LED电子显示屏系统设计方案.docx

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LED电子显示屏系统设计方案

LED电子显示屏系统设计方案

Xxx有限公司

2017.5.5

第一章项目概述

1.1概述

LED（LightEmittingDiode发光二极管）电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的大型显示屏系统。

它以其超大画面、超强视觉、色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠，灵活多变的显示方式等独具一格的优势，成为众多显示媒体中的佼佼者。

成为目前国际上使用广泛的显示系统。

LED以耗电量小、寿命长、发热量少、单色发光、反应速率快、耐冲撞机机械特性好、体积小等有别于传统光电新产品的特性，广泛应用于广泛应用于政府机关、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等方面。

本项目为XXXX室内LED显示屏，XXXX为了方便来馆的生活、工作、出行，特此做LED通过显示屏幕向全校人员进行宣传、语音广播、字幕显示通知、播放视频及上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。

为此我公司设计16:

9比例，目前绝大多数的高清片源都是采用16：

9的格式输出，基于这样的原因，如果我们使用4：

3的显示屏来观影时，屏幕上下方不免会出现黑条，这对看电影的效果来说影响不小，而采用16：

9则不会出现这样的问题，屏幕的利用率更高。

背投类显示屏亮度较低，视角小，镜头灯寿命短（仅几千小时）。

液晶有拼缝，背投类和液晶显示屏适合较近距离观看。

LED显示屏亮度高，无拼缝LED显示屏适合观看距离较远的室内场所。

由于本项目场地大观看距离远、视角大等特点为此选LED显示屏。

第二章系统特性需求分析与实现目标

2.1设计原则显示内容的需求 

1．经济性与实用性 

追求高效、低成本是现今社会各行各业所必须采取的措施，因此，所选用的设备在兼顾合理、良好的性能基础上，也要考虑其经济性，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

除考虑系统整体造价外还考虑到了系统长期运行所造成的成本。

本套系统所采用的设备性价比在同行业中是最高的，方便用户操控的同时能将用户的使用及投入成本降到最低，使用户能够获得最大的投资回报率。

2．可靠性与安全性

系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

本系统采用纯硬件大屏拼接控制器，无操作系统，上电即可工作，即开即显，掉电对设备无损害，确保了系统能够可靠稳定的运行，同时考虑到电子、计算机、信息技术行业的迅猛发展，本设计所采用的设备，在技术上产品硬件和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平，系统的功能和性能达到甚至超过同档次显示系统的先进水平。

3.多种输入方式的兼容性 

（1）LED显示屏不仅可播放电视及卫星电视节目，还可播放VCD、VCR、DVD、LD和各种自制视频信号节目，支持PAL、NTSC的各种制式，显示内容还可以是计算机上的各种图文信息； 

（2）丰富多彩的图文信息播放：

显示屏一方面可用于户外广告的播出，另一方面可进行新闻发布、重要通知、标语显示等，显示屏可显示文字、图形、图案、动画等。

2.2使用寿命的需求 

如此大型的显示屏，为了适应长期的广告播出，对显示屏的寿命应有较高的要求。

决定显示屏寿命最关键的因素是LED发光管的材料，本项目显示屏的LED发光管我们选择性价比最高的品牌 推荐使用强力巨彩。

2.3大视角的观看需求 

为适应场地大显示屏广告播出效果，使显示屏播出的广告在尽可能大的范围内观看，我们设计的显示屏使观众在各个角度都能观看到最佳的播出效果。

同时也必须选择最佳品牌的LED发光管。

第三章系统实现目标

我们认为本项目有两个重点：

1）        它是一套完整的实时显示系统；

2）        它是一套高性能的多媒体视频显示系统。

作为一套优秀的实时显示系统，其重心是稳定性好，可靠性高。

作为一套多媒体视频屏显示系统，其基本点是一个集光、电、机于一体的高智能化系统,其系统的好坏决定了系统的再现能力和纠偏能力。

再现能力反映的是显示系统显示效果的逼真度，它与色偏差、灰度级等一些光电参数有直接关系；纠偏能力反映的则是显示系统在外界环境变化的影响下，保证其原有的显示效果，其光电参数不发生偏移的能力。

