Grundlegendes Konstruktionsprinzip des LED-Bildschirms in der U-Bahn
Das grundlegende Konstruktionsprinzip des U-Bahn-LED-Bildschirms;Als öffentlichkeitsorientiertes Informationsanzeigeterminal in U-Bahnen hat Indoor-LED-Anzeige ein sehr breites Spektrum an zivilem und kommerziellem Wert.
Derzeit sind U-Bahn-Fahrzeuge in China im Allgemeinen mit Indoor-LED-Displays ausgestattet, es gibt jedoch nur wenige zusätzliche Funktionen und Einzelbildschirm-Display-Inhalte.Um mit der Verwendung des neuen U-Bahn-Fahrgastinformationssystems zusammenzuarbeiten, haben wir einen neuen dynamischen LED-Anzeigebildschirm für die U-Bahn mit mehreren Bussen entwickelt.
Der Bildschirm verfügt nicht nur über mehrere Busschnittstellen in der externen Kommunikation, sondern übernimmt auch einzelne Bus- und I2C-Busgeräte im internen Steuerkreisdesign.
Es gibt zwei Arten vonLED-Bildschirmein der U-Bahn: Eine wird außen am Waggon angebracht, um den Zugabschnitt, die Fahrtrichtung und den aktuellen Stationsnamen anzuzeigen, der mit Chinesisch und Englisch kompatibel ist;Je nach Betriebsanforderungen können auch andere Serviceinformationen angezeigt werden;Die Textanzeige kann statisch, scrollend, übersetzend, Wasserfall, Animation und andere Effekte sein, und die Anzahl der angezeigten Zeichen beträgt 16 × 12 16 Punktmatrixzeichen.Das andere ist die LED-Innenanzeige des Terminals, die im Zug platziert ist.Die Terminal-Innen-LED-Anzeige kann das Terminal entsprechend den Anforderungen des Zugbetriebs voreinstellen und das aktuelle Terminal in Echtzeit sowie die aktuelle Temperatur im Zug mit 16 Zeichen × acht 16 Punktmatrixzeichen anzeigen.
Systemaufbau
Der Bildschirm des LED-Anzeigesystems besteht aus einer Ein-Chip-Mikrocomputer-Steuereinheit und einer Anzeigeeinheit.Eine einzelne Anzeigeeinheit kann 16 × 16 chinesische Schriftzeichen anzeigen.Wenn eine bestimmte Größe des LED-Grafikanzeigesystems hergestellt wird, kann dies durch Verwendung mehrerer intelligenter Anzeigeeinheiten und der Methode der „Bausteine“ realisiert werden.Zwischen Anzeigeeinheiten im System wird eine serielle Kommunikation verwendet.Zusätzlich zum Steuern der Anzeigeeinheit und zum Übertragen der Anweisungen und Signale des oberen Computers ist die Steuereinheit auch mit einem digitalen Einzelbus-Temperatursensor 18B20 eingebettet.Dank des modularen Designs des Steuerkreises kann 18b20 bei Anforderungen an die Feuchtigkeitsmessung auf den Modulkreis bestehend aus DS2438 von Dallas und HIH23610 von HoneywELL aufgerüstet werden.Um die Kommunikationsanforderungen des gesamten Fahrzeugs zu erfüllen, wird der CAN-Bus für die Kommunikation zwischen dem oberen Computer und jeder Steuereinheit im Fahrzeug verwendet.
Hardware-Design
Die Anzeigeeinheit besteht aus einem LED-Anzeigefeld und einer Anzeigeschaltung.Die LED-Anzeigeeinheitsplatine besteht aus 4 Punktmatrixmodulen × 64 Punktmatrix universeller intelligenter Anzeigeeinheit, eine einzelne Anzeigeeinheit kann 4 chinesische Schriftzeichen oder Symbole mit 16 × 16 Punktmatrix anzeigen.Zwischen Anzeigeeinheiten in dem System wird eine serielle Kommunikation verwendet, so dass die Arbeit des gesamten Systems koordiniert und vereinheitlicht wird.Die Anzeigeschaltung besteht aus zwei 16-Pin-Flachkabelanschlüssen, zwei 74H245-Tristate-Bustreibern, einem 74HC04D-Sechs-Inverter, zwei 74H138-Acht-Decodern und acht 74HC595-Shift-Latches.Der Kern der Steuerschaltung ist der Hochgeschwindigkeits-Mikrocontroller 77E58 von WINBOND, und die Kristallfrequenz beträgt 24 MHz.AT24C020 ist ein EP2ROM, das auf dem seriellen I2C-Bus basiert und voreingestellte Anweisungen wie U-Bahn-Stationsnamen, Begrüßungen usw. speichert. Die Temperatur im Fahrzeug wird durch den digitalen Einzelbus-Temperatursensor 18b20 gemessen.SJA1000 und TJA1040 sind CAN-Bus-Controller bzw. Transceiver.
