第2章 方案论证与选择
2.1 系统硬件方案大多数的LED显示屏都在户外,所以对硬件的质量要求非常的高。为方便检修和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计,既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。如图2-1所示,根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分,控制部分,通信系统及上位机四部分组成。上位机通过通信部分向控制部分发送控制指令和显示内容代码,控制部分执行显示指令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式[3]。图2-1 系统硬件组成框图
2.1.1 显示屏主控制器-单片机单片机是集成了CPU,ROM,RAM和I/ O口的微型计算机。它有很强的接口性能,非常适合于工业控制,因此又叫微控制器(MCU)。单片机品种齐全,型号多样CPU从8,16,32到64位,多采用RISC技术,片上I/O非常丰富,有的单片机集成有A/ D,“看门狗”,PWM,显示驱动,函数发生器,键盘控制等。它们的价格也高低不等,这样极大地满足了开发者的选择自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。随着超大规模集成电路的发展,NMOS工艺单片机被CMOS代替,并开始向HMOS过渡。供电电压由5V降到3V,2V甚至到1V,工作电流由mA降至μA,这在便携式产品中大有用武之地[4]。单片机的技术门槛较低开发成本也较低非常适合初学者进行学习和锻炼使用。现在市场上常用的单片机主要有MCS-51、AVR、ARM、PIC等。其中应用最广泛的单片机首推Intel的51系列,由于产品硬件结构合理,指令系统规范,加之生产历史“悠久”,有先入为主的优势常作为单片机学习的教材。且51系列的I/O脚的设置和使用非常简单,当该脚作输入脚使用时,只须将该脚设置为高电平(复位时,各I/O口均置高电平)。当该脚作输出脚使用时,则为高电平或低电平均可。所以在控制部分方案的选择中选定51系列单片机作为控制部分的核心器件。
2.1.2 通信系统-串行通信 通信部分要满足的设计要求就是稳定、快速、简单易实现。因为通常情况下显示屏和上位机的距离不会很远,所以通信距离的要求不是很高。计算机数据通信主要采用并行通信和串行通信两种方式。本设计已经选定了单片机为开发方式而单片机的UART已经集成在单片机内,所以通信系统选择串行通信为通信方式。 串行通信数据是一位一位顺序传送,只用很少几根通信线,串行传送的速度低,但传送的距离长,因此串行适用于长距离而速度要求不高的场合。在串行发送时,数据是一位一位按顺序进行的,而计算机内部的数据是并行的。因此,当计算机向外发送数据时,必须将并行数据转换为串行数据再发送。反之,又必须将串行数据转换为并行数据输入计算机中。这种转换即可以用硬件实现也可以用软件实现。单由软件实现会增加CPU负担,降低其利用率,故目前常采用硬件实现。通用的通用异步接收/发送器,简称UART
(UniversalAsynchromous Receeiver/Trabsnitter)是完成这一功能的硬件电路。在单片机芯片中,UART已经集成在其中,作为其组成部分,构成一个串行口[6]。
2.1.3 LED点阵显示屏-点阵模块显示部分包括了一块至少可以显示一个汉字的显示屏,以及驱动该显示屏的驱动电路。由于单片机的I/O口有限要不能直接用I/O口来驱动LED显示屏,所以需要对单片机IO口进行扩展增加单片机并行输出的能力。LED显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的,要构成大屏幕的LED显示屏就需要多个发光二极管。构成LED屏幕的方法有两种,一是由单个的发光二极管逐点连接起来,如图2-2所示;二是选用一些由单个发光二极管
构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块。目前市场上普遍采用的点阵模块有8×8、16×16几种;这两种屏幕构成方法各有有缺点,单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可,检修的成本较低,缺点在于连接线路复杂;而点阵模块构成的方法却正好与之相反,模块构成省约了大量的连线,不过当一个LED出现问题时同在一个模块的所有LED都必须被更换。这就加大了维修的成本。两种方法相比较,决定采取模块构成的方法来制作一个LED点阵显示屏。为了避免模块的缺点,选择点阵数较小的模块来减小出现这一问题的风险。所以构建一个16×16的LED点阵屏选用四块
