led显示屏设计方案

太阳能led路灯照明设计方案如下：

太阳能路灯使用太阳能光伏电池提供电能，太阳能作为一种绿色环保的新能源，“取之不竭、用之不尽”。充分利用太阳能资源，对缓解常规能源紧张的情况有积极意义。

太阳能路灯的安装简单、方便，无需像普通路灯那样做铺设电缆等大量基础工程，只需要有一个基座固定，所有的线路和控制部分均放置在灯架之中，形成一个整体。

太阳能路灯的运行维护成本低廉。太阳能路灯使用的太阳能供电，除了阴雨天转换成市电供电会产生小部分电费成本外，运行成本几乎为零。整个系统运行均为自动控制，无需人为干预，几乎不产生维护成本。

太阳能路灯的组成

太阳能路灯由灯杆，太阳能电池组件，蓄电池，太阳能控制器以及光源（灯具）组成.

宇翔太阳能路灯各组成部件的性能与特点

主体灯杆：优质钢件，厚度≥3.0mm, 强度大，内外热镀锌，表面静电喷涂，耐腐性好；颜色、高度及规格可根据设计要求选配；

灯具：铸铝材质，IP65防护等级，造型有多种可供选配；

光源：大功率、高亮度LED光源，发光角度110度以上，使用本公司自行研制开发的具有独特优势的恒压恒流驱动电路，经过特殊的散热处理，性能稳定，使用寿命超长可达十年。

太阳能电池组件：晶体硅太阳能电池组件，转换效率17%以上，以优质低铁钢化白玻璃其中宇翔太阳能电池组件采用的面板玻璃低铁超白绒面钢化玻璃，透光率在90%以上。

低铁超白就是说这种玻璃的含铁量比普通玻璃要低，从而增加了玻璃的透光率。同时从玻璃边缘看，这种琉璃也比普通玻璃白，普通玻璃从边缘看是偏绿色的。

绒面的意思就是说这种玻璃为了减少阳光的反射，在其表面通过物理和化学方法进行减反射处理，使玻璃表面成了绒毛状，从而增加了光线的入射量。并在玻璃表面涂布一层含纳米材料的薄膜，不仅可以增加透光减少光线反射，而且还有自洁功能，可以减少雨水、灰尘等对太阳能电池板表面的污染，保持清洁、减少光衰。

钢化处理是为了增加玻璃的强度，抵御风沙冰雹的冲击，起到长期保护太阳能电池的作用。对面板玻璃进行钢化处理后，玻璃的强度可比普通玻璃提高3~4倍。

抗紫外EVA 透明树脂作为封装材料，以TPT高防水树脂膜为背面封装材料，整个组件固定在经阳极氧化处理的优质铝合金材质的边框中，结构强度大，工作效率高，弱光效应和耐候性好，即使在严酷的环境条件下长期工作也无后顾之忧，有效使用时间达到25年以上。

蓄电池 ： 全部选用太阳能专用12V阀控式铅酸免维护蓄电池，内阻小、容量大，充放电性能高，可在-40℃至55℃的工作环境内安全使用；

系统控制器 ：选配使用的具有多项专利的光控/时控多功能控制器。控制时间随意设定，具有防反接、反充、过充、过放、短路、防雷击、温度补偿等多种保护功能，是一套完美的智能控制系统。

LED显示屏是集光电子技术，微电子技术，计算机技术和视频技术为一体的高科技产品，它的发光部分由LED（即光发二极管）拼装组成的，其优点是耗电量少，亮度高，工作电压低，驱动简单，寿命长，性能稳定。显示屏面积可以根据需要由单元模块任意拼装，响应速度快。

LED显示屏的出现弥补了以往磁翻板，霓虹灯等信息发布媒体效果的缺陷。以其变化丰富的色彩，图案，实时动态的显示模式，完美的多媒体效果和强大的视觉冲击力，将信息、文字、图片、动画及视频等多种方式显示出来，成为信息传播的划时代产品，在铁路、民航、体育场馆、会议厅堂、高速公路、广场、大型商场、银行、证券市场以及多种监控调度中得到了广泛的应用。

LED电子显示屏是一种显示文字、图像、二维或三维动画及电视、录像、VCD等视频信号的理想的公众信息显示媒体，作为当代高科技发展的产物，它与广告牌、灯箱、霓虹灯等传统宣传媒体比较，具有无可比拟的优势：1、可实时播放无限的信息（每秒钟高达60幅图像）；2、是目前世界上各种宣传媒体中亮度最高的；3、图像清晰、视觉大、功耗低、寿命极长等。现已在城市的各种行政事业单位得到了广泛的应用，在提高形象和知名度及渲染单位主办各项活动的气氛等方面起到了良好的作用。

1、起到方便公众的作用。

2、起到政务公开的作用。

3、起到宣传相关法规、条例的作用。

4、起到普及知识的作用。

5、起到公告板的作用。

6、起到公益广告的作用。通过显示屏幕可播放天气预报、《文明市民公约》及重要新闻等。

7、起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。

二、强力公司技术实力

强力(泉州)电子科技有限公司是一家集LED室外、室内显示屏，利率汇率屏，条型屏，工厂电子看板等产品研发、生产、销售的高新科技企业。特别是舞台字幕屏、电子看板、利率汇率屏是全国最专业、最具规模实力的生产厂家之一，欢迎订购，诚征各地代理及批发。产品广泛应用于银行、证券、税务、电力、医院、车站、港务、工厂等各行各业。

公司技术实力雄厚，拥有一支由专家、硕士、高级工程师组成的研发队伍。全体同仁兢兢业业、精益求精本着"信誉第一、质量至上、创造品牌、服务社会"的宗旨，及“强源自人才，力源自创新”的经营理念竭诚为客户奉献优质的产品，上乘的服务。

