体育场全彩LED屏系统设计毕业论文.doc

体育场全彩 LED 屏系统设计 摘摘 要要 现代信息社会中 作为信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展 二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代 LED 显示屏作为平板显示的主导 产品 无疑会有更大的发展空间 将会在信息显示领域得到广泛应用 体育场 全彩 LED 屏可实现赛场信息显示 计时计分 竞赛信息处理及声像同步播放等 功能 使体育场满足大型体育赛事和集会的需求 本论文利用 TB62726AF 作为 恒流源驱动芯片 直接对单个 LED 发光管进行驱动 使输入每个 LED 管的电流 大小恒定 保证每只发光管发光效果一致 从而使全彩 LED 屏具有较好的白平 衡效果 此外 本论文还讨论了体育场全彩 LED 屏的系统构成和设计注意事项 关键词 LED 显示技术 恒流源 STADIUM COLOR LED SCREEN SYSTEM DESIGN ABSTRACT In the modern information society display product and the technology as information media develops rapidly the 21st century will be the panel display time the LED display monitor play a role of panel display s leading product would have the vast potential and would be used in the information display domain The stadium color LED screen would realize functions such as information demonstration time and score display competition information management and sound and image synchronization broadcast make the stadium to satisfy the demand of large scale sports event and assembly This paper used TB62726AF to be permanent chip and driven individual LED directly TB62726AF would make each LED s electric current to be constant and guarantee each LED s effect to be consistent thus the color LED screen would have a better white balanced effect In addition this paper discussed the stadium color LED screen system constitution and the design matters needing attention KEY WORDS LED display technology constant current source 目目 录录 中文摘要 I 英文摘要 II 前 言 1 1 LED 显示屏设计的理论基础 2 1 1 LED 显示屏的特点 2 1 2 LED 显示屏的组成 2 1 3 LED 显示屏的发展过程 3 1 4 LED 显示屏的行业发展 4 1 5 LED 显示屏应用领域 5 2 LED 显示屏在体育场中的应用 6 2 1 LED 屏在体育场中的应用背景 6 2 2 体育场全彩 LED 屏系统拓扑结构图 7 2 3 体育场全彩 LED 屏系统功能要求 8 2 3 1 显示功能 8 2 3 2 计时计分功能 8 2 3 3 竞赛信息处理功能 8 2 3 4 应急处理功能 9 2 4 体育场全彩 LED 屏系统主要技术指标 9 2 5 体育场全彩 LED 屏系统设计要点 11 3 LED 屏系统设计 12 3 1 LED 屏系统构成 12 3 1 1 发送卡 DB2002 全彩主控卡 12 3 1 2 接收卡 HUB 扫描板 14 3 1 3 整体控制系统 14 3 1 4 环境监测系统 15 3 1 5 编辑系统 15 3 2 灯板及驱动板电路设计 