מדברים על עקרונות העיצוב הבסיסיים של מסכי תצוגה מקורים ברכבות רכבת תחתית

אם כבר מדברים על עקרונות העיצוב הבסיסיים של מסכי התצוגה של הרכבת התחתית; מסכי תצוגה LED מקורים, כמעין מסוף תצוגת מידע הפונה לציבור ברכבת התחתית, יש מגוון רחב מאוד של ערכים אזרחיים ומסחריים.

נכון לעכשיו, רכבי הרכבת התחתית הפועלים בארץ מצוידים בדרך כלל במסכי תצוגת LED מקורים, אך יש פחות פונקציות נוספות ותוכן תצוגת המסך הוא יחיד. על מנת לשתף פעולה עם השימוש במערכת המידע החדשה לנוסעים ברכבת התחתית, עיצבנו מסך דינמי חדש של תצוגת LED ברכבת התחתית מרובת האוטובוסים.

תצוגה בהובלת הרכבת התחתית

תצוגה מקורה ברכבת התחתית

התצוגה כוללת לא רק מגוון ממשקי אפיק לתקשורת חיצונית, אלא גם משתמשת בהתקני אפיק יחיד ואפיק I2C בעיצוב מעגל הבקרה הפנימי.

ישנם שני סוגים של מסכי LED ברכבת התחתית: אחד ממוקם בצד החיצוני של הקרון, המשמש להצגת קטע הריצה של הרכבת, כיוון הריצה ושם התחנה הנוכחית, תואם לסינית ואנגלית; הוא יכול גם להציג מידע שירות אחר בהתאם לצרכי הפעולה; תצוגת טקסט יכולה להיות בחירה סטטית, גלילה, תרגום, מפל מים, הנפשה ואפקטים אחרים, מספר התווים המוצגים הוא 12 תווי מטריצת נקודות 16×16. השני הוא תצוגת LED מקורה מסוף, אשר ממוקם במכונית. תצוגת LED מקורה מסוף יכול להגדיר מראש את הטרמינל בהתאם לדרישות הפעלת הרכבת ולהציג את הטרמינל הנוכחי בזמן אמת. הוא יכול גם להציג את הטמפרטורה הנוכחית במכונית ולהציג תווים. המספר הוא 8 תווי מטריצת נקודות של 16×16.

תצוגה בהובלת הרכבת התחתית

תצוגה בהובלת הרכבת התחתית

רכיבי מערכת

מסך מערכת תצוגת ה- LED מורכב מיחידת בקרה של מיקרו-מחשב בעל שבב יחיד ויחידת תצוגה. יחידת תצוגה יחידה יכולה להציג 4 תווים סיניים של 16×16. אם נוצרת מערכת תצוגה גרפית LED בגודל מסוים, נעשה שימוש במספר יחידות תצוגה חכמות בלבד. ניתן לממש את השיטה של "אבני בניין", ויחידות התצוגה במערכת מחוברות באמצעות תקשורת טורית. בנוסף לשליטה ביחידת התצוגה ושידור הוראות ואותות מהמחשב העליון, יחידת הבקרה מטמיעה גם חיישן טמפרטורה דיגיטלי באפיק יחיד 18B20. הודות לתכנון המודולרי של מעגל הבקרה, אם נדרשת גם מדידת לחות, ניתן לשדרג 18b20 למעגל מודולרי המורכב מ- DS2438 של דאלאס ו- HIH23610 של HoneywELl. על מנת לענות על צרכי התקשורת של הרכב כולו, תקשורת אוטובוס CAN מאומצת בין המחשב המארח לבין כל יחידת בקרה ברכב.

תצוגה מקורה ברכבת התחתית

תצוגה מקורה ברכבת התחתית

עיצוב חומרה

יחידת התצוגה מורכבת מלוח תצוגת LED וממעגל תצוגה. לוח יחידת התצוגה LED הוא יחידת תצוגה חכמה אוניברסלית של מטריצת נקודות בגודל 16×64 נקודות המורכבת מארבעה מודולי מטריצת נקודות. יחידת תצוגה יחידה יכולה להציג 4 תווים סיניים של מטריצת נקודות 16×16 נקודות במסך המלא. לחלופין, תקשורת טורית מאומצת בין יחידות התצוגה במערכת, כך שעבודת המערכת כולה מתואמת ומאוחדת. מעגל התצוגה מורכב משתי יציאות כבלים של 16 פינים, שני נהגי אוטובוס של 74H245 בשלוש מדינות, שישה ממירים 74HC04D אחד, שני מפענחי 74H138 שמונה ושמונה תפסי משמרת 74HC595. ליבת מעגל הבקרה היא המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד המהיר של WINBOND 77E58, תדר הגביש הוא 24 מגה-הרץ. AT29C020A הוא ROM 256K, המשמש לאחסון ספריית תווים סינית של מטריצת נקודות 16×16 נקודות וטבלת קוד ASCII של מטריצת נקודות של 16×8 נקודות. AT24C020 הוא EP2ROM המבוסס על האוטובוס הסדרתי I2C, המאחסן משפטים מוגדרים מראש, כגון שמות תחנות רכבת תחתית, ברכות וכו '. הטמפרטורה ברכב נמדדת על ידי חיישן טמפרטורה דיגיטלי מסוג אפיק יחיד 18b20. SJA1000 ו- TJA1040 הם בקר אפיק CAN ומקלט-משדר בהתאמה.

