海量全彩色led显示系统方案书.docx

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海量全彩色led显示系统方案书

海量全彩色LED显示系统

解

决

方

案

上海海量电子有限公司

2011年8月

公司简介

海量电子拥有一支专业的计算机通信、多媒体、图形图像处理、音视频技术的精英研发队伍，致力于为用户提供端到端的音视频和多媒体解决方案、系统集成、项目实施与项目管理，以及系统设备安装调试与技术售后服务等交钥匙项目工程服务。

海量电子产品已广泛应用于国内外的政府、科技馆、博物馆、城市规划馆、电信、广电、金融、教育、医疗、交通、电力、航空航天、国防、公检法、水利、房地产、物流、商业连锁、展览展示、智能楼宇、文化演艺中心、体育场馆等领域的30多个省、地级市和全球10多个国家。

海量电子坚持“以市场趋势为导向，以客户需求为中心”的企业发展战略和企业持续创新作为指导方针。

公司理念

诚信！

合作！

专业！

创新！

服务！

一、全彩LED显示屏系统

一）、系统功能

LED显示屏系统具有多媒体、多途径、可实时传送的高速数据接口和视频接口，可方便地将多种形式的信息源引入显示屏的计算机控制系统。

音、视频控制系统可实现对各种音频、视频信号源输入的统一控制。

计算机网络技术的使用使显示制作、处理、存储和传输更加安全、迅速、可靠。

采用网络系统控制技术，可以和体育场的计算机网络联网。

制造商在系统中使用了视频控制技术，可以对各种不同的视频信号源的输入进行统一控制和管理。

1）视频播出

可将多种形式的视频信息源引入系统（如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等）并实现下列功能：

·实时显示视频图像，实现现场转播

·转播广播电视及卫星电视

·电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放

·视频画面叠加文字

·特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放（需另加非线性编辑设备）

·同时播放左右不同比例的画面及文字

2）计算机信息播出

·显示各种图形、图像及计算机动画

·有多种字体和字型可供选择

·播出系统配有多媒体软件，可灵活输入及播出

·播出方式有单行左移、多行上移、左右展开、上下推移、旋转、缩小、放大等50种方式

3）其他功能

·配有标准网络接口，可与其它标准网络连网（如信息查询系统、各类局域网络系统等），同时播出网络信息，实现网络控制。

通过网络系统可以进入Internet网。

·配有声卡，具有声音接口，可与广场广播系统连接，可达到声像同步。

二）、系统构成及原理

系统结构图：

从项目结构的特点出发，本工程大致可分为以下几个子项目：

•LED显示屏屏体

•控制系统及控制技术

•计算机网络系统

•系统软件、LED显示软件及体育比赛软件

•低压配电集散控制系统

1）LED显示屏屏体

LED显示屏由屏幕控制机、控制单元、通讯模块、数据分配和扫描单元、显示屏幕等组成。

（1）屏幕控制机

屏幕控制机控制其对应的显示屏显示效果。

它可以自动运行一个不断循环的程序，根据给定的节目单去服务取得相关的显示数据，也可以人工干预，产生屏幕上的显示效果。

屏幕上像素和屏幕控制机显示器相应区域上的像素——对应，

直接映射。

通过屏幕控制机可以调节图像显示的对比度、色度等。

屏幕控制机将要显示的信息传送到进行处理。

（2）通信模块

通信模块保证屏幕控制机的显示内容准确无误地长距离传输到显示屏上。

通信模块对传输的信息进行编码解码处理，进行长距离传输和接收数据处理。

通信模块将显示信息传送到数据分配和扫描单元上。

（3）数据分配和扫描单元

数据分配和扫描单元是模块化结构设计，它将显示数据按区域分配到显示屏上，并完成显示数据扫描。

（4）显示屏

显示屏是有许多显示单元模组组成，它们分成不同的区域接受数据分配和扫描单元传来的显示据，以模块化结构显示。

保证系统安全可靠运行。

在显示屏正面安装有亮度探测传感系统，它将当前采集的亮度值定时传送到控制计算机，控制计算机根据当前环境亮度值和播放的内容调整显示屏，以达到最佳观看效果。

2）控制系统及控制技术

（1）超大规模集成电路控制技术

实现视频显示的传统方法是采用离散的、小规模的集成电路技术。

当系统要求的性能有了大规模地提高时（如从256级灰度提高至1024级灰度），系统所使用的离散器件和小规模集成电路的数量将大幅度增加，整个系统的和可维护性将很难保证。

