Nói về nguyên tắc thiết kế cơ bản của màn hình led tàu điện ngầm; màn hình hiển thị dẫn trong nhà, như một loại thiết bị đầu cuối hiển thị thông tin đối diện với công chúng trong tàu điện ngầm, có giá trị dân dụng và thương mại rất rộng.
Hiện tại, các phương tiện tàu điện ngầm hoạt động trong nước nhìn chung đều được trang bị màn hình LED trong nhà, nhưng có ít chức năng bổ sung hơn và nội dung hiển thị trên màn hình là đơn lẻ. Để hợp tác sử dụng hệ thống thông tin hành khách trên tàu điện ngầm mới, chúng tôi đã thiết kế một màn hình động LED hiển thị nhiều - xe buýt mới trên tàu điện ngầm.
Màn hình led tàu điện ngầm
Màn hình led trong nhà tàu điện ngầm
Màn hình không chỉ có nhiều loại giao diện bus cho giao tiếp bên ngoài, mà còn sử dụng các thiết bị bus đơn và bus I2C trong thiết kế mạch điều khiển bên trong.
Trên tàu điện ngầm có hai loại màn hình LED: một loại đặt ở bên ngoài toa, dùng để hiển thị đoạn tàu chạy, hướng chạy và tên ga hiện tại, tương thích với tiếng Trung và tiếng Anh; nó cũng có thể hiển thị thông tin dịch vụ khác theo nhu cầu của hoạt động; hiển thị văn bản có thể là Chọn tĩnh, cuộn, dịch, thác nước, hoạt ảnh và các hiệu ứng khác, số lượng ký tự hiển thị là 12 ký tự ma trận điểm 16 × 16. Cái còn lại là màn hình LED trong nhà đầu cuối, được đặt trong xe hơi. Màn hình LED trong nhà của nhà ga có thể cài đặt trước nhà ga theo yêu cầu vận hành tàu và hiển thị nhà ga hiện tại trong thời gian thực. Nó cũng có thể hiển thị nhiệt độ hiện tại trong xe và hiển thị các ký tự. Số là 8 ký tự ma trận điểm 16 × 16.
Màn hình led tàu điện ngầm
Màn hình led tàu điện ngầm
Thành phần hệ thống
Màn hình hệ thống hiển thị LED bao gồm một đơn vị điều khiển máy tính vi chip - duy nhất và một đơn vị hiển thị. Một đơn vị hiển thị duy nhất có thể hiển thị 4 ký tự Trung Quốc 16 × 16. Nếu một hệ thống hiển thị đồ họa LED có kích thước nhất định được sản xuất, chỉ một số đơn vị hiển thị thông minh được sử dụng. Phương pháp "xây dựng khối" có thể được thực hiện, và các đơn vị hiển thị trong hệ thống được kết nối bằng giao tiếp nối tiếp. Ngoài việc điều khiển thiết bị hiển thị và truyền các hướng dẫn và tín hiệu từ máy tính phía trên, thiết bị điều khiển cũng nhúng một - cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số bus 18B20. Nhờ thiết kế mô-đun của mạch điều khiển, nếu cũng cần đo độ ẩm, 18b20 có thể được nâng cấp thành mạch mô-đun bao gồm Dallas 'DS2438 và HIH23610 của HoneywELl. Để đáp ứng nhu cầu liên lạc của toàn bộ xe, giao tiếp CAN bus được thông qua giữa máy tính chủ và từng bộ phận điều khiển trên xe.
Màn hình led trong nhà tàu điện ngầm
Màn hình led trong nhà tàu điện ngầm
thiết kế phần cứng
Bộ hiển thị được cấu tạo bởi một bảng hiển thị LED và một mạch hiển thị. Bảng đơn vị màn hình LED là một đơn vị hiển thị thông minh đa năng ma trận điểm 16 × 64 bao gồm 4 mô-đun ma trận điểm. Một đơn vị hiển thị duy nhất có thể hiển thị 4 ký tự Trung Quốc ma trận điểm 16 × 16 trên toàn màn hình. Hoặc ký hiệu, giao tiếp nối tiếp được thông qua giữa các đơn vị hiển thị trong hệ thống, để công việc của toàn hệ thống được phối hợp và thống nhất. Mạch hiển thị bao gồm hai cổng cáp 16 - chân, hai trình điều khiển bus trạng thái 74H245 ba -, một bộ nghịch lưu 74HC04D sáu, hai bộ giải mã 74H138 tám và tám chốt dịch chuyển 74HC595. Cốt lõi của mạch điều khiển là máy vi tính chip - tốc độ đơn - cao 77E58 của WINBOND, tần số tinh thể là 24MHz. AT29C020A là một ROM 256K, được sử dụng để lưu trữ thư viện ký tự Trung Quốc ma trận điểm 16 × 16 và bảng mã ASCII ma trận điểm 16 × 8. AT24C020 là EP2ROM dựa trên bus nối tiếp I2C, lưu trữ các câu đặt trước -, chẳng hạn như tên ga tàu điện ngầm, lời chào, v.v. Nhiệt độ trong xe được đo bằng cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số loại một bus 18b20. SJA1000 và TJA1040 lần lượt là bộ điều khiển và bộ thu phát bus CAN.