תכנון יחידת מעגלי בקרה

המערכת כולה מבוססת על המיקרו-בקר הדינמי של ווינבונד 77E58. 77E58 משתמש בליבת מיקרו-מעבד שעוצבה מחדש. ההוראות שלו תואמות לסדרה 51. עם זאת, מאז מחזור השעון הוא רק 4 מחזורים, מהירות ההפעלה שלה היא בדרך כלל מהירה יותר מזו של אותו תדר השעון. ה- 8051 המסורתי גדל פי 2 ~ 3, כך שהוא פותר את דרישות התדירות של המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד במהלך התצוגה הדינמית של תווים סיניים בעלי קיבולת גדולה. בנוסף, הוא מגיע גם עם כלב שמירה. 77E58 שולט בזיכרון הפלאש AT29C020 דרך הבריח 74LS373, הגודל הוא 256K. מכיוון שקיבולת הזיכרון גדולה מ- 64K, שיטת הפניית העמוד מאומצת בעיצוב, כלומר, השתמש ב- P1.1 וב- P1.2 כדי לעמוד לבחור את זיכרון הפלאש. הוא מחולק ל-4 עמודים. גודל המיעון של כל עמוד הוא 64K. בנוסף לבחירת השבבים של AT29C020, P1.5 מבטיח גם כי P1.1 ו- P1.2 אינם נגרמים ל- AT29C020 כאשר הם מרובים בממשק הכבלים בן 16 הפינים. פתיחה לא נכונה. בקר CAN הוא החלק המרכזי של התקשורת. על מנת לשפר את היכולת למניעת הפרעות, optocoupler 6N137 במהירות גבוהה מתווסף בין בקר CAN SJA1000 לבין מקלט-משדר CAN TJA1040, והמיקרו-מחשב בעל השבב הבודד בוחר את בקר CAN SJA1000 עד P3.0. ה-18B20 הוא מכשיר של אוטובוס יחיד. הממשק בין ההתקן למחשב המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד צריך לאכלס יציאת קלט/פלט אחת בלבד. הוא יכול להמיר ישירות את הטמפרטורה לאות דיגיטלי ולהפיק אותה באופן סדרתי במצב קוד דיגיטלי של 9 סיביות. P1.4 נבחר במעגל הבקרה כדי להשלים את השיוך. בחירת שבב 18B20 ופונקציית העברת נתונים. קו השעון SCL וקו הנתונים הדו-כיווני SDA של AT24C020 מחוברים בהתאמה ל- P1.6 ו- P1.7 של המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד. ממשק הכבלים בן 16 הפינים הוא חלק הממשק של מעגל הבקרה ומעגל התצוגה.

הצג חיבור ופקד של יחידה

חלק מעגל התצוגה מחובר ליציאת הכבלים בת 16 הפינים של חלק מעגל הבקרה דרך יציאת כבל 16 הפינים (1). יציאת הכבלים בת 16 הפינים (1) מעבירה את ההוראות והנתונים של המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד למעגל תצוגת ה- LED. כבל 16 פינים (2) ) משמש להדרת מסכי תצוגה מרובים. החיבור שלו זהה בעצם ליציאת הכבלים בת 16 הפינים (1), אך יש לציין כי מסוף R מחובר למסוף DS 74H595 8 משמאל לימין באיור 2. כאשר הוא מדורג, הוא יחובר בסדרה עם יציאת הכבלים (1) בעלת 16 הפינים של מסך התצוגה הבא (כפי שמוצג באיור 1). CLK הוא מסוף אות השעון, STR הוא מסוף תפס השורה, R הוא מסוף הנתונים, G (GND) ו- LOE הם המסופים המאפשרים תאורת שורה, ו- A, B, C ו- D הם מסופי בחירת השורות. הפונקציות הספציפיות של כל יציאה הן כדלקמן: A, B, C, D הם מסופי בחירת שורות, המשמשים לשליטה בנתונים מהמחשב המארח לשורה שצוינה בלוח התצוגה, ו- R הוא מסוף הנתונים, המקבל את הנתונים המועברים על-ידי המיקרו-מחשב בעל השבב הבודד. רצף העבודה של יחידת תצוגת ה- LED הוא כדלקמן: לאחר שמסוף אותות השעון CLK מקבל נתונים במסוף R, מעגל הבקרה מעניק באופן מלאכותי קצה עולה של הדופק. קצה עולה של דופק משמש לנעול את הנתונים; LOE מוגדר על ידי המיקרו-בקר כדי להדליק את השורה. הדיאגרמה השרטוטית של מעגל התצוגה מוצגת באיור 3.

