淺談LED顯示屏系統

摘 要：LED顯示屏系統已經在社會各個行業中被廣泛應用。文章通過對LED顯示屏系統結構以及工作流程的介紹，詳細闡述了LED顯示屏子系統的工作原理，對LED顯示屏信息處理系統的視頻處理器、LED顯示屏控制系統的控制方式、LED顯示屏設備的物理結構、LED顯示屏配電系統和安全防護系統的功能作了詳細說明，從而深入研究了LED顯示屏系統的工作原理，為以后現實生活中LED顯示屏系統搭建奠定理論基礎。

關鍵詞：LED顯示屏系統；信息處理器；LED顯示屏控制系統；LED顯示屏設備；配電系統

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）11-0071-02

隨著國民經濟的快速發展，在公共場合發布信息以及商業或者公益廣告宣傳的需求日臻強烈，而普通廣告版面形式固定單一，投資成本較大，工期長，所以需求一種新的廣告體現形式迫在眉睫。隨著計算機技術和微電子信息處理技術以及控制技術的快速發展，LED材料技術和工藝的提升，LED顯示屏逐漸占領了廣告宣傳的市場，將信息通過文字、圖案、動畫以及視頻的方式，聲文并茂地將信息廣而告之。LED顯示屏滿足市場需求、適應市場形勢，已經成為了繼電視、廣播、報紙、雜志之后的第五大媒體，充斥在社會的各個行業的信息展示與宣傳行業。

LED顯示屏系統利用計算機控制，將復雜的數字信號進過處理，得到適合的電子信號，并將其顯示在系統的顯示屏上。由于LED顯示系統圖案美觀平滑、色彩鮮亮多樣、信息變化速度快，整體顯示系統功耗低、壽命長，同時LED顯示屏系統亮度高、視角大、可視距遠，已經被廣泛應用于各種大型商場中的商業廣告宣傳、體育場館、新聞發布、證券交易場所。

1 LED顯示屏系統

LED顯示屏系統集信息制作、信息處理和信息顯示于一體，在LED顯示屏設備的硬件基礎上，控制和處理輸入信息，并將其正確顯示在LED顯示屏上的電子設備工程系統。LED顯示屏系統主要由顯示屏體、主控計算機、計算機外設、視頻設備、功放、音響、通訊系統以及計算機網絡組成，用戶通過計算機外設將顯示信息輸入至主控計算機，亦或是通過視頻設備、音響等通過功放設備將視頻或聲音信號輸入主控計算機，主控計算機通過特定的計算機軟件將源信號進行接收并處理，而后通過通訊網絡將處理后的信號傳送至LED顯示屏系統的外圍信息處理系統，通過處理電路如大屏卡等將顯示信號進行處理，得到適合LED顯示屏幕顯示的電子信號，進而將顯示信息正確顯示到LED顯示屏幕上。

故而LED顯示屏系統是由計算機外設、視頻設備、音響等外接轉換設備發送源信息，由主控計算機通過特定的軟件來接收并處理源信息，由通信網絡、光纖機器配套轉換器或無線傳輸模塊來傳輸信息，由LED顯示屏設備接收并正確顯示宣傳信息，同時為了保證整個LED顯示屏系統供電穩定與安全，顯示屏設備安裝有專門的配電箱以及遠程上電模塊，對電路中過流、過壓和過負載的特殊情況進行處理，由于LED顯示屏設備處在露天狀態，LED顯示屏系統為顯示屏設備提供專門的安全防護，能夠為顯示屏幕及其周邊設備提供防高溫、防潮防塵、防雨、防雷擊、防物體撞擊以及防震等防護功能。在各個軟件和硬件的協同工作下，LED顯示屏系統能夠全天候實時地在公共場所展示商業廣告、公益廣告宣傳以及公共信息公布，滿足人們日常生活中不同環境的需求，使的人們的生活更加方便快捷。

2 LED顯示屏的子系統

LED顯示屏系統的子系統分別是發送源信息的LED顯示屏信息處理系統，接受并處理源信息、控制顯示屏顯示以及傳輸數字信息的LED顯示屏控制系統，顯示信息的LED顯示屏設備，提供LED顯示屏系統電能以及電能保護的LED顯示屏配電系統，提供外部物理傷害防護功能的LED顯示屏安全防護系統，在各個子系統的相互配合下，LED顯示屏系統正常地控制顯示屏幕顯示、接受處理發送信息，通過LED顯示屏幕將發布信息正確地展示出來。

2.1 LED顯示屏信息處理系統

LED顯示屏信息處理系統包括視頻處理器、計算機外接轉換設備，主要是將顯示或者播放的源信號轉換成LED顯示屏系統能處理的信號，例如將文字、圖片、聲音等可以直接通過計算機軟件，傳送至LED顯示設備，對其進行信息顯示。LED顯示屏系統發展到現在，已經誕生了LED全彩顯示屏，而視頻處理器扮演者全彩顯示屏對源信息處理的工作。

當源信息輸入到LED顯示屏信息處理系統后，視頻處理器首先對視頻信號進行位深度提升，輸入的源信息多為8比特，為了能滿足顯示屏高清顯示格式，視頻處理器要將其灰度等級提升到合適的基本。然后將視頻信息進行分比率規格轉換和縮放，以滿足LED顯示屏幕實際的顯示分辨率，正確顯示視頻信息，同時進行彩色空間轉換、圖像處理和增強，充分發揮LED顯示屏的優異的圖像顯示效果，讓信息顯示更加細膩、親切。

