نتحدث عن مبدأ التصميم الأساسي لشاشة العرض LED في قطار الأنفاق

مبدأ التصميم الأساسي لشاشة العرض LED في قطار الأنفاق

مبدأ التصميم الأساسي لشاشة العرض LED للمترو ؛كمحطة عرض معلومات موجهة للعامة في مترو الأنفاق ، فإن شاشة العرض LED الداخلية لديها مجموعة واسعة جدًا من القيمة المدنية والتجارية.

في الوقت الحالي ، تم تجهيز عربات مترو الأنفاق العاملة في الصين بشكل عام بشاشة عرض LED داخلية ، ولكن هناك عدد قليل من الوظائف الإضافية ومحتوى شاشة عرض واحدة.من أجل التعاون مع استخدام نظام معلومات ركاب المترو الجديد ، قمنا بتصميم شاشة عرض ديناميكية LED متعددة الباصات.

لا تحتوي شاشة العرض على واجهات ناقل متعددة في الاتصالات الخارجية فحسب ، بل تستخدم أيضًا ناقل أحادي وجهاز ناقل I2C في تصميم دائرة التحكم الداخلي.

هناك نوعان منشاشات LEDفي مترو الأنفاق: يتم وضع أحدها على الجزء الخارجي من العربة لعرض قسم تشغيل القطار واتجاه الركض واسم المحطة الحالية ، وهو متوافق مع اللغتين الصينية والإنجليزية ؛يمكن أيضًا عرض معلومات الخدمة الأخرى وفقًا لاحتياجات التشغيل ؛يمكن أن يكون عرض النص ثابتًا ومتحركًا وترجمة وشلالًا ورسومًا متحركة وتأثيرات أخرى ، ويبلغ عدد الأحرف المعروضة 16 × 12 16 حرفًا نقطيًا.الآخر هو شاشة LED الداخلية الطرفية ، والتي يتم وضعها في القطار.يمكن لشاشة LED الداخلية الطرفية ضبط الجهاز مسبقًا وفقًا لمتطلبات تشغيل القطار ، وعرض المحطة الحالية في الوقت الفعلي ، بالإضافة إلى درجة الحرارة الحالية في القطار ، مع 16 حرفًا × ثمانية أحرف مصفوفة نقطية 16.

تكوين النظام

تتكون شاشة نظام العرض LED من وحدة تحكم في الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة ووحدة عرض.يمكن لوحدة عرض واحدة عرض 16 × 16 حرفًا صينيًا.إذا تم إنتاج حجم معين من نظام العرض الرسومي LED ، فيمكن تحقيق ذلك باستخدام العديد من وحدات العرض الذكية وطريقة "لبنات البناء".يتم استخدام الاتصال التسلسلي بين وحدات العرض في النظام.بالإضافة إلى التحكم في وحدة العرض ونقل التعليمات والإشارات للكمبيوتر العلوي ، فإن وحدة التحكم مدمجة أيضًا مع جهاز استشعار درجة الحرارة الرقمي للناقل الفردي 18B20.بفضل تصميم الوحدة النمطية لدائرة التحكم ، إذا كانت هناك متطلبات لقياس الرطوبة ، فيمكن ترقية 18b20 إلى دائرة الوحدة المكونة من DS2438 من دالاس و HIH23610 من HoneywELL.من أجل تلبية احتياجات الاتصالات للمركبة بأكملها ، يتم استخدام ناقل CAN للاتصال بين الكمبيوتر العلوي وكل وحدة تحكم في السيارة.