Konstruktion von Steuergeräten
Als Herzstück des gesamten Systems dient der dynamische Mikrocontroller 77E58 von Winbond.Der 77E58 verwendet einen neu gestalteten Mikroprozessorkern, und seine Anweisungen sind mit der 51er-Serie kompatibel.Da der Taktzyklus jedoch nur 4 Zyklen beträgt, ist seine Laufgeschwindigkeit im Allgemeinen 2- bis 3-mal höher als beim herkömmlichen 8051 bei gleicher Taktfrequenz.Daher sind die Frequenzanforderungen für den Mikrocontroller bei der dynamischen Anzeige von chinesischen Schriftzeichen mit großer Kapazität gut gelöst, und der Watchdog ist ebenfalls vorgesehen.Der 77E58 steuert den Flash-Speicher AT29C020 über den Latch 74LS373 mit einer Größe von 256K.Da die Speicherkapazität größer als 64 KB ist, wendet das Design die Paging-Adressierungsmethode an, d. h. P1.1 und P1.2 werden verwendet, um Seiten für den Flash-Speicher auszuwählen, der in vier Seiten unterteilt ist.Die Adressierungsgröße jeder Seite beträgt 64 KB.Zusätzlich zur Auswahl von AT29C020-Chips stellt P1.5 sicher, dass P1.1 und P1.2 keinen Fehlbetrieb von AT29C020 verursachen, wenn sie auf der 16-Pin-Flachkabelschnittstelle wiederverwendet werden.Der CAN-Controller ist das Herzstück der Kommunikation.Um die Entstörungsfähigkeit zu verbessern, wird zwischen dem CAN-Controller SJA1000 und dem CAN-Transceiver TJA1040 ein 6N137-Hochgeschwindigkeits-Optokoppler hinzugefügt.Der Mikrocontroller wählt den CAN-Controller SJA1000-Chip über P3.0 aus.18B20 ist ein einzelnes Busgerät.Es benötigt nur einen I/O-Port für die Schnittstelle zwischen dem Gerät und dem Mikrocontroller.Es kann die Temperatur direkt in ein digitales Signal umwandeln und seriell in einem 9-Bit-Digitalcodemodus ausgeben.P1.4 wird in der Steuerschaltung ausgewählt, um die Chipauswahl- und Datenübertragungsfunktionen von 18B20 zu vervollständigen.Das Taktkabel SCL und das bidirektionale Datenkabel SDA des AT24C020 sind jeweils mit P1.6- und P1.7.16-Pin-Flachdrahtschnittstellen des Mikrocontrollers verbunden, die die Schnittstellenteile der Steuerschaltung und der Anzeigeschaltung sind.
Anschluss und Steuerung der Anzeigeeinheit
Der Anzeigeschaltungsteil ist mit dem 16-poligen Flachdrahtanschluss des Steuerschaltungsteils über den 16-poligen Flachdrahtanschluss (1) verbunden, der die Anweisungen und Daten des Mikrocontrollers an die LED-Anzeigeschaltung überträgt.Der 16-polige Flachdraht (2) dient zur Kaskadierung mehrerer Bildschirme.Sein Anschluss ist im Grunde derselbe wie der 16-Pin-Flachdrahtanschluss (1), aber es sollte beachtet werden, dass sein R-Ende mit dem DS-Ende des achten 74H595 von links nach rechts in Abbildung 2 verbunden ist, wenn es kaskadiert wird in Reihe mit dem Anschluss des 16-poligen Flachbandkabels (1) des nächsten Anzeigebildschirms verbunden (wie in Abbildung 1 gezeigt).CLK ist der Taktsignalanschluss, STR ist der Reihenhalteanschluss, R ist der Datenanschluss, G (GND) und LOE sind die Reihenlichtfreigabeanschlüsse und A, B, C, D sind die Reihenauswahlanschlüsse.Die spezifischen Funktionen jedes Ports sind wie folgt: A, B, C, D sind Reihenauswahlanschlüsse, die verwendet werden, um das spezifische Senden von Daten von dem oberen Computer zu der bezeichneten Reihe auf dem Anzeigefeld zu steuern, und R sind die Daten Terminal, das die vom Mikrocontroller übermittelten Daten entgegennimmt.Die Arbeitssequenz der LED-Anzeigeeinheit ist wie folgt: Nachdem der CLK-Taktsignalanschluss Daten am R-Anschluss empfangen hat, gibt die Steuerschaltung manuell eine ansteigende Impulsflanke aus, und STR befindet sich in einer Datenreihe (16 × 4) Nachdem alle 64 Daten übertragen wurden, wird eine ansteigende Impulsflanke gegeben, um die Daten zwischenzuspeichern;Der LOE wird vom Mikrocontroller auf 1 gesetzt, um die Leitung zu beleuchten.Das schematische Diagramm der Anzeigeschaltung ist in Abbildung 3 dargestellt.
Modulares Design
U-Bahn-Fahrzeuge haben je nach tatsächlicher Situation unterschiedliche Anforderungen an LED-Displays im Innenbereich, daher haben wir dies bei der Gestaltung der Schaltung vollständig berücksichtigt, dh unter der Bedingung, dass die Hauptfunktionen und -strukturen unverändert bleiben, können bestimmte Module ausgetauscht werden.Diese Struktur verleiht der LED-Steuerschaltung eine gute Erweiterbarkeit und Benutzerfreundlichkeit.