8×8点阵模块。图
2-2 LED点阵图一个16×16的LED显示屏行和列各有16支引脚,不能单靠51单片机的端口驱动所以必须要对单片机的端口个数进行扩展。经常采用的端口扩展方法是用串并转换芯片进行译码。常用的串并转换芯片有74LS154(4线-16线译码器)、74LS164(8位串并转换器)、74HC595等。51系列单片机端口低电平时,吸入电流可达20mA,具有一定的驱动能力;而为高电平时,输出电流仅数十μA甚至更小(电流实际上是由脚的上拉电流形成的),基本上没有驱动能力,所以单片机不能直接驱动LED显示屏显示。在单片机和显示屏之间还需要增加以功能放大位目的的驱动电路[7]。
2.2 系统软件方案软件的设计除了满足设计功能外还必须要满足易读写,方便下载和编译。设计目标和硬件总体结构确定的情况下,软件可以分为主程序,显示子程序,各种特效显示子程序,通信程序三个主要部分组成。具体结构如图2-4所示。图2-4 软件功能结构框图软件的编写需要借助软件编辑器和编译软件,编译完成后还需要下载到单片机中执行。编写软件之前得首先选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件。最后还要选择一款与所选单片机的下载器或下载软件来把编写的程序下载到单片机中执行。
2.2.1 单片机编程语言现在主要运用的单片机编程语言为汇编语言和C语言。两种语言相比较各有优点。汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言,是一种功能很强的程序设计语言,也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。其具有执行速度快,占内存空间少等优点,但在编写复杂程序时具有明显的局限性,汇编语言依赖于具体的机型,不能通用,也不能在不同机型之间移植[8]。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言,它是一种结构化语言,可产生压缩代码。C语言结构是以括号{ }而不是子和特殊符号的语言。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比,有如下优点:对单片机的指令系统不要求了解,仅要求对51的存储器结构有初步了解;寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理;程序有规范的结构,可分为不同的函数。这种方式可使程序结构化;将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力,改善了程序的可读性;编程及程序调试时间显著缩短,从而提高效率;提供的库包含许多标准子程序,具有较强的数据处理能力;已编好程序可容易的植入新程序,因为它具有方便的模块化编程技术。C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持,C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统,基本上不做修改就可根据单片机的不同较快地移植过来。基于以上理由决定采用C语言为该显示系统的编程语言。
2.2.2 系统软件编译器介绍C语言编写的程序并不能被单片机直接执行还需要编译为单片机可执行的机器语言。因此在系统软件设计中,编译器必不可少。支持MCS-51用C语言编程的编译器主要有两种:Franklin C51编译器和KEILC51编译器。目前在单片机开发中普遍都是使用KEIL C51来进行编译。因此软件设计最终方案为采用C语言为程序语言,KELC为编译工具按照控制、通信、显示等几个功能模块来编写程序。
2.2.3 上位机控制传输软件其中系统采用现在已经非常普遍的PC机作为上位机,这样对该显示系统的硬件要求便降低了,增加了系统的通用性。上位机的作用是存储并处理显示内容,然后通过通信系统传送到控制系统驱动显示。LED显示上位机的内容一般有实时显示和存储显示两种方法。实时显示及上位机屏幕上的内容同时显示在LED显示屏上,上位机上内容变化LED显示屏也跟着变化。存储显示是将显示内容处理过后存储在上位机中通过通信系统传输到显示屏显示。两种显示方法相比较:实时显示屏幕能及时反应上位机内容的变化,显示的效果和内容的实时性好多用于新闻播报、实况转播用,但实时显示硬件开销大,对通信系统要求高,工艺复杂,成本高;存储显示虽实时性不高但硬件开销小,成本低廉。课题设计题目对显示的实时性要求较低且所设计的显示屏尺寸不大同时显示的内容不多,所以实时显示就没有必要。所以上位机选择存储显示的方法,控制LED显示屏的显示内容。
