新型LED智能控制卡

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【摘要】本文主要做的是LED显示屏的控制系统。此控制系统取代了传统LED显示屏“计算机+发送卡+接收卡+LED显示屏”的控制模式，无需以前繁杂的布线，直接转变为新型的“嵌入式平台+led智能控制+LED显示屏”，通过计算机控制嵌入式平台，得到我们想要显示的画面。

【关键词】LED;智能控制;显示屏

1.引言

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等优点，成为多个领域信息显示的重要媒体之一，现在已经被广泛使用[1]。而LED显示屏的基本组成部分是由显示模组、控制系统（显示屏控制卡）、电源系统、框架部分组成。

本文主要做的是LED显示屏的控制系统。传统LED显示屏“计算机+发送卡+接收卡+LED显示屏”的控制模式，需要繁杂的布线，并且LED显示屏种类繁多，生产厂家不同，使得LED显示屏的安装、检测、维修变得复杂[2]，设计一种新型LED智能控制卡是必要的。

2.系统组成及工作原理

图1所示是我们这个项目的原理图即各硬件单元的基本连接关系，根据这个原理图我们做出相应的原件及他们的连接以及设置，图中UC的每一路输出（UC1.1.1.1.1～UC1.1.1.1.16）均可进行时分复用，可同时控制n路数据;将每一个UC控制的LED灯区域视作LED屏的矩阵单元：一般情况下，同一块LED屏的每个矩阵单元内的连接关系一致;而TC是我们现有的一个嵌入式板子，他的作用是连接计算机和LC，将计算机的信号传输到LC上然后再传送到LED显示屏上显示出来。

图1 系统组成及工作原理

它的特点有：

（1）支持4扫、8扫、16扫的各种户内、户外、半户外单双色显示板，一卡多能任意设置。

（2）显示功能：文字、图片、动画、EXCEL表格、时间、温度、倒（正）计时等。

（3）可用于制作门头屏、海报屏、车载屏和其它种各种型号的屏。

（4）具有串口通讯和U盘录入信息双重功能。

（5）支持一个U盘管理多块显示屏功能，方便多屏集中管理。

3.配置界面

配置界面主要分为：常用设置、显示配置、连接配置、显示屏监控、其他设置（亮度、色温、伽玛表、单点校正）、恢复出厂设置、帮助和退出等，如图2所示：

图2 配置界面图

3.1 常用设置

其中常用设置主要包括：电源，锁屏，亮度等的调整，并且允许自动亮度，允许亮度根据外部亮度情况自动调整显示屏亮度;文字“允许自动亮度”旁边显示灰色内容为外部传感器动态获取的亮度值。

3.2 显示配置

显示配置的参数比较多，主要有硬件选择选择、扫描确定、性能/效果设置、带载设置和无信号测试等，具体如图3所示：

图3 显示配置的参数图

其中硬件选择包括：驱动电路、LC选择进行配置;选择具体某一块LC时，系统会显示该块硬件的信息，若选择“全部”，则默认显示第一块LC的硬件信息，型号，版本。

然后是扫描，包括手工设置和智能识别。其中手工设置中包含：屏类型、级联方向、数据级性、OE极性、扫描方式、打折方式、打折方向、打折点数等设置。而智能识别是针对全部控制卡统一进行的。

图4

智能识别完毕后可以把相关信息保存到电脑的文件中，方便下次使用该类灯板时从文件加载就可以了。根据显示屏设定自己需要的刷新频率、移位时钟、消隐时间、消隐延迟、带载设置、高亮模式开启等参数（有些参数系统已默认最佳方式，无需设置），就可以使用了。

下一步是带载设置：最大亮度：是指在目前所选配置的情况下，灯的最大亮度百分比。最大宽度：是指一张控制卡能带的最大宽度。它跟刷新频率，灰度级数，扫描移位时钟有着密切的关系，会随着他们的改变而改变。一般来说，刷新频率，灰度级别越高，一张控制卡能带最大宽度就越小;扫描时钟越高，一张控制卡能带最大宽度就越大。