16 3 2 1 灯板电路工作原理分析 16 3 2 2 驱动板电路原理 18 4 系统设计中应注意的问题及解决方法 21 4 1 马赛克的消除 21 4 2 白平衡处理 22 参考文献 23 致 谢 24 前前 言言 二极管 Light Emitting Diode 简称 LED 是利用半导体 P N 结电致发光 原理产生红 绿 蓝颜色 是 2O 世纪 6O 年代末发展起来的一种半导体显示器 件 9O 年代以来 全球信息产业高速增长 信息技术各个领域不断突破 LED 显示屏在 LED 材料和控制技术方面也得到大幅度的提高 LED 显示屏经历了从 单基色 双基色图文显示屏 双基色图像显示屏 到三基色 全彩色 视频显示 屏的发展过程 在这个发展过程中 LED 的亮度不断提高 纯绿色和纯蓝色 LED 得到快速而有效地应用 系统控制的集成度不断提高 软件功能不断完善 产 品成本不断降低 应用范围不断扩大 在体育场中利用 LED 屏可实现赛场信息 显示 计时计分功能 竞赛信息处理功能及声像同步播放功能 使体育场与现 代化接轨 将 LED 屏的信息传播功能在体育场充分地显示出来 本论文利用 TB62726AF 芯片作为恒流源驱动 可以使 LED 屏达到良好的白平衡效果 1 LED 显示屏设计的理论基础 1 1 LED 显示屏的特点 LED显示屏是一个大型的媒体显示设备 采用红 绿 蓝的发光二极管 LED 组 合形成 具备产生白色光束以及上百万种色彩的光影效果的能力 它采用低电 压扫描驱动 具有如下优点 1 耗电省 比其它技术要省电达50 以上 2 使用寿命长 10万小时 3 成本低 4 亮度高 可做成户外型 5 视角大 可达120度 6 可视距离远 7 规格品种多 在上述优点下结合视频技术 多媒体技术而发展应用的显示媒体技术 LED 显示技术克服了CRT 阴极射线管 液晶 等离子 投影等显示技术寿命短 功 耗大 成本高 亮度低 无法做成户外型 规格单一的缺点 而在显示功能上 又可和以上显示媒体同步 并可面向对象在功能和规格方面可根据不同的客户 需要量身订做 在功能上LED显示屏可显示各类中外文字体 动画 图片 影视 节目等内容 及有多种内容显示方式 如文字上移 下移 左移 右移 滚动 展开 闭合等等 显示文字的大小可在屏控电脑上随意调节 操作上配备界面 友好的控制软件 用户利用电脑可随时在LED显示屏上发布各类通知或其他文字 信息 我们亦可根据客户的需求给LED显示屏加装网络控制功能 实现在网络上 一台或多台电脑控制LED显示屏 1 2 LED 显示屏的组成 LED显示系统由计算机专用设备 显示屏幕 视频输入端口和系统软件等组 成 计算机及专用设备 计算机及专用设备直接决定了系统的功能 可根据用 户对系统的不同要求选择不同的类型 其主要设备包括录像机 摄像机 DVD播 放器等 显示屏幕 显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号 驱动LED发光产 生画面 并通过增加功放 音箱输出声音 视频输入端口 提供视频输入端口 信号源可以是录像机 影碟机 摄像 机等 系统软件 提供LED播放专用软件 比赛软件及LED演播室软件 1 3 LED 显示屏的发展过程 1990年以前LED显示屏的成长形成时期 一方面 受LED材料器件的限制 LED显示屏的应用领域没有广泛展开 另一方面 显示屏控制技术基本上是通讯 控制方式 客观上影响了显示效果 这一时期的LED显示屏在国外应用较广 国 内很少 产品以红 绿双基色为主 控制方式为通讯控制 灰度等级为单点4级 调灰 产品的成本比较高 1990 1995年 这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期 进入九十年代 全 球信息产业高速增长 信息技术各个领域不断突破 LED显示屏在LED材料和控 制技术方面也不断出现新的成果 蓝色LED芯片研制成功 全彩色LED显示屏进 入市场 电子计算机及微电子领域的技术发展 在显示屏控制技术领域出现了 视频控制技术 显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰 显示屏的动态 显示效果大大提高 这一阶段 LED显示屏在我国发展速度非常迅速 产品应用 领域涉及金融证券 体育 机场 铁路 车站 公路交通 商业广告 邮电电 信等诸多领域 特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅 增长 LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成 