LED顯示屏的在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用

1、LED顯示屏的在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用付強(qiáng)摘要：本文介紹了 LED顯示屏的基本原理，且結(jié)合實(shí)例介紹了LED屏在鐵路系統(tǒng)中常見應(yīng)用，并給出了軟件設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵字：LED顯示屏客運(yùn)引導(dǎo)系統(tǒng)軟件應(yīng)用LED顯示屏在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，如碼頭、機(jī)場(chǎng)、銀行、商場(chǎng)，尤其在鐵路 系統(tǒng)中，LED顯示屏更發(fā)揮著重要的作用，無論是車站的售票大廳、候車室，還是機(jī)關(guān)里的 會(huì)議室都有使用，然而，表面看起來一樣的東西，在不同地方的作用卻千差萬別，有的可以 顯示時(shí)鐘，有的可以顯示各種圖形動(dòng)畫，有的則用來顯示車次信息?？傮w來講，LED顯示屏從顯示顏色上分為無灰度級(jí)別的單色、紅綠雙色和全彩色三種，由于全彩LED顯示屏的造價(jià)成本比較高

2、，所以單色的和雙色的往往有著更廣泛的用途。傳統(tǒng)的顯示技術(shù)是通過公告欄、指示牌等一些設(shè)施發(fā)布信息的，這樣的設(shè)備維護(hù)困難， 缺乏表現(xiàn)力，自身不具備光源，夜間使用效果差，容易出錯(cuò)。近幾年，隨著微電子技術(shù)、自 動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體制作工藝日趨成熟，使得 LED作為顯示器件的 應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，下面我結(jié)合LED顯示屏的基本原理和特點(diǎn)，談一下它在鐵路系統(tǒng)中的幾種應(yīng)用。一、LED顯示屏的原理LED 是Light Emitting Diode的英文縮寫，即發(fā)光二極管。LED顯示屏就是由發(fā)光二極管排列組成點(diǎn)陣，再通過計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行控制，用來顯示數(shù)字、文字、圖形、圖像 等信息的一種器件。它由顯

3、示屏幕、控制計(jì)算機(jī)、通訊卡和控制軟件等組成。其主體顯示屏 幕，就是發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣，它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，下面我形象的介紹一下其工作原 理：大家都知道單個(gè)二極管發(fā)光的原理，那么將這些二極管逐個(gè)排成矩陣，每個(gè)二極管為 一個(gè)象素點(diǎn)，再由計(jì)算機(jī)來控制每個(gè)二極管的電壓，使其亮或者不亮，這樣就能形成明暗不 等的圖象，這就是單色 LED顯示屏工作的基本原理，而把兩個(gè)不同顏色（比如紅和綠）的 發(fā)光二極管設(shè)計(jì)在一起， 組成一個(gè)像素點(diǎn)，許許多多的像素點(diǎn)排列成矩陣，這就是雙色LED顯示屏，控制（紅綠）二極管電壓的高低，顯示的顏色就有所變化，比如紅和綠二極管全高 亮度顯示，人們看到顏色就是黃色，只紅色高亮顯示，

4、綠色二極管不亮則該像素點(diǎn)顯示紅色。 同理，全彩的LED顯示屏就是由三基色紅、綠、藍(lán)組成一個(gè)像素點(diǎn)的顯示屏。二、LED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)由于采用了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制，LED顯示屏具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、效果好：采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，畫面穩(wěn)定，無雜點(diǎn)，圖象效果清晰，動(dòng)畫效果生動(dòng) 多樣；2、內(nèi)容豐富，方式靈活：可顯示文字、圖表、圖象、視頻信息，并可由用戶任意編 排顯示模式或通過軟件更改顯示方式；3、使用壽命長(zhǎng)；4、亮度高；5、維修方便：模塊化設(shè)計(jì)，安裝、維護(hù)方便。三、LED顯示屏的應(yīng)用在鐵路系統(tǒng)中，LED顯示屏大體可以分成三種應(yīng)用方式：1、單片機(jī)式LED顯示屏單片機(jī)式LED顯示屏是較簡(jiǎn)單的一種顯示設(shè)備，主要由2

