地下鉄電車の LED 表示画面の基本設計原理
地下鉄の基本的な設計原理は、表示画面を導きました;地下鉄の公共向けの情報表示端末として、屋内用 LED ディスプレイには非常に幅広い市民的および商業的価値があります。
現在、中国で運行されている地下鉄車両には一般的に屋内用 LED ディスプレイが装備されていますが、追加機能や単一画面の表示コンテンツはほとんどありません。新しいメトロ乗客情報システムの使用に協力するために、新しいマルチバス メトロ LED ダイナミック ディスプレイ スクリーンを設計しました。
表示画面は、外部通信にマルチバスインターフェースを備えるだけでなく、内部制御回路設計にシングルバスやI2Cバスデバイスを採用。
の 2 種類があります。LEDスクリーン地下鉄：車両の外側に設置され、列車の走行区間、進行方向、現在の駅名を表示します。中国語と英語に対応しています。操作の必要に応じて、その他のサービス情報も表示できます。テキスト表示は、静的、スクロール、翻訳、ウォーターフォール、アニメーションなどの効果があり、表示される文字数は 16 × 12 の 16 ドット マトリックス文字です。もう1つは、電車内に設置された端末の屋内LEDディスプレイです。ターミナルの屋内LEDディスプレイは、列車の運行要件に従ってターミナルを事前設定し、現在のターミナルと列車内の現在の温度を16文字×8個の16ドットマトリックス文字でリアルタイムに表示できます。
システム構成
LED表示システムの画面は、ワンチップマイコン制御部と表示部で構成されています。表示器1台で16×16の漢字を表示できます。一定サイズの LED グラフィック表示システムを製造する場合、複数のインテリジェント表示ユニットと「ビルディング ブロック」の方法を使用して実現できます。システム内の表示器間はシリアル通信を使用します。ディスプレイ ユニットを制御し、上位コンピュータの命令と信号を送信することに加えて、制御ユニットにはシングル バス デジタル温度センサー 18B20 も組み込まれています。制御回路のモジュール設計のおかげで、湿度測定の要件がある場合、18b20 を Dallas の DS2438 と HoneywELL の HIH23610 で構成されるモジュール回路にアップグレードできます。車両全体の通信ニーズを満たすために、車両の上位コンピュータと各コントロール ユニット間の通信には CAN バスが使用されます。
ハードウェア設計
表示部は、LED表示パネルと表示回路で構成されています。LED ディスプレイ ユニット ボードは、4 つのドット マトリックス モジュール × 64 ドット マトリックス ユニバーサル インテリジェント ディスプレイ ユニットで構成され、1 つのディスプレイ ユニットで 4 つの 16 × 16 ドット マトリックスの漢字または記号を表示できます。システム内の表示器間はシリアル通信を使用し、システム全体の作業を連携・統一します。ディスプレイ回路は、2 つの 16 ピン フラット ケーブル ポート、2 つの 74H245 トライステート バス ドライバー、1 つの 74HC04D 6 インバーター、2 つの 74H138 8 デコーダー、および 8 つの 74HC595 シフト ラッチで構成されます。制御回路のコアは WINBOND の高速マイクロコントローラ 77E58 で、水晶周波数は 24MHz です。 AT29C020A は 16 × 16 ドット マトリックス漢字ライブラリと 16 × 8 ドット マトリックス ASCII コード テーブルを格納する 256K ROM です。AT24C020 は、I2C シリアル バスに基づく EP2ROM で、地下鉄の駅名、挨拶などの事前設定ステートメントを格納します。車内の温度は、単一バスのデジタル温度センサー 18b20 によって測定されます。SJA1000 と TJA1040 は、それぞれ CAN バス コントローラーとトランシーバーです。
制御回路部設計
システム全体は、Winbond の動的マイクロコントローラー 77E58 をコアとして採用しています。77E58は再設計されたマイクロプロセッサコアを採用し、その命令は51シリーズと互換性があります。ただし、クロック サイクルはわずか 4 サイクルであるため、動作速度は従来の 8051 よりも同じクロック周波数で一般的に 2 ～ 3 倍高速です。したがって、大容量漢字の動的表示におけるマイクロコントローラの周波数要件は十分に解決されており、ウォッチドッグも提供されています。77E58 は、サイズが 256K のラッチ 74LS373 を介してフラッシュ メモリ AT29C020 を制御します。メモリ容量が 64K を超えるため、設計ではページング アドレッシング方式が採用されています。つまり、P1.1 と P1.2 を使用して、4 つのページに分割されたフラッシュ メモリのページを選択します。各ページのアドレッシング サイズは 64K です。AT29C020 チップの選択に加えて、P1.5 は、P1.1 と P1.2 が 16 ピン フラット ケーブル インターフェイスで再利用された場合に AT29C020 の誤動作を引き起こさないことを保証します。CAN コントローラは、通信の重要な部分です。干渉防止能力を向上させるために、CAN コントローラ SJA1000 と CAN トランシーバ TJA1040 の間に 6N137 高速フォトカプラが追加されています。マイクロコントローラーは、P3.0 を介して CAN コントローラー SJA1000 チップを選択します。18B20 はシングル バス デバイスです。デバイスとマイクロコントローラ間のインターフェイスに必要な I/O ポートは 1 つだけです。温度を直接デジタル信号に変換し、9 ビットのデジタル コード モードでシリアルに出力できます。P1.4 が制御回路で選択され、18B20 のチップ選択およびデータ送信機能が完了します。AT24C020のクロックケーブルSCLと双方向データケーブルSDAは、制御回路と表示回路のインターフェース部分であるマイコンのP1.6ピンとP1.7.16ピンの平角線インターフェースにそれぞれ接続されています。
