P10士兰室内全彩方案分解

1、天津北宁大舞台LED屏设计方案 天津金隆科技发展有限公司 2010年4月第一章 概 述一、 LED显示屏简介二极管（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、兰颜色。是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件；七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化；进入八十年代，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏，八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示

2、屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。 LED显示屏发展经历了三个阶段： * 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

3、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，从初期的几家企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产值几亿元，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

4、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。我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。据不完全统计，至1998年底，年度销售总额在1000万元以上的企业有20多家，其销售总额达6亿元左右，占行业市场总额的85%以上。全国从事LED显示屏的各类企

5、业有100余家，从业人员近6000人，行业年度销售总额近8亿元人民币，1996年、1997年的增长速度均保持40%左右，1998年略有回落。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。 二、 LED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：* 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

6、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。* 体育场

7、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。* 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

8、作用。* 广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，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。三、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

9、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。 现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入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之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。 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。以全彩色户外26显示屏为例，1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右，1999年已降至78万人民币/m2，LED产品

10、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，完全可以满足户外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显示屏在户外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，

11、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

12、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。LED显示屏产业培养形成了一批LED显示

13、屏科技队伍，在全国LED显示屏行业的从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。四、LED显示屏组成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。* 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，支持NTSC、PAL、S

14、_Video等多种制式。* 系统软件：提供LED播放专用软件，powerpoint或TL2006视频播放软件。第二章 LED显示屏技术指标一、 系统设计依据* SJ/T11141 LED显示屏通用规范* GB2421 电工电子产品基本环境试验规则 总则* GB2422 电工电子产品基本环境试验规则 名称术语* GB2423 电工电子产品基本环境试验规则 低温试验方法* GB2424 电工电子产品基本环境试验规则 高温试验方法* 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* GB9366-88 计算机站场地安全要求* GBJ65-88 工业与民用电力装置的接地

15、设计规范* GBJ79-85 工业企业通信接地设计规范* SDJ8-98 电力设备接地设计技术规程二、系统设计概述近年来，室内外显示屏视频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候的时间里，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。究其根源就

16、在于LED电子显示屏制造厂家对光材料的选用不严谨，对屏体的防护不重视。实际上国内各大家电生产厂家已经给LED电子显示屏制造行业积累了丰富的切实可行的现成法宝：高品质的制造+细致入微的防护。有鉴于此，室内外视频LED电子显示屏的设计目标是：高可靠性保证其在户内户外长久稳定工作；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，我们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. 吸

17、取数字电视应用技术，加强灰度深处理和运动补偿，确保视觉效果；4. 运用独有的改进DPT复合像素技术，获取更加细腻的显示图像；5. 室外显示屏根据白天和夜晚等室外环境变化自动调节亮度。6. 采用独有的驱动设计，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。下面对以上6点进行说明： 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；为确保LED度色度空间最大程度地与PAL/NTSC相交，依据NICHIA提供的色度空间图(Chromaticity Diagram)，我们选择的红绿兰色坐标顺次是R1、G2、W1。以上选择解决不了两个色度空间的差集部份，因此还需对其进

18、行空间变换，以确保将视频图像高保真地在LED显示屏上再现出来。如下图所示：同时由于LED驱动电流大小会影响波长，为确保色彩还原的失真度最小，必须依据正向电流与LED波长的曲线，设定LED的工作点。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；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，而兰色的衰减曲线在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，由于红绿兰的衰减特性不一致，电子显示屏的白平衡也就会被严

19、重破坏。我们采用专用的LED恒流源芯片，将其设定在稳定的恒流区，锁定LED工作点，以尽可能地延缓绿、兰LED的衰减速度，尤其是延缓兰LED的衰减速度，以确保预先设定的LED与NTSC/PAL色度空间持续相交。另一方面，红色LED的亮度对于温度的变化是相当敏感的（如上图所示），在白平衡的动态调整中，必须考虑到以环境温度参数为自变量之一，自动选择最合适的红色匹配曲线。否则由于户外温度的变化，电子显示屏的白平衡效果就会出现时好时坏的现象。我们通过两种办法来实现它：1）在主控机上预装有经验选择曲线，以人工方式直接选择；2）在屏体安装环境监测模块，由灰度控制系统自动选择匹配曲线。对于显示效果要求高的某些