LED显示屏的组成
一、LED显示屏组成材料 1、 LED与LED显示屏
LED 的发光颜色和发光效率与制作 LED 的材料和工艺有关 , 目前广泛使用的有红、绿、蓝(R、G、B)三种。由于 LED 工作电压低(仅 1.5-3V ),能主动发光且有一定亮度 , 亮度又能用电压(或电流)调节,本身又耐冲击、抗振动、寿命长( 10 万小时), 所以在大型的显示设备中,目前尚无其他的显示方式与 LED 显示方式匹敌。把红色和绿色的 LED 放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏 ; 把红、绿、蓝三种 LED 管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。 制作室内 LED显示屏的象素尺寸一般是 2-10 毫米, 常常采用把几种能产生不同基色的 LED 管芯封装成一体, 室外 LED显示屏的象素尺寸多为 12-26 毫米,每个象素由若干个各种单色 LED 组成 , 常见的成品称象素筒,双色象素筒一般由 3 红 2 绿组成,三色象素筒用 2 红 1 绿 1 兰组成。无论用 LED 制作单色、双色或三色屏, 欲显示图象需要构成象素的每个 LED 的发光亮度都必须能调节,其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高, 显示的图像就越细腻,色彩也越丰富,相应的显示控制系统也越复杂。一般 256 级灰度的图像,颜色过渡已十分柔和,而 16 级灰度的彩色图像,颜色过渡界线十分明显。所以,彩色 LED显示屏当前都要求做成 256 级灰度的。
2、 应用于显示屏的 LED 发光材料有以下几种形式:
① LED 发光灯(或称单灯) 一般由单个 LED 晶片,反光碗,金属阳极,金属阴极构成,外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素,由于亮度高, 多用于户外显示屏。 ② LED 点阵模块 由若干晶片构成发光矩阵 , 用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动,容易构成高密度的显示屏,多用于户内显示屏。 ③ 贴片式 LED 发光灯( 或称 SMD LED) 就是 LED 发光灯的贴焊形式的封装,可用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。 二 LED显示屏的硬件原理
LED显示屏由控制系统、驱动系统和显示器件组成,其中微处理器控制系统是整个显示屏的核心。屏体的主要部分是显示点阵,还有行列驱动电路。系统显示点
阵采用32X16单色显示单元。控制电路采用动态扫描驱动方式驱动LED器件,每两行一个控制器,控制完成整个显示电路的行列驱动。
三、LED显示屏分类
1 LED 显示屏分类多种多样,大体按照如下几种方式分类: (1)按使用环境分为户内 , 户外及半户外
户内屏面积一般从不到 1 平米到十几平米 , 点密度较高, 在非阳光直射或灯光照明环境使用,观看距离在几米以外,屏体不具备密封防水能力。户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米,点密度较稀 ( 多为 1000-4000 点每平米 ), 发光亮度在 3000-6000cd/ 平米 ( 朝向不同,亮度要求不同 ) , 可在阳光直射条件下使用,观看距离在几 十米 以外,屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。半户外屏介于户外及户内两者之间 , 具有较高的发光亮度 , 可在非阳光直射户外下使用,屏体有一定的密封,一般在屋檐下或橱窗内。 (2) 按颜色分为单色,双基色,三基色( 全彩 )
单色是指显示屏只有一种颜色的发光材料,多为单红色, 在某些特殊场合也可用黄绿色 ( 例如殡仪馆 ) 。双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。三基色屏分为全彩色 (full color), 由红色,黄绿色 ( 波长 570nm) , 蓝色构成及真彩色 (nature color), 由红色,纯绿色 ( 波长 525nm), 蓝色构成。 (3) 按控制或使用方式分同步和异步