5、部分構(gòu)成：主控單元（單片機(jī)）和LED顯示模塊。如圖（1）,它需要事先把要顯示的信息存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)芯片上， 存儲(chǔ)芯片一般采用可擦除式 ROM首先主機(jī)板上發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)，然后由異步串口發(fā)送到各個(gè)子模塊中，最后模塊上的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED顯示。單片機(jī)式顯示屏可以顯示圖形和文字，不論顯示什么，就是根據(jù)RS232信號(hào)的情況，控制組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置主控單元（單片機(jī)）顯示模塊1顯示模塊2顯示模塊n圖（1）相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，再按照顯 示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的LED顯示屏來說，每個(gè) LED發(fā)光器件占

6、數(shù)據(jù)中的一位（1bit ），在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1,否則 填0。當(dāng)然，也可以反過來，發(fā)光的為0,不發(fā)光的為1,只要在單片機(jī)編寫程序時(shí)定義，這種顯示屏格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范， 可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫(kù)字模。單片機(jī)式LED顯示屏在鐵路系統(tǒng)中主要用于顯示時(shí)鐘、日期、安全天數(shù)等。在候車室 的電子時(shí)鐘，可以用這種方法制作，在顯示時(shí)間的同時(shí)，可以在單片機(jī)中放入簡(jiǎn)單的動(dòng)畫和 廣告信息，這樣既形象又美觀。止匕外，由于這種顯示屏結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，不需要經(jīng)常 更改內(nèi)容，且往往無灰度級(jí)別的單色屏就可以滿足顯示內(nèi)容，因此，被廣泛的用于鐵路機(jī)關(guān)

7、 單位的公共場(chǎng)所。2、計(jì)算機(jī)控制方式的 LED顯示屏這種方式的顯示屏是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來控制LED顯示屏幕，與單片機(jī)式的控制方式不同，用計(jì)算機(jī)來控制的 LED屏顯示內(nèi)容更加靈活、多樣。在單片機(jī)之前增加一臺(tái)計(jì)算機(jī)， 由計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給顯示屏的控制單元，再由控制單元分配協(xié)調(diào)各個(gè)顯示子模塊的內(nèi) 容，一般來說，顯示的控制有兩種，一種是所要顯示的全部點(diǎn)陣數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)串口發(fā)送過去， 另一種為L(zhǎng)ED屏內(nèi)置字庫(kù)和固定圖形，計(jì)算機(jī)只發(fā)送字符或控制代碼過去，由解碼芯片解 出點(diǎn)陣再顯示，很顯然，后者顯示的信息量受內(nèi)置字庫(kù)的限制，范圍要小，前者則可以在計(jì) 算機(jī)上靈活地處理好各種文字、表格和圖形，生成點(diǎn)陣再發(fā)送給屏幕主

8、體顯示。由計(jì)算機(jī)控制的LED顯示屏主要由4部分構(gòu)成：計(jì)算機(jī)、通訊卡、LED顯示屏幕和控 制軟件。由于采用了計(jì)算機(jī)，就可以采用各種編程工具開發(fā)控制軟件，顯示的信息往往包括 大量的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制軟件調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，既方便又實(shí)用。在鐵路系統(tǒng)中，根據(jù)需要，計(jì)算機(jī)可以控制一塊LED屏幕，也可以控制若干塊顯示屏幕。控制單塊屏：比如車站售票室的票額顯示屏、貨場(chǎng)的貨物到達(dá)顯示屏。計(jì)算機(jī)通過通訊 卡，用雙絞線與屏幕端的單片機(jī)連接，考慮到電信號(hào)的衰減和干擾，一般傳輸距離不應(yīng)該超 過200米。計(jì)算機(jī)定時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，并把信息傳輸?shù)絃ED屏上顯示。一機(jī)多屏系統(tǒng)： 就是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多塊顯示