LED显示屏产业成 为新兴的高科技产业 1995年以来 LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的 时期 同时LED显示屏产业内部竞争加剧 形成了许多中小企业 产品价格大幅 回落 应用领域更为广阔 产品在质量 标准化等方面出现了一系列新的问题 有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导 目前这方面 的工作正在逐步深化 在国内市场上 国产LED显示屏的市场占有率近100 国 外同类产品基本没有市场 四十三届世乒赛主会场天津体育中心 京九铁路 北京西客站 首都机场 浦东机场等均由国内代表企业中标 技术水平相对领 先 1 4 LED 显示屏的行业发展 1995 年以前 LED 显示屏的生产无行业规范 1996 年原电子部委托蓝通公 司制定 LED 显示屏通用规范 1998 年 1 月正式作为电子行业标准发布实施 使 LED 显示屏产业标准化工作开始走向规范 1998 年初 中国光协光电器件分 会加强了 LED 显示屏行业的管理和业务 在引导规范行业发展 开展光电器件 与 LED 显示屏产品技术及检测标准交流协调等方面积极开展工作 目前正在就 标准体系和具体标准的建立组织力量进行有关工作 随着产品标准体系的形成 和系列标准的实施 LED 显示屏产业在向健康有序的方向发展 高亮度 全彩化 蓝色及纯绿色 LED 产品自出现以来 成本逐年快速降低 已具备成熟的商业化条件 基础材料的产业化 使 LED 全彩色显示产品成本下 降 应用加快 以全彩色 26 显示屏为例 1996 年的产品市场价格每平方米 在 14 万元左右 1999 年已降至 10 11 万人民币 m2 LED 产品性能的提高 使 全彩色显示屏的亮度 色彩 白平衡均达到比较理想的效果 完全可以满足全 天候的环境条件要求 同时 由于全彩色显示屏价格性能比的优势 预计在未 来几年的发展中 全彩色 LED 显示屏在广告媒体中会越来越多地代替传统的灯 箱 霓红灯 磁翻板等产品 体育场馆的显示方面全彩色 LED 屏更会成为主流 产品 全彩色 LED 显示屏的广泛应用会是 LED 显示屏产业发展的一个新的增长 点 标准化 规范化 材料 技术的成熟及市场价格的基本均衡之后 LED 显 示屏的标准化和规范化将成为 LED 显示屏发展的一个新趋势 近几年业内的发 展 市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段 几番价格回落 调整达到基本均衡 产品质量 系统的可靠性等将成为主要的竞争因素 这就 对 LED 显示屏的标准化和规范化有了较高要求 业内一些骨干企业已开始在企 业实施 ISO9000 系列标准 行业规范和标准体系的形成 对产品的检测有了相 对统一的认识和评判依据 生产条件差 技术性不强 售后服务体系不完善的 企业将受到市场的淘汰 预计今后几年内一批小规模 LED 显示屏厂商会逐步淡 出 行业的发展趋于有序 信息化社会的形成 信息领域愈加广泛 LED 显示屏的应用前景更为广阔 预计大型或超大型 LED 显示屏的主流产品局面将会发生改变 适合于服务行业 特点和专业性要求的小型 LED 显示屏会有较大提高 面向信息服务领域的 LED 显示屏产品门类和品种体系将更加丰富 部分潜在市场需求和应用领域将会有 所突破 如公共交通 停车场 餐饮 医院等综合服务方面的信息显示屏需求 量将有更大的提高 大批量 小型化的标准系统 LED 显示屏在 LED 显示屏市场 总量中将会占有多数份额 我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时 产品技术推陈出新 一直保持比 较先进的水平 90 年代初即具备了成熟的 16 级灰度 256 色视频控制技术及无 线遥控等国际先进水平技术 近年在全彩色 LED 显示屏 256 级灰度视频控制 技术 集群无线控制 多级群控技术等方面均有国内先进 达到国际水平的技 术和产品出现 LED 显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产 并得到应用 1 5 LED 显示屏应用领域 LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域 主要包括 体育场馆信息显示 LED 显示屏已取代了传统的灯泡及 CRT 显示屏 四十 三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频 