CAN kontrolera SJA1000 i CAN primopredajnika TJA1040 dodan je optokapler velike brzine 6N137.Mikrokontroler odabire CAN kontroler SJA1000 čip preko P3.0.18B20 je uređaj s jednom sabirnicom.Potreban mu je samo jedan I/O port za sučelje između uređaja i mikrokontrolera.Može izravno pretvoriti temperaturu u digitalni signal i emitirati ga serijski u 9-bitnom digitalnom kodu.P1.4 je odabran u upravljačkom krugu kako bi se dovršio odabir čipa i funkcije prijenosa podataka 18B20.Kabel sata SCL i dvosmjerni podatkovni kabel SDA od AT24C020 povezani su na P1.6 i P1.7.16 pinska ravna sučelja mikrokontrolera, koji su dijelovi sučelja upravljačkog kruga i kruga prikaza.
Povezivanje i upravljanje zaslonskom jedinicom
Dio kruga zaslona povezan je sa 16-pinskim priključkom s ravnom žicom dijela upravljačkog kruga preko 16-pinskog priključka s ravnom žicom (1), koji prenosi upute i podatke mikrokontrolera u krug LED zaslona.Ravna žica sa 16 pinova (2) koristi se za kaskadno povezivanje više zaslona.Njegovo povezivanje je u osnovi isto kao i 16-pinski priključak s ravnom žicom (1), ali treba napomenuti da je njegov R kraj spojen na DS kraj osmog 74H595 slijeva na desno na slici 2. Kada se kaskadi, bit će spojen u seriju s priključkom 16-pinskog ravnog kabela (1) sljedećeg zaslona (kao što je prikazano na slici 1).CLK je terminal za signal sata, STR je terminal za zasun reda, R je terminal za podatke, G (GND) i LOE su terminali za omogućavanje osvjetljenja reda, a A, B, C, D su terminali za odabir reda.Specifične funkcije svakog priključka su sljedeće: A, B, C, D su terminali za odabir redaka, koji se koriste za kontrolu specifičnog slanja podataka s gornjeg računala u određeni red na ploči zaslona, a R je podatak terminal, koji prihvaća podatke koje prenosi mikrokontroler.Redoslijed rada jedinice LED zaslona je sljedeći: nakon što terminal signala sata CLK primi podatke na terminalu R, upravljački krug ručno daje uzlazni rub impulsa, a STR je u redu podataka (16 × 4) Nakon što su sva 64 podatka poslana, daje se rastući rub impulsa da se zadrže podaci;Mikrokontroler postavlja LOE na 1 da osvijetli liniju.Shematski dijagram kruga zaslona prikazan je na slici 3.
Modularni dizajn
Vozila podzemne željeznice imaju različite zahtjeve za unutarnji LED zaslon u skladu sa stvarnom situacijom, tako da smo to u potpunosti razmotrili prilikom projektiranja kruga, odnosno, pod uvjetom da glavne funkcije i strukture ostanu nepromijenjene, specifični moduli mogu se međusobno zamijeniti.Ova struktura čini LED upravljački krug dobrom proširivošću i lakoćom upotrebe.
Modul temperature i vlažnosti
U vrućim i kišovitim područjima na jugu, iako u automobilu postoji klima uređaj konstantne temperature, vlažnost je također važan pokazatelj o kojem putnici brinu.Modul za temperaturu i vlažnost koji smo dizajnirali ima funkciju mjerenja temperature i vlažnosti.Modul za temperaturu i modul za temperaturu i vlažnost imaju isto sučelje utičnice, a oba su strukture s jednom sabirnicom i njima upravlja priključak P1.4, pa ih je zgodno zamijeniti.HIH3610 je troterminalni integrirani senzor vlage s izlaznim naponom koji proizvodi Honeywell Company.DS2438 je 10-bitni A/D pretvarač s komunikacijskim sučeljem s jednom sabirnicom.Čip sadrži digitalni temperaturni senzor visoke rezolucije, koji se može koristiti za temperaturnu kompenzaciju senzora vlage.
485 modul za proširenje sabirnice
Kao zreo i jeftin autobus, autobus 485 ima nezamjenjivu poziciju u industriji i prometu.Stoga smo dizajnirali modul za proširenje sabirnice 485, koji može zamijeniti originalni CAN modul za vanjsku komunikaciju.Modul koristi MAXIM-ovu fotoelektričnu izolaciju MXL1535E kao 485 primopredajnik.Kako bi se osigurala kompatibilnost upravljanja, i MXL1535E i SJA1000 odabrani su putem P3.0.Osim toga, električna izolacija od 2500VRMS osigurana je između RS2485 strane i strane kontrolera ili upravljačke logike kroz transformator.Krug TVS diode dodan je izlaznom dijelu modula kako bi se smanjile smetnje prenapona u liniji.Premosnici se također mogu koristiti za odlučivanje hoće li se učitati otpor terminala sabirnice.
Dizajn softvera
Softver sustava sastoji se od softvera za upravljanje gornjim računalom i softvera za kontrolu jedinice.Softver za upravljanje gornjim računalom razvijen je na operacijskoj platformi Windows22000 koristeći C++BUILD6.0, uključujući odabir načina prikaza (uključujući statički, trepćući, pomicanje, tipkanje itd.), odabir smjera pomicanja (uključujući pomicanje gore i dolje i lijevo i desno pomicanje), dinamičko podešavanje brzine prikaza (tj. učestalost treptanja teksta, brzina pomicanja, brzina prikaza tipkanja itd.), unos sadržaja zaslona, pregled prikaza itd.
Kada je sustav pokrenut, sustav ne samo da može prikazati znakove kao što su najave postaje i reklame prema unaprijed postavljenim postavkama, već i ručno unijeti potrebne znakove za prikaz.Upravljački softver kontrolera jedinice programiran je KEILC-om 8051 i učvršćen u EEPROM-u računala s jednim čipom 77E58.Uglavnom dovršava komunikaciju između gornjeg i donjeg računala, prikupljanje podataka o temperaturi i vlažnosti, kontrolu I/O sučelja i druge funkcije.Tijekom stvarnog rada, točnost mjerenja temperature doseže ± 0,5 ℃, a točnost mjerenja vlažnosti doseže ± 2% RH
Zaključak
Ovaj rad predstavlja ideju dizajna unutarnjeg LED zaslona podzemne željeznice s aspekta dizajna hardverskog shematskog dijagrama, logičke strukture, blok dijagrama kompozicije itd. Kroz dizajn modula sučelja sabirnice polja i sučelja modula temperature i vlažnosti, unutarnji LED zaslon može prilagođava se zahtjevima različitih okruženja i ima dobru skalabilnost i svestranost.Nakon brojnih testova, unutarnji LED ekran korišten je u novom putničkom informacijskom sustavu domaćeg metroa, a učinak je dobar.Praksa dokazuje da zaslon može dobro dovršiti statični prikaz kineskih znakova i grafike i raznih dinamičkih prikaza, te ima karakteristike visoke svjetline, bez treperenja, jednostavne logičke kontrole itd., što u potpunosti zadovoljava zahtjeve zaslona vozila podzemne željeznice zaLED ekrani.
Vrijeme objave: 16. prosinca 2022