מדברים על עקרון העיצוב הבסיסי של מסך תצוגת LED ברכבת התחתית

עקרון עיצוב בסיסי של מסך תצוגת led ברכבת התחתית

עקרון העיצוב הבסיסי של מסך תצוגת led רכבת תחתית;כמסוף תצוגת מידע מכוון ציבורי ברכבת התחתית, לתצוגת LED מקורה יש מגוון רחב מאוד של ערך אזרחי ומסחרי.

כיום, רכבי תחתית הפועלים בסין מצוידים בדרך כלל בתצוגת LED מקורה, אך יש מעט פונקציות נוספות ותוכן תצוגת מסך בודד.על מנת לשתף פעולה עם השימוש במערכת המידע החדשה לנוסעי המטרו, תכננו מסך תצוגה דינמי דינמי של מטרו רב-אוטובוסים חדש.

למסך התצוגה יש לא רק ממשקי אפיק מרובים בתקשורת חיצונית, אלא גם מאמץ התקני אוטובוס בודד ו-I2C בתכנון מעגל הבקרה הפנימי.

יש שני סוגים שלמסכי לדברכבת התחתית: אחד מהם ממוקם בצד החיצוני של הקרון כדי להציג את קטע הנסיעה של הרכבת, כיוון הריצה ואת שם התחנה הנוכחית, התואם לסינית ואנגלית;ניתן להציג מידע שירות אחר בהתאם לצרכי הפעולה;תצוגת הטקסט יכולה להיות סטטית, גלילה, תרגום, מפל מים, אנימציה ואפקטים אחרים, ומספר התווים המוצגים הוא 16 × 12 16 תווים מטריצת נקודות.השני הוא תצוגת ה-LED המקורה של הטרמינל, המוצבת ברכבת.תצוגת LED המקורה של הטרמינל יכולה להגדיר מראש את הטרמינל בהתאם לדרישות תפעול הרכבת, ולהציג את הטרמינל הנוכחי בזמן אמת, כמו גם את הטמפרטורה הנוכחית ברכבת, עם 16 תווים × שמונה 16 תווים מטריצת נקודות.

הרכב המערכת

מסך מערכת תצוגת ה-LED מורכב מיחידת בקרה של מיקרו-מחשב יחיד ויחידת תצוגה.יחידת תצוגה אחת יכולה להציג 16 × 16 תווים סיניים.אם מייצרים גודל מסוים של מערכת תצוגה גרפית LED, ניתן לממש זאת על ידי שימוש במספר יחידות תצוגה חכמות ובשיטת "אבני הבניין".נעשה שימוש בתקשורת טורית בין יחידות תצוגה במערכת.בנוסף לשליטה ביחידת התצוגה והעברת ההוראות והאותות של המחשב העליון, יחידת הבקרה מוטבעת גם עם חיישן טמפרטורה דיגיטלי אוטובוס יחיד 18B20.הודות לעיצוב המודול של מעגל הבקרה, אם יש דרישות למדידת לחות, ניתן לשדרג את 18b20 למעגל המודול המורכב מ-DS2438 מדאלאס ו-HIH23610 מבית HoneywELL.על מנת לענות על צורכי התקשורת של הרכב כולו, CAN bus משמש לתקשורת בין המחשב העליון לכל יחידת בקרה ברכב.

עיצוב חומרה

יחידת התצוגה מורכבת מלוח תצוגת LED ומעגל תצוגה.לוח יחידת תצוגת LED מורכב מ-4 מודולי מטריצת נקודות × יחידת תצוגה אינטליגנטית אוניברסלית מטריצת נקודות 64, יחידת תצוגה אחת יכולה להציג 4 תווים או סמלים סיניים בגודל 16 × 16 נקודות.נעשה שימוש בתקשורת טורית בין יחידות תצוגה במערכת, כך שעבודת המערכת כולה מתואמת ומאוחדת.מעגל התצוגה מורכב משתי יציאות כבלים שטוחות 16 פינים, שני מנהלי אוטובוס 74H245 טריסטטי, מהפך אחד 74HC04D שישה, שני 74H138 שמונה מפענחים ושמונה תפסי העברה 74HC595.הליבה של מעגל הבקרה היא המיקרו-בקר המהיר 77E58 של WINBOND, ותדר הקריסטל הוא 24MHz AT29C020A הוא ROM של 256K לאחסון ספריית תווים סינית של 16 × 16 נקודות מטריצת נקודות וטבלת קוד ASCII של מטריצת 16 × 8 נקודות.AT24C020 הוא EP2ROM המבוסס על אפיק טורי I2C, המאחסן הצהרות מוגדרות מראש, כגון שמות תחנות רכבת תחתית, ברכות וכו'. הטמפרטורה ברכב נמדדת על ידי חיישן הטמפרטורה הדיגיטלי של אוטובוס יחיד 18b20.SJA1000 ו-TJA1040 הם בקר אוטובוס CAN ומקלט משדר בהתאמה.