9、屏，各塊屏的顯示內(nèi)容不同，因此一機(jī)多屏屬于異步顯示方式。主控計(jì)算機(jī)將需要顯示的信息及各種控制命令通過串行通訊的方式傳入屏內(nèi)控制板，屏內(nèi)控制板內(nèi)有單片機(jī)及存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)發(fā)送過來的信息，依據(jù)命令顯示在屏上。車站內(nèi)的 車次引導(dǎo)系統(tǒng)是典型的一機(jī)多屏系統(tǒng)，車次的信息以時(shí)間為主鍵存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，在沒有信息的時(shí)候，LED屏顯示的是固化在控制板存儲(chǔ)器內(nèi)的內(nèi)容，當(dāng)時(shí)間觸發(fā)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)按照次序向每塊控制板發(fā)送信息，控制板再命令屏幕顯示相應(yīng)的內(nèi)容，計(jì)算機(jī)向每塊控制板發(fā)送的信息不同，各個(gè)LED屏顯示的內(nèi)容也不同。3、多媒體LED同步顯示屏同步顯示屏以計(jì)算機(jī)為處理控制中心，主要由控制計(jì)算機(jī)、同步通訊卡、顯示屏主體

10、和播放軟件構(gòu)成，同步卡的作用是把數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)傳送到顯示屏上顯示，使計(jì)算機(jī)上所見即為顯示屏幕所顯，電子屏幕與電腦顯示器窗口某一區(qū)域逐點(diǎn)對(duì)應(yīng)，顯示內(nèi)容實(shí)時(shí)同步，如圖 (2)其原理為：圖像通過顯卡在計(jì)算機(jī)的顯示屏上顯示圖像，同時(shí)，實(shí)時(shí)提取電路從顯卡 中實(shí)時(shí)提取出信息，經(jīng)過處理后由線纜傳輸出去，在顯示屏端信號(hào)接收板上，把電纜線傳輸 而來的圖像信號(hào)處理，轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)于LED點(diǎn)陣屏的顯示信號(hào)，最后經(jīng)過 LED驅(qū)動(dòng)板，把轉(zhuǎn)換后的LED顯示信號(hào)分配給LED點(diǎn)陣屏對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，驅(qū)動(dòng) LED顯示。 八位并行圖像信號(hào)圖像信號(hào)顯示顯卡顯示信息實(shí)時(shí)提取電路LED大屏幕LED驅(qū)動(dòng)電路顯示器視頻信號(hào)到LED顯示信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

11、圖(2)多媒體同步LED顯示屏有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)它的顯示原理，只要在顯示器窗口的區(qū) 域編程調(diào)控，LED屏上就可以顯示相應(yīng)的內(nèi)容，因此顯示內(nèi)容也就更加全面，一般來說，其 應(yīng)該具備以下功能： .能播放各種文字信息、圖片信息、視頻信息、動(dòng)畫信息。 .能讀取并顯示局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)。本身提供數(shù)據(jù)接口， 便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制， .能播放來自各種設(shè)備的視頻信號(hào)，并能靈活方便地切換視頻源。 .附加功能：如自動(dòng)關(guān)機(jī)、多窗口顯示、時(shí)鐘顯示等等。多媒體顯示屏能播放的信息多種多樣，這就要求其軟件要能夠有更多的要求，在制作 軟件時(shí)，我們可以制作一個(gè)播放運(yùn)行表，它把各類多媒體文件按記錄格式排列，定義播放的 先后順序及

12、各控制參數(shù)，在每一個(gè)多媒體文件播放時(shí)，要有相應(yīng)的控制參數(shù)進(jìn)行加載轉(zhuǎn)換， 在播放過程中，要時(shí)刻判斷其是否播放結(jié)束。如果播放完畢，應(yīng)馬上跳到下一個(gè)文件播放， 如此循環(huán)。在鐵路系統(tǒng)中同步多媒體顯示屏通常被用在一些公共場(chǎng)所播放通知，會(huì)議室標(biāo)注會(huì)議 內(nèi)容，還可以播放一些視頻圖像等。四、應(yīng)用實(shí)例在車站安裝的引導(dǎo)指示系統(tǒng)是 LED屏的典型應(yīng)用，它要求在不同地點(diǎn)有多塊屏幕，各 個(gè)屏顯示的內(nèi)容不盡相同，在售票室要能顯示所有的車次、時(shí)間信息，在候車室顯示車次、 時(shí)間、候車區(qū)信息，在檢票口、軟席和貴賓席顯示檢票信息，在站臺(tái)、天橋通道和出站口顯 示車次到達(dá)信息。要求各個(gè)屏幕協(xié)調(diào)工作，統(tǒng)一管理，自動(dòng)化程度高，不需要人為