20、户内显示屏，与温度相关的控制功能亦可以省略，但对于户外显示屏，则是必不可缺的。3吸取数字电视应用技术，加强灰度深处理和运动补偿，确保视觉效果；我们设计的LED电子显示屏，充分吸取了现代数字电视技术，除具备常规的控制功能外，另具备梳状滤波运动补偿功能，在而产生清晰、细腻图像的同时，仍不错过各种运动的精彩瞬间。因为一般显示屏对运动图像的表现效果不理想，通常在运动的图像中很容易出现锯齿、抖动现象，影响画面的清晰度，如高速度的滑冰运动，运动员的手臂摆动速度很快，若没有梳状滤波和运动补偿处理，高速运动的手臂很难被看清楚。在视频前端我们选用了PHILIP专为HDTV开发的前端处理芯片，实现了梳状滤波和运动

21、补偿处理，明显地改善了显示效果。下图是不采用相关技术和采用相关技术的对比图。 针对LED显示屏的单点工作的特性，我们还采用了二级运动补偿技术。在每一块灰度控制板上，由FPGA/CPLD控制两级缓存，实现图像分块后二次复合时运动补偿处理即EDTV技术，一方面实现了相邻帧的复合处理，另一方面在显示屏水平和垂直方向实现了一幅完整画面的同时再现，既增加了图像的清晰度，又消除了两幅相邻图像之间产生的串扰。实现该功能的主要手段是通过双存贮器，我们在灰度控制系统中以六片大容量的SRAM为基本组件，将图像分解为数块后以并行方式对其进行高速处理运算。其效果示意图如下：为确保图像的清晰度和画面的景深，我们还采用了

22、16位灰度深处理技术。以GAMMA曲线和经验数据模型为算法依据，在所划分的8位子亮度空间里，均具有256级的灰度控制能力，再将相邻的子亮度空间合并为一个完整的视频表现空间，从而获得细腻的灰度表现力，提高画面的清晰度和景深。要达到此目的，GAMMA曲线的数学模型必须是基于16Bit的，为此我们专门开发了基于此数学模型的GAMMA生成器，可针对单个基色进行不同GAMMA值的运算及测试。最终选定的GAMMA曲线由主控系统中的专用FPGA进行选择后与当前图像进行运算变换，运算后的图像由双缓存管理系统处理。依据电子显示屏的类型或应用场合不同，我们提供10Bit或12Bit以上的处理能力。下图展示了当采用

23、10Bit灰度深处理技术时LED灰度层次的变化示意图。对于亮度不高的户内显示屏，我们一般只采用10Bit处理技术，但对于半户外或户外显示屏，我们均采用大于12Bit的处理技术。在环境亮度较高的情况下，10Bit已基本可满足视觉要求，但当环境亮度较低的情况下（如夜晚），10Bit仍有大块的黑色盲区，对显示效果有较严重的影响，而在同样的情况下，12Bit只有微弱的黑色小块，对显示效果的影响也不明显，所以户外屏采用12Bit的处理技术是必要的。4运用独有的DPT技术，获取更加细腻的显示图像；我们采用了独特的改进DPT(Enhanced Dynamic Pixel Technology)技术来提高显示

24、屏的像素表达力和扫描线数。上图展示了采用了DPT以后，DOT和PIXEL的意义上的不同。早期的DPT技术原意为Dual Pixel Technology，它是基于人眼对水平方向的敏感性远远高于垂直方向，因此在水平方向对发光点进行了倍增处理，主要应用于投影或LCD像素直径极小的视频媒体。基于LED的发光特性，我们实现了独特的改进DPT技术即Enhanced Dynamic Pixel Technology。若由一种基色作为复合主色，叫做二级DPT，用于要求亮度较高的场合；若由二种基色作为复合主色，叫做四级DPT，适用于室内或半室内场合。在实际电路实现时，按用户对亮度、密度的需求不同，我们可提供二

25、级DPT和四级DPT等特定的方案。在显示屏体物理尺寸和发光点密度一定的前提下，采用DPT技术可成倍地提高显示屏的清晰度和扫描分辨率。下图展现了不采用DPT和采用DPT后由于扫描线的增加，电子显示屏图像表达力的差异：5室内，室外显示屏根据白天和夜晚等室外环境变化自动调节亮度。视频灰度非线性校正是人眼能舒适地观看显示屏的关键。无论是在电视机、计算机监视器和其它任何显示设备中几乎都需使用该技术，这是由人眼的视觉特性决定的。首先没有经灰度校正的LED屏，显示会显得生硬、层次感差，看起来很不舒服，长时间观看甚至会对人眼造成伤害，只有经灰度校正后的LED显示屏才会显得纹理清晰，亮度柔和，灰度级过渡平缓。其