LED 显示屏 受到普 遍好评 上海体育中心 大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了 LED 显示屏作为信息显示的主要手段 道路交通信息显示 智能交通系统 ITS 的兴起 在城市交通 高速公路 等领域 LED 显示屏作为可变情报板 限速标志等 替代国外同类产品 得到 普遍采用 证券交易 金融信息显示 这一领域的 LED 显示屏占到了前几年国内 LED 显示屏需求量的 50 以上 目前仍为 LED 显示屏的主要需求行业 上海证券交 易所 深圳证券交易所及全国上万家证券 金融营业机构广泛使用了 LED 显示 屏 机场航班动态信息显示 民航机场建设对信息显示的要求非常明确 LED 显示屏是航班信息显示系统 FIDS Flight information Display system 的首 选产品 首都机场 上海浦东国际机场 海口美兰机场 珠海机场 厦门高崎 机场 深圳黄田机场 广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了 国产的 LED 显示屏产品 港口 车站旅客引导信息显示 以 LED 显示屏为主体的信息系统和广播系 统 列车到发揭示系统 票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统 北 京站 北京西站 南昌站 大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家 提供的产品和系统 调度指挥中心信息显示 电力调度 车辆动态跟踪 车辆调度管理等 也 在逐步采用高密度的 LED 显示屏 邮政 电信 商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示 遍布全国 的服务领域均有国产 LED 显示屏在信息显示方面发挥作用 广告媒体新产品 除单一大型户内 显示屏作为广告媒体外 国内一些城 市出现了集群 LED 显示屏广告系统 列车 LED 显示屏广告发布系统也已在全国 数十列旅客列车上得到采用并正在推广 2 LED 显示屏在体育场中的应用 2 1 LED 屏在体育场中的应用背景 学校体育场馆的显示屏主要用于各种体育比赛信息的发布以及显示文字动 画 视频图像等 是现场最重要的信息发布载体之一 是学校体育场馆诸多设 施中的 灵魂 的设备 2O 世纪 90 年代以前 国内学校修建配备显示屏的体 育场馆主要集中在高校 使用的显示屏大都以灯泡为显示光源 20 世纪末期 有条件的学校开始修建体育场馆 部分学校的体育场馆安装了 LED 显示屏 同 时 早期修建的高校体育场馆陆续将灯泡显示屏更新换代为 LED 显示屏 目前 LED 显示屏已成为各类学校体育场馆显示屏的主要选择 体育场馆的专业性及 其使用环境决定了 LED 显示屏的框架结构设计和电路结构设计与其他显示屏不 同 同时 由于体育场馆 LED 显示屏的使用频率相对不高 一旦使用 必定是 观众聚集 出现任何故障都会带来负面影响 因此其质量要求更高 使用和维 护必须简便 电路结构设计应当能够让用户在现场及时排除临时的故障 因此 学校体育场馆显示屏的功能比其他场所的显示屏要求更高 文字 动画 视频 图像仅仅是基本功能 系统功能软件应涵盖能够举办的所有体育比赛项目的计 时 记分等比赛信息的发布 以及集会中的文字 图像显示功能 2 2 体育场全彩 LED 屏系统拓扑结构图 视频处理器 及光纤传输 LED显示屏 打印机 SD 扫描仪 ABCDEFGH SELECTED ON LINE HUB 24秒倒计时 计时计分器 比赛钟 北京时间钟 数字电视 视音频矩阵开关 视频隔离器 摄像机 录像机 电视转播车 DVD DVD 播放器 图 2 1 系统拓扑结构示意图 说明 DVD 摄像机等外部设备与视音频矩阵开关 中央控制器 相连 中 央控制器将所有的多媒体设备集中在控制面板上操作 使复杂的控制变得直观 明了 操作人员只需坐在控制室通过控制面板方便地切换所需显示的内容 利 用电脑通过网线或光纤 传输距离较长使用 将音视频信号传送给 LED 屏利用 装配在电脑中的电视卡的有线电视接口可直接播放有线电视节目 可通过摄像 机给电脑提供电视信号 控制显示屏播放现场画面 也可使用比赛软件显示赛 场比分等赛场状况信息 2 3 体育场全彩 LED 屏系统功能要求 2 3 1 显示功能 1 实时整屏显示动态视频图像 实现现场转播 2 可转播闭路电视及卫星电视节目 3 可播放录像机 影碟机等视频节目 4 支持PAL NTSC等各种制式 5 可显示各种计算机信息 图形 图像及二维动画 