עיצוב יחידת מעגל בקרה

המערכת כולה לוקחת את המיקרו-בקר הדינמי 77E58 של Winbond בתור הליבה.ה-77E58 מאמץ ליבת מיקרו-מעבד מעוצבת מחדש, וההוראות שלו מתאימות לסדרת 51.עם זאת, מכיוון שמחזור השעון הוא רק 4 מחזורים, מהירות הריצה שלו בדרך כלל גבוהה פי 2~3 מה-8051 המסורתי באותו תדר שעון.לכן, דרישות התדר עבור המיקרו-בקר בתצוגה הדינמית של תווים סיניים בעלי קיבולת גדולה נפתרות היטב, וכלב השמירה מסופק גם כן.ה-77E58 שולט בזיכרון הפלאש AT29C020 דרך התפס 74LS373, בגודל של 256K.מכיוון שקיבולת הזיכרון גדולה מ-64K, העיצוב מאמץ את שיטת הפניית ההחלפה, כלומר P1.1 ו-P1.2 משמשים לבחירת עמודים לזיכרון הפלאש, המחולק לארבעה עמודים.גודל הכתובת של כל עמוד הוא 64K.בנוסף לבחירת שבבי AT29C020, P1.5 מבטיח ש-P1.1 ו-P1.2 לא יגרמו להפעלה שגויה של AT29C020 כאשר נעשה בהם שימוש חוזר בממשק הכבל השטוח בעל 16 פינים.בקר ה-CAN הוא החלק המרכזי בתקשורת.על מנת לשפר את יכולת האנטי-הפרעות, מתווסף מצמד אופטו מהיר 6N137 בין בקר CAN SJA1000 למקלט המשדר CAN TJA1040.המיקרו-בקר בוחר את שבב ה-CAN SJA1000 דרך P3.0.18B20 הוא התקן אוטובוס יחיד.הוא צריך רק יציאת קלט/פלט אחת עבור הממשק בין ההתקן למיקרו-בקר.זה יכול להמיר ישירות את הטמפרטורה לאות דיגיטלי ולהוציא אותה באופן סדרתי במצב קוד דיגיטלי של 9 סיביות.P1.4 נבחר במעגל הבקרה כדי להשלים את בחירת השבב ופונקציות העברת הנתונים של 18B20.כבל השעון SCL וכבל הנתונים הדו-כיווני SDA של AT24C020 מחוברים בהתאמה לממשקי תיל שטוח P1.6 ו-P1.7.16 של המיקרו-בקר, שהם חלקי הממשק של מעגל הבקרה ומעגל התצוגה.

חיבור יחידת תצוגה ובקרה

חלק מעגל התצוגה מחובר ליציאת חוט שטוח 16 פינים של חלק מעגל הבקרה דרך יציאת חוט שטוח 16 פינים (1), אשר מעבירה את ההוראות והנתונים של המיקרו-בקר למעגל תצוגת LED.החוט השטוח בן 16 הפינים (2) משמש למעבר של מסכי תצוגה מרובים.החיבור שלו זהה בעצם ליציאת החוטים השטוחים עם 16 פינים (1), אך יש לציין שקצה ה-R שלו מחובר לקצה ה-DS של השמיני 74H595 משמאל לימין באיור 2, כאשר הוא מדורג. מחובר בסדרה עם יציאת כבל שטוח 16 פינים (1) של מסך התצוגה הבא (כמתואר באיור 1).CLK הוא מסוף אות השעון, STR הוא מסוף תפס השורה, R הוא מסוף הנתונים, G (GND) ו-LOE הם מסופי הפעלת האור בשורה, ו-A, B, C, D הם מסופי בחירת השורה.הפונקציות הספציפיות של כל יציאה הן כדלקמן: A, B, C, D הם מסופי בחירת שורות, המשמשים לשליטה בשליחת הנתונים הספציפית מהמחשב העליון לשורה המיועדת בלוח התצוגה, ו-R הוא הנתונים מסוף, המקבל את הנתונים המועברים על ידי המיקרו-בקר.רצף העבודה של יחידת תצוגת ה-LED הוא כדלקמן: לאחר שמסוף אות השעון CLK מקבל נתונים במסוף R, מעגל הבקרה נותן באופן ידני קצה דופק עולה, וה-STR נמצא בשורת נתונים (16 × 4) לאחר שידור כל 64 הנתונים, ניתן קצה עולה של דופק כדי לנעוץ את הנתונים;ה-LOE מוגדר ל-1 על ידי המיקרו-בקר כדי להאיר את הקו.התרשים הסכמטי של מעגל התצוגה מוצג באיור 3.

