Nguyên tắc thiết kế cơ bản của màn hình hiển thị LED trong tàu điện ngầm
Nguyên tắc thiết kế cơ bản của màn hình hiển thị dẫn đường ngầm; Là một đầu cuối hiển thị thông tin hướng công cộng trong tàu điện ngầm, màn hình LED trong nhà có một phạm vi rất rộng của giá trị dân sự và thương mại.
Hiện tại, các phương tiện tàu điện ngầm hoạt động ở Trung Quốc thường được trang bị màn hình LED trong nhà, nhưng có ít chức năng bổ sung và nội dung màn hình đơn.Để hợp tác với việc sử dụng hệ thống thông tin hành khách tàu điện ngầm mới, chúng tôi đã thiết kế một màn hình hiển thị năng động LED đa xe buýt mới.
Màn hình hiển thị không chỉ có nhiều giao diện bus trong giao tiếp bên ngoài, mà còn áp dụng các thiết bị bus đơn và I2C bus trong thiết kế mạch điều khiển nội bộ.
Có hai loạiMàn hình LEDtrên tàu điện ngầm: một chiếc được đặt bên ngoài toa để hiển thị phần chạy của tàu, hướng chạy và tên trạm hiện tại, tương thích với tiếng Trung và tiếng Anh;Thông tin dịch vụ khác cũng có thể được hiển thị theo nhu cầu hoạt động; Hiển thị văn bản có thể là tĩnh, cuộn, dịch, thác nước, hoạt hình và các hiệu ứng khác, và số ký tự hiển thị là 16 × 12 ký tự ma trận chấm 16.Cái kia là màn hình LED trong nhà của thiết bị đầu cuối, được đặt trong tàu. Màn hình LED trong nhà của đầu ga có thể đặt trước đầu ga theo yêu cầu vận hành tàu, và hiển thị đầu ga hiện tại theo thời gian thực,cũng như nhiệt độ hiện tại trong tàu, với 16 ký tự × Tám ký tự ma trận chấm 16.
Thành phần hệ thống
Màn hình hệ thống hiển thị LED bao gồm một đơn vị điều khiển microcomputer một con chip và một đơn vị hiển thị.Nếu một kích thước nhất định của hệ thống hiển thị đồ họa LED được sản xuất, nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số đơn vị hiển thị thông minh và phương pháp "đồ xây dựng".Ngoài việc điều khiển đơn vị hiển thị và truyền các hướng dẫn và tín hiệu của máy tính trên, đơn vị điều khiển cũng được nhúng với một bộ cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số bus duy nhất 18B20. Nhờ thiết kế mô-đun của mạch điều khiển, nếu có yêu cầu để đo độ ẩm,18b20 có thể được nâng cấp lên mạch module bao gồm DS2438 từ Dallas và HIH23610 từ HoneywELLĐể đáp ứng nhu cầu liên lạc của toàn bộ xe, bus CAN được sử dụng để liên lạc giữa máy tính trên và mỗi đơn vị điều khiển trong xe.
Thiết kế phần cứng
Đơn vị hiển thị bao gồm bảng hiển thị LED và mạch hiển thị.một đơn vị hiển thị duy nhất có thể hiển thị 4 16 × 16 ma trận chấm ký tự hoặc biểu tượng Trung Quốc. Truyền thông hàng loạt được sử dụng giữa các đơn vị hiển thị trong hệ thống, do đó công việc của toàn bộ hệ thống được phối hợp và thống nhất.hai tài xế xe buýt 74H245, một 74HC04D sáu biến tần, hai 74H138 tám giải mã và tám 74HC595 khóa chuyển động.và tần số tinh thể là 24MHz AT29C020A là một ROM 256K để lưu trữ 16 × 16 ma trận chấm thư viện ký tự Trung Quốc và 16 × 8 ma trận chấm bảng mã ASCII. AT24C020 là một EP2ROM dựa trên bus hàng loạt I2C, lưu trữ các câu lệnh được đặt trước, chẳng hạn như tên trạm tàu điện ngầm, lời chào, v.v.Nhiệt độ trong xe được đo bằng cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số bus đơn 18b20. SJA1000 và TJA1040 là bộ điều khiển bus CAN và bộ thu.
