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 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 DESIGNABSTRACTIn 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 displays 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 LEDs electric current to be constant, and guarantee each LEDs 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 录中文摘要I英文摘要II前 言11.LED显示屏设计的理论基础21.1 LED显示屏的特点21.2 LED显示屏的组成21.3 LED显示屏的发展过程31.4 LED显示屏的行业发展41.5 LED显示屏应用领域52.LED显示屏在体育场中的应用62.1 LED屏在体育场中的应用背景62.2 体育场全彩LED屏系统拓扑结构图72.3 体育场全彩LED屏系统功能要求82.3.1 显示功能82.3.2 计时计分功能82.3.3 竞赛信息处理功能82.3.4 应急处理功能92.4 体育场全彩LED屏系统主要技术指标92.5 体育场全彩LED屏系统设计要点113.LED屏系统设计123.1 LED屏系统构成123.1.1 发送卡（DB2002全彩主控卡）123.1.2 接收卡（HUB扫描板）143.1.3 整体控制系统143.1.4 环境监测系统153.1.5 编辑系统153.2 灯板及驱动板电路设计163.2.1灯板电路工作原理分析163.2.2 驱动板电路原理184.系统设计中应注意的问题及解决方法214.1 马赛克的消除214.2 白平衡处理22参考文献23致 谢24前 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1011万人民币/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5200m7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16bit11显示颜色16777216种12最大换帧速度100HZ13最大刷新频率480HZ14像素失控率小于万分之一，没有常亮点15控制距离150m16整屏最大功耗100KW；平均：70KW17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+5520工作环境湿度20%70%RH21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AC4654HZ,220V±15%,380V±10%(三相五线制)接地电阻小于32.5 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。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。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。 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。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. TB62726AF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) TB62726AF芯片管脚图图 3-9 TB62726AF芯片管脚图2) TB62726AF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520OUT 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。24VDD3.3V - 5V 电源电压端。3) TB62726AF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个连续的串行数据。当SERIAL-IN端输出第n个数据Dn时，SERIAL-OUT端则输出第n个数据Dn-15，而OUT0-OUT15依次输出DnDn-15。当LADCH端与ENABLE端均为低电平时，无论SERIAL-IN的输入数据是多少，OUT0-OUT15输出数据保持不变，进入锁存状态，而SERIAL-OUT的输出永远是SERIAL-IN端当前输入数据的前第15个数据。当ENABLE端为高电平时，不管LATCH为何种电平，OUT0-OUT15输入断开，不传输任何数据。数据被保护。注意：当Dn为高电平时，OUT0-OUT15导通，Dn为低电平时，OUT0-OUT15截止。为了保证供电电压的正确性，必须在R-EXT与GND之间加一个外接电阻。这个电阻用来调节输出电流值。2. 驱动板示意图图 3-11 驱动板图由图3-11可看出，该驱动板有8个50针的插座。