עיצוב מודולרי

לרכבי מטרו יש דרישות שונות לתצוגת LED מקורה בהתאם למצב בפועל, ולכן שקלנו זאת במלואו בעת תכנון המעגל, כלומר, בתנאי להבטיח שהפונקציות והמבנים העיקריים יישארו ללא שינוי, ניתן להחליף מודולים ספציפיים.מבנה זה גורם למעגל בקרת LED בעל יכולת הרחבה טובה וקלות שימוש.

מודול טמפרטורה ולחות

באזורים החמים והגשומים בדרום, למרות שיש מזגן בטמפרטורה קבועה ברכב, גם הלחות היא אינדיקטור חשוב שהנוסעים דואגים לו.למודול הטמפרטורה והלחות שתוכנן על ידינו יש את הפונקציה של מדידת טמפרטורה ולחות.למודול הטמפרטורה ולמודול הטמפרטורה והלחות יש אותו ממשק שקע, שניהם מבני אוטובוס בודד ונשלטים על ידי יציאת P1.4, כך שנוח להחליף אותם.HIH3610 הוא חיישן לחות משולב בשלושה טרמינלים עם פלט מתח המיוצר על ידי חברת Honeywell.DS2438 הוא ממיר A/D 10 סיביות עם ממשק תקשורת אוטובוס יחיד.השבב מכיל חיישן טמפרטורה דיגיטלי ברזולוציה גבוהה, שניתן להשתמש בו לפיצוי טמפרטורה של חיישני לחות.

מודול הרחבת אוטובוס 485

כאוטובוס בוגר וזול, לאוטובוס 485 יש עמדה שאין לה תחליף בתחום התעשייה ובתחום התנועה.לכן, תכננו מודול הרחבת אפיק 485, שיכול להחליף את מודול ה-CAN המקורי לתקשורת חיצונית.המודול משתמש בבידוד הפוטואלקטרי של MAXIM MXL1535E כמקלט משדר 485.כדי להבטיח תאימות בקרה, הן MXL1535E והן SJA1000 נבחרו בשבב דרך P3.0.בנוסף, בידוד חשמלי 2500VRMS מסופק בין צד RS2485 לבין צד בקר או לוגיקה בקרה דרך שנאי.מעגל דיודות TVS נוסף לחלק הפלט של המודול כדי להפחית הפרעות נחשולי קו.ניתן להשתמש במגשרים גם כדי להחליט אם לטעון את ההתנגדות של מסוף האוטובוס.

עיצוב תוכנה

תוכנת המערכת מורכבת מתוכנת ניהול מחשב עליון ותוכנת בקרת בקר יחידה.תוכנת ניהול המחשב העליון מפותחת בפלטפורמת ההפעלה Windows22000 באמצעות C++BUILD6.0, כולל בחירת מצב תצוגה (כולל סטטי, מהבהב, גלילה, הקלדה וכו'), בחירת כיוון גלילה (כולל גלילה למעלה ולמטה ושמאלה ושמאלה גלילה ימינה), התאמת מהירות תצוגה דינמית (כלומר תדירות מהבהב טקסט, מהירות גלילה, מהירות תצוגה וכו'), הזנת תוכן לתצוגה, תצוגה מקדימה של תצוגה וכו'.

כאשר המערכת פועלת, המערכת יכולה לא רק להציג את התווים כגון הודעת תחנה ופרסום לפי ההגדרות המוגדרות מראש, אלא גם להזין באופן ידני את תווי התצוגה הנדרשים.תוכנת הבקרה של בקר היחידה מתוכנתת על ידי KEILC של 8051 ומוצקת ב-EEPROM של מחשב שבב יחיד 77E58.הוא משלים בעיקר את התקשורת בין המחשב העליון והתחתון, רכישת נתונים של טמפרטורה ולחות, בקרת ממשק I/O ופונקציות נוספות.במהלך הפעולה בפועל, דיוק מדידת הטמפרטורה מגיע ל- ± 0.5 ℃ ודיוק מדידת הלחות מגיע ל- ± 2% RH

סיכום

מאמר זה מציג את רעיון העיצוב של מסך תצוגת LED מקורה ברכבת התחתית מהיבטים של עיצוב דיאגרמות סכמטיות של חומרה, מבנה לוגי, דיאגרמת בלוקים של הרכב וכו'. באמצעות העיצוב של מודול ממשק אוטובוס השדה וממשק מודול לחות הטמפרטורה, מסך תצוגת LED הפנימי יכול להתאים לדרישות של סביבות שונות, ויש לה מדרגיות טובה ורבגוניות.לאחר בדיקות רבות, נעשה שימוש במסך ה-LED המקורה במערכת המידע החדשה לנוסע של המטרו המקומי, וההשפעה טובה.התרגול מוכיח שמסך התצוגה יכול להשלים היטב את התצוגה הסטטית של תווים וגרפיקה סינית ותצוגות דינמיות שונות, ויש לו מאפיינים של בהירות גבוהה, ללא הבהוב, שליטה לוגית פשוטה וכו', העומדת במלואה בדרישות התצוגה של רכבי תחתית למסכי לד.