Thiết kế đơn vị mạch điều khiển
Toàn bộ hệ thống sử dụng bộ vi điều khiển động 77E58 của Winbond làm lõi. 77E58 áp dụng một lõi vi xử lý được thiết kế lại, và hướng dẫn của nó tương thích với loạt 51.bởi vì chu kỳ đồng hồ chỉ là 4 chu kỳ, tốc độ chạy của nó thường cao hơn 2 ~ 3 lần so với 8051 truyền thống ở cùng tần số đồng hồ.các yêu cầu tần số cho microcontroller trong hiển thị năng động của các ký tự Trung Quốc có dung lượng lớn được giải quyết tốt77E58 điều khiển bộ nhớ flash AT29C020 thông qua ổ khóa 74LS373, với kích thước 256K.thiết kế áp dụng phương pháp địa chỉ page, tức là P1.1 và P1.2 được sử dụng để chọn các trang cho bộ nhớ flash, được chia thành bốn trang. Kích thước địa chỉ của mỗi trang là 64K. Ngoài việc chọn chip AT29C020, P1.5 đảm bảo rằng P1.1 và P1.2 sẽ không gây ra lỗi hoạt động của AT29C020 khi chúng được sử dụng lại trên giao diện cáp phẳng 16 chân.Để cải thiện khả năng chống can thiệp, một optocoupler tốc độ cao 6N137 được thêm vào giữa bộ điều khiển CAN SJA1000 và bộ thu truyền CAN TJA1040. Máy vi điều khiển chọn chip SJA1000 của bộ điều khiển CAN thông qua P3.0. 18B20 là một thiết bị bus đơn. Nó chỉ cần một cổng I / O cho giao diện giữa thiết bị và vi điều khiển.Nó có thể trực tiếp chuyển đổi nhiệt độ thành một tín hiệu kỹ thuật số và đầu ra nó hàng loạt trong một chế độ mã kỹ thuật số 9 bit. P1.4 được chọn trong mạch điều khiển để hoàn thành các chức năng chọn chip và truyền dữ liệu của 18B20.Cáp đồng hồ SCL và cáp dữ liệu hai chiều SDA của AT24C020 tương ứng được kết nối với P1.6 và P1.7.16 giao diện dây phẳng pin của vi điều khiển, là các phần giao diện của mạch điều khiển và mạch hiển thị.
Kết nối và điều khiển đơn vị hiển thị
Phần mạch hiển thị được kết nối với cổng dây phẳng 16 chân của phần mạch điều khiển thông qua cổng dây phẳng 16 chân (1),truyền các hướng dẫn và dữ liệu của bộ vi điều khiển đến mạch hiển thị LED. 16 pin flat wire (2) được sử dụng để cascading nhiều màn hình hiển thị. kết nối của nó về cơ bản giống như 16 pin flat wire cổng (1),nhưng cần lưu ý rằng cuối R của nó được kết nối với cuối DS của 74H595 thứ tám từ trái sang phải trong hình 2, Khi cascading, nó sẽ được kết nối theo chuỗi với cổng cáp phẳng 16 chân (1) của màn hình hiển thị tiếp theo (như thể hiện trong hình 1).,R là thiết bị đầu cuối dữ liệu, G (GND) và LOE là thiết bị đầu cuối bật đèn hàng, và A, B, C, D là thiết bị đầu cuối chọn hàng.D là các đầu cuối lựa chọn hàng, được sử dụng để điều khiển việc gửi dữ liệu cụ thể từ máy tính phía trên đến hàng được chỉ định trên bảng hiển thị và R là thiết bị đầu cuối dữ liệu,chấp nhận dữ liệu được truyền bởi bộ điều khiển vi mô. Các trình tự làm việc của đơn vị hiển thị LED là như sau: sau khi CLK đầu cuối tín hiệu đồng hồ nhận được một dữ liệu tại đầu cuối R, mạch điều khiển bằng tay cung cấp một cạnh tăng xung,và STR trong một hàng dữ liệu (16 × 4) Sau khi tất cả 64 dữ liệu được truyền, một cạnh tăng của xung được cung cấp để khóa dữ liệu; LOE được thiết lập thành 1 bởi bộ vi điều khiển để chiếu sáng đường.
Thiết kế mô-đun
Xe điện ngầm có yêu cầu khác nhau cho màn hình LED trong nhà theo tình hình thực tế, vì vậy chúng tôi đã xem xét đầy đủ điều này khi thiết kế mạch, đó là,với điều kiện đảm bảo rằng các chức năng và cấu trúc chính không thay đổicấu trúc này làm cho mạch điều khiển LED có khả năng mở rộng tốt và dễ sử dụng.