本公司的LED系列产品：全彩LED显示屏、室外LED显示屏、室内LED显示屏、利率汇率显示屏、舞台字幕屏（条型屏）、电子看板(生产看板)、数码管显示屏。

本公司的单片机系列产品：ISP下载编程器、ISP下载型单片机实验、学习、开发板；视频字符叠加器；串行总线控制器；智能电话遥控接收器等。

强力公司是一家LED显示屏的专业生产厂家，在LED行业从事电子显示屏的开发、生产长达9年之久，在软、硬件方面，技术力量都非常雄厚，拥有光电、计算机、通讯、数字及多媒体等方面的高级工程师、工程师；自有生产整个系列LED电子显示屏所必须的一切设备；在生产、工艺、工程安装等方面，积累了丰富的经验，为产品的高质量提供了强有力的技术、设备和经验保证。

三、系统实现设计方案

1、 LED生产流程

LED显示屏生产流程图

2、 LED外观设计

公司针对每块显示屏安装的环境，对其进行独特的造型设计，在设计阶段我们认真分析项目的需求，通过与客户的沟通，了解项目的需求关键，根据我们丰富的LED大屏幕制作经验以及原厂商的支持、参与，我们制定整个项目的设计方案，确保该方案能够满足系统的功能要求，并具有高实用性、高可靠性、高观赏性。我们的设计原则是功能、结构、外形三位一体，协调统一。既要保证显示屏的功能完善、结构合理、外观现代、大气，同时又要与周围环境很好的融合与呼应，让整个显示屏在所安装的环境中独具匠心。

3、 系统软件组成及功能

3.1 系统软件组成

系统软件主要由节目编辑软件、播放软件、自动化控制软件、远程通讯软件等几部分组成。软件功能见系统功能部分。

² 支撑环境

本系统软件支撑各种局域网环境。软件工作平台为WIN9X或更高操作系统。

(1)、系统功能

A、 自适应/手动屏体亮度调节功能；

B、 自适应/手动机内温度调节功能；

C、 主动式温度、电压超标报警及关机功能（远程）；

D、 自动/手动色度调整及平衡矫正功能；

E、 定时自动/手动开关机功能，启动画面锁定；

F、 支持联机/脱机自主式运行；

G、 可在线自检、手动检测设备运行状况；

H、 视频显示功能：实现VGA与Video信号转换；

I、 视频播出功能：

1） 多媒体控制以实现多种视频信号源，如：电视、录像机、VCD、DVD等的播放，并具备现场同步转播及所需的所有软硬件设备和通讯接口；具有文字编辑功能即文字的字体变化、大小变化、换屏方式以及定位，能显示各种中、西文及阿拉伯数字、常用字符及图案，能进行广告、图像的处理和显示，能进行电视画面的文字迭加、特技等编辑与播放功能；

2） 提供标准网络接口，具备INTERNET网接入能实现各类常用网络信息播发功能，并预留宽带接口；

J、 具有系统同步控制技术，可实现屏显内容与VGA显示器一一对应；

K、 音频系统可以达到现场声像同步的要求；

L、 具有对显示屏工作温度、湿度实时监控，并有相应的降温与去湿措施；

M、 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功能；

(2) 系统构成

LED显示屏系统由显示系统、控制系统、编辑系统组成。

A 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、外框架等。

B 控制系统

该系统由486配置以上计算机、多媒体卡或DVI显卡、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：486以上主机。

多媒体卡：TL2000视频卡或DVI显卡。

控制卡：QL2004-RGA8。

控制软件：LED演播室等。

C 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。

编辑计算机：主机486以上。

编辑软件:LED显示编辑软件、多媒体制作软件等

3.2 系统软件功能

提供的显示屏系统软件，不但能满足贵方对软件所提出的全部要求外，还具备了其他更强大的功能。

3．2．1一般要求的软件功能：

计算机网络体系及结构屏幕控制体系采用微机局域网络，成功地将当今许多成熟的数字技术引入了大屏幕显示系统，如数据库技术、网络通信技术、网络互联技术、数据安全技术、信息自动化处理技术、嵌入式微处理器控制技术、接口技术、多媒体技术等。

显示屏系统集图形制作播放、艺术字型制作播放、三维动画播放等功能于一体，界面美观友好，操作方便、效果华丽。其各项功能可由贵方自由组合后进行循环播放并自动切换，且均可分别实行定时、定速控制。

编辑软件采用WINDOWS98或以上版本操作系统，配置的文件具有可修改各种参数及功能的特性，具备如下特点：

(1)、功能强大.

A、可以通过键盘、鼠标输入文字、图象等信息，可再经软件修改、编辑。

B、配置的文件具有可修改各种参数及功能的特性。

C、可插入各种显示方式。

D、各项编排可自由组合、定时。

(2)、系统能接收和播放内部网络上的有关信息。

(3)、具备丰富的显示方式，如移动、翻滚、中开、中合、闪烁、淡变飞动、反白、百叶窗、旋转、飘雪等。

(4)、支持二维、三维动画显示:

A、二维、三维动画制作采用市面上通用的制作软件，通过本系统的图文制作播放系统播放（制作二维动画主要采用的软件为ANIMATOR PRO ，三维动画制作采用3DSTUDIO）。

B、具有24种以上新颖显示方式及多种颜色搭配方式。

C、屏幕映射位置可调，并可方便随意地选择显示画面大小，可开多个窗口，具画中画功能。

D、支持摇控器计算机接口。

(5)、播放控制简便:

A、各项功能可任意组合，可制作成播放信息。

B、可定时循环自动播放。

C、可以方便地调节整屏亮度、对比度等。

D、傻瓜式使用设计，提供在线帮助。

3．2. 2 提供的软件具备的其他更强大功能：

(1)、软件功能综述：

提供的图文制作播放软件由节目制作软件、节目编辑软件、节目播放软件组成。

A、节目制作软件：

该软件主要实现原始资料（如图片、照片、文字资料等）的输入、加工（如通过二维/三维动画制作软件等工具）、成型的处理过程。

B、节目编辑软件：

该软件主要实现将节目制作软件成型的产品围绕一定的主题思想组织成具有强烈渲染力和吸引力的节目。

C、节目播放软件：

该软件主要实现按照节目编辑软件形成的节目的各种显示要求在大屏幕上显示。

(2)、软件具备的其他更强大功能：

A、具备文本叠加功能：屏幕不但可同时开任意多的窗口，而且可进行分别或叠加播放。

B、显示屏的亮度、色彩、对比度调节更方便：可像电视机一样，根据天气情况，灵活、方便地调节。

C、具有多种新颖显示方式：自行开发的最新一代“户外LED显示屏专用软件”，除具有正常软件所有的显示方式外，还增加了更新颖的显示方式，如：菱心出、扇形出、大花出、右花出、上花出、转出等等；使屏幕每一幅图案、单调的文字更具吸引力，大大增加画面的动感，实现了最佳的艺术效果。

D、具备模拟演示功能：可在电脑显示器中模拟演示即时编辑效果，使操作更直观、简单、方便。

E、界面更友好：全中文菜单，操作简便，节目制作播放用鼠标点按即可。

F、具备视频叠加功能：视频图像可以迭加字幕、动画；以视频图像为背景, 迭加图像, 可使LED显示屏表现形式产生飞跃, 增加感染力。

G、播放控制更简便：播放时既可以单步播放, 也可随时暂停, 并可从暂停处重播，且提供播放时间, 让使用更方便。

H、具有实时插播功能：对于最新信息，可在显示屏播放过程中任意时刻插播，使用更为方便。

I、自动播放：各种显示内容、显示方式、信号源可由用户方便地任意编排，随时修改，制作好的剧本每天开机后全自动播放。

4、强力产品特点

强力电子经过数年在显示屏领域的深入研究已经形成了一支专家级的研发团队，并广泛与国际上同行业相互交流，广泛合作。我公司的显示屏在技术水平得到国际上专家的认可，产品也广泛的销往国外，得到一致的好评。强力电子LED显示屏在先进的技术下形成了以下独有的技术特点：

4.1高灰度技术

我公司LED显示屏以其灰度等级高、画面细腻在行业中得到一致好评。在《LED显示屏检测方法》中已经突破10BIT技术的技术前沿，正在向更高的领域前进。

4.2全数字化

我公司为了确保显示画面的精确和颜色的逼真程度，进行了全数字化的改造。效果达到了预期的目的，形成了自己独有的技术特点。

4.3 恒流降噪声技术

我公司的LED显示屏驱动芯片采用国际上先进的LED显示屏专用芯片系统，该系统在全彩LED显示屏领域独领风骚。

我公司结合其芯片特点，研究形成了恒流降噪声技术保证电源等其它噪声源因素对LED电子显示屏造成的影响降低到最低程度。

4.4亮度调整技术

为了适应不同天气，让显示屏达到最佳的显示效果，我公司LED电子显示屏专门设计了亮度256级调节装置。保证整个LED显示屏在各种环境下都能达到最佳的显示效果。

4.5强对流式排热系统

LED显示屏工作时屏体发出的热量较高，为了保证整个显示屏系统在稳定的状态下运行，我公司对显示屏散热系统进行了彻底的研究，考虑到所有的流动气流，研究出了一套强对流的排热系统，使系统更加稳定可靠。

4.6考究的材料工艺和科学的生产工艺

考究的材料工艺是我公司的高质量要求根本点，经过对光材料、套件材料、结构材料、芯片材料的深入研究，我公司已经形成了自己的材料考究工艺和相应的检验标准和试验规范。在生产工艺上公司引进国外先进的生产线和生产工艺，并全面按照ISO9001质量体系进行严格的质量管理。

4.7媒体网络化

信息时代的到来，让我公司全面启动了媒体网络化的系统解决方案并把LED显示屏系统做为网络的终端形成标准化的接口，可以对标准视频信号、音频信号、网络其他设备进行直接接入，兼容性强。

4.8先进的测试设备和测试手段

我公司拥有先进的检测设备。为了保证显示屏的产品质量，购买了日本美能达公司生产的LED显示屏专用测试仪—CS-100，用于检测生产中的LED模块，保证生产的模块在色温、亮度等方面的一致性，从而保证整个LED显示屏的质量。同时可用于LED显示屏安装以后的实际测量，保证整屏的效果。

CS-100 LED显示屏测试仪主要功能：

1. 测量LED显示屏亮度

2. 与计算机相连，测量LED显示屏色温（白平衡）

3. 测量R、G、B的色坐标（波长）

4.9完善的配电系统

显示屏是一个较大的电子设备，良好的配电设备是系统实现可靠工作的重要条件之一。我公司显示屏均配有专用的配电系统，并且有以下特点：

l 配电系统具有远程控制功能。

l 具有供电指示功能。

l 具有过流、短路、断电等多种保护功能，可自动处理各种应急

情况。

l 具有定时自动开关屏的功能，可实现无人留守，具有多路输出和

延时上电的功能；

l 智能化的电源，可实现风扇的自动开启和关闭，过热的自动保护 ，并能自动恢复，无需人去维护；

5、产品质量

我公司为确保产品质量，提高系统的可靠性、稳定性，在设计、原材料选择及半成品筛选、生产工艺等各个流程，都严格实施ISO 9002品保体系标准。

5.1 可靠性设计：

1、采用了降额设计：

显示屏使用的所有电路元器件，我们均按满额的70%以下、进行降额设计，这种设计，达到的最大目的是――提高了系统对本身动态环境的适应性，同时，增强了对使用环境的耐冲击能力。

2、容错技术设计:

在显示屏数据的通信、处理及存贮过程中，我们采用了容错技术――可以迅速、有效地纠正偶然错误，保证数据的正确无误。

3、标准化设计:

包括软件接口设计的标准化、电气安全设计的标准化、模块设计的标准化。这种设计，让整个系统具有了良好的兼容性，又有利于以后显示屏的升级。

5.2 对原材料及半成品进行严格筛选：

1、原材料选择：

没有好的原材料，就保证不了产品的质量。所以，在对原材料的选择方面，我们对所有关键元器件的供应商、品牌都进行了严格的挑选，主要包括――

（1）LED发光元器件（箱体）：这是室外屏中最主要的部件，我公司为确保产品的质量，全部采用世界最好品牌之一――台湾光磊公司的晶片。

（2）印刷电路板：严格地按照美国U.L.标准进行生产。

（3）集成电路(IC)：美国ST、飞利浦、日立。

（4）开关电源：采用LED显示屏专用电源.