6 除显示中文 英文外 还可有多种文字可供选择 7 具有多种播出方式 左右 上下滚动 左右 上下推动 旋转 缩放 闪烁 放大 缩小 拉长等方式 8 可播放不同格式的图形 图像文件 9 可实现全彩色视频屏音频 视频信号同步播放 2 3 2 计时计分功能 1 通过电子裁判打分器 可实现篮球 排球等比赛的记分功能 并可显 示各种有关信息 如比赛队名 比分 进球运动员 换人和红 黄牌 警告等信息 2 通过串行输入输出口和终点计时系统连接 实时显示竞赛成绩 3 具有北京标准时间计时功能 指时钟 2 3 3 竞赛信息处理功能 1 比赛时用中英文显示双方队名 每队得分 每名队员的犯规次数 全 队犯规次数 得分和犯规分别由两名裁判控制 全队犯规次数能自动 累计 2 可显示竞赛网上的其它数据 3 特别通告 当运动员破纪录时 大屏将及时显示特别通告 表示祝贺 4 根据赛程 将自动显示即将举行的竞赛项目内容及相关信息 5 配有网络接口 可与计算机联网 同时播出网络信息 实现网络控制 2 3 4 应急处理功能 体育馆LED显示屏常常用于重大政治活动 因此LED显示系统的可靠性以及 故障应急处理至关重要 LED显示屏设计在可靠性之上的原则下 增加了如下应 急处理功能 1 各种信息发布可在联网状况下工作 当网络出现故障时 编辑机和播 放机可互联为对等网 脱离竞赛信息网独立工作 编辑机中存有网络 故障前竞赛信息网中存有的各种库文件 静态信息和动态信息 同时 编辑机可进行手工信息录入 确保LED显示屏信息发布系统正常工作 2 LED显示系统的各种自动调整均可切为手动调整 这样 各种自动调整 的闭环系统可强切为开环系统 防止闭环系统中的某个环节故障导致 整个系统的瘫痪 如 亮度自动调整 信息自动发布系统等 2 4 体育场全彩 LED 屏系统主要技术指标 图 2 2 显示屏屏体结构简图 表 2 1 全彩 LED 屏系统主要技术指标 发光二极管 进口 像素矩阵块 序号项 目参 数 1 像素组成2 纯红 1 纯绿 1 纯蓝 2 像素矩阵块16 点 16 点连体 模组 序号项 目参 数 1 模组像素矩阵32 列 24 行 2 模组外形尺寸800mm 宽 600mm 高 3 箱体材料钢质 4 结构安装方式快速连接箱体 整屏技术参数 序号项 目参 数 1 整屏面积8 2m w 6 2m H 50 84 平米 2 整屏像解度1600 点 平米 3 物理像素密度 动态像素密度 视觉像素密度 1600 像素 6400 像素 3200 像素 4 亮度 2000cd 5 视角 半直角 水平 150 垂直 上 75 下 75 6 视距5 200m 7 驱动方式TB62726AF 恒流源驱动 8 刷新方式静态锁存 无共享驱动器 9 亮度调节32 级手动 自动 10 灰度等级红绿蓝灰度非线性纠偏后各 8bit 纠偏编码各 16bit 11 显示颜色16777216 种 12 最大换帧速度 100HZ 13 最大刷新频率 480HZ 14 像素失控率小于万分之一 没有常亮点 15 控制距离 150m 16 整屏最大功耗100KW 平均 70KW 17 整屏连续工作时间24 小时 18 无故障工作时间5000 小时 像素管寿命 10 万小时 19 工作环境温度 15 55 20 工作环境湿度 20 70 RH 21 电源保护具有超温 过流 过压等技术 22 屏体防护防锈 防尘 防静电 23 软件接口标准计算机网络接口 24 工作电源 AC46 54HZ 220V 15 380V 10 三相五线制 接地电阻小于 3 2 5 体育场全彩 LED 屏系统设计要点 近年来 视频 LED 电子显示屏以其亮度高 色彩鲜艳等特点 作为继电视 广播 报纸 杂志之后的另类媒体 被广泛地应用于广场 机场 车站 港口 体育中心等公共场所 但随着人们对一块块显示屏开播喝彩声的消失 令人惋 惜的现实无情地展现在了大众面前 昔日亮丽无比的电子显示屏在使用一年后 的时间里 亮度大幅度衰减 色彩严重失真 电路被腐蚀 老化带来的火灾隐 患到了令人发指的地步 一块块电子显示屏变成了一片片破旧不堪的黑色补丁 贴在各大城市的显要之处 既浪费了投资 又影响了市容 由于 LED 波长越小 能量越大 其衰减也就越快 因此在实际中 红色的 LED 呈现的是一条平稳的衰减曲线 绿色的衰减曲线下降的就稍快一些 而蓝 色的衰减曲线在 1000 小时时就产生了严重的下降 这样即是在电子显示屏刚投 入使用时表现有较好的白平衡效果 快则三 五个月 慢则一 二年 由于红 绿蓝的衰减特性不一致 电子显示屏的白平衡也就会被严重破坏 有鉴于此 视频 LED 电子显示屏的设计目标是 高可靠性保证其在长久稳 