Principe de conception de base de l'écran d'affichage à led dans le métro
Le principe de conception de base de l'écran d'affichage LED du métro ;En tant que terminal d'affichage d'informations destiné au public dans le métro, l'affichage à LED d'intérieur a une très large gamme de valeurs civiles et commerciales.
À l'heure actuelle, les véhicules de métro fonctionnant en Chine sont généralement équipés d'un affichage LED intérieur, mais il existe peu de fonctions supplémentaires et de contenu d'affichage à écran unique.Afin de coopérer avec l'utilisation du nouveau système d'information des passagers du métro, nous avons conçu un nouvel écran d'affichage dynamique à LED de métro multi-bus.
L'écran d'affichage a non seulement plusieurs interfaces de bus dans la communication externe, mais adopte également des dispositifs de bus unique et de bus I2C dans la conception du circuit de contrôle interne.
Il existe deux sortes deÉcrans LEDdans le métro : un est placé à l'extérieur du wagon pour afficher la section de circulation du train, le sens de circulation et le nom de la gare actuelle, compatible avec le chinois et l'anglais ;D'autres informations de service peuvent également être affichées en fonction des besoins de fonctionnement ;L'affichage du texte peut être statique, défilant, traduit, cascade, animation et autres effets, et le nombre de caractères affichés est de 16 × 12 16 caractères matriciels.L'autre est l'écran LED intérieur du terminal, qui est placé dans le train.L'affichage LED intérieur du terminal peut prérégler le terminal en fonction des exigences de fonctionnement du train et afficher le terminal actuel en temps réel, ainsi que la température actuelle dans le train, avec 16 caractères × huit caractères matriciels de 16 points.
Composition du système
L'écran du système d'affichage à LED est composé d'une unité de commande à micro-ordinateur monopuce et d'une unité d'affichage.Une seule unité d'affichage peut afficher 16 × 16 caractères chinois.Si une certaine taille de système d'affichage graphique à LED est produite, elle peut être réalisée en utilisant plusieurs unités d'affichage intelligentes et la méthode des "blocs de construction".La communication série est utilisée entre les unités d'affichage du système.En plus de contrôler l'unité d'affichage et de transmettre les instructions et les signaux de l'ordinateur supérieur, l'unité de commande est également embarquée avec un capteur de température numérique à bus unique 18B20.Grâce à la conception du module du circuit de contrôle, s'il y a des exigences pour la mesure de l'humidité, 18b20 peut être mis à niveau vers le circuit de module composé de DS2438 de Dallas et HIH23610 de HoneywELL.Afin de répondre aux besoins de communication de l'ensemble du véhicule, le bus CAN est utilisé pour la communication entre l'ordinateur supérieur et chaque unité de commande du véhicule.
conception matérielle
L'unité d'affichage est composée d'un panneau d'affichage LED et d'un circuit d'affichage.La carte d'unité d'affichage à LED est composée de 4 modules à matrice de points × 64 unités d'affichage intelligentes universelles à matrice de points, une seule unité d'affichage peut afficher 4 16 × 16 caractères ou symboles chinois à matrice de points.La communication série est utilisée entre les unités d'affichage du système, de sorte que le travail de l'ensemble du système est coordonné et unifié.Le circuit d'affichage se compose de deux ports de câble plat à 16 broches, de deux pilotes de bus à trois états 74H245, d'un inverseur six 74HC04D, de deux décodeurs huit 74H138 et de huit verrous de décalage 74HC595.Le cœur du circuit de contrôle est le microcontrôleur haute vitesse 77E58 de WINBOND, et la fréquence du cristal est de 24 MHz AT29C020A est une ROM 256K pour stocker une bibliothèque de caractères chinois à matrice de points 16 × 16 et une table de codes ASCII à matrice de points 16 × 8.AT24C020 est une EP2ROM basée sur le bus série I2C, qui stocke des instructions prédéfinies, telles que les noms de stations de métro, les salutations, etc. La température dans le véhicule est mesurée par le capteur de température numérique à bus unique 18b20.SJA1000 et TJA1040 sont respectivement contrôleur de bus CAN et émetteur-récepteur.