26、次由于白天和夜晚等室外环境，亮度差异巨大。我们实现显示屏从全黑至全亮128级自动/手动调节。而且，这一调节是分色的，即红、绿、兰分别128可调，这样我们就可以在各种环境下创造出更逼真的色彩还原，以致白天亮度有时不够屏幕内容看不清：夜幕亮度偏高浪费电能，我们控制系统可以由硬件系统实现高性能的视觉校正控制。另外，由于LED本身的发光特性和电视机、计算机监视器(CRT)的发光特性不一样，简单地将在CRT上应用的非线性了校正算法和反T校正算法直接应用到LED显示屏上是十分不科学的，会严重影响LED显示屏的图像质量，使观看效果更差。从常识可知，当电视在阳光充足的室内环境中的观看效果没有在无阳光的环境中观

27、看舒适。这是由于在环境不同时,简单的灰度校正是无法满足人眼需求的，同样LED显示屏更是如此，由于用户不可能随便的移动该设备，因此必须使LED显示屏在各种环境下均能舒适地观看。在各种环境下的正常显示体现了一个公司完善的设计和较高的设计水平。由目前对人眼的视觉特性研究可知如下原理：人眼的主观亮度与光强为非线性关系(如图1所示) 人眼在环境亮度较低时，对比度的响应比在高亮度环境中敏锐；有背景光时，对比灵敏度与光强的线性关系范围大大减小。为了保证在各种环境下保证显示效果，我们设计的控制系统具有多达128条不同的校正曲线，最大校正深度达1024：1，校正是由硬件完成的，完全不影响灰度级的现实。同时，红、

28、绿、兰3个基色的视觉校正是分开独立选择的，以实现不同环境下的最佳显示效果。刷新率和稳定性我们选择显示屏刷新频率为380Hz，显示屏换帧频提高至120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。使画面犹如“灯箱效果”般稳定。平整度 * 采用特殊的焊接工艺，保证发光管排列完全一致； * 采用显示模块方案，显示模块由塑料模具形成，完全保证平整；6采用独有的驱动设计，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。室内外LED电子显示屏的工作环境既恶劣又复杂，防护稍有

29、不当就会对显示屏造成致命伤害。真正有效的防护不是在显示屏安装完毕后才去实现的，而是在设计阶段就必须精心考虑。现国内大多的LED显示屏生产厂家仍在采用大板模块式驱动结构，虽也叫做模块化结构，但实际上其可防护性是极差的。不要说防腐、防潮、散热，即是防水也很难实现，由此形成了国内已建户外LED电子显示屏故障多、怕雨、怕热、怕尘、怕风的通病，维护成本极高，寿命奇短。我们采用独有的驱动设计模块级恒流驱动方案。它能够很容易实现全方位防护措施：通过特殊硅胶处理，既能很好地达到防腐、防水、防潮的目的，又能充分利用其极好的散热特性，将驱动部分产生的热量迅速传递消化。更由于我们选用了专用的户外LED恒流驱动芯片，

30、可轻松承受高温环境的考验。在25和60两种条件下的测试结果表明，该恒流芯片能够承受3KV的静电冲击，当其表面温度上升到125时，连续工作168小时而无一失效点。在雷击防护措施中，我们主要采取外部无源保护、内部防护、接地防护。在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。如电子显示屏所依附的建筑物本身已具备良好的0级保护区防护设施，电子显示屏工程中可不必重复建设。在电源和信号入口处的防护措施中，我们选用了美国SIDACTOR公司的专用防护产品。其防护指标符合以下规范：GR 1089, ITU K.20&K.21, IEC 950, UL 1459&1950

31、和FCC Part 68。按地系统进行防护是极重要的环节，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。直流开关电源是整个电子显示屏工作的中心部份。无论是明韦还是衡孚，其直流开关电源均非针对户外恶劣环境而设计，因此有必要对其运行二次防护处理。在电路防护方面上采用与恒流驱动板同样的防护措施；同时应更换其开关管，以提供更宽的温度适用范围。LED电子显示屏的技术仍在迅猛地发展进步，作为专业的研发和制造厂家，我们将

