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 led tàu điện ngầm;Là một thiết bị đầu cuối hiển thị thông tin định hướng công cộng trong tàu điện ngầm, màn hình led trong nhà có rất nhiều giá trị dân dụng 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 một số chức năng bổ sung và nội dung hiển thị trên một màn hình.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 động LED đa xe buýt tàu điện ngầm mới.
Màn hình hiển thị không chỉ có nhiều giao diện bus trong giao tiếp bên ngoài mà còn sử dụng các thiết bị bus I2C và bus đơn trong thiết kế mạch điều khiển bên trong.
Có hai loạimàn hình LEDtrên tàu điện ngầm: một cái được đặt ở bên ngoài toa để hiển thị phần chạy tàu, hướng chạy và tên ga 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 ảnh và các hiệu ứng khác, và số lượng ký tự được hiển thị là 16 × 12 ký tự ma trận 16 điểm.Cái còn lại là màn hình LED trong nhà đầu cuối, được đặt trong tàu.Màn hình LED trong nhà của nhà ga có thể đặt trước nhà ga theo yêu cầu vận hành tàu và hiển thị nhà ga hiện tại theo thời gian thực, cũng như nhiệt độ hiện tại trong tàu, với 16 ký tự × Tám ký tự ma trận 16 điểm.
Thành phần hệ thống
Màn hình hệ thống hiển thị LED bao gồm một bộ điều khiển máy vi tính đơn chip và một bộ hiển thị.Một đơn vị hiển thị duy nhất có thể hiển thị 16 × 16 ký tự tiếng Trung.Nếu một kích thước nhất định của hệ thống hiển thị đồ họa LED được tạo ra, nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số đơn vị hiển thị thông minh và phương pháp “khối xây dựng”.Giao tiếp nối tiếp được sử dụng giữa các đơn vị hiển thị trong hệ thống.Ngoài việc điều khiển thiết bị hiển thị và truyền các hướng dẫn và tín hiệu của máy tính phía trên, thiết bị điều khiển còn được nhúng với một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số một bus 18B20.Nhờ thiết kế mô-đun của mạch điều khiển, nếu có yêu cầu đo độ ẩm, 18b20 có thể được nâng cấp lên mạch mô-đun bao gồm DS2438 của Dallas và HIH23610 của HoneywELL.Để đáp ứng nhu cầu liên lạc của toàn bộ phương tiện, CAN bus được sử dụng để liên lạc giữa máy tính phía trên và từng bộ phận điều khiển trong xe.
thiết kế phần cứng
Đơn vị hiển thị bao gồm bảng hiển thị LED và mạch hiển thị.Bảng đơn vị hiển thị LED bao gồm 4 mô-đun ma trận điểm × 64 đơn vị hiển thị thông minh phổ quát ma trận điểm, một đơn vị hiển thị duy nhất có thể hiển thị 4 ký tự hoặc ký hiệu Trung Quốc ma trận 16 × 16 điểm.Giao tiếp nối tiếp được sử dụng giữa các đơn vị hiển thị trong hệ thống, để công việc của toàn bộ hệ thống được phối hợp và thống nhất.Mạch hiển thị bao gồm hai cổng cáp phẳng 16 chân, hai trình điều khiển bus ba trạng thái 74H245, một biến tần 74HC04D sáu, hai bộ giải mã tám 74H138 và tám chốt dịch chuyển 74HC595.Cốt lõi của mạch điều khiển là bộ vi điều khiển tốc độ cao 77E58 của WINBOND và tần số tinh thể là 24 MHz AT29C020A là ROM 256K để lưu trữ thư viện ký tự Trung Quốc ma trận 16 × 16 và bảng mã ASCII ma trận 16 × 8.AT24C020 là một EP2ROM dựa trên bus nối tiếp I2C, lưu trữ các câu lệnh 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 một bus 18b20.SJA1000 và TJA1040 lần lượt là bộ điều khiển và bộ thu phát CAN bus.