Thiết kế mạch điều khiển
Toàn bộ hệ thống dựa trên vi điều khiển động 77E58 của Winbond. 77E58 sử dụng lõi vi xử lý được thiết kế lại. Hướng dẫn của nó tương thích với dòng 51. Tuy nhiên, do chu kỳ xung nhịp chỉ là 4 chu kỳ, nên tốc độ hoạt động của nó nhìn chung nhanh hơn so với các đồng hồ cùng tần số. 8 0 51 truyền thống được tăng lên 2 ~ 3 lần, do đó, nó giải quyết các yêu cầu về tần số của máy vi tính chip - đơn trong khi hiển thị động các ký tự Trung Quốc dung lượng lớn -. Ngoài ra, nó cũng đi kèm với một cơ quan giám sát. 77E58 điều khiển bộ nhớ flash AT29C020 thông qua chốt 74LS373, kích thước 256K. Vì dung lượng bộ nhớ lớn hơn 64K, phương pháp định địa chỉ trang được áp dụng trong thiết kế, tức là sử dụng P1.1 và P1.2 để chọn trang bộ nhớ flash. Nó được chia thành 4 trang. Kích thước địa chỉ của mỗi trang là 64K. Ngoài lựa chọn chip AT29C020, P1.5 cũng đảm bảo rằng P1.1 và P1.2 không gây ra AT29C020 khi chúng được ghép kênh trên giao diện cáp chân 16 -. Hoạt động sai. Bộ điều khiển CAN là phần quan trọng của giao tiếp. Để cải thiện khả năng chống nhiễu -, bộ ghép quang tốc độ cao 6N137 - được thêm vào giữa bộ điều khiển CAN SJA1000 và bộ thu phát CAN TJA1040 và máy vi tính chip - duy nhất chọn CAN bộ điều khiển SJA1000 đến P3.0. 18B20 là một thiết bị bus - duy nhất. Giao diện giữa thiết bị và máy vi tính chip - duy nhất chỉ cần chiếm một cổng I / O. Nó có thể trực tiếp chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu kỹ thuật số và xuất ra nối tiếp ở chế độ mã kỹ thuật số 9 bit. P1.4 được chọn trong mạch điều khiển để hoàn thành việc ghép nối. Lựa chọn chip 18B20 và chức năng truyền dữ liệu. Đường xung đồng hồ SCL và đường dữ liệu hai chiều SDA của AT24C020 tương ứng được kết nối với P1.6 và P1.7 của máy tính vi mạch một chip. Giao diện cáp 16 chân là phần giao diện của mạch điều khiển và mạch hiển thị.
Kết nối và điều khiển thiết bị hiển thị
Phần mạch hiển thị được kết nối với cổng cáp chân 16 - của phần mạch điều khiển thông qua cổng cáp chân 16 - (1). Cổng cáp 16 chân (1) truyền các lệnh và dữ liệu của máy vi tính chip đơn đến mạch hiển thị LED. Cáp 16 chân (2)) Được sử dụng để xếp tầng nhiều màn hình hiển thị. Kết nối của nó về cơ bản giống với cổng cáp 16 chân (1), nhưng cần lưu ý rằng đầu cuối R được kết nối với đầu cuối 74H595 DS thứ 8 từ trái sang phải trong Hình 2. Khi xếp tầng, nó sẽ được kết nối trong nối tiếp với cổng cáp 16 chân (1) của màn hình hiển thị tiếp theo (như trong Hình 1). CLK là đầu cuối tín hiệu đồng hồ, STR là đầu cuối chốt hàng, R là đầu cuối dữ liệu, G (GND) và LOE là đầu cuối cho phép chiếu sáng hàng và A, B, C và D là các đầu cuối chọn hàng. Các chức năng cụ thể của mỗi cổng như sau: A, B, C, D là các đầu cuối chọn hàng, được sử dụng để điều khiển dữ liệu từ máy tính chủ đến hàng được chỉ định trên bảng hiển thị và R là đầu cuối dữ liệu, chấp nhận dữ liệu được truyền bởi máy vi tính chip đơn. Trình tự làm việc của khối hiển thị LED như sau: Sau khi đầu cuối tín hiệu đồng hồ CLK nhận được một dữ liệu tại đầu cuối R, mạch điều khiển giả tạo một cạnh lên của xung. Một cạnh tăng của xung được sử dụng để chốt dữ liệu; LOE được đặt bởi bộ vi điều khiển để làm sáng hàng. Sơ đồ mạch hiển thị được thể hiện trong hình 3.
Thiết kế mô-đun
Các phương tiện Metro có các yêu cầu khác nhau đối với màn hình LED trong nhà tùy theo điều kiện thực tế, vì vậy chúng tôi đã cân nhắc đầy đủ điều này khi thiết kế mạch, tức là các mô-đun cụ thể có thể thay thế cho nhau với điều kiện không thay đổi các chức năng và cấu trúc chính. Cấu trúc này giúp cho mạch điều khiển LED có khả năng mở rộng tốt và dễ sử dụng.