32、持之以恒地致力于技术的进步和产业的发展中，为用户创造更好、更满意的LED电子显示屏。三、 系统需求分析与实现目标本设计方案是按照用户的招标邀请函以及使用要求制定的。此项设计方案采用VGA同步技术，可实时满足用户的播放要求：如广告宣传、时事转播、通知、通告、还可以显示来自VCD、DVD、录像机、电视等各种视频源的图像以及网络传输来的数据，保证真正24位真彩效果，画面色彩丰富，层次分明，真正再现大自然的绚丽色彩，是广告宣传、视频播放的理想产品。下面我们就上述方案给予一套完整的说明，它共包括了以下内容。1客户需求分析 根据用户标书（或提出）的要求，我们将重点考虑如下：显示屏白平衡亮度值大于1000C

33、D/M2，该项指标是适宜的，可以适室内条件下全天候播放显示；显示屏必须具有高可靠性和良好的安全运行保证措施，能够长期稳定地工作；充分体现行业应用的特殊性，软件具有较强的监管功能，使用方便，可升级性好；控制系统及显示屏体易于维护；整个系统易于管理，运行成本合理，具有良好的可扩充性。该方案在各项技术指标、可靠性、安全性等方面都有着较高标准，我们深信它能较好的满足本项目的全部使用要求。2系统实现目标本项目分为两个部分：高性能的真彩多媒体视频显示屏系统设计（三基色）。作为一套优秀的室内LED显示系统，其重心是防护功能强，稳定性好，可靠性高，亮度充足。作为一套全彩多媒体视频屏显示系统，其基本点是一个集光

34、、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，它与白平衡、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、智能化的多媒体专业显示系统。该系统应具备信息发布、图像显示、立体声响、环境监测与调节控制、故障自动报警和远程编辑控制等基本功能。1） 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

35、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。具体功能如下视频播出方式* 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、现场摄像视频信号、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：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。* 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；* 具有视频画面上叠加文字信息，全景、特写、慢镜头、拖曳影像等特技效果的实时编辑和播放功能。服务于播出计算机

36、信息* 支持AVI、MOV、MPG、DAT、VOB多种格式；* 可以显示各种计算机信息、图形、图像及计算机动画等；* 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。* 有多种字体和字型可供选择；* 播出系统配有多媒体软件，可以灵活输入及播出多种信息；* 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、放大等方式；*

37、 主要时事新闻的编辑与播放；* 重要通告的即时发布；* 广告信息的播放等； 其它功能* 配有标准网络接口，可与其它网络联网，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；* 配有监视摄像机，在控制室内观察播出效果；* 配有声卡，具有声音接口，可与广播系统连接，可达到声像同步。2）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）特有的环境监测与安全保护功能* 屏体内温、湿度的测试与调控功能* 环境亮度监测与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、缺相、短路保护功能，并具备功率因素补偿

38、功能* 通过PLC控制系统，可实现显示屏的分步上电、软启动和自动开关屏，即电源自动控制功能4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，如图所示。图中，控制机是工控微机，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、监测控制软件均存储于此机器中。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。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

39、灰度系统构成）。结构骨架：屏体支撑部分，含显示单元固定架、外框架和维护架等。环境监测系统：位于屏体后部，具有温度、湿度、光强监测，是屏体的保护部分。2）控制系统该系统由工控计算机、多媒体卡、控制卡等构成，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。控制计算机：工控主机、内存大于512M、硬盘大于80GB。多媒体卡：TL2000视频卡。控制卡：DS2007-RGB。控制软件：多媒体播放软件等。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。编辑计算机：主机P4、内存大于512M、硬盘大于80GB。

40、软件:编辑软件、多媒体制作软件等4）运行环境智能监控与保护系统环境监测控制系统：由各类传感器、监测系统和控制计算机构成。用于监测显示屏工作环境参数，适时控制相关保护系统，确保显示屏正常工作、性能参数不发生较大的偏移。它包括：散热系统、配电系统、监测系统和静电防护系统等。5）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、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。四、系统显示控制电路设计1系统电路原理原理图如图所示。数据处理与分配LED显示驱动电路发光管显像显示信号源主控电路信号转换与