Thiết kế mạch điều khiển
Toàn bộ hệ thống lấy vi điều khiển động 77E58 của Winbond làm cốt lõi.77E58 sử dụng lõi bộ vi xử lý được thiết kế lại và hướng dẫn của nó tương thích với dòng 51.Tuy nhiên, do xung nhịp chỉ có 4 chu kỳ nên tốc độ chạy của nó thường cao hơn 2~3 lần so với 8051 truyền thống ở cùng tần số xung nhịp.Do đó, các yêu cầu về tần số đối với vi điều khiển trong màn hình động của các ký tự tiếng Trung có dung lượng lớn được giải quyết tốt và cơ quan giám sát cũng được cung cấp.77E58 điều khiển bộ nhớ flash AT29C020 thông qua chốt 74LS373, với kích thước 256K.Do dung lượng bộ nhớ lớn hơn 64K, nên thiết kế áp dụng phương pháp đánh địa chỉ phân trang, nghĩa 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 hoạt động sai của AT29C020 khi chúng được sử dụng lại trên giao diện cáp phẳng 16 chân.Bộ điều khiển CAN là phần quan trọng của giao tiếp.Để cải thiện khả năng chống nhiễu, một bộ ghép quang tốc độ cao 6N137 được thêm vào giữa bộ điều khiển CAN SJA1000 và bộ thu phát CAN TJA1040.Bộ vi điều khiển chọn chip điều khiển CAN SJA1000 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 tín hiệu kỹ thuật số và xuất ra nó một cách tuần tự ở chế độ mã kỹ thuật số 9 bit.P1.4 được chọn trong mạch điều khiển để hoàn thành chức năng chọn chip và truyền dữ liệu của 18B20.Cáp đồng hồ SCL và cáp dữ liệu hai chiều SDA của AT24C020 được kết nối tương ứng với các giao diện dây phẳng chân P1.6 và P1.7.16 của bộ vi điều khiển, là các bộ phận 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 dây phẳng 16 chân của phần mạch điều khiển thông qua cổng dây phẳng 16 chân (1), cổng này truyền lệnh và dữ liệu của vi điều khiển đến mạch hiển thị LED.Dây phẳng 16 chân (2) được sử dụng để nối nhiều màn hình hiển thị theo tầng.Kết nối của nó về cơ bản giống như cổng dây phẳng 16 chân (1), nhưng cần lưu ý rằng đầu R của nó được kết nối với đầu DS của 74H595 thứ tám từ trái sang phải trong Hình 2, Khi nối tầng, nó sẽ là được mắc nối tiếp với cổng cáp dẹt 16 chân (1) của màn hình hiển thị tiếp theo (như minh họa 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 kích hoạt đèn hàng và A, B, C, D là các đầu cuối chọn hàng.Các chức năng cụ thể của từng cổng như sau: A, B, C, D là các thiết bị đầu cuối chọn hàng, được sử dụng để kiểm soát việc gửi dữ liệu cụ thể từ máy tính phía trên đến hàng được chỉ định trên bảng hiển thị và R là dữ liệu thiết bị đầu cuối, chấp nhận dữ liệu được truyền bởi vi điều khiển.Trình tự hoạt động của bộ hiển thị LED như sau: sau khi đầu cuối tín hiệu đồng hồ CLK nhận được dữ liệu ở đầu cuối R, mạch điều khiển sẽ tạo ra xung tăng cạnh theo cách thủ công và STR nằm trong một hàng dữ liệu (16 × 4) Sau khi tất cả 64 dữ liệu được truyền đi, một cạnh lên của xung được cung cấp để chốt dữ liệu;LOE được đặt thành 1 bởi bộ vi điều khiển để làm sáng đường dây.Sơ đồ nguyên lý của mạch hiển thị được hiển thị trong Hình 3.