（5）通讯线：美国AT&T公司（型号：五类）。

（6）接插件：美国安普（AMP）公司（型号：16P）。

2、原材料分选：

这是生产过程中一个很重要的环节。因为，即使是世界名牌厂家的芯片，其性能参数也具有一定的分布形态；所以，在生产过程中，必须对其进行科学、严格的检测及分选。只有这样，才能保证室内屏在视觉感官方面，具有良好的均匀性；在电气性能方面，具有良好的稳定性及一致性。

3、半成品筛选：

考虑到发光元器件在加工的过程中，会受到机械及温度变化的 击，部分元器件的性能会受到影响，造成某些指标的下降；因此， 在生产的中间环节，我们特设立检测、老化和淘汰的流程，以避 免成品后检测的困难。

1显示屏支撑结构类型

1.1落地式支撑结构

落地式LED电子显示屏多设置于城市广场或重要交通交叉处。分析落地显示屏支撑结构受力特性可知，支撑结构宜采用空间钢桁架结构。在基础上设置4根钢柱组合形成空间格构柱。上部屏体部分采用多层水平空间桁架结构，既可满足结构受力要求，又可满足检修通道的设置。

1.2壁挂式支撑结构

城市建设密度较大，只有很少区域能够满足落地式显示屏的建设条件。而LED电子显示屏具有播放动态画面广告等优点，城市商业繁华地段需建设大量的LED显示屏，解决该矛盾的方案就是建设附属于已有建筑物的显示屏。

根据建筑物的建设条件、改造条件以及建筑物高度通常将附属于建筑物的LED显示屏支撑结构分为壁挂式显示屏支撑结构和楼顶式显示屏支撑结构。

壁挂式显示屏支撑结构多采用单层钢结构固定于主体结构侧面，内部设置检修通道。

1.3楼顶式支撑结构

实际使用中壁挂式LED电子显示屏由于占据较大的建筑物外立面，将会影响到建筑物的采光，因而壁挂式电子显示屏仅适用于商场等大型商业建筑。建筑高度适中的办公建筑及民用住宅建筑设置的LED电子显示屏只能设计在建筑物顶部。此时显示屏支撑结构体系应归类为楼顶显示屏支撑结构。

荷载作用

LED电子显示屏采用落地式、壁挂式或楼顶式均需计算永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、裹冰荷载、地震荷载等荷载作用(1)。其中永久荷载需计入屏幕自重荷载，活荷载需考虑屏体检修涉及的检修荷载。荷载组合系数应符合规范要求。

壁挂式或楼顶式显示屏其自振周期应结合主体结构进行整体分析，通常情况下可选用主体结构自振周期进行计算(2、3)，并分析高振型对楼顶式支撑结构的影响(4)。风荷载的计算应按照围护结构进行设计分析，对大型支撑结构应根据具体结构形式进行深入分析(5)。地震荷载的计算应综合考虑双向水平地震和竖向地震作用，对壁挂式支撑结构尤其要重视罕遇地震下竖向地震作用的影响分析。

此外电子显示屏内部设置有电子显示单元，长时间的照明及其他设备的运作均会带来过多的热量，内部易出现散热问题，支撑结构内部布置有大量的电力线路，线路老化等问题也易导致火灾发生。显示屏支撑结构在此类意外作用发生时应有足够的抵抗能力，不致发生连续性倒塌破坏，需加强关键构件支撑节点的设计，提高安全储备。

结构选型

3.1落地式支撑结构

落地式电子显示屏支撑结构通过与基础连接的柱体承担上部屏体结构的荷载，可按照悬臂梁结构进行分析计算。落地式支撑结构通常采用单柱或双柱加横梁式结构，其余类型可结合建筑造型选用合适的支撑结构体系。柱体设计可采用混凝土结构、钢管结构以及格构钢柱，横梁可选用格构梁等钢结构类型。其基础选型应根据场地的地质条件确定，并应进行抗压、抗拔、抗弯和抗倾覆计算。结合悬臂结构的受力特点，落地式支撑结构的`关键构件为竖向柱体设计，选用安全合理符合工艺要求的截面形式。

3.2 壁挂式支撑结构

壁挂式支撑结构通过钢节点锚固于主体结构物侧部，通常可采用框架柱固定节点，当节点间距不能满足要求时，可采用框架梁作为辅助支点设计位置。横梁构件固定于支撑点上形成水平向片状结构体系，该体系承担显示屏传来的风荷载并作为检修通道承担检修荷载，属于壁挂式支撑结构的主要受力体系。屏体龙骨均布置在水平片状结构体系上。通常该体系可采用水平放置的桁架，对于节点距离较小的体系可直接采用型钢作为横梁，计算模型可采用连续梁方案。水平片状结构体系是壁挂式支撑结构的关键构件。

3.3楼顶式支撑结构

楼顶式支撑结构需结合楼顶原有结构布置进行设计，充分利用原有主体结构体系承担荷载对优化楼顶式支撑结构体系非常重要。通常可结合建筑物造型采用平面桁架、空间桁架或网架结构等多种结构形式，结构方案灵活多变，可采用有限元分析软件进行建模分析计算。针对楼顶轻钢的特点应注意自振周期的特殊性以及鞭梢效应，宜对楼顶式支撑结构与大楼建立整体模型进行有限元分析，研究支撑结构的应力应变特性。