同步方式是指 LED 显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器, 它以至少 30 场 / 秒的更新速率点点对应地实监视器上的图时映射电脑像 , 通常具有多灰度的颜色显示能力,可达到多媒体的宣传广告效果。异步方式是指 LED显示屏具有存储及自动播放的能力,在 PC 机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入 LED显示屏 , 然后由 LED显示屏脱机自动播放,一般没有多灰度显示能力,主要用于显示文字信息,可以多屏联网。 (4) 按像素密度或像素直径划分
由于户内屏采用的LED点阵模块规格比较统一所以通常按照模块的像素直径划分主要有: ∮ 3.0mm 60000 像素 / 平米 ∮ 3.75mm 44000 像素 / 平米 ∮ 5.0mm 17000 像素 / 平米 户外屏的像素直径及像素间距目前没有十分统一的标准,按每平米像素数量大约有 1024 点, 1600 点 ,2000 点 ,2500 点 ,4096 点等多种规格。 (5)按显示性能可分为
视频显示屏:一般为全彩色显示屏 文本显示屏:一般为单基色显示屏
图文显示屏:一般为双基色显示屏
行情显示屏:一般为数码管或单基色显示屏; 四、LED显示屏特点
全面了解LED显示屏特点,是为了选择高性价比LED显示屏,与其它大屏幕终端显示器相比,LED显示屏主要有以下特点。
亮度高:色彩丰富鲜艳,户外显示屏的亮度大于8000mcd/m2,是目前唯一能够在户外全天候使用的大型;
寿命长:LED寿命长达100,000小时(十年)以上; 视角大:室内视角可大于160度,户外视角可大于120度;
结构模块化:屏幕面积可大可小,小至不到一平米,大则可达几百、上千平米;易与计算机接口,支持软件丰富,操作方便灵活,画面清晰稳定。
显示屏联网:利用一台微机可以同时控制多个显示屏显示不同的内容,显示屏也可脱机工作。既可以显示文字又可以显示图形图像,字体字型变化丰富。 五、基本概念
(1)、LED:Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。
(2)、单点直径(Single dot diameter)指一个像素点的直径,单位通常为mm。象素(PIXEL):指每单个或多个发光管组成的发光点。是画面上可以被独立控制的最小单元 PIXEL是picture element的缩写,在三基色显示屏上,象素由三部分组成:红,绿,篮,每 一部分由一个或几个LED组成,理论上,分别调节红,绿,蓝的亮度,可以表现出任意颜色。
(3)、间距(PITCH)相邻象素的中心距离。间距越小,可视距离越短。 (4)、分辨率(Resolution) :通常用于数字显示设备,表示总的象素数量,一般写成宽X高的形式,如800X600。可视角度(Viewing Angle)
当观察者面对LED时可以看到LED的最大亮度,当观察者向左或右移动时,看到的亮度会减少,当亮度减到最大亮度的一半时,此时所处的角度加上向反方向移动得到的角度之和,称水平可视角度,垂直可视角度用同样方式测量。LED的视角厂家会给出参数。
(5)、亮度(Brightness) :亮度在任何显示设备中都是最重要的参数。亮度的主单位叫烛光(candela),用CD表示,单个LED的亮度通常用millicandelas,MCD,即千分之一CD,把一个平方米的LED亮度加在一起,就得到单位面积亮度,用尼特(NITS)表示,1 NITS=1 CD/m2。
红绿蓝三色的亮度必须平衡才能准确的还原真实色彩,换句话说,LED的白色必须是白色,而不是粉红色。如果红绿蓝都处于最高亮度,混合出的色彩通常不是
白色,为了得到白色(通常称为6500K色温),红绿蓝中须有一个或两个的亮度调低,为了获取正确的白色,必须反复测量调整亮度,这个过程称白平衡。 (6)、可视距离(Viewing Distance) :对于各种显示器件来说,最佳的观察距离应该是人眼无法分辨出象素的最小距离,,这个距离大约是点间距的3400倍。电视和电脑的观测距离通常要小于这个要求,但可接受的距离不能小于点间距的1700倍。
(7)、灰度等级(Grey Levels) :也称色彩深度,指不同亮度的数量,红绿蓝有各自的灰度,在全彩色系统中一般是256级灰度,可以产生256X256X256=16,777,216种颜色,在PC中称为24位色,在LED显示系统中称为8位系统。LED显示屏能表现的色彩数量取决于RGB三色的灰度等级,在标准的全彩显示屏中为256级灰度,对于体育场馆的LED全彩系统,256灰度是不够的,无法准确的恢复还原色彩。
(8)、刷新率(Refresh Rate) :显示屏画面更新的速率,通常用赫兹表示(Hz)。与帧频是不同的。
