LED顯示屏系統功能分析與關鍵技術研究

朱廣耀

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

LED顯示屏系統功能分析與關鍵技術研究

朱廣耀

（南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210000）

文章首先對LED顯示屏系統的功能進行簡要分析，在此基礎上對LED顯示屏系統設計及關鍵技術進行論述，期望該研究能夠對LED顯示屏系統整體性能的提升有所幫助。

LED顯示屏；系統功能；技術

1 LED顯示屏系統的功能分析

LED顯示屏系統是以LED顯示屏為核心設備的大型電子工程系統，其應當具備如下基本功能。

1.1 信號混合功能

多媒體卡作為系統的核心設備之一，在相關播放軟件的控制下，可將外接的來自視頻切換矩陣的高清信號進行數字化后完成輸出，并在顯示卡上對數字信號進行疊加處理，經過疊加之后的數字信號與控制信號可經由專用接口輸出。

1.2 數據采集功能

系統采用FPGA芯片，可通過FIFO的方式對多媒體卡輸出口的數據進行采集、緩沖，再由主控制程序按照實際所需將相關控制指令傳給控制芯片，以此來完成數據的變換，如色度、亮度、對比度調整等，最后利用數據傳輸卡發給遠端屏體控制電路。

1.3 數據傳送功能

系統采用的是差動傳送的方式，可在數百米范圍內對所有低于100 MHz的信號進行傳輸，差分驅動與接收器件具有特點：速率高、擺率低、電磁輻射微弱、抗干擾性強等，當需要進行千米以上的遠距離傳輸時，可借助光端機通過調制后利用光纖完成傳輸[1]。

1.4 掃描控制與顯示驅動

系統的控制電路置于屏體之后，其能夠將接收到的數據轉存入自帶的緩存當中，利用存儲切換機制，可對后備緩存中的相關內容進行連續讀取，并轉換為屏體驅動芯片可讀的數據信息，傳給驅動電路，最后以脈寬調制技術實現256級灰度視頻灰度。在整個系統中，顯示驅動是關鍵部分，它可以按照LED發光體材料的特性，完成定電壓驅動，從而確保了LED顯示的均勻度和亮度，延長了系統的使用壽命。

2 LED顯示屏系統設計的關鍵技術

2.1 系統構成

本系統主要由以下幾個部分構成：LED顯示屏、計算機、視頻信號源、相關軟件等。

2.1.1 LED顯示屏

其控制線路可以接收到計算機等設備發出的各種信號，利用驅動電路使LED面板發光，在借助脈寬調制技術產生灰度畫面，同時由音響設備輸出聲音。

2.1.2 計算機

其主要負責相關數據的接收與處理，如網絡直供信息等，同時計算機還能對LED顯示屏各個區的數據進行控制，并完成亮度調節、視頻圖像校正以及256級灰度顯示。

2.1.3 視頻信號源

它的范圍較廣，既可以是電視射頻信號，也可以是各種影音設備的視頻信號，如錄像機、攝像機等，其支持多種制式，如NTSC，PAL等，同時可利用電視機對視頻信號進行實時監視。

2.1.4 視頻接口

相關的視頻信號可通過多媒體卡完成對視頻的采集，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，實現了視頻的同步功能。

2.1.5 系統軟件

主要包括以下軟件：非線性校正調整、映射窗口調整以及圖文制作播放工具等[2]。

2.2 系統硬件配置

2.2.1 單元板

本系統采用了3種型號的單元板，具體參數如表1所示。

表1 單元板類型及參數

2.2.2 LED顯示屏屏體

本系統中LED顯示屏屏體的技術指標如表2所示。

表2 LED顯示屏屏體關鍵技術指標

續表2

2.2.3 專用設備

本系統中的專用設備除一臺計算機之外，還有多媒體卡、二合一卡、控制主機以及主控系統等。（1）多媒體卡，該設備有標準的RGB數字接口、VGA時序、AVI真彩色回放等部分組成；（2）二合一卡，通過技術經濟性比選后，采用了國外某公司自主研發的超大規模可編程控制器件，對視頻信息進行非線性校正處理，具備色彩平衡調節功能，通過芯片內嵌的高速RAM可以構成高速查找表，可對色彩平衡進行校準，由此確保了圖像的逼真性及色彩的鮮艷性。同時可將需要傳輸的數據轉換為RS485電平標準，實現了長遠距離驅動；（3）控制主機可實現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，可對LED顯示屏屏體進行掃描控制和視頻灰度控制，保證了顯示屏細膩的顯示效果[3]。

2.3 系統軟件設計

軟件是本系統的核心部分，在對其進行設計時遵循如下思路：提供簡便、快捷、交互的節目制作與播放環境，讓系統具有較強的可靠性及可擴展性。JLL圖文制作播放是本系統的核心軟件，它是一款可在Windows操作系統上運行的LED顯示屏專用軟件，其集多種強大的功能于一身，如非線性校正處理、窗口映射區平滑調整、圖文制作播放、2D/3D動畫播放等，界面友好，菜單簡潔明了，便于操作。使用者可對該軟件的各項功能進行自由組合，實現循環播放及自動切換。

2.4 系統特點

2.4.1 運行方式多樣

系統可接受PC通道控制，非線性校正的細調顏色。同時，系統也可支持電子屏與計算機同步顯示，具備同步映射功能，可實現視頻圖文信息的同步實時顯示。

2.4.2 亮度高

LED發光點陣具備超高亮度，可增強顯示屏內容顯示的清晰度，滿足視角大于75 °的人眼視覺需求。

2.4.3 雙基色

LED顯示屏系統擁有紅、綠雙基色 ，可產生65 536種色彩，在屏體均勻分布亮度離散點陣塊，并對點陣模組進行拼裝，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 運維方面

LED顯示屏由模組和單元板構成，可以掛在墻壁上任何組合或拆卸，便于安裝、維護。LED顯示屏控制系統所使用的設備可集中安裝于控制室，包括計算機網絡設備、配電柜、弱電設備等，在系統運行過程中，可對這些設備進行日常維護管理。

2.4.5 使用壽命長

LED顯示屏系統采用優質的原材料，引入先進的技術工藝，具備極強的運行可靠性。尤其對于系統采用的發光二極管而言，其使用壽命長達10萬小時，可保證連續24小時無間斷發光，有效降低系統發生運行故障的概率，可實現無故障作業至少1萬小時。

2.4.6 擴展性強

系統引入了先進的計算機網絡技術、數字技術、數據庫技術、網絡通信技術、自動化控制技術、多媒體技術等，這些技術使系統具備良好的功能擴展性，可實現系統軟件升級，通過升級增加系統的功能模塊，始終保持系統技術的先進性[4]。

3 結語

綜上所述，LED顯示屏系統的設計是一項較為復雜且系統的工作，在具體設計過程中，應當對系統的基本功能進行分析，以此為主要依據，對硬件進行合理配置，并通過相關軟件來實現系統的各項功能。本文所設計的LED顯示屏系統具有諸多的特點，如可靠性強、便于維護、運行穩定、兩種工作方式、雙基色等，這為該系統在相關領域中的推廣應用提供了有利條件。

[1]田鳳.基于FPGA的LED顯示屏模組測試系統[D].重慶：重慶大學，2013.

[2]張鴻飛.基于ARM的LED顯示屏控制終端的設計與實現[D].杭州：杭州電子科技大學，2012.

[3]彭俊.基于無線數據傳輸的LED顯示屏設計與實現[D].長沙：湖南大學，2013.

[4]李衛衛.基于ARM的LED顯示屏多功能控制系統研究與設計[D].上海：東華大學，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顯示屏項目工程管理。