楼顶式支撑结构属于空间结构体系，其与主体结构的连接方式有多种类型，需根据实际主体结构顶部的情况确定。不同的结构类型受力性能差别很大，只有采用有限元方法分析整体空间结构的受力状态才能得到符合实际的设计方案。

节点分析

采用钢构件为主要构件的显示屏支撑结构存在大量的连接节点，节点的准确设计对整体结构的安全性能至关重要。

支撑结构与混凝土基础连接采用专用预埋件，与主体混凝土结构的连接采用40c-学锚栓和植筋，在与梁体连接处优先采用对穿螺栓。所有节点均不得采用膨胀螺栓。基础节点设置的锚栓数量应满足承载力要求，并按照对称原则进行等间距布置。落地式支撑结构属于悬臂型结构体系，其柱根部应力较大壁挂式支撑结构同样属于悬臂型结构体系，其节点根部应力较大。针对与基础及主体结构连接节点的应力分布特点，采用在根部对节点进行处理的方案进行优化设计，可有效改善节点应力并降低钢材用量。

结束语

(1)落地式显示屏支撑结构属于悬臂结构，其柱体为关键构件，根据应力应变分析结果结合电子显示屏检修特点，优先选用格构式截面。

(2)壁挂式显示屏支撑结构水平片状结构体系采用斜腹杆组合桁架结构优于直腹杆组合桁架结构，当主体结构轴线较大，中间区域无法设置节点时应增加斜腹杆密度。

(3)楼顶式显示屏支撑结构可采用网架结构和空间桁架结构体系，两种结构体系应力应变均衡，从施工难度等方面考虑优先选择空间桁架体系。

(4)显示屏支撑结构节点的准确设计对整体结构安全陛能至关重要，针对节点根部受力较大特性设置抗剪键或十字加劲肋等构造措施，可有效提高节点的承载能力。

摘 要

本系统是从实际应用角度出发，针对当前市场上流行的LED产品的应用领域而设计制作的多功能电子显示屏，可用于商场导购促销显示、新闻与广告显示、车站机场班次时间资讯显示等。

本简易16行*64列LED电子显示屏根据题目设计要求，硬件部分主要包括SPCE061A单片机系统、16块8*8LED点阵显示模块构成16*64点阵、显示驱动电路、SPR4096存储器、PCF8563实时时钟电路、键盘输入控制器等部分，还外扩了液晶显示、温度实时检测、无线通讯、电机驱动屏幕旋转等电路，。本系统不仅能够实现数字、字母、汉字等预存信息的切换显示，同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED显示亮度连续可调、实时时间显示、实时温度显示、无线遥控、显示屏旋转等扩展功能。另外，本系统可以和PC机通讯，通过PC机串口对显示信息进行更新。

关键词：LED电子显示屏 SPCE061A 串行通信

Abstract

The LED lattice display system is a kind of new information display media with the rapid development of the computer, micro-electronics, photoelectron technology.

This 16*64 LED display system includes SPCE061A MCU system, sixteen 8*8 LED lattice modules, display driving circuit, SPR4096 memory module, PCF8563 as the real-time clock chip, keyboard controller et. In addition, it includes LCD circuit, real-time temperature detective, RF communication circuit. This system can display the numbers, letters, Chinese characters. It can display the information timely and circularly, up-rollingly, down rollingly left-rollingly, right-rollingly. The lightness of the displaying information can be adjusted continuously. Further more, this system can be remote controlled and communicate with PC by COM1 to update the display information.

Keywords: LED lattice display system SPCE061A serial communication

目 录

一、方案比较 4

1、控制系统 4

2、点阵信息提取方案 4

3、显示驱动电路 5

二、硬件设计与论证 5

1、主控制单片机 6

2、LED显示驱动电路 6

3、数据存储器 8

4、键盘液晶显示模块 9

5、无线通信模块 9

6、时钟电路的设计 10

7、温度检测 10

8、打印机的选择 11

9、旋转底盘的设计 11

三、系统的软件设计 11

1、主程序流程图 12

2、点阵字模信息提取程序流程图 12

3、LED各显示程序 12

4、串行通信程序 12

5、PC机客户程序 12

四、系统功能测试 16

1、测试及制作中所用仪器 16

2、键盘各键功能 16

3、单元模块电路测试 16

4、系统整体功能测试 16

五、总结 17

一、方案比较

1、控制系统

LED点阵电子显示屏的设计一般有两种方案：

方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能，这就要求需要用中大规模的PLD，设计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展，同时系统的成本会急剧上升（相对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。

方案二：采用单片机系统来实现。鉴于SPCE061A单片机比传统的51系列8位单片机具有更加丰富的资源，而且数据处理速度快，同时“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，体积小，可靠性高。本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。

2、点阵信息提取方案

要用LED点阵来显示数字、字母和汉字等信息，首先要能够提取出其字模数据，即一个16*8的点阵数字、字母的字模数据共有16个字节，一个16*16的点阵汉字的字模数据共有32个字节。首先要确定点阵信息提取方案。

方案一：固定汉字显示，就是将要显示的语句中全部汉字的字母数据依次提取出来，按顺序存放在存储器中，当有显示任务时，直接取出字模数据送至显示器即可。这种方法占用空间少，程序实现简单，显示速度快。本系统中对10组预存信息的点阵信息的提取和存储就是采用这种方案。但是，要想显示大量的汉字信息或直接对显示信息进行更新，则几乎是不可能的事。因此，要实现这样的功能就要采用第二种方案。

方案二：将标准的点阵信息字模数据的字库文件（本系统中采用汉字库文件HZK16、ASCII码库文件ASC16）装入外扩ROM存储器，采用与PC机相同的编码（机内码），先进行基于PC机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是ASCII码，则直接计算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。另外，PC机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活。