(9)、帧频(Frame Rate) ;显示屏每秒显示的图像帧的数量,通常取决于输入的信号(25 fps for PAL, 30 fps for NTSC)
(10)、场频(Field) :PAL和NTSC的一半帧,因为PAL和NTSC是隔行扫描,每次刷新只显示半帧图像。 补充:一些高级概念
(1)、纯绿(Pure green)和真绿(true green)过去30年,各种颜色LED被相继开发出来,首先是红色,黄色,黄绿色,蓝色LED和纯绿LED在90年代相继被日亚工程师发明。至此,制造LED全彩色显示屏成为可能。播放视频的LED显示屏必须用纯绿,如果用黄绿来做,颜色肯定不真实,如果一个象素里绿管的数量很多,比红管和蓝管的数量多,那肯定是黄绿管,因为黄绿的亮度不够,必须用多个,但黄绿LED价格低廉。该种显示屏俗称伪彩屏。
(2)、GAMMA矫正(gamma correction) :这是一种通过变换函数来减少灰度数量,从而产生一个更接近真实环境的色彩和对比度,全彩屏实际表现的颜色受到很多限制,当夜晚时,必须降低屏体亮度,此时能够显示的色彩就会减少,因此,数字RGB显示的色彩肯定少于16M色,为了解决这个问题,需要更高层次的灰度,1Bill色的系统(红绿蓝各1024级色)可以表现更真实的色彩,因为从256级灰度扩大到1024级,极大的丰富了可表现的色彩数目。 (3)、虚拟象素技术(Virtual Resolution)
也称共享象素或动态象素,将4倍于物理象素的象素快速的按奇偶列和奇偶行分4次送到物理象素上显示,其效果相当于将间距缩小一半,其成本与传统做法基本相比,基本没增加,但可以做到原来4倍的分辨率。
(4)、一致性(Uniformity) :整个画面的质量很大程度上取决于LED的一致性。一致性的问题是LED固有的问题,当LED生产时。他们的亮度,视角,还有其它的特性实际上都不统一,这些参数分布在某一范围,制造商工艺控制的越好,这个范围越小,选用优质厂商提供的LED可以减少调试的工作量,人眼对颜色和亮度的敏感度相当高,对于LED之间的差别很容易察觉,特别在高亮的显示系统中,这种差别更大,设计者必须采用各种技术来消除这种差别,增加一致性。 (5)、色差(Colour Shift) :LED显示屏由红绿蓝三色组合来产生各种颜色,但这三种颜色由不同材料做成,视角是有差异的,不同LED的光谱分布都是变化的,这些能被观测的差异称为色差。当偏过一定角度观察LED时,其颜色发生改变,人眼判断真实画面的色彩的能力(比如电影画面)比观测计算机产生的画面要好。
(6)、单元板规格(Cell board size) :指单元板的尺寸,通常用单元板长乘以宽的表达式表示,以毫米为单位。(48×244)
(7)、单元板的解析度(Cell board pixels): 指一块单元板有多少个像素,通常用单元板像素的行数乘以列数的表达式表示。(如:64×32)
(8)、像素密度(Lattice density) :也称点阵密度,通常指每平方米显示屏上的像素个数。
(9)、每平方米最大的功耗(Consumption per sqm) :每平方米每小时的最大耗电量,通常是指显示屏全白色工作情况下的耗电量。因为在电源设计上我们采用了增容设计,所以在显示屏满负荷情况下,也不会达到电源的最大功率,对显示屏起到了很好的保护作用。
(10)、重量(Kg) :通常指每平方米屏体的重量(含电源、边框等),但不包括框架的重量。
(11)、通讯距离(Communication distance) :操作平台(电脑)与屏幕之间的距离。通常8芯网线传输不大于130米,光纤传输在500米—1300米。 (12)、支持模式(Support mode) :VGA的英文全称是Video Graphic Array,即显示绘图阵列,通常说的显卡接口。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度,同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色. 肉眼对颜色的敏感远大于分辨率,所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA由于良好的性能迅速开始流行,厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充,如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768,这些扩充的模式就