13、干預(yù)，還 要求數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)更新，操作簡(jiǎn)單。而從成本角度考慮，售票室和候車室單色和雙色的 顯示屏都可以選用，其它地方的單色的條屏就能滿足需要。下面我詳細(xì)介紹一下遼源車站安裝的客運(yùn)引導(dǎo)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)售票室顯示屏天橋屏一站臺(tái)屏1貴賓席屏二站臺(tái)屏1 軟席顯示屏出站口屏圖（3）通訊卡1通訊卡2通訊卡3一站臺(tái)屏2 二站臺(tái)屏2候車室顯示屏在遼源車站安裝的客運(yùn)引導(dǎo)系統(tǒng)在類型上屬于一機(jī)多屏的方式，它由顯示屏、控制板、通訊卡、計(jì)算機(jī)和控制軟件構(gòu)成。如圖（3）所示，聯(lián)網(wǎng)形式為總線型，主控制計(jì)算機(jī)采用工控機(jī)，屏內(nèi)控制板內(nèi)含有單片機(jī)及存儲(chǔ)器，3塊通訊卡在主計(jì)算機(jī)內(nèi)，一塊卡與售票室和候車室通訊，顯示列車時(shí)刻信息，一塊給

14、站臺(tái)的4塊和地下通道的1塊屏傳數(shù)據(jù)，第三塊給軟席、貴賓席和出站口的 3塊屏通訊?？紤]到傳輸距離問題，通訊采用串行口RS232協(xié)議經(jīng)過RS232/485 適配器轉(zhuǎn)換，通訊距離能夠達(dá)到1000米以上，信號(hào)線采用帶屏蔽的四芯線，一對(duì)差分雙絞線接受，另一對(duì)差分雙絞線發(fā)送。LED屏電源統(tǒng)一供給，由控制室傳送220V交流電在各個(gè)屏內(nèi)經(jīng)電源盒轉(zhuǎn)換成低壓5V直流電源供給LED屏使用。主控計(jì)算機(jī)將需要顯示的信息以及各種控制命令通過串行通信的方式傳入屏內(nèi)控制板，控制板的作用是接收數(shù)據(jù)信號(hào)，然后存儲(chǔ)、譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于LED屏的顯示信號(hào)，并分配給每一個(gè)顯示模塊，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)顯示。圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是通過8位移位寄存器

15、595 ,每一個(gè)595芯片對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊，當(dāng)一幀 8bit數(shù)據(jù)傳過來時(shí)，首先移位信號(hào)控制數(shù)據(jù) 輸入，當(dāng)數(shù)據(jù)全部移位進(jìn)入后， 出現(xiàn)一個(gè)鎖存信號(hào)，數(shù)據(jù)鎖存輸出到LED模塊。模塊是8X8 行共陽、列共陰的像素點(diǎn)集合電路板，圖像數(shù)據(jù)信號(hào)輸入陰極，通過在共陽極施加高電平驅(qū) 動(dòng)LED顯示圖像。從顯示需求上考慮，既要能定時(shí)刷新，又要能按時(shí)發(fā)送信息，我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)上設(shè)置 一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器每隔2分鐘觸發(fā)一次，每個(gè)屏再設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位，用來判斷是否需要更 新顯示內(nèi)容，定時(shí)器觸發(fā)后，逐個(gè)屏讀取標(biāo)志位，為 0則不需要更新，為1則需要更新， 需要更新的再調(diào)用點(diǎn)陣生成子程序，發(fā)送更新，如圖（4）為主程序流程圖，標(biāo)志位的設(shè)置要根據(jù)屏所顯示的內(nèi)容，售票室和候車室的設(shè)置成常量1 ,而其他地方的屏則要調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)車次時(shí)間表，判斷是否為 1。在給某塊屏更新過程中，有時(shí)會(huì)因?yàn)榭刂瓢宄霈F(xiàn)故障，計(jì)算機(jī) 不能得到數(shù)據(jù)發(fā)送的反饋信息，這樣會(huì)影響其他屏的信息發(fā)送，所以要給每次發(fā)送任務(wù)設(shè)置 時(shí)間限制，如果超時(shí)則繼續(xù)下一塊屏的通訊過程。 YN圖（4）開始N初始化設(shè)置定時(shí)器標(biāo)志位=1 ?數(shù)據(jù)發(fā)送N=0與N#屏建立任務(wù)生成點(diǎn)陣N+1N<13Y五、LED