3、显示驱动电路

常用的显示驱动方式有三种：

方案一：串行控制驱动，这种方式的好处是单元内的线路连接简单，给印刷电路板的设计带来方便，减少了布线的密度，方便以后的制作与调试，而且相对提高了每个单元的可靠性；

方案二：并行控制驱动，将显示数据通过并行(一般为8位)方式送入驱动电路，这样的好处是：相对于串行控制而言，数据的刷新速度快，在处理同等数量的数据时，对处理速度要求可以大大降低，从而提高了系统的稳定性，但也正因为“并行”使单元内的数据线路的连接更加复杂，布线后的排错难度大大增加；

方案三：采用专用集成电路（ASIC）直接驱动，由于这种专用集成电路是集行控制、列控制和外围驱动于一体，使系统的稳定性更为可靠，特别适合户外的大型或者超大型显示屏。因为这种类型的显示屏对图像显示要求高，不仅要保证图像的一致性，而且要保证图像的稳定、高亮。

本次设计的显示屏仅为16行*64列，更适合采用串行控制这种方式，这样做既省去了并行控制驱动在制版过程中十分复杂的布线，又因为没有采用专用集成电路在一定程度上降低了整个系统的成本。

二、硬件设计与论证

根据以上的系统方案比较与分析，本设计的系统总体组成框图如图1所示：

图1 系统的总体组成框图

系统整体由三大部分构成：

以单片机1#为核心的模块一：包括16*64LED点阵、驱动电路、STR4096存储器、无线数传模块、旋转底盘、光电传感器、音箱、打印机。实现功能：主要用来实现点阵的显示，包括特定标语库内容的显示，适时时间显示、适时温度显示，并实现上下左右滚屏等各种花样显示；存储器用来存储汉字和ASCII码的点阵库，并实现掉电不丢失功能；无线模块实现标语库更新和接受设置信息；底盘可实现显示屏的左右转动，摆动幅度可调；在商场导购中，光电传感器用于检测人员进出，可与自动门配合使用，音箱播放“欢迎光临”等语音信息；在广告牌应用中，打印机用于名片打印。

以单片机2#为核心的模块二：包括4*4键盘、液晶、无线数传模块。实现功能：该部分实现遥控器的功能，可以遥控设置显示屏的滚动模式，选择标语库，设置时间，设置摆头幅度；实现标语库的更新。（键盘使用说明见附录一）

以上位PC机为核心的模块三：包括上位机软件和MAX232。实现功能：上位机主要实现标语库的数据更新，上位机软件通过MAX232将更新内容（汉字或者ASCII码的机内码）送到单片机2#，然后无线传输到单片机1#实现数据更新。

以下是各单元电路的具体设计：

1、主控制单片机

采用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为主控制器。由于SPCE061A内置有2K字的SRAM和32K字的内存FLASH，能满足本系统数据处理及LED点阵显示所需数据的存储要求；CPU时钟频率高达49.152MHz，能满足刷新速度要求。另外，“61板”功能较强、性价比高，具有体积小、集成度高、易扩展、功耗小等优点，简化主控制系统的硬件电路设计，可靠性高，而且凌阳单片机具有C语言风格的汇编语言，有与标准C兼容的C语言，C语言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。

2、LED显示驱动电路

本次设计中16行*64列LED电子显示屏的制作以及其显示驱动电路的设计制作都是非常关键的部分。下面主要介绍一下显示驱动电路的设计。

本LED点阵屏采用动态扫描的方式显示，即逐行扫描，工作时先将一行点阵字模通过列驱动输出，然后运用译码器选中对应行，使该行得以显示，接着再送下一行数据，再选中下一行有效，直到16行全被扫描一遍。至此，一幅完整的文字信息就显现出来。然后在反复扫描这16行直至显示新的信息。采用这种方式的优点是耗电少，成本低，寿命长，但是也存在显示亮度及内容显示稳定的问题。根据视觉滞留原理，根据视觉滞留原理，每屏的完整的显示时间应控制在20ms之内，即50Hz，人眼看上去才不会觉得闪烁。由于要扫描16 行的点阵，所以每行的时间绝不能超过20ms÷16=1.25ms，同时也不是每行的扫描时间越短越好，因为LED的亮度同电流的大小和维持时间的长短有关。LED点阵块的单点静态电流一般在10mA左右，由于占空比是1/16，所以单点的动态电流最大可以达到160mA。在维持时间恒定的情况下，电流越大（不超过额定电流），点阵亮度也越亮，而在电流恒定的情况下，需要一段维持时间来保持亮度。试验表明当输入LED的电流为15mA时，维持时间至少需要1ms，否则LED呈微亮状态。由于设计时设置SPCE061A单片机的时钟频率为24MHz，而每次传送移行的字模数据有64位，经计算传输所需的时间小于1ms，这样就能充分利用列驱动74HC595的锁存功能，即在它接收下一行待显示的数据，还没有锁存新数据的这段时间来显示本行的内容，这样就不需要额外加延时来增加显示屏的亮度。采用这个方法就不要再增加LED的列驱动器件，从而使整个硬件结构更简化，成本降低。

行信号的处理是由四十六译码器CD4514来完成译码，输出为高。由于显示屏行的组成是多个模块并联而成的，因而行驱动得功率要求比较大，而且我们进行行扫描时需要所选行为低，故加反相驱动器ULN2803来满足要求。

列信号的处理列信号的处理主要由8片8位带锁存的串入并出移位寄存器74HC595来完成。从单片机IO口串行输出的64位点阵数据随着移位时钟的作用逐位移动到对应位置，在接收到锁存信号后，将数据并行输出至LED的列线，最后在行驱动信号作用下点亮一行LED象素。