定工作 高保真性保证其色彩还原最大程度地与 PAL NTSC 色度空间持久相交 灰度深处理及运动补偿保证视频图像清晰 连续 为确保达到以上目标 在设 计上从以下几个方面着手 1 严格按照色度空间表选择 LED 光材料 确保色彩还原的失真度最小 2 严格按照 LED 衰减曲线设定工作点 确保 LED 与 PAL NTSC 色度空间持 续相交 3 采用合适的驱动设计 对屏体进行全方位防护 包括防雷击 防静电 防腐 防水 防潮 防温等 同时对开关电源更换低温管 硅胶处理 进行二次防护措施 3 LED 屏系统设计 3 1 LED 屏系统构成 3 1 1 发送卡 DB2002 全彩主控卡 1 功能特点 1 支持多媒体视频卡和 DVI 接口显示卡 可以连接多媒体视频卡或 DVI 接口 显示卡 2 单网线传输 一条标准超五类网线传输 768 160 点阵数据 3 一拖多功能 一块全彩主控卡可带任意多接收卡 即任意多显示屏 可屏 幕分割 4 一卡多用 一套主控卡系统既可用与室内屏又可用于室外屏 5 支持远距离传输 采用先进的数据传输技术 使用千兆网高数据通讯芯片 防静电 支持无中继的远距离传输 传输最大距离 130 米 并实现 100 数 据恢复 6 图片质量完美 无失真地接收多媒体视频卡或 DVI 显示卡输出的 24BitGRB 数字信号 帧频与多媒体视频卡相同 即每秒不小于 60 帧 2 工作原理 DB2002 全彩主控卡采集多媒体视频卡或 DVI 接口显示卡的视频数据输出 然后通过标准的超五类网线无失真地将多媒体视频卡或 DVI 显示卡输出的 24Bit RGB 数字信号输出给 LED 屏体后面的 HUB 扫描板 HUB 扫描板再将各灰度 级的视频数据输出到 LED 显示屏上 DB2002 主控卡示意图如图 3 1 与多媒体视频卡相连 V2 V1 P L RG453 RG452 RG451 产生1 8V电压 产生3 3V电压 图 3 1 DB2002 主控卡示意图 RG451 为数据输出网口第一口 通过一根标准超五类线连接到第一块 HUB 扫描板数据输入网口 RG452 为数据输出网口第二口 通过一根标准超五类线连接到第一块 HUB 扫描板数据输入网口 RG453 为数据输出网口第三口 通过一根标准超五类线连接到第一块 HUB 扫描板数据输入网口 DB2002 主控卡设置为 P 卡 L 卡 P 卡的设置可通过 JP2 短路子来设定 如图 3 2 图 3 2 DB2002 主控卡设置图 3 主控卡系统组成 DB2002 全彩主控卡 LED 屏专用显卡 2004 版 HUB 扫描板 如图 3 3 所示 DB2002 全 彩 主控卡 标准超 5 类网线 HUB 扫描板 显 示 屏 计 算 机 DVI 接口显示卡 图 3 3 主控卡系统连接图 说明 将 DVI 转结板套接到 DB2002 主控卡上 然后用 DVI 传输线将 DVI 接 口显示卡的 DVI 接口和全彩主控卡的 DVI 接口相连 3 1 2 接收卡 HUB 扫描板 由于所显示图象的每种颜色是由红 绿 蓝三基色不同比例混合而成 HUB 扫描板接收来自 DB2002 主控卡的 24Bit RGB 数字信号 将所显示的图象颜色分 解成有一定灰度级的红 绿 蓝三色 然后分配给驱动板上的 TB62726 芯片 驱动 LED 发光管 从而使显示屏显示图象 扫描板示意图如图 3 4 图 3 4 LED HUB 扫描板示意图 3 1 3 整体控制系统 该系统由计算机 多媒体卡 控制卡 DB2002 主控卡 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 整体控制系统如图 3 5 V C D D V D 摄 像 机 有 线 电 视 电 视 卡 计 算 机 全彩色显示屏 DB2002全 彩主控卡 DVI接口显 示卡 HUB扫描 板 HUB扫描 板 HUB扫描 板 显示器 中央控制器 控制面板 图 3 5 显示屏控制系统连线图 3 1 4 环境监测系统 位于屏体后部 具有温度传感器是屏体的保护部分 它测出屏体中的最高 温度传给控制室 操作人员可以在控制室的七段式数码显示器上读出当时屏体 中的温度 3 1 5 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播放 3 2 灯板及驱动板电路设计 3 2 1 灯板电路工作原理分析 灯板是由 LED 发光器件组成的可控显示板 是构成 LED 屏体的基本单元 由六个灯板上下拼装组成一个灯箱 16 48 点阵 LED 显示屏就是由若干这样 的灯箱拼装而成 其灯板正面简图如图 3 6 所示 灯板原理图如图 