以上两个方面，是本系统设计的主要实现目标。

3.1系统功能说明

我们的总体设计目标是，把本系统设计成为一套高可靠性、智能化的现场实时显示系统。

该系统应具备信息发布、图像显示、立体声响、调节控制、和远程编辑控制等基本功能。

3.2灵活多变的显示功能

本屏采用了多媒体和同步控制技术，其显示与播放可与控制计算机屏幕上的内容完全一致，LED显示屏上的图像色彩、缩放比例和显示尺寸，还可通过鼠标在计算机上随意调整。

具体功能如下：

◇文字显示 可以任意点阵显示中英文各种字体，有多种显示进入和退出方式，显示变换灵活。

◇表格显示 可绘制各种表格进行显示，表内数据既可利用编辑软件人工输入和更改，也可通过编制专用软件，从网上指定的数据库中自动采集显示。

   ◇图片显示 可将各种山水、人物图片放到显示屏上显示。

   ◇动画播放 可显示由动画软件制作的图文、动画内容。

◇视频播放 接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源，屏上可显示视频画面；接入闭路电视信号，屏上便可收看各频道的电视节目。

◇组合显示 利用编辑软件可将文字、图片、表格、动画和视频进行组合、迭加显示。

◇时间显示 可采集计算机内的当前时间，并适时地分幅显示，内容可包括：

年、月、日、星期、时、分、秒等等。

◇   亮度控制 可根据环境光照度，调整显示屏的亮度，以便达到最佳观看

效果。

3.3赏心悦目的音响功能

   可直接与高保真音响系统相联，实现有声显示。

音频系统可以达到现场声像同步的要求。

3.4特有的监测与安全保护功能

◇   环境亮度监测与显示屏体亮度的调节功能

◇     防静电技术的采用

◇   配电系统具有过压、过流、欠压、短路保护功能

3.5先进的局域网编辑与控制功能

◇   可实现局域网的编辑与控制

第四章系统构成

LED显示屏系统由显示系统、控制系统（含运行环境智能监控与安全保护系统、多媒体配套设备系统）、信息录入和节目制作终端等部分构成，如图4.1所示。

图中，控制机是视频处理器，在本系统中起控制显示屏播放的作用。

显示屏显示所需要的软件、显示内容、监测控制控制软件。

控制机置于机房中，信息录入、节目制作终端可置于本机房或异地办公室中。

利用有线电视接口可直接播放电视节目；电视现场直播，可通过摄像机给控制机提供电视信号，控制显示屏播放现场画面。

4.1显示系统

显示屏体：

LED发光器件组成的可控显示板（显示单元和灰度系统构成）。

结构骨架：

显示屏体支撑部分，含显示单元固定架、外框架和维护架等。

4.2控制系统

该系统计算机、多媒体卡、控制卡、扫描卡等构成，主要用于显示数据的编辑、处理与分配，并控制显示屏的显示。

控制软件：

显示软件、多媒体播放软件、导播软件、远程联网控制软件等。

4.3编辑系统

编辑系统的作用是完成显示屏显示内容的整理、编排和设计。

编辑完成后的显示内容，须由编辑系统送入控制系统才能进行有效的时时播放。

编辑软件:

显示编辑软件、多媒体制作软件等

4.4多媒体配套设备系统

该系统由视频输入、图文输入和音频输出等一些设备构成，主要用于显示数据与声音的采集、发生等。

视频设备：

摄像机、录像机、VCD/DVD等；

图文设备：

扫描仪、数码相机等；

音响设备：

音频功放、音箱等。

第五章系统显示控制电路设计

5.1系统电路原理

原理图如下图5.1所示。

图5.1系统电路原理图

LED显示屏显示控制系统由主控电路、数据分配电路、LED驱动电路三部分组成。

由主机控制电路产生相应的控制信号，并将来自计算机显示卡的显示数据存储到帧存储器中，然后将显示数据传输到数据分配电路。

显示数据通过数据分配电路在读出逻辑的控制下送到各个LED驱动电路，在LED屏幕上正确地把图像显示出来。

5.2控制系统实现的功能

本控制系统有效地实现了如下功能：

◇长线接收：

完成远距离的数据接收，有效消除干扰及共模噪声，保证数据接收的正确性。

◇时序控制：

产生系统所使用的各种时序信号非线性调整：

完成数据的非线性曲线调整，在系统中为2次γ校正。

◇灰度编码：

完成从1024级灰度中同屏抽取256级灰度。

◇亮度控制：

接收外部送来的控制命令，调整显示屏的亮度。

◇行列译码：

选择本控制系统控制行列范围。

第六章结构设计方案

该类设计包括显示屏体骨架结构、散热结构、安装方式与外表装饰四项内容，它们是显示屏工程中十分重要的设计项目，其设计的合理性直接关系到显示屏的整体使用性能、安全性、可维护性以及外形的美观。

在该项设计中，我们的基本做法是：

严格按照相关国标、行标要求，依据相关理论，分析客户需求，并结合我们以往的实际经验，经过本公司工程师、美工师的精心设计，最终完成该类设计工作。

6.1现场情况分析

   现场情况的分析与掌握是结构设计的首要环节。

可根据结构设计工程师在进行结构设计之前须进行现场实地考察，以此了解安装现场的情况，从而为确定安装方式、连接固定方式、散热方式、视线角度、承载能力计算等，提供设计依据。