显示扫描电路的电路图如图2所示。

图2 LED显示扫描驱动电路

3、数据存储器

设计题目要求能增大到10组预存信息，且显示信息具有掉电保护功能，同时考虑到要把汉字点阵字库文件HZK16（261K字节）和ASCII码点阵字库文件ASC16（4K字节）装入到ROM存储器中，以便根据机内码在字库中寻址，找到对应的字模，提取后再送到点阵显示屏显示。因为SPCE061单片机的内存Flash只有32K，还要存放程序，因此需外扩数据存储器。我们选择了凌阳“61板”的配套模组SPR4096。SPR4096是一个高性能的4M-bit（512K字节）FLASH，分为256个扇区，每个扇区为2K字节。SPR4096串行接口的工作频率可达5MHz，数据存取速度和存储容量都能够达到我们的要求。硬件图连接如图3所示：

图3 SPR4096硬件连接图

4、键盘液晶显示模块

为使用键盘作为显示屏控制器，实现多功能显示控制，我们使用智能型键盘显示控制芯片HD7279A作为4*4键盘与单片机之间的接口，其与微处理器仅需4条接口线，采用串行通信方式，占用CPU端口少，同时HD7279得到键盘码后通过中断服务程序把按键信息送给单片机，使单片机可以腾出更多时间质性其他操作。设计中我们需要用液晶模块显示遥控单片机菜单的各信息。在本系统中选用了OCM4×8C模块，可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能，既可采用并行接口，又可采用串行接口，连线较为方便。HD7229、OCM4×8C与单片机连接原理图如图4所示。

5、无线通信模块

在本设计中，我们采用了两块61板，1#板主要用于完成控制LED显示屏，2#板主要用于键盘液晶控制、实时时钟、实时温度检测显示、与PC机通讯以及其他的扩展发挥部分功能。两板之间采用无线通讯进行数据传输。为满足系统的要求我们选择了SRWF-1型微功率无线数传模块，该模块的特点是：高抗干扰能力和低误码率、完善的通讯协议、数据实时同步、看门狗实时监控、传输距离远、低功耗及休眠功能高可靠性，体积小、重量轻。

图4 键盘显示电路

SRWF-1型模块提供2个串口3种接口方式，COM1为TTL电平UART接口，COM2由用户自定义为标准的RS-232/RS-485接口（用户只需拔/插短路器再上电即可改变接口类型）。SRWF-1提供的两个串口，在使用时注意以下事项：（1）对于空中接收的数据，SRWF-1通过串口转送给终端设备时，COM1和COM2同时输出，即用户如果在COM1和COM2各连接了1个设备，他们都可同时收到数据；（2）对于由终端设备送来，准备向空中发射的数据，SRWF-1只能正确接收COM1或COM2其中1个串口送来的数据，否则将造成数据通讯混乱。如终端设备在向COM1发送1个0x12（数据正在传送）时，再向COM2发送1个0x34，模块将收到一个数据串0x12，0x34。

图5 SRWF-1与用户设备接口电路

注：没有使用的引脚可以悬空不连。但不能连接长悬空线，以免引入干扰。

6、时钟电路的设计

系统要求实现实时时间的显示，这里我们选用串行日历时钟芯片PCF8563，，与单片机的连线大为减少，极大的节省了单片机的系统资源。PCF8563与单片机的接口电路如图6所示。而且该部分电路还加了掉电保护功能，在主供电系统意外断电时，即Vcc为0V时，D1截止， 3.6V备用电源通过D2继续给PCF8563供电,保证8563的正常运行。

图6 PCF8563时钟电路

7、温度检测

本系统扩展了实时温度检测显示功能，选用DS18B20一线式数字温度传感器，通过单片机读取当前环境温度可通过键盘切换显示时间和温度。

图6 DS18B20与单片机的接口电路

8、打印机的选择

本系统还扩展了打印机功能，在广告牌应用中用来打印名片等相关信息。我们选择了北京市兴伟机电应用技术研究所研制的微型热敏/针打打印机。通过通用的ESC/P打印命令实现字符的打印。

图7 打印机接口控制时序图

9、旋转底盘的设计

针对应用的需要，系统扩展了显示屏旋转功能，用普通小型直流电机提供动力，由变速箱减速并加大驱动能力，实现显示屏幕左右摆动，并且幅度可调。

图8 直流电机驱动电路

三、系统的软件设计

本系统的软件部分主要包括主程序、点阵字模信息提取程序、LED各显示程序、串行通信程序以及PC机客户程序等。

1、主程序流程图

见图8。

2、点阵字模信息提取程序流程图

见图9。

3、LED各显示程序

LED显示屏的显示方式有静止、上下滚屏、左右滚屏等多种方式。其中上下滚屏显示程序类似，左右滚屏显示程序类似，其他多花样的显示方式程序都是在此基础上进行改动而来的。因此主要给出静态显示、上移显示、左移显示这三种典型方式的程序流程图，见图10、图11、图12。

4、串行通信程序

每当向PC机客户程序里输入新显示内容并发送给单片机时，单片机就产生串行中断，接受待显示信息的机内码，然后再利用点阵字模信息提取程序得到点阵数据送到LED显示屏显示。单片机接受数据采用中断的方式。串行中断程序流程图见图13。

