【正文】 I技術(shù)公司制造。本設(shè)計中，安裝了光傳感器，因此可以根據(jù)光傳感器測得的環(huán)境光亮度，程序自動調(diào)整亮度寄存器的數(shù)據(jù)值，從而獲得最佳的顯示效果。一個COMMO正脈沖內(nèi)有8個COMMI周期，即串行發(fā)送8位數(shù)據(jù)信息，在這8位數(shù)據(jù)信息中，D0~D2是亮度信息，也就是用這三位數(shù)據(jù)表示出8個等級(分=8)的亮度來。亮度數(shù)據(jù)信號按照亮度控制信號的時序要求串行發(fā)送亮度數(shù)據(jù)信息。ARM發(fā)送的COMM0、COMMCOMM2是亮度控制信號和亮度數(shù)據(jù)信號，其時序圖如圖32所示。另一方面，LED屏耗電量較大，一般為幾十到幾百千瓦，控制亮度可以延長設(shè)備使用壽命，而且對降低功耗有重要意義。 亮度控制器模塊亮度調(diào)節(jié)問題，是為了使室外LED彩屏能夠適應(yīng)白天、夜晚、晴天、陰天等多種戶外環(huán)境光線的變化而提出的。從圖像處理角度看，可以把像素間光強不均看成是一種非隨機變化的靜態(tài)噪聲，可以利用圖像處理中的圖像平滑技術(shù)來進行像素間光強均衡處理。但都不能從根本上解決問題。因此同一批LED產(chǎn)品光強最大值與最小值之比RL可達三倍以上。由于時間有限，在本次項目中并沒有涉及這方面的內(nèi)容，僅在此做簡單介紹。LED顯示屏的廣泛應(yīng)用與高速發(fā)展也對LED顯示屏的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，尤其是用圖像處理的方法解決發(fā)光二極管本身的工藝缺陷。在LED彩色顯示屏系統(tǒng)設(shè)計中，使用γ校正處理技術(shù)，對顏色信號分別進行γ校正，不但不損失灰度層次，還可以使全彩色顯示屏圖像更鮮艷、更逼真，更清晰。為了克服低照度段圖像偏暗的缺點，圖像傳輸系統(tǒng)進行了預(yù)補償辦法，即校正。從獲取圖像、存儲成圖像文件、讀出圖像文件直到在某種類型的顯示屏幕上顯示圖像，這些個環(huán)節(jié)中至少有5個地方可有非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)存在并引入γ值。雖然帶有γ值的電視在數(shù)字時代工作得很好，尤其是在特定環(huán)境下創(chuàng)建的圖像在相同環(huán)境下工作，可是在其他環(huán)境下工作時，往往會使顯示的圖像讓人看起來顯得太亮或者太暗，因此在可能條件下就要做γ校正。這個值適合“暗淡環(huán)境”下觀看。PAL和SECAM電視標(biāo)準(zhǔn)指定攝像機需要具有γ＝1/＝，但這個數(shù)值已顯得太小，因此實際的攝像機很可能會設(shè)置成γ＝。在所有廣播電視系統(tǒng)中，γ校正是在攝像機中完成的。用戶對發(fā)光的磷光材料的特性可能無能為力去改變，因而也很難改變它的γ值。在這種情況下，通常認(rèn)為再現(xiàn)圖像需要γ＝“原始場景”。還有一種環(huán)境稱為中間環(huán)境的“暗淡環(huán)境”，這種環(huán)境就像房間中的其他東西能夠看到，但比圖像中白色部分的亮度更暗。在這種情況下，γ值不是等于1而通常認(rèn)為γ＝，人的視角系統(tǒng)所看到的場景就好像是“原始場景”。 當(dāng)這種再生圖像在“明亮環(huán)境”下，也就是在其他白色物體的亮度與圖像中白色部分的亮度幾乎相同的環(huán)境下觀看時，γ＝1的系統(tǒng)的確可使圖像看起來像“原始場景”一樣。這就意味在重現(xiàn)圖像中任何兩個圖像區(qū)域的強度之比率與原始場景的兩個區(qū)域的強度之比率相同，這似乎是圖像系統(tǒng)所追求的目標(biāo)：真實地再現(xiàn)原始場景。如果所有部件都有冪函數(shù)的轉(zhuǎn)換特性，那么整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)就是一個冪函數(shù)，它的指數(shù)γ等于所有單個部件的γ的乘積。對于特定的部件，人們可以度量它的輸入與輸出之間的函數(shù)關(guān)系，從而找出γ值。按照慣例，“輸入”和“輸出”都縮放到0～1之間。但這些非線性部件都有一個能夠反映各自特性的冪函數(shù)，它的一般形式是：y= 輸出＝式中的γ（gamma）是冪函數(shù)的指數(shù)，它用來衡量非線性部件的轉(zhuǎn)換特性。串行數(shù)據(jù)流速率是并行數(shù)據(jù)速率的16倍，所以系統(tǒng)選用高速靜態(tài)SRAM以滿足要求。這就要求有灰度譯碼，將4bit并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為16個有灰度信息的串行數(shù)據(jù)序列。當(dāng)A幀存儲器用于圖像的掃描時，B幀存儲器用于圖像數(shù)據(jù)接收和緩存；反之，當(dāng)A幀存儲器用于圖像的接收和緩存時，B幀存儲器用于圖像的掃描顯示。所以本系統(tǒng)中LED大屏幕顯示的高速數(shù)據(jù)緩存模塊采取雙總線結(jié)構(gòu)的存儲電路。因為LED大屏幕顯示是高速連續(xù)進行的，特別在播放視頻信號時，不但要求實時完成圖像的高速掃描，還要接收新的數(shù)據(jù)，以便更新屏幕。為了提高顯示屏亮度往往使LED在超額電流狀態(tài)下工作。只要屏幕的刷新頻率在50Hz以上，人眼就不會感到閃爍。