解析应用于地铁列车led显示屏设计方案

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1、解析应用于地铁列车的LED显示屏设计方案　　1引言　　LED显示屏在地铁中作为一种面向公众的信息显示终端，有着非常广泛的民用和商用价值。　　目前在国内运行的地铁车辆普遍都配备了LED显示屏，但附加功能较少，屏幕显示内容单一。为了配合新型地铁旅客信息系统的使用，我们设计了一种全新的多总线式LED显示动态屏。　　该显示屏在外部通讯时不但具有多种总线接口，在内部控制电路设计中还采用了单总线和I2C总线器件。　　地铁上的LED屏分两种：一种放置于车厢外侧，用于显示列车运行区间、运行方向和当前到站站名，中英文兼容显示;也可根据运行需要显示其他

2、服务信息;文字显示可选静止、滚动、平移、瀑布、动画等多种效果，最大显示字符数为16×16点阵字符12个。另一种为终点LED显示屏，放置于车内，终点站LED显示屏可按列车运营要求预置终点站，并实时显示当前的终点站，同时还能显示目前车内温度，最大显示字符数为16×16点阵字符8个。　　2系统构成　　LED显示系统屏由单片机控制单元和显示单元两部分组成，单个显示单元可显示16×16的汉字4个，若制作生产一定尺寸的LED图文显示屏系统，只要用若干智能显示单元，采用"搭积木"的方法即可实现，系统中各显示单元之间采用串行通信联系。控制单元除了负

3、责控制显示单元和传输上位机的指令和信号外，还内嵌了单总线数字温度传感器18B20。　　得益于控制电路的模块设计，若对湿度测量也有要求的情况下，18b20可升级为Dallas公司的DS2438和Honeywell公司的HIH23610构成的模块电路。为了满足整车的通讯需要，上位机与车内的各控制单元之间采用CAN总线方式通讯。　　　　图1系统结构图　　3硬件设计　　显示单元由LED显示面板和显示电路两部分组成，LED显示面板是由4块点阵模块组成的16×64点阵通用智能显示单元，单个显示单元全屏可以显示4个16×16点阵汉字或符号，系统中

4、各显示单元之间采用串行通信联系，从而使得整个系统的工作协调统一。显示电路由两个16针排线口、两个74H245三态总线驱动器、一个74HC04D六反相器、两个74H138八译码器以及8个74HC595移位锁存器组成。　　控制电路核心为WINBOND的高速单片机77E58,晶振频率为24MHz.AT29C020A为256K的ROM,用于存贮16×16点阵的汉字库和16×8点阵的ASCII码表。AT24C020是基于I2C串行总线的EP2ROM,其存储预设定的语句，例如地铁站点名称、问候语等。车内温度通过单总线式数字温度传感器18b20测

5、量。SJA1000和TJA1040分别为CAN总线控制器和收发器。　　3.1控制电路单元设计　　整个系统以winbond的动态单片机77E58为核心，77E58采用了重新设计的微处理器内核，其指令兼容51系列，但由于时钟周期仅为4个周期，在相同的时钟频率下，其运行速度一般比传统8051提高2~3倍，因此很好地解决了大容量汉字动态显示时对单片机的频率要求，另外还自带看门狗。　　77E58通过锁存器74LS373控制闪速存储器AT29C020,大小为256K.由于存储器容量大于64K,因此在设计中采用了分页寻址的方法，即用P1.1和P1

6、.2对闪存器进行页选，共分4页，每页的寻址大小为64K,P1.5除了用于对AT29C020片选外，还保证了P1.1和P1.2在16针的排线接口上复用时不对AT29C020造成误操作。　　CAN控制器为通讯的关键部分，为了提高抗干扰能力，在CAN控制器SJA1000和CAN收发器TJA1040之间加接6N137高速光耦，单片机通过P3.0对CAN控制器SJA1000进行片选。18B20为单总线器件，该器件与单片机接口仅需占用一个I/O端口，可直接将温度转化成数字信号，并以9位数字码方式串行输出，在控制电路中选用P1.4完成对18B20

7、的片选和数据传输功能。　　AT24C020的时钟线SCL和双向数据线SDA分别接单片机的P1.6和P1.7.16针的排线接口是控制电路和显示电路的接口部分。控制电路的硬件连接图如图2。　　　　图2控制电路硬件连接图　　3.2显示单元连接与控制　　显示电路部分通过16针排线(1)口与控制电路部分的16针排线口相连，16针排线口(1)将单片机的指令和数据传输到LED显示电路，16针排线(2)用于多个显示屏幕的级联，它的连线和16针排线口(1)基本一样，但是要注意其R端连接的是图2从左至右的第8个74H595的DS端，在级联的时候它将与下

8、一块显示屏的16针排线(1)口串接(如图1)。　　CLK为时钟信号端，STR为行锁存端，R为数据端，G(GND)、LOE为行点亮使能端，A、B、C、D为行选端。各端口具体作用如下：A、B、C、D为行选择端，用于控制将来自上位机数据具体