41、发送LE显示屏显示控制系统由主控电路、数据分配电路、LED恒流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恒流驱动电路，在LED屏幕上正确地把图像显示出来。显示控制系统采用了FPGA、CPLD可编程技术来实现显示过程的逻辑控制，这种在线可编程设计，使整个系统的升级和维护更加方便和容易，而且大大提高了控制系统的可靠性。2真彩屏色彩的实现方法 真彩屏又称三基色屏，其发光像素是由红、绿、兰三种基色的LED发光二极管组成。用InGaN(470nm)蓝、In

42、GaN(515nm)绿和AS ALGaAS(630nm)红LED灯作为LED显示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有较大的颜色范围。3256级灰度实现描述采集/发送子系统以每秒不少于60幅的帧频采集经GAMMA子系统变换输出的24 Bits真彩色信号，并以双存贮器交替工作的方式平稳地写入到自带的显示缓存中，在中心处理单元的控制下完成灰度的权值变换，通过LVDS差分至超五类双绞线通道上。接收/灰度处理子系统自超五类双绞线上接收24 Bits真彩色信号，权值分别为20、21、22、23、24、25、26、27，每个基色有八个权值分量，通过CPLD控制，送至恒流驱动单元板从而实现256级灰度控

43、制信号。采集/发送子系统采用的主控芯片MC为美国Lattice公司的CPLD器件ispMACH 4A5-128/64-10YC，封装形式为100PQFP。它通过来自计算机的帧同步信号NVS、行消隐信号NBLK、点时钟CLK产生地址控制逻辑，逐点采集24 Bits真彩号并写入到交替工作的存贮器中，该存贮器芯片选用IDT71024-12或相兼容的美国ISSI的IS61C1024-12J。当帧同步信号NVS负跳变时，主控芯片MC产生存贮器交替控制信号，将刚写入的最新一帧的真彩色信号进行灰度的权值变换，通过UR0、UR1、UG0、UG1、UB0、UB1（MC3487或DS90C031B）差分至超五类双

44、绞线上，并由UC0（MC3487或DS90C031B）差分输出变换后的帧同步信号ONVS、点时钟OCLK、行消隐信号ONBLK和内部同步信号AD0。接收/灰度处理子系统通过URO、UR1、UG0、UG1、UB0、UB1（MC3486或DS90C032B）自超五类双绞线上接收变换后24 Bits真彩信号，其主控芯片F1亦采用美国Lattice公司的CPLD器件ispMACH 4A5-128/64-10YC，封装形式为100PQFP。它通过来自采集/发送子系统变换后的帧同步信号ONVS、行消隐信号ONBLK、点时钟OCLK产生地址控制逻辑，逐点采集24 Bits真彩色权值信号并写入到交替工作的存贮

45、器中，该存贮器芯片选用IDT71024-12或相兼容的美国ISSI的IS61C1024-12J。当内部同步信号AD0跳变时，主控芯片F1产生存贮器交替控制信号和电子显示屏行列地址寻址信号，将刚写入的最新一帧的真彩色信号进行电流等效化，逐点逐线地送至恒流驱动显示单元板上，从而完成一个24 Bits真彩色画面的完整显示和刷新过程。三种基色各级灰度的不同组合能产生的颜色数为：256256256 = 16777216种颜色(即16万色)各基色灰度与混色效果的表现,如图所示:色坐标校正描述 由于电视信号是为满足电视机的发光特性和电特性而设计的，如果对电视信号不作较正，就会产生严重的色彩失真。因此我们对输

46、入的视频信号前端进行了较正，校正后的色度空间有了明显改善，如图所示。4控制系统实现的功能1） 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次校正。* 灰度编码：完成从4096级灰度中同屏抽取1024级灰度，保证真正24位真彩效果。* 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。2） 采集/发送系统板3） 接收/灰度系统板第三章 恒流驱动设计描述本彩屏系统使用恒流驱动模式。驱动芯片采用恒