Conception de l'unité de circuit de commande
L'ensemble du système prend le microcontrôleur dynamique 77E58 de Winbond comme noyau.Le 77E58 adopte un cœur de microprocesseur repensé et ses instructions sont compatibles avec la série 51.Cependant, comme le cycle d'horloge n'est que de 4 cycles, sa vitesse de fonctionnement est généralement 2 à 3 fois supérieure à celle du 8051 traditionnel à la même fréquence d'horloge.Par conséquent, les exigences de fréquence pour le microcontrôleur dans l'affichage dynamique des caractères chinois de grande capacité sont bien résolues et le chien de garde est également fourni.Le 77E58 contrôle la mémoire flash AT29C020 via le verrou 74LS373, d'une taille de 256K.Étant donné que la capacité de mémoire est supérieure à 64 Ko, la conception adopte la méthode d'adressage de pagination, c'est-à-dire que P1.1 et P1.2 sont utilisés pour sélectionner des pages pour la mémoire flash, qui est divisée en quatre pages.La taille d'adressage de chaque page est de 64 Ko.En plus de sélectionner les puces AT29C020, P1.5 garantit que P1.1 et P1.2 ne causeront pas de mauvais fonctionnement de AT29C020 lorsqu'ils sont réutilisés sur l'interface de câble plat à 16 broches.Le contrôleur CAN est l'élément clé de la communication.Afin d'améliorer la capacité anti-interférence, un optocoupleur haute vitesse 6N137 est ajouté entre le contrôleur CAN SJA1000 et l'émetteur-récepteur CAN TJA1040.Le microcontrôleur sélectionne la puce du contrôleur CAN SJA1000 via P3.0.18B20 est un appareil à bus unique.Il n'a besoin que d'un seul port d'E/S pour l'interface entre l'appareil et le microcontrôleur.Il peut convertir directement la température en un signal numérique et le sortir en série dans un mode de code numérique 9 bits.P1.4 est sélectionné dans le circuit de commande pour compléter les fonctions de sélection de puce et de transmission de données de 18B20.Le câble d'horloge SCL et le câble de données bidirectionnel SDA de l'AT24C020 sont respectivement connectés aux interfaces à fil plat P1.6 et P1.7.16 broches du microcontrôleur, qui sont les parties d'interface du circuit de commande et du circuit d'affichage.
Connexion et contrôle de l'unité d'affichage
La partie circuit d'affichage est connectée au port fil plat 16 broches de la partie circuit de commande via le port fil plat 16 broches (1), qui transmet les instructions et les données du microcontrôleur au circuit d'affichage LED.Le fil plat à 16 broches (2) est utilisé pour mettre en cascade plusieurs écrans d'affichage.Sa connexion est fondamentalement la même que le port à fil plat à 16 broches (1), mais il convient de noter que son extrémité R est connectée à l'extrémité DS du huitième 74H595 de gauche à droite sur la figure 2. En cas de cascade, il sera connecté en série avec le port du câble plat à 16 broches (1) de l'écran d'affichage suivant (comme illustré à la Figure 1).CLK est la borne de signal d'horloge, STR est la borne de verrouillage de rangée, R est la borne de données, G (GND) et LOE sont les bornes d'activation de la lumière de rangée et A, B, C, D sont les bornes de sélection de rangée.Les fonctions spécifiques de chaque port sont les suivantes : A, B, C, D sont des terminaux de sélection de rangée, qui sont utilisés pour contrôler l'envoi spécifique de données de l'ordinateur supérieur à la rangée désignée sur le panneau d'affichage, et R est les données terminal, qui accepte les données transmises par le microcontrôleur.La séquence de travail de l'unité d'affichage LED est la suivante : après que la borne de signal d'horloge CLK reçoit une donnée à la borne R, le circuit de commande donne manuellement un front montant d'impulsion, et le STR est dans une rangée de données (16 × 4) Une fois les 64 données transmises, un front montant d'impulsion est donné pour verrouiller les données ;La LOE est mise à 1 par le microcontrôleur pour allumer la ligne.Le schéma de principe du circuit d'affichage est illustré à la figure 3.
Conception modulaire
Les véhicules de métro ont des exigences différentes pour l'affichage à LED intérieur en fonction de la situation réelle, nous en avons donc pleinement tenu compte lors de la conception du circuit, c'est-à-dire qu'à condition de garantir que les principales fonctions et structures restent inchangées, des modules spécifiques peuvent être interchangés.Cette structure confère au circuit de commande LED une bonne extensibilité et une facilité d'utilisation.