表示器の接続と制御
表示回路部は16ピン平角線ポート(1)を介して制御回路部の16ピン平角線ポートに接続され、マイコンの命令やデータをLED表示回路に伝えます。16 ピン フラット ワイヤ (2) は、複数のディスプレイ画面をカスケード接続するために使用されます。その接続は基本的に 16 ピン フラット ワイヤ ポート (1) と同じですが、その R 端が図 2 の左から右へ 8 番目の 74H595 の DS 端に接続されていることに注意してください。次のディスプレイ画面の 16 ピン フラット ケーブル (1) ポートと直列に接続します (図 1 を参照)。CLK はクロック信号端子、STR は行ラッチ端子、R はデータ端子、G (GND) と LOE は行ライト イネーブル端子、A、B、C、D は行選択端子です。各ポートの特定の機能は次のとおりです。A、B、C、D は行選択端子で、上位コンピュータからディスプレイ パネルの指定された行へのデータの特定の送信を制御するために使用されます。R はデータマイクロコントローラによって送信されたデータを受け入れる端子。LEDディスプレイユニットの動作シーケンスは次のとおりです。CLKクロック信号端子がR端子でデータを受信した後、制御回路は手動でパルスの立ち上がりエッジを与え、STRはデータの行にあります（16×4） 64 個すべてのデータが送信された後、データをラッチするためにパルスの立ち上がりエッジが与えられます。LOE はマイクロコントローラによって 1 に設定され、ラインが点灯します。ディスプレイ回路の回路図を図 3 に示します。
モジュール設計
メトロ車両は、実際の状況に応じて屋内 LED ディスプレイの要件が異なるため、回路を設計する際にこれを十分に考慮しました。つまり、主な機能と構造が変更されないことを保証するという条件の下で、特定のモジュールを交換できます。この構造により、LED 制御回路の拡張性と使いやすさが向上しています。
温湿度モジュール
南部の暑く雨の多い地域では、車内には恒温エアコンがありますが、湿度も乗客が気にする重要な指標です。当社が設計した温湿度モジュールは、温度と湿度を測定する機能を備えています。温度モジュールと温湿度モジュールはソケットインターフェースが同じで、どちらもシングルバス構造で、P1.4ポートで制御されているので交換が便利です。HIH3610 は、Honeywell Company 製の電圧出力を備えた 3 端子一体型湿度センサーです。DS2438 は、単一バス通信インターフェースを備えた 10 ビット A/D コンバータです。このチップには高解像度のデジタル温度センサーが含まれており、湿度センサーの温度補償に使用できます。
485 バス拡張モジュール
成熟した安価なバスとして、485バスは産業分野と交通分野でかけがえのない地位を占めています。したがって、外部通信用の元のCANモジュールを置き換えることができる485バス拡張モジュールを設計しました。このモジュールは、MAXIM の光電絶縁 MXL1535E を 485 トランシーバーとして使用します。制御の互換性を確保するために、MXL1535E と SJA1000 の両方が P3.0 によって選択されたチップです。さらに、RS2485 側とコントローラまたは制御ロジック側の間は、トランスを介して 2500VRMS の電気的絶縁が提供されます。モジュールの出力部にTVSダイオード回路を追加し、ラインサージ干渉を低減。ジャンパーを使用して、バス端子抵抗をロードするかどうかを決定することもできます。
ソフトウェア設計
システムソフトウェアは、上位コンピュータ管理ソフトウェアとユニットコントローラ制御ソフトウェアで構成されています。上位のコンピュータ管理ソフトウェアは、C++BUILD6.0 を使用して Windows22000 オペレーティング プラットフォーム上で開発され、表示モードの選択 (静的、フラッシュ、スクロール、タイピングなどを含む)、スクロール方向の選択 (上下のスクロール、左と左のスクロールを含む) を含みます。右スクロール）、動的表示速度調整（つまり、テキストの点滅頻度、スクロール速度、タイピング表示速度など）、表示コンテンツ入力、表示プレビューなど。
システム稼働中は、あらかじめ設定された設定で駅アナウンスや広告などの文字を表示するだけでなく、必要な表示文字を手動で入力することもできます。ユニットコントローラーの制御ソフトウェアは、8051のKEILCによってプログラムされ、シングルチップコンピューター77E58のEEPROMに組み込まれています。主に、上下のコンピューター間の通信、温度と湿度のデータ取得、I/O インターフェイスの制御、およびその他の機能を完了します。実際の運用では、温度測定精度は±0.5℃、湿度測定精度は±2%RHに達します。
結論
本稿では、ハードウェア回路図設計、論理構造、構成ブロック図などの側面から、地下鉄屋内 LED ディスプレイ画面の設計思想を紹介します。フィールド バス インターフェース モジュールと温度湿度モジュール インターフェースの設計を通じて、屋内 LED ディスプレイ画面は次のようになります。さまざまな環境の要件に適応し、優れたスケーラビリティと汎用性を備えています。多くのテストの後、屋内用 LED ディスプレイ画面は国内地下鉄の新しい乗客情報システムで使用されており、効果は良好です。実践は、ディスプレイ画面が漢字とグラフィックスの静的表示とさまざまな動的表示を十分に完了できることを証明し、地下鉄車両の表示要件を完全に満たす、高輝度、ちらつきのない、単純なロジック制御などの特性を備えています。にとってLEDスクリーン.
投稿時間: Dec-16-2022