Mô-đun nhiệt độ và độ ẩm
Ở các khu vực nóng và mưa ở phía nam, mặc dù có điều hòa không khí nhiệt độ không đổi trong xe, độ ẩm cũng là một chỉ số quan trọng mà hành khách quan tâm.Các nhiệt độ và độ ẩm mô-đun được thiết kế bởi chúng tôi có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩmCác mô-đun nhiệt độ và nhiệt độ và độ ẩm mô-đun có cùng một giao diện ổ cắm, cả hai đều là cấu trúc bus đơn và được điều khiển bởi cổng P1.4,vì vậy nó là thuận tiện để trao đổi chúng. HIH3610 là một cảm biến độ ẩm tích hợp ba đầu cuối với đầu ra điện áp do Công ty Honeywell sản xuất. DS2438 là một bộ chuyển đổi A / D 10 bit với một giao diện liên lạc bus duy nhất.Chip chứa một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số độ phân giải cao, có thể được sử dụng để bù đắp nhiệt độ của các cảm biến độ ẩm.
485 mô-đun mở rộng bus
Là một xe buýt trưởng thành và rẻ tiền, xe buýt 485 có vị trí không thể thay thế trong lĩnh vực công nghiệp và lĩnh vực giao thông.có thể thay thế mô-đun CAN ban đầu cho truyền thông bên ngoài. Mô-đun sử dụng cách ly quang điện MXL1535E của MAXIM làm bộ thu 485. Để đảm bảo tính tương thích điều khiển, cả MXL1535E và SJA1000 đều được chọn chip thông qua P3.0Ngoài ra, 2500VRMS cách điện được cung cấp giữa RS2485 bên và bộ điều khiển hoặc bên điều khiển logic thông qua biến áp.TVS mạch diode được thêm vào phần đầu ra của mô-đun để giảm nhiễu sóng đường dây. Jumpers cũng có thể được sử dụng để quyết định có nên tải kháng cự đầu cuối xe buýt.
Thiết kế phần mềm
Phần mềm hệ thống bao gồm phần mềm quản lý máy tính trên và phần mềm điều khiển bộ điều khiển.Phần mềm quản lý máy tính trên được phát triển trên nền tảng hoạt động Windows22000 bằng cách sử dụng C ++BUILD6.0, bao gồm chọn chế độ hiển thị (bao gồm tĩnh, nhấp nháy, cuộn, gõ, vv), chọn hướng cuộn (bao gồm cuộn lên và xuống và cuộn trái và phải),điều chỉnh tốc độ hiển thị động (i.e tần số nhấp nháy văn bản, tốc độ cuộn, tốc độ hiển thị gõ, vv), nhập nội dung hiển thị, xem trước hiển thị, vv
Khi hệ thống đang chạy, hệ thống không chỉ có thể hiển thị các ký tự như thông báo trạm và quảng cáo theo cài đặt đặt trước,nhưng cũng nhập thủ công các ký tự hiển thị cần thiếtPhần mềm điều khiển của bộ điều khiển đơn vị được lập trình bởi KEILC của 8051 và củng cố trong EEPROM của máy tính chip đơn 77E58.Nó chủ yếu hoàn thành giao tiếp giữa các máy tính trên và dưới, thu thập dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm, điều khiển giao diện I / O và các chức năng khác.5 °C và độ chính xác đo độ ẩm đạt ± 2% RH
Kết luận
Bài viết này giới thiệu ý tưởng thiết kế màn hình hiển thị LED trong nhà tàu điện ngầm từ các khía cạnh thiết kế sơ đồ đồ cứng, cấu trúc logic, sơ đồ khối thành phần, v.v.Thông qua thiết kế mô-đun giao diện bus trường và giao diện mô-đun độ ẩm nhiệt độ, màn hình hiển thị LED trong nhà có thể thích nghi với các yêu cầu của môi trường khác nhau, và có khả năng mở rộng và linh hoạt tốt.Màn hình hiển thị LED trong nhà đã được sử dụng trong hệ thống thông tin hành khách mới của tàu điện ngầm trong nướcThực hành chứng minh rằng màn hình hiển thị có thể hoàn thành tốt màn hình hiển thị tĩnh của các ký tự và đồ họa Trung Quốc và các màn hình động khác nhau,và có đặc điểm sáng cao, không nhấp nháy, điều khiển logic đơn giản, v.v. mà hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu hiển thị của xe điện ngầm choMàn hình LED.