在进行现场情况分析过程中，通常需客户提供如下要求与相关资料：

◇ 屏体安装方位与效果

◇ 安装位置建筑结构图

◇ 建筑结构的承载能力

◇ 现场施工要求与期限

 本公司结构设计师根据现场考察的结果，并依据客户的要求和获得的相关资料，将会做出一套完整的设计方案，具体内容包括：

骨架结构设计：

骨架结构图、边框架结构图、维护架结构图与技术要求

外观美学设计：

外观效果图、设计思想说明

6.2骨架结构设计

固定架：

屏体正面部分，用于连接和固定显示单元。

边框架：

屏体四周部分，用于支撑屏体、并与固定面连接。

骨架是整个显示系统的筋骨，设计施工中我们将把握如下几点：

◇骨架的刚性

◇连接强度

◇连接孔尺寸与位置精度

6.3外观美学设计

公司针对每块显示屏安装的环境，对其进行独特的造型设计，在设计阶段我们认真分析项目的需求，通过与客户的沟通，了解项目的需求关键，根据我们丰富的LED大屏幕制作经验以及原厂商的支持、参与，我们制定整个项目的设计方案，确保该方案能够满足系统的功能要求，并具有高实用性、高可靠性、高观赏性。

我们的设计原则是功能、结构、外形三位一体，协调统一。

既要保证显示屏的功能完善、结构合理、外观现代、大气，同时又要与周围环境很好的融合与呼应，让整个显示屏在所安装的环境中独具匠心。

第七章系统安全性保证

 7.1防静电设计

静电即相对静止不动的电荷（Electro-Static），通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。

静电放电即指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移（Electro-Static-Discharge）。

通常指在静电场的能量达到一定程度之后，击穿其间介质而进行放电的现象。

7.1.1静电产生的原因

从微观上说,根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。

由于不同物质原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平衡，产生静电现象。

从宏观上说,原因有:

物体间摩擦生热，激发电子转移；物体间的接触和分离产生电子转移；电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布；摩擦和电磁感应的综合效应。

7.1.2防静电的具体措施

◇采用防静电地板/地垫

◇安装离子风机和其它保护设备

◇使用接地工具和设备

◇在防静电区域设警示标志

7.2电磁屏蔽

对于LED电子显示屏，由于我们采用的是金属定位的单元结构，其本身已具有很好的电磁屏蔽作用，因此通常我们不再考虑其电磁屏蔽问题。

　　然而，通过电源线，电网上的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作。

同样，设备的干扰也可以通过电源线传导电网上，对网上其他设备造成干扰。

为了防止这两种情况的发生，我们将在设备的电源入口处安装一个低通滤波器，这个滤波器只容许设备的工作频率（50Hz）通过，而对较高频率的干扰产生很大的损耗，从而起到了很好的屏蔽保护作用。

7.3接地系统

7.3.1直流地接大地

就是把数字电路等位地与大地相接,它克服了直流地悬浮带来的问题,特别是在LED显示屏系统中有大量的静电荷积沉,还有人体静电都会影响设备的运行,所以采用直流地接大地后，为静电荷找到了通路。

   直流地接大地我们采用的是并联接地方法,这种接法各点间的电位差很小,可获得较低的接地阻。

    7.3.2安全保护

LED显示屏系统中的安全保护地是将所有显示单元的固定柱,通过安装骨架联接起来,再用接地母线将其接地或接到配电柜的中线上。

第八章系统软件

显示屏采用的是VGA全跟踪方式，从本质上说，所有在屏控计算机上运行的软件均可以显示。

本方案已涉及两种专用软件：

屏控软件和LED显示屏专用多媒体软件。

8.1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

8.2基本操作

✓图形动态播放多媒体文件播放

✓文本、超文本文件的播放

✓走马灯文字的播放

✓显示屏亮度、屏静止、坐标、大小等参数的控制

✓标签的制作

✓图像组播放

✓联机帮助

8.3基本方式

✓具有同时播放左右不同比例的画面及文字的功能

✓可满足文艺表演的使用要求

✓图文特技显示功能：

具有对图文进行编辑、缩放、滚动、动画等功能

✓可显示各种计算机信息、图形、图像及二、三维计算机动画，可叠加文字

✓播出系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息

✓有多种中文字体和字型可供选择，同时还可输入英文、西班牙文、法文、德文、希腊文、俄文、日文等多种文字。

有多种播出方式，如：

单/多行平移、单/多行上/下移、左/右拉、上/下拉、旋转、无极缩放等

第九章系统性能分析

9.1先进的控制技术

9.1.1高水准的显示屏灰度控制系统

显示屏灰度控制也是图像效果好坏的关键。

艾布纳公司采用了将图像进行1024级灰度编码，从中再取256级灰度显示，用硬件实现，实时性好，大幅度地提高了图像的显示效果。

在视频接收电路、存储电路、高速度写电路、显示屏控制扫描电路中都进行了抗干扰处理，且有150Hz的显示屏刷新频率，使显示屏具有了稳定的高质量的画面，保证真正256级灰度效果，画面色彩丰富，层次分明。