另外，为保证显示效果需采取的非线性灰度校正措施，随着数据运算量的增加，也不得不采取更复杂的、更繁多的小规模离散器件，这也将使系统的可靠性和可维护性更加难以保证。

为解决上述问题，提高显示效果，降低设计难度，保证系统的可靠性和可维护性。

超大规模集成电路技术和超大规模可编程集成电路的使用极大地提高了系统的显示性能，简化了系统的设计难度，提高了系统的稳定性和可靠性。

1024级灰度高度集成化视频显示屏显示控制芯片采用集中控制的设计电路，运用ASIC设计的方法完成，极大地提高了LED显示屏控制部分的准确性、

稳定性、从而提高LED显示屏质量，最大限度的满足LED显示屏是永久性电子产品这一要求。

控制芯片可提供每个像素点已进行灰度校正的1024级灰度，极大的提高了可视的色灰度级别。

灰度校正后的1024级灰度的LED显示屏亮度、色彩过渡平滑有了很大的改进。

高度集成型控制芯片使屏内LED显示块采用串行的数据连接方式，有效降低信号的衰减，确保LED显示屏准确的接收、传送，并完成全视频动态显示。

控制芯片利用高集成度，使LED显示屏的电路得到极大的简化，电路极其简单，彻底改变以往LED显示屏庞大复杂的电路设计，并且增加了可任意拼接、可带电插拔等多种使用功能。

这样，生产、安装、维修、升级都变得方便易行。

独特性的设计方案简化了LED显示屏的驱动系统，使数据运行流畅，也减少了个别元器件意外损坏的可能及通用元器件过多给显示造成的误差，提高了显示屏的整体质量，最大幅度的降低了故障率。

模块化设计与串联的连接方式极大的减小了信号的衰减，使大规模长距离显示成为可能，从而保证信号可能传输1024点×1024点，即全屏显示。

在进行系统逻辑电路设计时制造商采用超大规模可编程集成电路FPGA，替代以往系统中大量的中小规模的可编程集成电路GAL和EPLD。

超大规模可编程集成电路规模可达一万门至二万门，极大提高了系统的稳定性和可维护性。

采用超大规模集成电路和超大规模可编程集成电路技术，使显示系统达到真正的1024级灰度、非线性灰度校正功能。

（2）恒流源驱动技术

恒流源：

顾名思义是一种恒定电流输出的驱动器件，它的交流等效电阻很大，直流压降却不大，其等效的数字模型是VCCS（电压控制的电流源），工作于开关状态，其电流输出一旦通过调节电阻设定后，仅受控于输入的逻辑状态0或者1，输入信号有效时，其输出电流保持为某个给定时间常数的函数，不会因它所联接的外电路不同而变化，输入信号无效时，其输出电流关断。

LED是一种电流驱动的双端口器件，其发光特性仅与流过的电流大小相对应，普通的驱动器件不具备恒流特性，其输出电流亦会随输入电压变化。

而我们知道，TTL电路的电压是一阀值，一点微小的变化虽不影响逻辑状态，但会影响到输出电流的大小，而直接反映到LED的发光，解决这一问题的唯一途径即是采用如上所提到的恒流源。

另外，恒流源驱动器件的选用，保证了输出电流的大小恒定，也就可以去掉变通驱动器件必须要有的串联限流电阻，大大降低了消耗在电阻上的功率，降低了系统的发热，恒流源驱动器件的输出电流可以通过调节电阻很方便的调校，这样对于系统最终的白平衡定位提供了最大程度上的方便。