Temperatur- und Feuchtigkeitsmodul
In den heißen und regnerischen Gebieten im Süden ist die Luftfeuchtigkeit, obwohl es im Auto eine Klimaanlage mit konstanter Temperatur gibt, auch ein wichtiger Indikator, der den Fahrgästen am Herzen liegt.Das von uns entwickelte Temperatur- und Feuchtigkeitsmodul hat die Funktion, Temperatur und Feuchtigkeit zu messen.Das Temperaturmodul und das Temperatur- und Feuchtigkeitsmodul haben die gleiche Socket-Schnittstelle, die beide Einzelbusstrukturen sind und vom P1.4-Port gesteuert werden, sodass sie bequem ausgetauscht werden können.HIH3610 ist ein integrierter Feuchtigkeitssensor mit drei Anschlüssen und Spannungsausgang, hergestellt von Honeywell Company.DS2438 ist ein 10-Bit-A/D-Wandler mit einer einzelnen Bus-Kommunikationsschnittstelle.Der Chip enthält einen hochauflösenden digitalen Temperatursensor, der zur Temperaturkompensation von Feuchtigkeitssensoren verwendet werden kann.
485-Bus-Erweiterungsmodul
Als ausgereifter und billiger Bus hat der Bus 485 eine unersetzliche Position im Industrie- und Verkehrsbereich.Aus diesem Grund haben wir ein 485-Bus-Erweiterungsmodul entwickelt, das das ursprüngliche CAN-Modul für die externe Kommunikation ersetzen kann.Das Modul verwendet MAXIMs photoelektrische Trennung MXL1535E als 485-Transceiver.Um die Steuerungskompatibilität sicherzustellen, werden sowohl MXL1535E als auch SJA1000 über P3.0 chipselektiert.Zusätzlich wird eine galvanische Trennung von 2500 VRMS zwischen der RS2485-Seite und der Steuerungs- oder Steuerlogikseite durch einen Transformator bereitgestellt.Eine TVS-Diodenschaltung wird dem Ausgangsteil des Moduls hinzugefügt, um Leitungsstoßstörungen zu reduzieren.Über Jumper kann auch entschieden werden, ob der Busabschlusswiderstand geladen werden soll.
Software-Design
Die Systemsoftware besteht aus einer oberen Computerverwaltungssoftware und einer Einheitssteuerungs-Steuersoftware.Die obere Computerverwaltungssoftware wird auf der Windows22000-Betriebssystemplattform unter Verwendung von C++BUILD6.0 entwickelt, einschließlich Auswahl des Anzeigemodus (einschließlich statisch, blinkend, Scrollen, Tippen usw.), Auswahl der Scrollrichtung (einschließlich Scrollen nach oben und unten und nach links und rechts). Scrollen nach rechts), dynamische Anpassung der Anzeigegeschwindigkeit (z. B. Text-Blinkfrequenz, Bildlaufgeschwindigkeit, Eingabeanzeigegeschwindigkeit usw.), Eingabe von Anzeigeinhalten, Anzeigevorschau usw.
Wenn das System läuft, kann das System nicht nur die Zeichen wie Senderansage und Werbung gemäß den voreingestellten Einstellungen anzeigen, sondern auch die erforderlichen Anzeigezeichen manuell eingeben.Die Steuerungssoftware der Gerätesteuerung wird von KEILC 8051 programmiert und im EEPROM des Single-Chip-Computers 77E58 gespeichert.Es vervollständigt hauptsächlich die Kommunikation zwischen den oberen und unteren Computern, die Datenerfassung von Temperatur und Feuchtigkeit, die E / A-Schnittstellensteuerung und andere Funktionen.Während des tatsächlichen Betriebs erreicht die Genauigkeit der Temperaturmessung ± 0,5 ℃ und die Genauigkeit der Feuchtigkeitsmessung ± 2 % RH
Fazit
Dieses Papier stellt die Designidee des U-Bahn-Innen-LED-Bildschirms unter den Aspekten des Hardware-Schaltplandesigns, der logischen Struktur, des Kompositionsblockdiagramms usw. vor. Durch das Design des Feldbus-Schnittstellenmoduls und der Schnittstelle des Temperatur-Feuchtigkeitsmoduls kann der LED-Innenbildschirm sich an die Anforderungen unterschiedlicher Umgebungen anpassen und verfügt über eine gute Skalierbarkeit und Vielseitigkeit.Nach vielen Tests wurde der Indoor-LED-Bildschirm im neuen Fahrgastinformationssystem der inländischen U-Bahn verwendet, und die Wirkung ist gut.Die Praxis beweist, dass der Anzeigebildschirm die statische Anzeige chinesischer Schriftzeichen und Grafiken sowie verschiedener dynamischer Anzeigen gut vervollständigen kann und die Eigenschaften hoher Helligkeit, kein Flimmern, einfache Logiksteuerung usw. aufweist, was die Anzeigeanforderungen von U-Bahn-Fahrzeugen vollständig erfüllt ProLED-Bildschirme.
Postzeit: 16. Dezember 2022