3 7 所示 灯板 PCB 图如图 3 8 所示 334mm 图 3 6 灯板正面简图 由 2 红 1 绿 1 蓝四个发光二极管组成一个像素 整个显示屏就是由无数 这样的像素组成 当各色光的光通量比例满足 R G B 1 4 5907 0 0601 关系式时即可得到白光 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 8 Jun 2005 Sheet of File C Docum ents and Settings taotao My Documents MyDesign3 ddbDrawn By 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J1 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J5 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J2 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J6 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J3 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J7 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J4 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 2122 2324 2526 2728 2930 3132 3334 3536 3738 3940 4142 4344 4546 4748 4950 J8 HEADER 25X2 red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED blue LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED green LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED red LED VCC 5V 原原1 原原原原原 原原原原原 图 3 7 灯板原理图 图 3 8 灯板 PCB 图 3 2 2 驱动板电路原理 由于 LED 波长越小 能量越大 其衰减也就越快 因此在实际中 红色的 LED 呈现的是一条平稳的衰减曲线 绿色的衰减曲线下降的就稍快一些 而蓝 色的衰减曲线在 1000 小时时就产生了严重的下降 为了有效地保持 LED 屏的白 平衡 本论文采用了 TB62726AF 芯片作为恒流源驱动芯片 与其他恒压源芯片 相比 恒流源芯片能够在负载变化时保持驱动电流不变 即发光二极管上电流 恒定 电流恒定使得发光管亮度恒定 而恒压源芯片是通过限流电阻来保证发 光管的电流恒定的 恒流源驱动电路直接对单个 LED 发光管进行驱动 使输入 每只 LED 管的电流大小恒定 从而保证每只发光管发光效果的一致性 1 1 TB62726AFTB62726AF 芯片芯片 该芯片由十六位串入并出 串入串出移位寄存器 十六位数据锁存器和十 六位恒流驱动器三部分构成 移位寄存器接收串行输入数据 输出串行数据 并提供送往锁存器的并行数据 驱动器输出的电流值可以通过外部电阻控制 达到恒流输出 1 1 TB62726AFTB62726AF 芯片管脚图芯片管脚图 图 3 9 TB62726AF 芯片管脚图 2 2 TB62726AFTB62726AF 芯片管脚功能芯片管脚功能 表 3 1 TB62726AF 芯片管脚功能表 管脚号管脚名称作用 1GND 接地端为逻辑控制 2SERIAL IN 移位寄存器的输入端 3CLOCK 时钟信号输入端口 上升沿移位数据循环 4LATCH 数据输入闸门端口 锁存器低电平锁存数据 高电平不锁存 5 20OUT 0 15 直流输出端口 21ENABLE 输出控制端口 23R EXT 输入终端被使用连接一个外在电阻器 这调控了输出电流 24VDD 3 3V 5V 电源电压端 3 3 TB62726AFTB62726AF 芯片功能框图芯片功能框图 图 3 10 TB62726AF 功能框图 该芯片在时钟脉冲上跳沿作用下进行数据的锁存与传输 当锁存端 LATCH 为高电平 使能端 ENABLE 为底电平时 在 CLOCK 作用下从串行输入端 SERIAL IN 输入 n 个连续的串行数