制造商生产的LED显示屏采用恒流源驱动集成电路，对显示发光单元LED（发光二极管）进行直接驱动，从而保证了每一个发光二极管的发光显示效果的一致性。

显示屏显示的画面图像效果亮度均匀，过渡平滑，纹理细腻，真实动人。

如果电路中不采用恒流源驱动技术，由于每个发光二极管的显示效果不一致，有的偏亮、有的偏暗，图像画面上将会存在少数零星分布的亮点和暗点，图像画面粗糙，过渡生硬。

恒流源驱动电路是采用多路恒流源集成芯片驱动发光二极管，使通过二极管的电流恒定一致。

非恒流源电路采用电阻PNP三极管驱动发光二极管发光，由于电阻阻值的不一致，PNP三极管的饱和特性不一致，发光二极管的发光亮度互相之间存在细微的差别。

恒流源器件MBI5026基本特性如下：

•90mA恒流输出

•16路恒流驱动

•最大15V驱动电压

•SOP24脚封装

•低功耗CMOS锁存逻辑。

•高速信息输入速率。

•与日本东芝公司生产的TB62726性能一致。

3）计算机网络系统

本项目设计采用系统集成的思维方式来规划整个LED显示系统。

屏幕控制系统采用开放的计算机局域网络技术，能够将当今许多成熟的数字技术引入大屏幕显示系统，如数据库技术、网络通讯技术、网络互联技术、信息自动化处理技术、接口技术、多媒体技术。

网络互联技术可以和未来的网络系统相连，包括局域网和广域网等，还可以和体育比赛系统、体育裁判系统相连，将体育比赛信息按要求的格式实时显示到大屏幕上。

采用网络系统控制，可以保证显示系统具有独立播放的功能，又具有同时同步播放同一内容或不同内容。

通过多媒体视频控制技术，可以方便地将多种形式的视频信息源引入计算机网络系统，如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等，因而可以实现下列功能：

•实时显示真彩色视频图像，实现现场转播

•转播广播电视及卫星电视

•电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放

•电视画面上叠加文字信息，全景、特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放（需另加非线性编辑系统）

•具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能

计算机网络系统各部分的功能简述如下：

（1）服务器

服务器是LED屏幕系统局域网的数据中心和文件中心，其上存放着各种信息数据和显示指令数据，向网络上其他工作站提供文件服务和数据共享服务。

工作站和工作站之间数据的交换也是经由服务器实现的。

和其他网络系统如裁判系统等的是通过服务器实现。

由于该部分对整个局域网至关重要，因此采用服务器热备份方案。

（2）屏幕控制机

屏幕控制机控制其对应的显示屏的显示效果。

它可以自动运行一个不断循环的程序，根据给定的节目单去服务器上取得相关的显示数据，也可以人工干预，产生屏幕上的显示效果。

屏幕上像素和屏幕控制机显示器相应区域上像素一一对应，直接映射。

（3）系统控制机

操作员可以通过系统控制机控制显示屏电源开关，并且实时监控显示屏出现的各种故障，如过压、欠压、过流、漏电、温度、烟雾等。

另外操作员还可以通过系统控制机控制视频切换矩阵，用来选择不同的视频源节目。

（4）节目制作非线性编辑系统（推荐配置）

该工作站用来制作计算机动画、文字，录入静止图片，并将这些数据存放到服务器上，供其他工作站共享使用。

具有字幕机功能，具有节目编辑功能，可能在视频画面上叠加文字信息，可以完成全景、特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放，可以对播出的视频信号进行非线性编辑。

4）系统软件

（1）操作软件

本项目采用标准的Windows中文版作为计算机网络操作系统，微机操作系统使用Windows2000/XP中文版，并配备防病毒系统一套。

（2）LED显示软件

制造商的通用视频显示软件是根据LED显示系统的特殊需求而设计出的。

基本功能

•显示数据的加工与处理

•与其它网络接口，从中提取显示数据

•产生各种显示效果并控制显示效果的输出

•提供人工操作界面

•提供多种消息的编辑、排版和剪接等功能

•提供播放节目和播放内容的编排功能

•提供对大屏幕显示系统数据库管理与维护的功能

•提供对整个系统运行的监视和控制功能

基本操作

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