2.2 LED顯示屏控制系統

LED顯示屏控制系統中心主要是主控計算機，同時包括計算機與LED顯示屏之間的通信網絡、光纖及其配套轉換器或者無線傳輸器以及LED顯示屏設備內部接收信息和控制顯示的控制器。當用戶通過LED顯示屏信息處理系統，將源信息輸入到主控計算機后，主控計算機通過特定的軟件接受和處理源信息，并通過通信網絡傳輸給LED顯示屏設備，而LED顯示屏內部有負責接收來自計算機串口的畫面或者視頻顯示信息的控制器，將信息以幀的形式存如幀存儲器，并控制LED顯示屏對信息進行顯示。

LED顯示屏內部控制系統由異步控制系統和同步控制系統組成。異步控制系統主要針對各種文字、符號、圖形和動畫進行顯示控制。當控制器將計算機發送來的數據存入幀存儲器中后，異步控制系統逐屏顯示播放，往復循環。相對異步控制系統而言，同步控制系統操作比較復雜，它主要是用來實時顯示視頻、圖文等，操作較為復雜。同步控制系統利用多灰度的顏色顯示，以每秒不少于60幀的速率點對點更新顯示屏顯示內容，從而達到多媒體的宣傳效果。

2.3 LED顯示屏設備

在LED顯示屏系統中，顯示部分是由LED顯示屏設備完成，負責發光顯示。LED顯示屏又被稱作LED是由發光二極管點陣組成的顯示屏幕，通過不同顏色的LED燈的亮滅組合來顯示文字、圖片、動畫、視頻等，配備聲音播放系統來配合文字、圖片、動畫、視頻來展示和發布公告信息。

LED顯示屏針對圖片、動畫、視頻信息的顯示，內部設定有超級灰度控制。具有1024到4096級的灰度控制，甚至更高級別的灰度控制，也就是說，LED顯示屏設備從黑到白分成了1024種或者4096中亮度變化，每一個灰度值表示一種不同明暗程度的亮度，所以灰度級別越高，顯示的色彩越豐富，畫面更細膩，細節更豐富。灰度級別的控制，取決于LED顯示屏控制系統的軟件和硬件的支持，取決于系統數模轉換位數。如果系統的硬件直接支持高級別的多位二進制數的計算，或者軟件上實現分批處理多位二進制數的計算，從而在最底層實現了顯示屏設備灰度值的控制。

LED顯示屏設備為了能夠保證顯示屏幕發光亮度，采用了靜態鎖存掃描方式和大功率驅動，針對LED顯示屏幕每個發光二級管進行點對點的控制，進一步確保了非設備故障引起的壞點死點，避免了不良的顯示效果。同時LED顯示屏設備提供了大規模集成電路，可靠性大大提高，而顯示屏本身工作電壓低，功耗小，壽命長，性能穩定，使得LED顯示屏系統得到廣泛重視并且迅速發展。

2.4 LED顯示屏配電系統

LED顯示屏配電系統主要包括配電箱及內置遠程上電模塊，主要對LED顯示屏幕以及周邊設備提供穩定電能并對其進行過流、過壓、過載保護。

如果LED顯示屏幕及其周邊設備用電量超過10 kW時，應該為其配備帶有遠程控制或者有PLC控制功能的配單軌，可遠程控制顯示屏內部空調風機等設備開關，同時對顯示屏內部狀態以及外部環境進行實施檢測，當出現異常情況是，LED顯示屏配電系統可以發生報警并采取緊急措施，切斷設備供電。

2.5 LED顯示屏安全防護系統

LED顯示屏安全防護系統采用特殊的材料以及相關防雷設備，為LED顯示屏幕及其周邊設備提供外界物理和自然災害的防護。LED顯示屏安全防護系統可以為顯示屏幕及其周邊設備提供的防護包括防物體沖擊、防震以及防高溫、防潮、防塵、防雨、防雷擊、防曬等，從而保證LED顯示屏系統安全可靠地長期運行。

3 結 語

LED顯示屏系統通過包含計算機外圍設備或者視頻處理器的信息處理系統，讀取廣告或者宣傳信息的源信號，并將其轉換成適合LED顯示屏系統處理的信號，而后由主控計算機通過特定軟件接收并處理顯示信息，通過通信網絡、光纖或無線網絡將顯示信息傳送至LED顯示屏設備，其內部的控制器將顯示數據存放至幀存儲單元，并通過異步控制系統或者同步控制系統來對信息幀進行控制，最終呈現在LED顯示屏幕上，而LED顯示屏配單系統以及安全防護系統，為整個LED顯示屏及其周邊設備提供穩定安全的電能，以及來自自然或者物理傷害的防護，從而使得LED顯示屏系統穩定安全地工作，應用的領域也就越遠越廣泛，為人們呈現出細膩、全面的宣傳畫面。

參考文獻：

[1] 汪浩.大型室外LED顯示屏的智能控制研究[J].電腦知識與技術，2007，（16）.

[2] 羅中華.LED信息顯示屏系統的設計[D].南昌：南昌大學，2008.

[3] 鄭康鋒，王秀娟，李康，等.一種實現異步顯示屏的新方法[J].山東電子，2002，（4）.

[4] 陳君霞，黃躍華，甘文.大屏幕LED點陣顯示系統[J].可編程控制器與工廠自動化，2007，（3）.

[5] 張鳳陽.全彩LED顯示屏控制系統的研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[6] 劉增環，范慧賢.LED顯示屏系統的設計[J].微計算機信息，2009，（2）.

[7] 許萬里.LED顯示屏的原理與性能研究[J].現代顯示，2010，（12）.

[8] 任蓉，呂強.基于ARM的LED屏顯示控制系統的設計[J].現代物業，2012，（3）.

[9] 陳君霞，黃躍華，甘文.大屏幕LED點陣顯示系統[J].可編程控制器與工廠自動化，2007，（3）.