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摘要：文章首先對(duì)LED顯示屏系統(tǒng)的功能進(jìn)行簡要分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)LED顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述，期望該研究能夠?qū)ED顯示屏系統(tǒng)整體性能的提升有所幫助。
1 LED顯示屏系統(tǒng)的功能分析
LED顯示屏系統(tǒng)是以LED顯示屏為核心設(shè)備的大型電子工程系統(tǒng)，其應(yīng)當(dāng)具備如下基本功能。
1.1 信號(hào)混合功能
多媒體卡作為系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，在相關(guān)播放軟件的控制下，可將外接的來自視頻切換矩陣的高清信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后完成輸出，并在顯示卡上對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行疊加處理，經(jīng)過疊加之后的數(shù)字信號(hào)與控制信號(hào)可經(jīng)由專用接口輸出。
1.2 數(shù)據(jù)采集功能
系統(tǒng)采用FPGA芯片，可通過FIFO的方式對(duì)多媒體卡輸出口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、緩沖，再由主控制程序按照實(shí)際所需將相關(guān)控制指令傳給控制芯片，以此來完成數(shù)據(jù)的變換，如色度、亮度、對(duì)比度調(diào)整等，較后利用數(shù)據(jù)傳輸卡發(fā)給遠(yuǎn)端屏體控制電路。
1.3 數(shù)據(jù)傳送功能
系統(tǒng)采用的是差動(dòng)傳送的方式，可在數(shù)百米范圍內(nèi)對(duì)所有低于100MHz的信號(hào)進(jìn)行傳輸，差分驅(qū)動(dòng)與接收器件具有特點(diǎn)：速率高、擺率低、電磁輻射微弱、抗干擾性強(qiáng)等，當(dāng)需要進(jìn)行千米以上的遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，可借助光端機(jī)通過調(diào)制后利用光纖完成傳輸。
1.4 掃描控制與顯示驅(qū)動(dòng)
系統(tǒng)的控制電路置于屏體之后，其能夠?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入自帶的緩存當(dāng)中，利用存儲(chǔ)切換機(jī)制，可對(duì)后備緩存中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行連續(xù)讀取，并轉(zhuǎn)換為屏體驅(qū)動(dòng)芯片可讀的數(shù)據(jù)信息，傳給驅(qū)動(dòng)電路，較后以脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度視頻灰度。在整個(gè)系統(tǒng)中，顯示驅(qū)動(dòng)是關(guān)鍵部分，它可以按照LED發(fā)光體材料的特性，完成定電壓驅(qū)動(dòng)，從而確保了LED顯示的均勻度和亮度，延長了系統(tǒng)的使用壽命。
2 LED顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：LED顯示屏、計(jì)算機(jī)、視頻信號(hào)源、相關(guān)軟件等。
2.1.1 LED顯示屏
其控制線路可以接收到計(jì)算機(jī)等設(shè)備發(fā)出的各種信號(hào)，利用驅(qū)動(dòng)電路使LED面板發(fā)光，在借助脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生灰度畫面，同時(shí)由音響設(shè)備輸出聲音。
2.1.2 計(jì)算機(jī)
其主要負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)的接收與處理，如網(wǎng)絡(luò)直供信息等，同時(shí)計(jì)算機(jī)還能對(duì)LED顯示屏各個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，并完成亮度調(diào)節(jié)、視頻圖像校正以及256級(jí)灰度顯示。
2.1.3 視頻信號(hào)源
它的范圍較廣，既可以是電視射頻信號(hào)，也可以是各種影音設(shè)備的視頻信號(hào)，如錄像機(jī)、攝像機(jī)等，其支持多種制式，如NTSC，PAL等，同時(shí)可利用電視機(jī)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。
2.1.4 視頻接口
相關(guān)的視頻信號(hào)可通過多媒體卡完成對(duì)視頻的采集，再利用接口通訊卡，便可使視頻圖像在LED顯示屏上直接播放，實(shí)現(xiàn)了視頻的同步功能。
2.1.5 系統(tǒng)軟件
主要包括以下軟件：非線性校正調(diào)整、映射窗口調(diào)整以及圖文制作播放工具等。
2.2 系統(tǒng)硬件配置
2.2.1 單元板
本系統(tǒng)采用了3種型號(hào)的單元板，具體參數(shù)如表1所示。
| 類型 | 尺寸（mm） | 分辨率 | 重量（kg） |
| Φ3.7 | 304×152 | 64×32 | 0.75 |
| Φ3.0 | 256×128 | 64×32 | 0.5 |
| Φ5.0 | 486×243 | 64×32 | 1.0 |
2.2.2 LED顯示屏屏體
本系統(tǒng)中LED顯示屏屏體的技術(shù)指標(biāo)如表2所示。
| LED屏體面積（㎡） | 6.66 | 有效顯示面積（㎡） | 6.1 |
| 單元板（塊） | 132 | 分辨率（像素點(diǎn)） | 270366 |
| 像素點(diǎn)密度（像素點(diǎn)/㎡） | 44320 | 視角（°） | 左右±60 上15下45 |
| 較佳視距（m） | 5.0~200 | 換幀頻率（Hz/s） | >60 |
| 象素管壽命（h） | >100000 | 無故障工作時(shí)間（h） | >10000 |
| 較大功耗（W/㎡） | 240 | 控制距離（m） | 100 |
| 運(yùn)行環(huán)境溫度（℃） | -20～60 | 掃描速率（幀/s） | ≥200 |
2.2.3 專用設(shè)備
本系統(tǒng)中的專用設(shè)備除一臺(tái)計(jì)算機(jī)之外，還有多媒體卡、二合一卡、控制主機(jī)以及主控系統(tǒng)等。（1）多媒體卡，該設(shè)備有標(biāo)準(zhǔn)的RGB數(shù)字接口、VGA時(shí)序、AVI真彩色回放等部分組成；（2）二合一卡，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選后，采用了國外某公司自主研發(fā)的很大規(guī)?？删幊炭刂破骷?，對(duì)視頻信息進(jìn)行非線性校正處理，具備色彩平衡調(diào)節(jié)功能，通過芯片內(nèi)嵌的高速RAM可以構(gòu)成高速查找表，可對(duì)色彩平衡進(jìn)行校準(zhǔn)，由此確保了圖像的逼真性及色彩的鮮艷性。同時(shí)可將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485電平標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了長遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)；（3）控制主機(jī)可實(shí)現(xiàn)CRT同步顯示、視頻非線性校正，畫面的換幀頻率在60Hz以上；（4）主控系統(tǒng)，可對(duì)LED顯示屏屏體進(jìn)行掃描控制和視頻灰度控制，保證了顯示屏細(xì)膩的顯示效果。
2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件是本系統(tǒng)的核心部分，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)遵循如下思路：提供簡便、快捷、交互的節(jié)目制作與播放環(huán)境，讓系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性及可擴(kuò)展性。JLL圖文制作播放是本系統(tǒng)的核心軟件，它是一款可在Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行的LED顯示屏專用軟件，其集多種強(qiáng)大的功能于一身，如非線性校正處理、窗口映射區(qū)平滑調(diào)整、圖文制作播放、2D/3D動(dòng)畫播放等，界面友好，菜單簡潔明了，便于操作。使用者可對(duì)該軟件的各項(xiàng)功能進(jìn)行自由組合，實(shí)現(xiàn)循環(huán)播放及自動(dòng)切換。
2.4 系統(tǒng)特點(diǎn)
2.4.1 運(yùn)行方式多樣
系統(tǒng)可接受PC通道控制，非線性校正的細(xì)調(diào)顏色。同時(shí)，系統(tǒng)也可支持電子屏與計(jì)算機(jī)同步顯示，具備同步映射功能，可實(shí)現(xiàn)視頻圖文信息的同步實(shí)時(shí)顯示。
2.4.2 亮度高
LED發(fā)光點(diǎn)陣具備很高亮度，可增強(qiáng)顯示屏內(nèi)容顯示的清晰度，滿足視角大于75°的人眼視覺需求。
2.4.3 雙基色
LED顯示屏系統(tǒng)擁有紅、綠雙基色，可產(chǎn)生65536種色彩，在屏體均勻分布亮度離散點(diǎn)陣塊，并對(duì)點(diǎn)陣模組進(jìn)行拼裝，可保證顯示屏的美觀和平整，使顯示屏擁有均勻的亮度。
2.4.4 運(yùn)維方面
LED顯示屏由模組和單元板構(gòu)成，可以掛在墻壁上任何組合或拆卸，便于安裝、維護(hù)。LED顯示屏控制系統(tǒng)所使用的設(shè)備可集中安裝于控制室，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、配電柜、弱電設(shè)備等，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)管理。
2.4.5 使用壽命長
LED顯示屏系統(tǒng)采用優(yōu)質(zhì)的原材料，引入先進(jìn)的技術(shù)工藝，具備很強(qiáng)的運(yùn)行可靠性。尤其對(duì)于系統(tǒng)采用的發(fā)光二很管而言，其使用壽命長達(dá)10萬小時(shí)，可保證連續(xù)24小時(shí)無間斷發(fā)光，有效降低系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障的概率，可實(shí)現(xiàn)無故障作業(yè)至少1萬小時(shí)。
2.4.6 擴(kuò)展性強(qiáng)
系統(tǒng)引入了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、多媒體技術(shù)等，這些技術(shù)使系統(tǒng)具備良好的功能擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件升級(jí)，通過升級(jí)增加系統(tǒng)的功能模塊，始終保持系統(tǒng)技術(shù)的先進(jìn)性。
3 結(jié)語
綜上所述，LED顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，在具體設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的基本功能進(jìn)行分析，以此為主要依據(jù)，對(duì)硬件進(jìn)行合理配置，并通過相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。本文所設(shè)計(jì)的LED顯示屏系統(tǒng)具有諸多的特點(diǎn)，如可靠性強(qiáng)、便于維護(hù)、運(yùn)行穩(wěn)定、兩種工作方式、雙基色等，這為該系統(tǒng)在相關(guān)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用提供了有利條件。
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