Module de température et d'humidité
Dans les régions chaudes et pluvieuses du sud, bien qu'il y ait un climatiseur à température constante dans la voiture, l'humidité est également un indicateur important dont les passagers se soucient.Le module de température et d'humidité que nous avons conçu a pour fonction de mesurer la température et l'humidité.Le module de température et le module de température et d'humidité ont la même interface de prise, qui sont tous deux des structures de bus uniques et sont contrôlés par le port P1.4, il est donc pratique de les échanger.HIH3610 est un capteur d'humidité intégré à trois bornes avec sortie de tension produit par Honeywell Company.Le DS2438 est un convertisseur A/N 10 bits avec une seule interface de communication de bus.La puce contient un capteur de température numérique haute résolution, qui peut être utilisé pour la compensation de température des capteurs d'humidité.
Module d'extension de bus 485
En tant que bus mature et bon marché, le bus 485 occupe une position irremplaçable dans le domaine industriel et le domaine de la circulation.Par conséquent, nous avons conçu un module d'extension de bus 485, qui peut remplacer le module CAN d'origine pour la communication externe.Le module utilise l'isolation photoélectrique MAXIM MXL1535E comme émetteur-récepteur 485.Pour garantir la compatibilité des commandes, les puces MXL1535E et SJA1000 sont sélectionnées via P3.0.De plus, une isolation électrique de 2500 VRMS est fournie entre le côté RS2485 et le contrôleur ou le côté logique de contrôle via le transformateur.Un circuit de diode TVS est ajouté à la partie de sortie du module pour réduire les interférences de surtension de ligne.Les cavaliers peuvent également être utilisés pour décider de charger ou non la résistance de la borne de bus.
Conception de logiciels
Le logiciel système est composé d'un logiciel de gestion d'ordinateur supérieur et d'un logiciel de contrôle de contrôleur d'unité.Le logiciel de gestion informatique supérieur est développé sur la plate-forme d'exploitation Windows22000 à l'aide de C++BUILD6.0, y compris la sélection du mode d'affichage (y compris statique, clignotant, défilement, saisie, etc.), la sélection du sens de défilement (y compris le défilement vers le haut et vers le bas et la gauche et défilement vers la droite), réglage dynamique de la vitesse d'affichage (c'est-à-dire fréquence de clignotement du texte, vitesse de défilement, vitesse d'affichage de la saisie, etc.), affichage de la saisie du contenu, aperçu de l'affichage, etc.
Lorsque le système est en marche, le système peut non seulement afficher les caractères tels que l'annonce de la station et la publicité selon les paramètres prédéfinis, mais également saisir manuellement les caractères d'affichage requis.Le logiciel de contrôle du contrôleur d'unité est programmé par KEILC de 8051 et solidifié dans l'EEPROM de l'ordinateur à puce unique 77E58.Il complète principalement la communication entre les ordinateurs supérieur et inférieur, l'acquisition de données de température et d'humidité, le contrôle de l'interface E/S et d'autres fonctions.Pendant le fonctionnement réel, la précision de la mesure de la température atteint ± 0,5 ℃ et la précision de la mesure de l'humidité atteint ± 2% RH
Conclusion
Cet article présente l'idée de conception de l'écran d'affichage à LED d'intérieur du métro à partir des aspects de la conception du schéma de principe du matériel, de la structure logique, du diagramme de composition, etc. Grâce à la conception du module d'interface de bus de terrain et de l'interface du module d'humidité de la température, l'écran d'affichage à LED d'intérieur peut s'adapter aux exigences de différents environnements, et a une bonne évolutivité et polyvalence.Après de nombreux tests, l'écran d'affichage LED intérieur a été utilisé dans le nouveau système d'information des passagers du métro domestique, et l'effet est bon.La pratique prouve que l'écran d'affichage peut bien compléter l'affichage statique des caractères chinois et des graphiques et divers affichages dynamiques, et présente les caractéristiques d'une luminosité élevée, pas de scintillement, un contrôle logique simple, etc., qui répond pleinement aux exigences d'affichage des véhicules de métro pourÉcrans LED.
Heure de publication : 16 décembre 2022