3.3 连接配置

接下来是连接配置：（1）连接配置就是将LC所驱动的显示内容重新拼接，显示完整正确内容，主要是对各LC卡的位置、整体屏大小和各卡的顺序进行设置。（2）配置前需要将您的显示屏与所有LC连接好。（3）屏起点设置：所有LC的起始位置，就是大屏幕显示区域起始的设置，默认状态下起始位置是（0，0）。（4）显示屏的大小：这里所指“宽度”和“高度”是LED显示屏的总分辨率大小，而不是某一块控制卡所能带载的大小。（5）控制卡的宽度和高度：每块控制卡所能带载的最大象素点。（6）控制卡数量：设置屏的卡数，高度用多少张卡，电脑就会显示平面图。（7）显示屏分辨率：因信号输出分A口和B口，针对显示屏的不同分辨率其A和B口输出内容与范围均可能不一致，具体如下表所示。（8）自动生成：该功能是根据屏幕的总分辨率、显示屏分辨率和控制卡设定的带载大小自动产生控制卡数和各控制卡的序号＼起点位置＼带载大小等，无需手工设置，只要鼠标点“自动生成”就设置成功了。

表1

控制卡

输出口

显示屏

分辨率 A口输出范围 B口输出范围

800*600 （0，0）～（800，600） （0，0）～（800，600）

1024*768 （0，0）～（800，768） （224，0）～（1024，600）

1280*1024 （0，0）～（800，1024） （600，0）～（1200，1204）

3.4 显示屏监控

显示屏监控：该项内容需配合多功能板使用，而且监控数据的内容和设置项均需要外部传感器的提供，否则数据都将不起作用。监控和设置项的内容主要有：采样速度、亮度、自动亮度设置、内部温度、外部温度、内部湿度、外部湿度、烟雾值、电源电压、风扇状态、空调状态等，具体如图5所示。

（1）采样速度：程序从控制卡采样的速度。

（2）亮度：外部亮度：从传感器获取的外部亮度值;暗于：设置触发自动调整亮度的最小亮度值;亮度值：当暗于设置的亮度值时，屏的亮度值调整为该值;自动亮度：是否允许根据外部亮度情况自动调整屏的亮度，打勾表示“是”。

（3）湿度：内部湿度：监控屏内部湿度;外部湿度：监控屏内部湿度。

（4）烟雾：烟雾值：监控屏内部烟雾值;报警值：设置烟雾报警值。

（5）电源电压：监控屏内部电源电压值。

（6）开关手动控制：强制手动：允许开启手动控制开关;改名：允许对这8个开关控制名称进行重新命名。

图5 显示屏监控图

3.5 其他设置

其他设置主要是用来调整、优化灯的显示性能/效果等作用，可手工动态调整亮度、对比度和色温，也可根据传感器自动调节亮度.恢复出厂设置该功能是为了防止意外事件和误操作设置，导致智能识别或手工配置无法顺利完成时，以恢复出厂设置，重新进行手工配置或智能识别，顺利完成配置工作。非必要的情况下，请慎用。

保存/帮助/退出相关按钮，保存到文件：单元板调试完之后，系统会自动检测出该单元板的驱动模式和信号走向，从而生成一个程序文件，文件后缀名为*.cfg。帮助：提示相关信息及操作简单说明，包括常用问题和错误。退出：系统程序退出，并关闭串口。

4.总结

LED显示屏控制系统取代了传统LED显示屏“计算机+发送卡+接收卡+LED显示屏”的控制模式，无需以前繁杂的布线，直接转变为新型的“嵌入式平台+LED智能控制+LED显示屏”，通过计算机控制嵌入式平台，系统智能化更强，能够实时显示视频、图文、通知等，得到我们想要显示的画面，该显示屏控制系统具有可观经济效益和应用前景。

参考文献

[1]黄艳玲.智能控制技术在住宅照明控制中的应用研究[D].重庆大学，2003.

[2]田凤，陶纯匡.基于FPGA的LED显示屏模组测试系统[D].重庆大学，2010.

作者简介：袁焕丽，硕士，周口师范物理与机电工程学院助教。