这样就可以用它们将驱动板插在灯板的8个50针插座上。也就是让灯板上的发光管与驱动板上的插座相连。由于灯板上有128个绿管，128个蓝管，256个红管，而且每个像素的两个红管串联，所以要求驱动板上有384个并行数据输出。又由于TB62726AF芯片有16个恒流输出端，则通过以下计算可得驱动板上所需的该芯片数：384÷16=24（片）。该24块芯片分为左右两部分，每部分为4行3列，每一行的三个芯片的OUT0-OUT15与一个50针插座相连，每行左边芯片的OUT0-OUT15分别接插座的1-16脚，中间芯片的16个输出脚接插座的17-32脚，右边芯片的16个输出接插座的33-48脚。由前面对灯板的介绍已知，灯板上每个50针插座与LED发光管连接，且前16针脚接红管，中间16脚接绿管，后16脚接蓝管。驱动板与灯板又通过8个50针插座连接，这样，灯板上的LED发光管与驱动板上的TB62726AF芯片的OUT0-OUT16脚连起来。驱动板上还有两个并行放置的26针插座。左边的是数据输入口（IN），右边的为数据输出口（OUT）。外界串行数据通过26芯扁平线进入驱动板上的IN口，然后再将数据传输给IN左边上下放置的三个74HC245芯片的A口，数据从74HC245芯片的B口输出并分配给TB62726AF芯片的LATCH端、ENABLE端、CLOCK端及SERIAL-IN端。其中要显示的各种颜色数据已通过扫描板分成一定亮度值的红、绿、蓝三基色数据，分别分配到分管三基色的三列TB62726AF芯片的SERIAL-IN端，然后将输入的一系列串行色彩数据换算成相应大小的电流值，在时钟脉冲作用下从OUT0-OUT15输出，从而驱动发光管发出相应亮度的光线。同时从SERIAL-IN输入的串行数据在时钟脉冲作用下从SERIAL-OUT输出给驱动板右部分相应位置的TB62726AF芯片的SERIAL-IN端。同样，右部分的TB62726AF芯片在时钟脉冲作用下给灯板输出16位并行数据，SERIAL-OUT端又将从SERIAL-IN输入的串行数据输送给右边的两个74HC245芯片的A口。又从B口通过数据输出口（OUT），利用26芯扁平线将数据输送给下一级驱动板。每片TB62726AF芯片的R-EXT脚通过一个电阻与GND相连。通过调节这个电阻来调节输出电流大小，从而调节发光管的亮度。保证显示屏具有良好的白平衡效果和单色显示的均匀性。4. 系统设计中应注意的问题及解决方法4.1 马赛克的消除马赛克产生的原因共有以下几条：第一、同一块显示屏选用了不同规格的LED；第二、由于各模块之间的平整度不能保持绝对一致，同时由于以往LED的视角较小，因此造成各模组相对于某一观查点的亮度不一致；第三、以往的象素封装工艺易造成不同人封装的模块、象素中灌胶量不一致。针对上述产生马赛克的原因，可采取以下措施：第一、严格规定同一块屏选用同一品牌、同一型号、同一档次的LED；第二、对显示屏体采用模块化设计，提高显示屏的平整度，相邻模块之间的平整度达到了行业规范中的水平，同时在该项目上选用了最高亮度的大视角LED。从而根本上消除了由于模块之间的不平整带来的马赛克现象。采取科学的方法，从设计、加工、安装、试各个环节以严格的工艺措施确保显示屏的尺寸精度，保证显示屏有良好的外形观看效果、平整度、平面弧度、垂直度等；第三、改进灌胶工艺，制作专用工具，确保每一个模块灌胶量的一致。4.2 白平衡处理白平衡是衡量显示屏色彩的重要指标。保证白平衡的重要方法是选用性能稳定、发光效率高的发光器件，在安装屏体前先进行白平衡调试，保持良好的显示屏工作环境，控制屏体温升，保证LED发光管发光波长不偏移，不影响显示屏的白平衡。参考文献1 SJ/T11141，LED显示屏通用规范S2 GB2421，电工电子产品基本环境试验规则S3 GB2422，电工电子产品基本环境试验规则S4 GB2423.1，电工电子产品基本环境试验规则S5 GB2423.2，电工电子产品基本环境试验规则S6 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S7 GB9366-88，计算机站场地安全要求S8 GBJ65-88，工业与民用电力装置的接地设计规范S9 GBJ79-85，工业企业通信接地设计规范S10 SDJ8-98，电力设备接地设计技术规程S11 裴昌幸.电视原理与现代电视系统M.西安：西安电子科技大学出版社，199712 窦廷军.LED显示屏在学校体育场馆中的应用J. 中国学校体育，2006，(3)：787913 严达林.影响LED全彩屏显示效果的有关参数J. 现代显示，2004，(2)：2326致 谢首先我要对本论文的指导老师朱敏杰老师致以衷心的感谢！从论文的选题、有关资料的收集、课题的讨论，到论文的撰写和修改，导师都给了我悉心的指导和帮助。朱老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响，导师渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。其次感谢系里的每一位老师！四年的大学学习生活中，他们给了我无私的帮助和支持。他们对待学生宽厚仁慈的品德让我很是感激!从他们那里不仅学到了学业上所需的知识，而且他们那严谨的治学态度、诲人不倦的精神更使我