9.1.2 视频处理技术

为了使LED显示屏画面色彩逼真，控制系统采用组合式非线性校正技术，使显示画面更适合人眼的视觉特性，增强人眼视觉效果。

采用最先进的DPT控制技术，使图像边缘更加平滑，使视频图像更加清晰。

对比度增强技术，使视频图像更加透彻。

图像去拉毛、消噪声技术，使视频图像更加清晰稳定。

9.1.3 极佳的动态效果

显示屏的画面刷新频率达到150帧/秒，换帧频率达到60帧/秒，完全满足了显示视频图像的要求，保证了运动图像的强烈动感，且使整个画面无抖动、水波纹、频闪等不良现象。

9.2 完善的配电系统

显示屏是一个较大的电子设备，良好的配电设备是系统实现可靠工作的重要条件之一。

显示屏均配有专用的配电系统。

显示屏配电系统有以下特点：

◇在显示屏控制室直接开、关大屏，配电系统具有远程控制功能。

◇具有过流、短路、断电等多种保护功能，可自动处理各种应急情况。

9.3模块化设计

显示屏体结构采用模块化设计，使显示屏的安装、调试和维修极为简便。

从结构上保证了显示屏的整体安装平整度。

9.4功能强大的软件系统

显示屏播放软件：

实现多媒体节目系统的播放。

用户界面友好，功能强大，支持任何品牌的PC机的硬件及WIN98操作系统，所有软件可上网工作，因此本应用软件具备了远程控制功能，真正实现计算机屏幕上的所见即所显。

通过编程可自动选择播出设备，实现无人条件下的播出。

第十章显示屏技术介绍

LED电子显示屏系统构成图

LED多媒体彩色电子显示屏系统作为一整套工程化、系统化的高技术产品，它包括显示屏、接口、计算机及外围设备、多种信号获取手段和完善的软件环境等部分。

强力巨采显示屏的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。

互联网技术可以和未来的网络系统相连，包括局域网和广域网。

可以采用E1专线、CDPD技术、网络互联技术、联播技术。

通过上网，访问公司的网址，可以下载显示屏控制软件，方便实现软件升级，并可以在网上实时解答用户使用疑难。

通过上网，还可以获取大量的Internet信息。

第十一章 质量保证计划与验收

11.1设计标准

标准

完全响应

（1）SJ/T11141LED显示屏通用规范

（2）GB2421   电工电子产品基本环境试验规则 总则

（3）GB2422   电工电子产品基本环境试验规则 名称术语

（4）GB2423.1 电工电子产品基本环境试验规则 低温试验方法

（5）GB2423.2 电工电子产品基本环境试验规则 高温试验方法

（6）GB8898-88电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有

关设备的安全要求

（7）GB9366-88计算机站场地安全要求

（8）GBJ65-88 工业与民用电力装置的接地设计规范

（9）GBJ79-85 工业企业通信接地设计规范

（10）SDJ8-98 电力设备接地设计技术规程

完全响应

第十二章 质保服务与培训

对于《LED全彩显示屏工程项目》在质量保证期内，公司负责保质壹年，终身维护。

服务工作由公司工程技术部、售后服务小组密切配合、共同承担。

由显示屏系统售后服务小组跟踪服务。

12.1、质量保证期

本公司提供货物均属全新、未使用过的原装合格正品，并保证所提供货物的开箱合格率为100%，外观和内在质量都不得有任何问题。

12.2、培训

1.能够熟练操作显示屏系统，并能处理基本故障，保证LED显示屏系统安全、正常地运行。

·系统操作程序及管理

·系统软件操作

·各种相关设备的技术条件、使用、操作

·发光管的性能及特点

2．现场培训

·系统软件的安装

·显示信息的日常维护

·简单的软件故障处理

·简单的硬件故障处理

·遇故障无法自行处理的应急措施

·系统日常维护、保养、管理、使用

3.培训人数、地点：

·培训人数为两人

·现场培训地点在显示屏控制现场

整个技术培训最终的目的是：

使操作维护人员能了解系统组成、结构，熟练掌握操作维护方法，管理人员能使用并管理整套大屏幕及附属系统设备，从而保证LED显示屏系统安全、正常的运行：