تصميم الأجهزة

تتكون وحدة العرض من لوحة عرض LED ودائرة عرض.تتكون لوحة وحدة العرض LED من 4 وحدات مصفوفة نقطية × 64 وحدة عرض ذكية عالمية مصفوفة نقطية ، يمكن لوحدة عرض واحدة عرض 4 16 × 16 رموز أو رموز مصفوفة نقطية صينية.يتم استخدام الاتصال التسلسلي بين وحدات العرض في النظام ، بحيث يتم تنسيق عمل النظام بأكمله وتوحيده.تتكون دائرة العرض من منفذي كبل مسطح من 16 سنًا ، واثنين من سائقي ناقل 74H245 ثلاثي ، وعاكس واحد 74HC04D ستة ، واثنين من أجهزة فك التشفير 74H138 وثمانية مزلاج تبديل 74HC595.جوهر دائرة التحكم هو متحكم دقيق 77E58 من WINBOND ، والتردد البلوري هو 24 ميجا هرتز AT29C020A عبارة عن ذاكرة ROM 256 كيلو بايت لتخزين مكتبة الأحرف الصينية ذات المصفوفة النقطية 16 × 16 وجدول رمز ASCII بمصفوفة نقطية 16 × 8.AT24C020 عبارة عن EP2ROM يعتمد على ناقل تسلسلي I2C ، والذي يخزن بيانات محددة مسبقًا ، مثل أسماء محطات مترو الأنفاق ، والترحيب ، وما إلى ذلك. يتم قياس درجة الحرارة في السيارة بواسطة مستشعر درجة الحرارة الرقمي للناقل الفردي 18b20.SJA1000 و TJA1040 هما جهاز التحكم في ناقل CAN وجهاز الإرسال والاستقبال على التوالي.

تصميم وحدة دائرة التحكم

يأخذ النظام بأكمله المتحكم الديناميكي 77E58 من Winbond باعتباره النواة.يعتمد 77E58 نواة معالج دقيق معاد تصميمه ، وتعليماته متوافقة مع سلسلة 51.ومع ذلك ، نظرًا لأن دورة الساعة تتكون من 4 دورات فقط ، فإن سرعة تشغيلها تكون عمومًا أعلى بمقدار 2 ~ 3 مرات من السرعة التقليدية 8051 عند نفس تردد الساعة.لذلك ، تم حل متطلبات التردد للميكروكونترولر في العرض الديناميكي للأحرف الصينية ذات السعة الكبيرة جيدًا ، كما يتم توفير المراقبة.يتحكم 77E58 في ذاكرة الفلاش AT29C020 من خلال المزلاج 74LS373 ، بحجم 256 كيلوبايت.نظرًا لأن سعة الذاكرة أكبر من 64 كيلو بايت ، فإن التصميم يعتمد طريقة عنونة الصفحات ، أي ، يتم استخدام P1.1 و P1.2 لتحديد صفحات ذاكرة الفلاش ، والتي تنقسم إلى أربع صفحات.حجم العنونة لكل صفحة هو 64 كيلو بايت.بالإضافة إلى اختيار شرائح AT29C020 ، يضمن P1.5 أن P1.1 و P1.2 لن يتسببان في سوء تشغيل AT29C020 عند إعادة استخدامها على واجهة الكبل المسطح المكون من 16 سنًا.وحدة التحكم CAN هي الجزء الأساسي من الاتصال.من أجل تحسين القدرة على مقاومة التداخل ، تمت إضافة optocoupler عالي السرعة 6N137 بين وحدة التحكم CAN SJA1000 وجهاز الإرسال والاستقبال CAN TJA1040.يقوم المتحكم الدقيق بتحديد شريحة وحدة التحكم CAN SJA1000 من خلال P3.0.18B20 هو جهاز ناقل واحد.يحتاج فقط إلى منفذ إدخال / إخراج واحد للواجهة بين الجهاز والميكروكونترولر.يمكنه تحويل درجة الحرارة مباشرة إلى إشارة رقمية وإخراجها بشكل متسلسل في وضع رمز رقمي 9 بت.تم تحديد P1.4 في دائرة التحكم لإكمال وظائف اختيار الشريحة ونقل البيانات في 18B20.كابل الساعة SCL وكابل البيانات ثنائي الاتجاه SDA من AT24C020 متصلان على التوالي بواجهات الأسلاك المسطحة P1.6 و P1.7.16 للمتحكم الدقيق ، وهما أجزاء الواجهة لدائرة التحكم ودائرة العرض.