5、PC机客户程序

本系统的PC机客户程序是采用Visual Basic 6.0进行开发的，主要利用其串行通信控件MSComm，其主要流程图及运行效果见图14、图15。

图8 主程序流程图 图9 点阵字模信息提取程序流程图

图10 静态显示程序流程图 图11 上移显示程序流程图

图12 左移显示程序流程图

图13 串行中断程序流程图 图14 PC机客户程序流程图

图15 PC机客户控制程序的界面

四、系统功能测试

1、测试及制作中所用仪器

GDS-820C型双踪数字示波器、UNT-T型台式数字万用表、

SK1731SL2A直流稳压电源、F10型数字合成函数信号发生器、

联想PC、烙铁等

2、键盘各键功能

1 2 3 4

5 6 7 8

9 0 ./+ C/-

确定 上 下 取消

“0—9” ：数字键；

“. /+” ：小数点/数据加1；

“C/-” ： 删格/数据减1；

“确定” ：进入菜单，保存设置

“取消” ：返回上一级菜单

“上” ： 菜单上翻，插入点左移

“下” ： 菜单下翻，插入点右移

3、单元模块电路测试

1）LED点阵测试：用程序实现所有点阵全部点亮，显示部分点阵块无法完全点亮，更换点阵块后显示正常。

2）无线数传测试：由单片机#2无线发送1000字节数据，单片机#1接收并存储，通过开发环境查看接收数据，发送一百次，成功接收100次，经测试系统稳定；

3）与上位机通信测试：上位机循环发送1000字节数据，单片机接收并校验，接受成功后送液晶显示，然后停止发送，经测试接收时间相对于人的反映时间可以忽略。测试20次，成功接受20次。

4）键盘液晶测试：用键盘控制菜单进出，上下翻页，键盘无抖动，液晶无闪烁。

4、系统整体功能测试

各单元模块整合后，系统上电,显示屏上显示预存信息,通过2#机上的键盘可以成功控制1#机上的显示,包括预存信息切换显示、翻页、上下滚屏、左右滚屏、对流、展开等各花样显示方式、LED显示屏亮度连续可调，能成功地显示出字母、数字、汉字等信息，通过按键可以控制显示实时时间、实时温度等信息，而且断电后，重新开机，预存的显示信息与时间均可掉电保护。通过PC机的客户程序发送需更新信息数据到2#机，由2#机通过无线数传模块发送给1#机，可以成功地更新显示内容。

经过多次测试，整个系统工作稳定可靠，能够实现上述所有功能。

五、总结

我们制作的这套LED点阵电子显示屏系统不仅完成了题目要求的基本功能和发挥功能，还在实时温度检测显示、无线遥控、显示方式等方面有所创新。本系统以凌阳16位单片机SPCE061A为核心部件，最终完成了竞赛题目中要求的各项任务，包括可以控制16*64LED点阵显示屏实现信息的左右滚屏、显示屏亮度连续可调、实时时间和实时温度的显示等，在设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件在编程方面灵活的特点，来满足系统设计的要求。

在竞赛的过程中，我们遇到了许多突发性的不太好解决的问题，例如，在整个系统的调试过程中，我们体会到无论是硬件还是软件的调试都要注意模块化，要从最底层开始，逐级通过后才能进行下一步的工作；同时在联合调试的过程中，应注意各模块之间的时序配合问题，有时都是正确的模块程序却因为按照不恰当的顺序来执行从而导致程序运行结果完全出错。

通过这次比赛，我们深深的体会到了团队间的共同协作的重要性，提高了自己的动手能力和解决问题的能力。

一个弧形建筑体要安装LED显示屏，设计方案中的规格型号模组能不能拼装出完美弧形效果，与建筑体弧的半径大小有关系，与模组的底壳形状也有直接关系。

LED显示屏能做弧形屏或圆环形屏，是因为模组套件底壳有拔模斜度！

如上图，假如知道模组规格、拔模角度，且模组之间是以最大角度弯切，那么模组最后拼成的弧形的半径就可以借助CAD计算出来。

以下是市面上最常见的LED显示屏模组规格和常见的底壳拔模角度（1、1.5、2、3度）以及它们可形成的圆弧的最小半径：

所以，如果要评估一个圆弧建筑体是否能做弧形屏，需要先向厂家了解LED显示屏模组底壳的拔模角度，并计算出圆弧建筑体的半径，再与表中的数据比对，只要圆弧半径大于最小半径即可拼装出完美弧形屏或环形屏，小于最小半径则会有缝隙。

而一个圆弧的半径则可以这样计算：

1、如上图，先拉线测量出弧线的弦长b；

2、再测量出弦线中心点到弧线顶的垂直距离a（弦高）；

3、由勾股定理可得：R2=（R-a）2+（b/2）2；  换算下，即：

4、计算得出半径R后，与上面表格中的数据对照比较，半径大于表中的最小半径则适合做弧形屏或环形屏。网页链接

(2)通过选择合理照度标准，采朋高效节能型的光源和灯具，采用节电的照明控制方式，并配备专业的节能LED路灯电源。在景观照明设计中要强调节能原则，控制大功率投光灯大型和超大型组合光源灯饰的应用。有条件的地方可采用太阳能和风能等能源，在方案设计中应综合考虑整体照明效果尽量节约照明投资将照明能耗和丁程造价降到最低限度。

(3)规划设计应注重白天LED路灯厂家的美化和保持，在保证建筑物整体照明效果的同时尽可能清晰地展示建筑物的重点部位和装饰细部的特征，布灯应尽量避开人的视线安装在隐蔽的位置。灯必须外露时其支架或立柱的外形高低和色彩应和建筑物相协调灯具线路的安装不能影响建筑物白天的景观，努力做到见光不见灯。

(4)景观照明设计应具有可*作性和可实现性，效果图与实际照明效果应基本相符，不应有较大的偏差。在景观照明设计中要强调具有较高的科技含量，用现代科技的照明手法和控制手段演绎景观照明的艺术效果。

(5)夜间照明的照度或亮度水平照明光源灯具和电气控制设备与系统，要按照*有关技术标准进行设计施丁调试和验收也要符合国际照明委员会(CIE)景观照明技术的有关规定。

(6)处理好与周围环境的关系，既统一协调又有所变化被照明对象的亮度和颜色与周围环境既要有差别，又要和谐协调周围环境与被照建筑物应保持一定的亮庋对比并应注意控制影o向行人机动车居民生活的干扰光，控制灯光对动植物生存和生长的影响。表21为国际照明委员会(CIE)对不同环境下照明区域与光环境的划分。