עיצוב מודולרי

לרכבי מטרו יש דרישות שונות עבור מסכי תצוגת LED מקורים בהתאם לתנאים בפועל, ולכן שקלנו זאת במלואם בעת תכנון המעגל, כלומר, מודולים ספציפיים ניתן להחליף בתנאי שהפונקציות והמבנה העיקריים יישארו ללא שינוי. מבנה זה הופך את מעגל בקרת ה- LED למדרגיות טובה וקלות שימוש.

מודול טמפרטורה ולחות

באזורים החמים והגשומים של הדרום, למרות מזגן הטמפרטורה הקבועה במכונית, הלחות היא גם אינדיקטור חשוב לדאגה לנוסעים. מודול הטמפרטורה והלחות שעיצבנו יש את הפונקציה של מדידת טמפרטורה ולחות. מודול הטמפרטורה ומודול הטמפרטורה והלחות יש את אותו ממשק שקע, ולשניהם יש מבנה אפיק יחיד, ושניהם נשלטים על ידי יציאת P1.4, כך שההחלפה נוחה מאוד. HIH3610 הוא חיישן לחות משולב בן שלושה מסופים עם יציאת מתח המיוצרת על ידי Honeywell. DS2438 הוא ממיר מיזוג אוויר של 10 סיביות עם ממשק תקשורת באפיק יחיד. השבב מכיל חיישן טמפרטורה דיגיטלי ברזולוציה גבוהה, אשר יכול לשמש לטמפרטורה של חיישן הלחות. לפצות.

מודול הרחבת אפיק 485

כאוטובוס בוגר וזול, לאוטובוס 485 יש מיקום שאין לו תחליף בתחום התעשייה ובתחום התחבורה. מסיבה זו, עיצבנו את מודול הרחבת אפיק 485, אשר יכול להחליף את מודול CAN המקורי עבור תקשורת חיצונית. מודול זה משתמש ב- MXL1535E המבודד הפוטואלקטרי של MAXIM כמשדר 485. על מנת להבטיח תאימות בשליטה, הן MXL1535E והן SJA1000 נבחרים באמצעות P3.0. בנוסף, שנאי מספק בידוד חשמלי של 2500VRMS בין הצד של RS2485 לבין הצד הלוגי של הבקר או הבקרה. מעגל דיודות TVS מתווסף לפלט של המודול כדי להפחית הפרעות נחשולי מתח בקו. מגשרים יכולים לשמש גם כדי לקבוע אם לטעון את ההתנגדות הסופית של האוטובוס.

עיצוב תוכנה

תוכנת המערכת מורכבת מתוכנת ניהול מחשב עליונה ומתוכנת בקרת בקר יחידה. תוכנת ניהול המחשב העליונה 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 וגלילה שמאלה וימינה), התאמת מהירות תצוגה דינאמית (כלומר תדירות הבזק טקסט, מהירות גלילה, הקלדת מהירות תצוגה וכו '), הצג קלט תוכן ותצוגה מקדימה, וכו.

כאשר המערכת פועלת, המערכת יכולה לא רק להציג תווים כגון הכרזות תחנה, פרסומות וכו 'על פי הקביעה המוגדרת מראש, אלא גם להזין באופן ידני את תווי התצוגה הנדרשים. תוכנת בקרת בקר היחידה מאמצת תכנות 8051 KEILC, התגבש ב- EEPROM של 77E58 בעל שבב יחיד, ובעיקר משלימה את פונקציות התקשורת בין המחשבים העליונים והתחתונים, רכישת נתונים של טמפרטורה ולחות ובקרת ממשק קלט/פלט. בפעולה בפועל, דיוק מדידת הטמפרטורה מגיע ל-±0.5 מעלות צלזיוס, ודיוק מדידת הלחות מגיע ל-±2% RH.

לסיכום

מתוך העיצוב סכמטי חומרה, מבנה לוגי, דיאגרמת בלוק קומפוזיציה, וכו ', הרעיונות העיצוביים של תצוגת LED מקורה הרכבת התחתית מוצגים. באמצעות העיצוב של מודול ממשק fieldbus וממשק מודול הטמפרטורה והלחות, צג LED מקורה יכול להתאים לסביבות שונות. דרישה, עם מדרגיות טובה ורב-תכליתיות. לאחר בדיקות רבות, תצוגת LED מקורה הותקנה במערכת המידע החדשה של הרכבת התחתית המקומית לשימוש ניסיוני, וההשפעה טובה. התרגול הוכיח כי מסך התצוגה יכול בהחלט להשלים את התצוגה הסטטית של תווים וגרפיקה סיניים ותצוגות דינמיות שונות, ויש לו את המאפיינים של בהירות גבוהה, ללא הבהוב ובקרה לוגית פשוטה, אשר עונה באופן מלא על דרישות התצוגה של רכבי רכבת תחתית על מסך ה- LED.