thiết kế mô-đun
Các phương tiện tàu điện ngầm có các yêu cầu khác nhau đối với màn hình led trong nhà tùy theo tình hình thực tế, vì vậy chúng tôi đã cân nhắc đầy đủ điều này khi thiết kế mạch, nghĩa là trong điều kiện đảm bảo rằng các chức năng và cấu trúc chính không thay đổi, các mô-đun cụ thể có thể được hoán đổi cho nhau.Cấu 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 miền Nam nắng nóng mưa nhiều, dù trong xe có điều hòa nhiệt độ ổn định nhưng độ ẩm cũng là một chỉ tiêu quan trọng mà hành khách 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, cả hai đều là cấu trúc bus đơn và được điều khiển bởi cổng P1.4 nên rất thuận tiện khi trao đổi chúng.HIH3610 là cảm biến độ ẩm tích hợp ba cực với đầu ra điện áp do Công ty Honeywell sản xuất.DS2438 là bộ chuyển đổi A/D 10 bit với một giao diện truyền thông bus đơn.Con chip này chứa một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số có độ phân giải cao, có thể được sử dụng để bù nhiệt độ cho các cảm biến độ ẩm.
Mô-đun mở rộng xe buýt 485
Là một loại xe buýt trưởng thành và giá rẻ, xe buýt 485 có một vị trí không thể thay thế trong lĩnh vực công nghiệp và giao thông.Do đó, chúng tôi đã thiết kế mô-đun mở rộng bus 485, có thể thay thế mô-đun CAN ban đầu để giao tiếp bên ngoài.Mô-đun sử dụng cách ly quang điện MXL1535E của MAXIM làm bộ thu phát 485.Để đảm bảo khả năng tương thích điều khiển, cả MXL1535E và SJA1000 đều được chọn chip thông qua P3.0.Ngoài ra, cách ly điện 2500VRMS được cung cấp giữa phía RS2485 và bộ điều khiển hoặc phía logic điều khiển thông qua máy biến áp.Mạch đi-ốt TVS được thêm vào phần đầu ra của mô-đun để giảm nhiễu đột biến đường truyền.Jumper cũng có thể được sử dụng để quyết định có tải điện trở đầu cuối 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 Windows22000 sử dụng C++BUILD6.0, bao gồm lựa chọn chế độ hiển thị (bao gồm tĩnh, nhấp nháy, cuộn, gõ, v.v.), lựa chọn hướng cuộn (bao gồm cuộn lên xuống và cuộn sang trái và cuộn phải), điều chỉnh tốc độ hiển thị động (tức là tần suất nhấp nháy văn bản, tốc độ cuộn, tốc độ hiển thị nhập, v.v.), hiển thị nội dung nhập, xem trước màn hình, v.v.
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 mà còn có thể nhập thủ công các ký tự hiển thị cần thiết.Phần mềm điều khiển của bộ điều khiển đơn vị được lập trình bởi KEILC của 8051 và được củng cố trong EEPROM của máy tính chip đơn 77E58.Nó chủ yếu hoàn thành giao tiếp giữa 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.Trong quá trình vận hành thực tế, độ chính xác đo nhiệt độ đạt ± 0,5 ℃ và độ chính xác đo độ ẩm đạt ± 2% RH
Phần 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 phần 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 ứng với các yêu cầu của các môi trường khác nhau, và có khả năng mở rộng và tính linh hoạt tốt.Sau nhiều thử nghiệm, màn hình hiển thị led trong nhà đã được sử dụng trong hệ thống thông tin hành khách mới của tàu điện ngầm trong nước và hiệu quả rất tốt.Thực tiễn chứng minh rằng màn hình hiển thị có thể hoàn thành tốt việc hiển thị tĩnh các ký tự và đồ họa tiếng Trung và các màn hình động khác nhau, đồng thời có các đặc điểm về độ sáng cao, không nhấp nháy, điều khiển logic đơn giản, v.v., đáp ứng đầy đủ các yêu cầu hiển thị của phương tiện tàu điện ngầm vìmàn hình LED.
Thời gian đăng bài: 16-Dec-2022