称之为VESA(Video Electronics Standards Association,视频电子标准协会)的Super VGA模式,简称SVGA,现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。不管是VGA还是SVGA,使用的连线都是15针的梯形插头,传输模拟信号。 六、显示屏大小的计算方式。 (1).室内显示屏的计算方式。
(1)给出屏的具体数据(长、宽,面积)。
a.例子:所做屏的规格是Φ5(指像素的直径)屏,屏长5.8米,宽2.6米。 b.首先,清楚Φ5屏的技术参数单元板规格为488×244mm,单元板解析度64×32
c.计算所用单元板的块数。 屏长或宽用的板数=预做屏长或宽÷单元板的长或宽
屏长用的板数:5.8米×1000÷488=11.89≈12
屏宽用的板数:2.6米×1000÷244=10.65≈11 d.计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用=单元板的长或宽×屏长或宽用的块数 实际屏长:488×12=5856mm 即5.856米 实际屏宽:244×11=2684mm 即2.684米 e.屏的面积:5.856×2.684=15.72(平方米)
注:通常清况屏体外边框尺寸在屏体尺寸基础上每边各加5-10cm。 f.屏的分辨率=屏用的板数×单元板的解板度 屏的分辨率=(12×64)×(11×32) (2)只给出屏的面积,没有长宽。
a. 例子:做一个面积为9㎡的屏,屏的规格是Φ5(指像素的直径)。 b. 如果只给出了面积,长宽我们要自己算。可以按长、宽4:(3)或16:9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4:3为例) c. 理论屏屏长为:长=(面积÷12)的平方根×4 宽=(面积÷12)的平方根×3 即:长=3.46m 宽=2.60m
d. 长宽已经求出来了,下边的计算见(1)中的例子。 2.室外显示屏的计算方式。
(1)给出屏的具体数据(长、宽,面积)。 a.例子:要做P20的户外全彩屏长约10米,宽约6米
b.首先清楚,单元箱体的规格 (箱体长宽) 为1280×960mm,解析度为64×48
c.计算箱体的个数。
屏长或宽用的箱数=预做屏长或宽÷单元箱的长或宽 屏长用的箱体数:10米×1000÷1280=7.8123≈8 屏宽用的箱体数:6米×1000÷960=6.25≈6 d. 计算实际的屏的大小。
实际屏长或宽用=箱体的(规格)长或宽×屏长或宽用的箱体个数 实际屏长:1280×8=10240mm 即10.24米 实际屏宽:960×6=5760mm 即5.76米
e. 屏的面积:10.24×5.76=158.9824≈158.98(平方米)
f. 屏的分辨率=箱体的解析度长宽×箱体的长宽个箱=(64×10)×(48×6) (2)只给出屏的面积,没有长宽。
a.例子:如果做一个P20的户外全彩屏面积大约为50平方米。
b. 如果只给出了面积,长宽我们要自己算。可以按长、宽4:3或16:9的比例去算。这样画面效果好。(这里以4:3为例) c. 理论屏屏长为:长=(面积÷12)的平方根×4 宽=(面积÷12)的平方根×3 即:长=8.16m 宽=6.12m
d.大概长宽以求出,接下来的计算参考例(1)。 六、显示屏的亮度计算方法
以全彩屏为例,通常红、绿、蓝白平衡配比为3:4:1
红色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.3(白平衡配比占30%)÷2 绿色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.6(白平衡配比占60%) 蓝色LED 灯亮度:亮度(CD)/M2÷点数/M2×0.1(白平衡配比占10%) (1) 已知整屏亮度求单管亮度。
例如:每平米2500 点密度,2R1G1B,每平米亮度要求为5000 cd/m2,则: 红色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.3÷2=0.3cd=300mcd 绿色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.6=1.2cd=1200mcd 蓝色LED 灯亮度为:5000÷2500×0.1=0.2cd=200mcd 每像素点的亮度为:0.3×2+1.2+0.2=2.0 cd=2000mcd (2) 已知单管亮度求整屏亮度。 例如:以P31.25,日亚管为例。 HSM显示屏主要管芯规格 红
绿
HSM-PH-A+(日亚) 180-440mcd 1020-2400 mcd