عرض اتصال وحدة والتحكم

يتم توصيل جزء دائرة العرض بمنفذ السلك المسطح ذي 16 سنًا لجزء دائرة التحكم من خلال منفذ السلك المسطح ذي 16 سنًا (1) ، والذي ينقل تعليمات وبيانات المتحكم الدقيق إلى دائرة عرض LED.يتم استخدام السلك المسطح ذي 16 سنًا (2) لتتالي شاشات العرض المتعددة.اتصاله هو في الأساس نفس منفذ السلك المسطح ذي 16 سنًا (1) ، ولكن تجدر الإشارة إلى أن نهايته R متصلة بنهاية DS من 74H595 الثامن من اليسار إلى اليمين في الشكل 2 ، عند التتالي ، سيكون متصل في سلسلة بمنفذ كابل مسطح 16 دبوس (1) لشاشة العرض التالية (كما هو موضح في الشكل 1).CLK هي محطة إشارة الساعة ، STR هي محطة مزلاج الصف ، R هي محطة البيانات ، G (GND) و LOE هي محطات تمكين ضوء الصف ، و A ، B ، C ، D هي محطات تحديد الصف.الوظائف المحددة لكل منفذ هي كما يلي: A ، B ، C ، D هي محطات اختيار الصف ، والتي تستخدم للتحكم في إرسال البيانات المحددة من الكمبيوتر العلوي إلى الصف المحدد على لوحة العرض ، و R هي البيانات المحطة الطرفية ، والتي تقبل البيانات المرسلة بواسطة وحدة التحكم الدقيقة.يكون تسلسل عمل وحدة عرض LED على النحو التالي: بعد أن تستقبل محطة إشارة الساعة CLK البيانات في الطرف R ، تعطي دائرة التحكم يدويًا حافة صاعدة للنبض ، ويكون STR في صف من البيانات (16 × 4) بعد إرسال جميع البيانات البالغ عددها 64 ، يتم إعطاء حافة متصاعدة من النبض لإغلاق البيانات ؛يتم ضبط LOE على 1 بواسطة وحدة التحكم الدقيقة لإضاءة الخط.يظهر الرسم التخطيطي لدائرة العرض في الشكل 3.

تصميم وحدات

تمتلك مركبات المترو متطلبات مختلفة لشاشة العرض الداخلية LED وفقًا للوضع الفعلي ، لذلك فقد أخذنا ذلك في الاعتبار تمامًا عند تصميم الدائرة ، أي بشرط ضمان بقاء الوظائف والهياكل الرئيسية دون تغيير ، ويمكن تبديل الوحدات المحددة.هذا الهيكل يجعل دائرة التحكم LED لديها قابلية توسعة جيدة وسهولة في الاستخدام.

وحدة درجة الحرارة والرطوبة

في المناطق الحارة والممطرة في الجنوب ، وعلى الرغم من وجود مكيف هواء بدرجة حرارة ثابتة في السيارة ، إلا أن الرطوبة تعد أيضًا مؤشرًا مهمًا يهتم به الركاب.وحدة درجة الحرارة والرطوبة التي صممناها لها وظيفة قياس درجة الحرارة والرطوبة.وحدة درجة الحرارة ووحدة درجة الحرارة والرطوبة لها نفس واجهة المقبس ، وكلاهما عبارة عن هيكل واحد للحافلة ويتم التحكم فيهما بواسطة منفذ P1.4 ، لذلك من السهل استبدالهما.HIH3610 عبارة عن مستشعر رطوبة مدمج بثلاثة أطراف مع خرج جهد من إنتاج شركة Honeywell.DS2438 هو محول A / D 10 بت مع واجهة اتصال ناقل واحد.تحتوي الرقاقة على مستشعر درجة حرارة رقمي عالي الدقة ، والذي يمكن استخدامه لتعويض درجة حرارة مستشعرات الرطوبة.