Mô-đun nhiệt độ và độ ẩm
Tại các khu vực nóng và mưa của miền Nam, mặc dù không khí có nhiệt độ ổn định - điều hòa trong xe, độ ẩm cũng là một chỉ số quan trọng mà hành khách cần quan tâm. Module nhiệt độ và độ ẩm do chúng tôi thiết kế có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩm. Mô-đun nhiệt độ và mô-đun nhiệt độ và độ ẩm có cùng giao diện ổ cắm và cả hai đều có cấu trúc bus đơn và cả hai đều được điều khiển bởi cổng P1.4, vì vậy việc trao đổi rất thuận tiện. HIH3610 là cảm biến độ ẩm tích hợp ba - đầu cuối với đầu ra điện áp do Honeywell sản xuất. DS2438 là bộ chuyển đổi A / D 10 - bit với giao diện truyền thông bus đơn. Con chip chứa một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số có độ phân giải cao, có thể được sử dụng cho nhiệt độ của cảm biến độ ẩm. bù lại.
Mô-đun mở rộng 485 bus
Là một chiếc xe buýt trưởng thành và giá rẻ, xe buýt 485 đã có một vị trí không thể thay thế trong lĩnh vực công nghiệp và lĩnh vực vận tải. Vì lý do này, chúng tôi đã thiết kế mô-đun mở rộng bus 485, mô-đun này có thể thay thế mô-đun CAN ban đầu cho giao tiếp bên ngoài. Mô-đun này sử dụng MXL1535E cách ly quang điện của MAXIM làm bộ thu phát 485. Để đảm bảo khả năng tương thích trong điều khiển, cả MXL1535E và SJA1 0 00 đều là chip - được chọn thông qua P3.0. Ngoài ra, một máy biến áp cung cấp cách ly điện 2500VRMS giữa phía RS2485 và bộ điều khiển hoặc phía logic điều khiển. Một mạch điốt TVS được thêm vào đầu ra của mô-đun để giảm nhiễu xung dòng. Jumper cũng có thể được sử dụng để xác định xem có tải điện trở đầu cuối của xe buýt hay không.
thiết kế phần mềm
Phần mềm hệ thống bao gồm phần mềm quản lý máy tính phía trên và phần mềm điều khiển bộ điều khiển đơn vị. Phần mềm quản lý máy tính phía trên được phát triển trên nền tảng điều hành Windows22 0 00 sử dụng C plus plus BUILD6.0, bao gồm lựa chọn chế độ hiển thị (bao gồm tĩnh, nhấp nháy, cuộn, nhập, v.v.), chọn hướng cuộn (bao gồm cả lên và cuộn xuống và cuộn sang trái và phải), Điều chỉnh tốc độ hiển thị động (tức là tần số nhấp nháy văn bản, tốc độ cuộn, tốc độ hiển thị khi nhập, v.v.), nhập nội dung hiển thị và xem trước hiển thị, v.v.
Khi hệ thống đang chạy, hệ thống không chỉ có thể hiển thị các ký tự như thông báo nhà ga, quảng cáo,… theo cài đặt sẵn mà còn có thể nhập thủ công các ký tự hiển thị cần thiết. Phần mềm điều khiển bộ điều khiển thiết bị sử dụng lập trình KEILC 8 0 51, được củng cố trong EEPROM của chip - duy nhất 77E58 và chủ yếu hoàn thành các chức năng giao tiếp giữa máy tính trên và dưới, thu thập dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm và điều khiển giao diện I / O. Trong hoạt động thực tế, độ chính xác đo nhiệt độ đạt ± 0,5 độ và độ chính xác đo độ ẩm đạt ± 2 phần trăm RH.
Tóm lại là
Từ thiết kế sơ đồ phần cứng, cấu trúc logic, sơ đồ khối thành phần, v.v., các ý tưởng thiết kế của màn hình led trong nhà tàu điện ngầm được giới thiệu. Thông qua thiết kế của mô-đun giao diện fieldbus và giao diện mô-đun nhiệt độ và độ ẩm, màn hình led trong nhà có thể thích ứng với các môi trường khác nhau. Yêu cầu, với khả năng mở rộng tốt và tính linh hoạt. Sau nhiều thử nghiệm, màn hình LED trong nhà đã được lắp đặt trong hệ thống thông tin hành khách mới của tàu điện ngầm trong nước để sử dụng thử và cho hiệu quả tốt. Thực tiễn đã chứng minh rằng màn hình hiển thị có thể hoàn thành tốt việc hiển thị tĩnh các ký tự và đồ họa Trung Quốc và các màn hình động khác nhau, đồng thời có các đặc điểm về độ sáng cao, không nhấp nháy và điều khiển logic đơn giản, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu hiển thị của các phương tiện tàu điện ngầm trên Màn hình LED.