因为白平衡配亮度配比 红:绿:蓝=3:6:1 ;又白平衡的配比以绿管亮度去配其它管。所以如下:
由红:绿=3:6 可知,绿管亮度是红管的2倍,即红管亮度为:2400(蓝)÷2=1200mcd又因为红、绿、蓝四个管中,红管有2个,所以,单个红管的亮度为:1200÷2=600mcd。由绿:蓝=6:1可知,绿管亮度是蓝管的6倍,即蓝管亮度为:2400(蓝)÷6=400mcd因,1个发光像素=2红管+1绿管+1蓝管;。即一个像素的亮度=600(红)×2+2400(绿)+400(蓝)=3400mcd=3.4cd每平方米亮度=1个发光像素的亮度×每平方米的像素密度(个数)=3.4cd×1024(像素个数)=3482cd。以光损20%计算,实际发光亮度应为:2785.28cd。 补充知识:
控制 LED 亮度的方法:
有两种控制 LED 亮度的方法。一种是改变流过 LED 的电流,一般 LED 管允许连续工作电流在 20 毫安左右,除了红色 LED 有饱和现象外, 其他 LED 亮度基本上与流过的电流成比例;另一种方法是利用人眼的视觉惰性,用脉宽调制方法来实现灰度控制, 也就是周期性改变光脉冲宽度(即占空比),只要这个重复点亮的周期足够短(即刷新频率足够高), 人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制, 所以在普遍采用微机来提供 LED 显示内容的今天,几乎所有的 LED显示屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。 LED 的控制系统通是扫描板上集中控制各象素点灰度, 扫描板将来自控制箱的各行象素的亮度值进行分解(即脉宽调制),然后将各行LED的开通信号以脉冲形式(点亮为 1 ,不亮为 0 )按行用串行方式传输到相应的 LED 上,控制其是否点亮。这种方式使用器件较少,但串行传输的数据量较大,因为在一个重复点亮的周期内,每个象素在 16 级灰度下需要 16 个脉冲,在 256 级灰度下需要 256 个脉冲,由于器件工作频率限制, 一般只能使 LED显示屏做到 16 级灰度。另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个 LED 的开关信号而是一个 8位二进制的亮度值。每个 LED 都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样,在一个重复点亮的周期内,每个象素点在 16 级灰度下只需要 4个脉冲, 256 级灰度下只需 8 个脉冲,大大降低了串行传输频率。用这种分散控制 LED 灰度的方法可以很方便地实现 256 级灰度控制。常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。 主控箱从计算机的显示卡中获取一屏象素的各色亮度数据,然后重新
分配给若干块扫描板, 每块扫描板负责控制 LED显示屏上的若干行(列),而每一行(列)上 LED 的显控信号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制信号的方式:一种 八、LED显示屏常用安装方式
(1)安装方式 (显示屏安装结构简图) a落地式 b镶嵌式 c悬挂式 d支撑式 e支柱式 f壁挂式
以上为目前显示屏安装中最常用的七种安装方式,对于室内显示屏一般采用 a 、 b 、 c 、 d 四种安装方式,户外显示屏以上方式均可采用。 (2)外框结构及外装饰
外框结构在设计上是由显示屏的安装要求和显示面积大小以及周围环境颜色而定, 在保证有足够的安装强度的前提下,尽量减少显示屏的安装重量。 对于室内显示屏外框通常有三种做法:黑色铝合金、铝合金外包不锈钢(亚光、亮光)和扳金一体化。
◇ 黑色铝合金外框结构简单,外框颜色接近显示屏底色。 ◇ 铝合金外包不锈钢框架,采用拉丝不锈钢,美观、大方。
◇ 扳金一体化结构,其颜色为索尼灰,容易被视觉接收。另外在整体结构方面比较紧凑,没有缝隙。其缺点是对显示屏的面积大小有要求。
对于户外显示屏为保证有足够的安装强度,其外框均为钢结构, 外装饰通常根据现场情况以及客户要求选用,通常采用外包铝塑板。其优点如下: ◇ 铝塑板颜色多样、品种丰富,可以根据不同要求选购; ◇ 铝塑板表面质量高,粗糙度小;
◇ 铝塑板可以实现胶缝拼接,表面可以等距离布置线条,合乎美观要求;
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读,免费范文网,提供经典小说综合文库河南2003会计从业考试《财经法规》试题及答案在线全文阅读。
相关推荐: