LED顯示屏系統(tǒng)功能分析與關(guān)鍵技術(shù)研究

朱廣耀

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

LED顯示屏系統(tǒng)功能分析與關(guān)鍵技術(shù)研究

朱廣耀

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

文章首先對(duì)LED顯示屏系統(tǒng)的功能進(jìn)行簡(jiǎn)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。

LED顯示屏；系統(tǒng)功能；技術(shù)

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，最后利用數(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100 MHz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]。

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，最后以脈寬調(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(zhǎng)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]。

2.2 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。

表1 單元板類型及參數(shù)

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。

表2 LED顯示屏屏體關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表2

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(guó)外某公司自主研發(fā)的超大規(guī)?？删幊炭刂破骷瑢?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(zhǎng)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60 Hz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[3]。

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(jiǎn)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(jiǎn)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)陣具備超高亮度，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65 536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(zhǎng)

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，具備極強(qiáng)的運(yùn)行可靠性。尤其對(duì)于系統(tǒng)采用的發(fā)光二極管而言，其使用壽命長(zhǎng)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(kù)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[4]。

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。

[1]田鳳.基于FPGA的LED顯示屏模組測(cè)試系統(tǒng)[D].重慶：重慶大學(xué)，2013.

[2]張鴻飛.基于ARM的LED顯示屏控制終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2012.

[3]彭俊.基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖ED顯示屏設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2013.

[4]李衛(wèi)衛(wèi).基于ARM的LED顯示屏多功能控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].上海：東華大學(xué)，2014.

Study on key technology and analysis on function of LED display system

Zhu Guangyao
（Nanjing Luopu Limited by Share Ltd., Nanjing 210000, China）

This article fi rst brie fl y introduced the function of the LED display system, on the basis, the design and key technology of LED display system are discussed, the study is expected to be helpful for improving the overall performance of the LED display system.

LED display; system function; technology

朱廣耀（1987— ），男，江蘇南京，本科，工程師；研究方向：LED顯示屏項(xiàng)目工程管理。