485 وحدة توسيع ناقل

باعتبارها حافلة ناضجة ورخيصة ، فإن 485 حافلة لها موقع لا يمكن الاستغناء عنه في المجال الصناعي ومجال المرور.لذلك ، قمنا بتصميم وحدة توسيع ناقل 485 ، والتي يمكن أن تحل محل وحدة CAN الأصلية للاتصال الخارجي.تستخدم الوحدة العزلة الكهروضوئية لـ MAXIM MXL1535E كجهاز إرسال واستقبال 485.لضمان توافق التحكم ، يتم اختيار كل من MXL1535E و SJA1000 من خلال P3.0.بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير عزل كهربائي 2500VRMS بين جانب RS2485 وجانب التحكم أو جانب منطق التحكم من خلال المحول.تتم إضافة دائرة الصمام الثنائي TVS إلى جزء الإخراج من الوحدة لتقليل تداخل تدفق الخطوط.يمكن أيضًا استخدام وصلات العبور لتحديد ما إذا كان سيتم تحميل مقاومة محطة الحافلات.

تصميم البرمجيات

يتكون برنامج النظام من برنامج إدارة الكمبيوتر العلوي وبرنامج التحكم في وحدة التحكم.تم تطوير برنامج إدارة الكمبيوتر العلوي على نظام التشغيل Windows22000 باستخدام C ++ BUILD6.0 ، بما في ذلك تحديد وضع العرض (بما في ذلك ثابت ، وامض ، والتمرير ، والكتابة ، وما إلى ذلك) ، واختيار اتجاه التمرير (بما في ذلك التمرير لأعلى ولأسفل ولليسار و التمرير الأيمن) ، وضبط سرعة العرض الديناميكي (مثل تردد وميض النص ، وسرعة التمرير ، وسرعة عرض الكتابة ، وما إلى ذلك) ، وعرض إدخال المحتوى ، ومعاينة العرض ، إلخ.

عند تشغيل النظام ، لا يمكن للنظام فقط عرض الأحرف مثل إعلان وإعلان المحطة وفقًا للإعدادات المحددة مسبقًا ، ولكن أيضًا إدخال أحرف العرض المطلوبة يدويًا.تمت برمجة برنامج التحكم في وحدة التحكم بواسطة KEILC من 8051 وتم ترسيخه في EEPROM للكمبيوتر ذو الشريحة الواحدة 77E58.إنه يكمل بشكل أساسي الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر العلوية والسفلية ، واكتساب بيانات درجة الحرارة والرطوبة ، والتحكم في واجهة الإدخال / الإخراج والوظائف الأخرى.أثناء التشغيل الفعلي ، تصل دقة قياس درجة الحرارة إلى ± 0.5 درجة مئوية وتصل دقة قياس الرطوبة إلى ± 2٪ رطوبة نسبية

استنتاج

يقدم هذا البحث فكرة تصميم شاشة العرض LED الداخلية للمترو من جوانب تصميم الرسم التخطيطي للأجهزة ، والهيكل المنطقي ، ومخطط كتلة التكوين ، وما إلى ذلك من خلال تصميم وحدة واجهة ناقل المجال وواجهة وحدة درجة الحرارة والرطوبة ، يمكن لشاشة العرض LED الداخلية أن تتكيف مع متطلبات البيئات المختلفة ، ولديها قابلية جيدة للتوسع والتنوع.بعد العديد من الاختبارات ، تم استخدام شاشة العرض الداخلية LED في نظام معلومات الركاب الجديد في المترو المحلي ، والتأثير جيد.تثبت الممارسة أن شاشة العرض يمكن أن تكمل العرض الثابت للأحرف الصينية والرسومات والعروض الديناميكية المختلفة ، ولها خصائص السطوع العالي ، وعدم وجود وميض ، والتحكم المنطقي البسيط ، وما إلى ذلك ، والتي تلبي تمامًا متطلبات العرض لمركبات مترو الأنفاق لشاشات LED.