47、流源，相比于普通恒压源芯片，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，不像恒压源需要用限流电阻来保证发光管的电流恒定，而这种保证显然会因印制线上阻抗、电源电压以及片内压降的不准确性导致发光强度（在等灰度下）在各个方面不均匀。使用恒压源驱动发光管，任何电源上的干扰都会原封不动的反映在发光管上，假如有一个干扰脉冲加在了电源上，在脉冲尖峰的瞬间发光管的电流就会相应的有一个尖峰，如果电流尖峰大于额定电流就会对昂贵的发光管造成伤害，大大减低了发光管的寿命，而恒流源则完全不存在这些问题，因为它的电流恒定。我公司对目前国内外大量的所谓恒流驱动集成电路进行

48、了大量的试验和测试。发现存在以下几大问题。第一、同一块集成电路的不同输出端的输出电流差达6%。第二、不同集成电路输出端电流误差达15%。第三、同一块集成电路的同一路输出电流会随电压的波动、负载的波动、温度的波动而波动。第四、外部控流电阻Rext一般存在5%的误差，因为输出电流与Rext成线性关系，所以不同集成电路之间又增加5%的电流误差。综合上述四个因素，我们得出结论：采用不好的恒流芯片，输出电流的累积误差可达28%左右（目前有些公司只提第一条输出电流误差达6%，而忽略其它三个因素，实际上是对客户的一种误导），实际恒流效果并不理想。产生上述输出电流误差的根源在于常用芯片中的恒流电阻是内置式的，

49、我们知道集成电路中集成晶体管很方便，而要集成电阻、电容则难度大，而且阻值很难控制。因此，恒流芯片中的恒流电阻一致性、稳定性都很难做好。针对这些恒流芯片存在的问题，我公司经过长时间总结决定采用MBI 5026恒流芯片，可使输出电流的一致性与稳定性大大优于其它的恒流芯片，其技术性能指标达到世界领先水平。恒流驱动PCB示意图第四章 质量管理体系一 质量方针倡导科技创新，追求一流的产品；坚持持续改进，提供满意服务；不断满足顾客要求，确保顾客满意。含义：v 科技创新：科技是第一生产力，目前LED、市场竞争异常激烈，只有不断加大研发的投入，每年以新产品开拓市场，企业才能利于不败之地，以合适的利润支持其健康

50、发展。v 一流的产品:一流是指本公司与同行业同类产品相比，主要性能指标位居前茅。v 满意的服务：顾客的满意是我们一切工作的最终目的，我们要以最快的速度、最完美的服务，为顾客解决问题，逐渐减少顾客的投诉，让顾客的建议取代投诉。v 持续改进：不断提升体系管理和产品质量，满足顾客要求。经常开展过程质量检查活动，定期进行内审和管理评审，改进质量管理体系，提升管理水平。开展全员质量管理教育，提高员工质量意识，改进工艺和提高操作技能，提高产品质量水平，不断创新，满足顾客日益增长的要求。二 质量目标v 每年开发二项新产品，确保投放市场一项。v LED工程 工程一次验收合格率100 工程优良率99 工程履约率

51、100 顾客满意度99为保证质量方针和目标的实施，本公司实行质量管理目标自上而下层层分解。并向全体员工宣布、讲解，确保在其岗位上贯彻执行；公司新员工在上岗之前对其进行包括质量方针、目标在内的质量教育，以使新员工一开始就理解公司的质量方针和目标，并有效贯彻执行。三 质量管理体系机构图总经理管理者代表副总经理副总经理副总经理总工程师企业管理部财务部经理技术分公司总经理显示事业部总经理研 发中 心四 质量管理体系总要求公司依照ISO9001：2000质量管理体系-要求标准建立质量管理体系，并以文件形式表达，加以实施和保持，并持续改进其有效性。v 公司对ISO9001：2000质量管理体系要求标准所规

52、定的过程全部应用，不进行裁减，并对这些过程进行管理。v 公司的过程顺序及相互作用按下图所示：资源管理测量、分析和改进产品实现管理职责顾客（和其他相关方）要求顾客（和其他相关方）满意产品质量管理体系的持续改进增值活动信 息 流PDCAA输入输出第七章 结构设计方案该类设计包括屏体骨架结构、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

53、该类设计工作。一、 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。本公司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、维修通道、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屏体结构部分主要分为二个部分：基座部分、主框架部分。基座为承重结构，主框架为安装箱体、并提供部分工作空间。这两部分都是由角钢、槽钢、工字钢按力学原理设计而成，外形由铝塑板装修而成。主框架部分包含以下四部分：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散热设计：散热设计方案及其工作