掃描型掃描型指顯示屏上4行、8行或16行LED共用一個驅(qū)動寄存器，常稱為4循環(huán)、8循環(huán)或16循環(huán)?，F(xiàn)在超大規(guī)模LED功能驅(qū)動IC出現(xiàn)后，不但設(shè)計簡單，成本也大幅度降低。這樣避免了LED在超額電流狀態(tài)下工作。 信息刷新原理根據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新的原理不同，LED顯示屏刷新方式可分為鎖存型和掃描型兩種類型。假設(shè)每幀周期為S，采用8行掃描方式，則每行總選通時間為S/8。但這些數(shù)據(jù)不能直接用于LED掃描顯示，必須經(jīng)過時序譯碼，才能轉(zhuǎn)換為含有灰度信息的由“0”和“1”組成的編碼序列，以供掃描顯示使用。 LED顯示技術(shù)的基本原理灰度掃描實現(xiàn)的關(guān)鍵在于產(chǎn)生由“0”和“1”組成的串行數(shù)據(jù)流。我國擁有巨大的照明工業(yè)和照明市場，在半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域，我國與世界先進水平差距較小，我國自主研制的第一個LED比世界上第一個LED僅僅晚幾個月，整體技術(shù)水平也只比發(fā)達國家相差3年左右。21世紀(jì)，解決光污染是照明技術(shù)急待突破的課題，LED應(yīng)運而生，前途無量。有機LED顯示屏的單個元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍，在強光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下40度的低溫。隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的不斷進步，LED顯示屏正在迅速崛起，作為新一代顯示媒體。以往，在城市的夜空中，最妖嬈的也許就數(shù)霓虹燈了，但是由于霓虹燈最容易損壞，我們常?？吹剑藓鐭麸@示的畫面和文字總是“缺胳膊掉腿”。由于體積小，LED適合制作成線條燈具。LED不僅可用于大型廣告顯示屏，還可以用于建筑和交通照明。LED已成為信息時代的閃亮標(biāo)志，將逐步取代白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)照明技術(shù)。在我國各大城市，已經(jīng)到處可見LED的眩目光彩，LED正在改變我們的生活和工作環(huán)境。 LED顯示技術(shù)的發(fā)展歷史高亮度LED的出現(xiàn)具有劃時代意義，最早研制的LED只能發(fā)出紅色的光，用于電子設(shè)備中的指示燈。其中，液晶顯示器不但在中小屏幕顯示中代替了CRT，而且也快速地進入了計算機顯示領(lǐng)域；而LED顯示屏則逐漸在超大屏幕圖像顯示領(lǐng)域發(fā)揮了其自身的技術(shù)特點，應(yīng)用于各類大型的公共場所，如火車站、大型廣場和體育中心。 圖23 行掃描列控制原理級波形圖3 LED顯示技術(shù)的發(fā)展和基本原理在20世紀(jì)，CRT（陰極射線管）在圖像顯示設(shè)備中占了絕對統(tǒng)治地位，如電視機、顯示器等絕大多數(shù)都采用CRT。例如在LED顯示屏上需要LEDll熄滅，LED21點亮，那么當(dāng)掃描到Hl行時，L1列的電位就應(yīng)該為高。本課題采用按行掃描按列控制的方式。也可以按列掃描，按行控制。比D顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。脈沖驅(qū)動的主要應(yīng)用有兩個方面:掃描驅(qū)動和占空比驅(qū)動。相同，就需要使它的脈沖電流幅值滿足IF=(T/Ton)Ia=(T/Ton) I可見脈沖驅(qū)動時，脈沖電流的幅值應(yīng)該比直流驅(qū)動電流大T/Ton倍。如圖22所示，平均電流Ia是瞬時電流i的時間積分。采用這種方式時應(yīng)該注意兩個問題:脈沖電流幅值的確定和重復(fù)頻率的選擇。由于三極管Vbe的分散性比放大倍數(shù)β的分散性要小，所以各LED器件的正向電流在其Vb與Re相同的情況下，基本上可以保證是一致的。LED的導(dǎo)通電流，與LED無關(guān)，取決于外參數(shù)。恒流驅(qū)動基本上克服了器件分散性的影響。這種驅(qū)動方式雖然簡單，但是不能在LED顯示屏上使用。直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方法，就是通過穩(wěn)定電源，經(jīng)限流電阻為發(fā)光二極管LED提供電流的方法。因此LED的驅(qū)動就是如何使它的PN結(jié)處于正偏置，而且為了控制(調(diào)節(jié))它的發(fā)光強度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式輻射出來，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。我們知道，發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。 LED發(fā)光的基本原理發(fā)光二極管(Lighting Emitting Diode)，是一種把電能變成光能的特種器件，當(dāng)電流如圖21所示通過它的時候，可以產(chǎn)生可視的光。:LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術(shù)控制下使用三種顏色具有256級灰度并任意混合，從而形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。直流驅(qū)動，超低功耗()電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，比管燈和霓虹燈更加節(jié)能，是超節(jié)能產(chǎn)品。其主要特點是::固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命長達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上，降低維修率和維修成本。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出光。4）實現(xiàn)對彩色LED的亮度、灰度的控制和調(diào)節(jié)。2）實現(xiàn)上位機和下位機的通訊和同步，使其通過上位機對LED顯示屏包括諸如顯示內(nèi)容、顯示方式、中文圖形字庫和控制軟件進行在線更新升級的遠(yuǎn)程控制。基于以上優(yōu)點，本文將采用ARM和CPLD相結(jié)合的方法來共同完成LED彩屏的顯示系統(tǒng)設(shè)計，功能包括：1） 該顯示屏控制器必須支持一般顯示屏所需的與上位機實時通訊和全部顯示功能，如左移、上移、下移、左卷簾、右卷簾、左百葉窗、右百葉窗等功能。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進一步發(fā)展及大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，可編程邏輯器件來完成電路功能，不僅能夠滿足LED大屏幕系統(tǒng)高速圖像數(shù)據(jù)傳輸對速度的要求，改善了電路性能，而且增加了電路設(shè)計的靈活性，設(shè)計中可以根據(jù)實際應(yīng)用的需求靈活修改相應(yīng)硬件描述語言程序，而不需要修改電路硬件設(shè)計，縮短了設(shè)計周期，降低了成本。隨著大屏幕顯示技術(shù)的發(fā)展進步，需要處理的數(shù)據(jù)量大大增加，系統(tǒng)的頻率越來越高，系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，對顯示控制系統(tǒng)的要求就不斷提高。在產(chǎn)品方面，LED大屏幕朝標(biāo)準(zhǔn)化、大型化和小型化的方向發(fā)展。預(yù)計大型或超大型LED顯示屏為主流產(chǎn)品的局面將會發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的L印顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)兴黄疲绻步煌?、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會占有多數(shù)份額。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，使LED顯示屏行業(yè)的發(fā)展趨于有序。(2)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化材料、技術(shù)的成熟及市場價格基本均衡之后，LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為LED顯示屏發(fā)展的一個趨勢。(1)高亮度、全彩化藍色及綠色超高亮度LED產(chǎn)品出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，使LED全彩色顯示屏產(chǎn)品成本下降，推廣速度加快。 LED大屏幕的發(fā)展趨勢目前LED電子顯示屏的顯示向更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻性、更高的可靠性、全色化、多媒體方向發(fā)展，系統(tǒng)的運行，操作與維護也向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。目前，我國基于LED研究現(xiàn)狀是，我國在LED領(lǐng)域的研究開發(fā)工作成績斐然。隨著嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于LED顯示屏的研究范圍也日趨廣泛。由于LED在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用越來越廣泛，它涉及到人們生活的方方面面，比如機場航班、港口、車站、證券交易、金融信息顯示、道路交通信息顯示、室外產(chǎn)品廣告及信息發(fā)布等等。目前LED顯示屏作為新一代的信息傳播媒體，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志。LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。s living standards have bee more sophisticated, so that LED is also on a higher demand. Composed of electronic devices with LED displays, not only colorful and attractive