摘要：随着经济与社会的快速发展，近年来我国教育事业发展迅速，LED大屏幕在教育领域的应用也因此日渐广泛化。基于此，本文选择了上海市中市街幼儿园LED大屏项目作为研究对象，并围绕项目该项目的组成、设计与实现开展了深入探讨，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：LED；幼儿园用大屏幕；电路设计
前言：近年来我国幼儿园教学领域发展迅速，越来越多的幼儿园开始配备LED显示屏，幼儿存在的学习、娱乐、表演需求均能够在LED显示屏的支持下得以实现，幼儿园也能够由此更好为幼儿提供促进情商、创造力、个性发展的平台，由此可见LED大屏幕在幼儿园的应用价值，本文研究的现实意义也由此得到了证明。
1.中市街幼儿园LED大屏项目的组成
1.1核心技术参数
为满足中市街幼儿园教学需要，中市街幼儿园LED大屏项目计划采用P2LED屏，屏体显示尺寸为4.096m×2.304m，像素组成、像素间距、像素密度分别为1R1G1B、2mm、250000点/m2，屏体亮度、灰度等级分别为1200cd/m2以上、13Bit，水平视角、垂直视角分别≥110°、≥50°。采用控制软件进行亮度调节，整屏亮度均匀性偏差在5%以内，最佳视距≥10m，驱动类型、扫描方式、像素类型分别为恒流源驱动、1/32扫描、实像素。P2LED屏同步控制与计算机点点对应，拥有DVI与VGA显示接口，可全天候使用（72h以上），使用寿命、评价无故障时间分别在10万小时以上、10000小时以上，P2LED屏运行后像素失控率小于万分之三，且坏点呈离散分布，需在-20℃--+60℃环境下使用，每平方米最大功耗为1000W，每平方米屏体重量为25kg，防护等级为IP60，采用台湾晶圆（红管）、士兰（蓝绿）作为发光芯片[1]。
1.2项目主要构成
结合中市街幼儿园LED屏幕使用需求不难发现，该项目主要由显示系统和控制系统组成，且需要实现显示系统与控制系统的同步运行。LED屏幕为项目显示系统的主要构成，其主要负责对视频、画面、文字的有效显示，系统需通过采集、传输、数据缓冲和分组，基于不同种类的视频源通过多路并行扫描技术控制各LED像素单元，在逐行逐列的控制下，LED像素单元的色调和灰度调整可实现图像在LED屏幕上的同步再现。值得注意的是，为保证显示系统运行的有效性和流畅性，驱动器的选择和设计必须保证电路实验的有效性。
在实际运行过程中，LED显示系统需要进行有效的视频文字图片显现，为最大化发挥LED显示屏的作用，存储器相关信息面临着一定挑战，因此信息存储与更新功能的设计同样需要得到重视，这样才能把保证显示系统更好服务于幼儿园教学。从幼儿园用LED大屏幕角度进行分析不难发现，为满足幼儿园教学需要，必须实现信息接收与显示的基本一致，这种情况下基于flash存储器的相关程序加密保护便存在较高必要性，配合针对性选择的传输工具，信息传输与信息显现的一致性即可得到更好保障，LED大屏幕设计与应用的合理化程度、科学化程度可实现进一步提升，这些必须得到相关业内人士重视。
2.中市街幼儿园LED大屏项目的设计与实现
为更直观展示中市街幼儿园LED大屏项目，本节围绕项目技术指标要求、硬件系统的设计与实现、软件系统的设计与实现开展了深入探讨，视频源处理、图像处理、图像传输、图像显示等项目设计要点得以明确。
2.1技术指标要求
为满足中市街幼儿园教学需要，中市街幼儿园LED大屏项目在立项之初明确了控制系统技术指标要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆项目采用16型作为主要技术指标，单张发送卡为真4k级传输，最大带载宽4096像素，高2560像素；红、绿、蓝分别灰度为65536级，亮度有效率、接收卡扫描频率、发送卡采集频率分别≥93.40%、≥300Hz、≥60Hz，在不影响灰度的前提下，亮度自动调节等级为8级，采用LED演播室作为播放软件，视频矩阵控制器可实现一画面三画面任意无缝切换，输入信号包括2路AV、1路HDMI、2路DVI、2路VGA，对比度/亮度/色温手动调节为256级。
2.2硬件系统的设计与实现
在中市街幼儿园LED大屏硬件系统设计中，设计人员首先对相关构成进行了实际的了解，其硬件系统主要由四部分内容组成，包括显示单元控制模块、信号传输模块、接收转换模块以及信号处理模块，信号处理模块在其中负责数字信号的处理，而接收转换模块则能够将视频源转换为数字化信号。考虑到中市街幼儿园LED大屏显示系统的显示屏尺寸较大、像素较高，这使得系统在工作过程中需要逐一进行信息扫描，如刷新、扫描的速度较慢，过长的占用时间很容易导致图像闪烁，因此中市街幼儿园LED大屏显示系统需要进行单元化设计，以此划分单元进行扫描，同时保证各单元具备较为优秀的通用性，由此中市街幼儿园LED大屏显示系统的扫描速度即可实现长足提升，LED屏幕的显示效果也能够得到较好保障。此外，数据传输的速度同样会直接影响LED屏幕的显示效果，因此中市街幼儿园LED大屏硬件系统设计还需要尽可能缩减数据传送时间，通过在电路中适当提高显示系统时钟频率，且保证提高不会超过相关阈值，即可有效提升信息传输速度、保证LED平面显示效果，同时避免造成LED显示系统的不稳定[2]。
在具体的设计中，视频源处理、图像处理、图像传输、图像显示属于设计的主要内容，具体内容如下：（1）视频源处理。需根据核心技术参数和技术指标要求针对性选择视频解码芯片。由此实现视频源向数字视频信号的转换。（2）图像处理。缓存所有完成转换的数字视频信号，基于现场实际情况，针对性选择图像算法进行处理，中市街幼儿园LED大屏项目选择了FPGA作为图像处理算法，随机存储器负责每幅图像处理结果的存储。（3）图像传输。根据LED显示屏与视频源的距离，针对性开展的传输机制的选择，最终选择了光纤作为传输机制，显示单元控制模块负责接收完成处理的图像数据。（4）图像显示。显示单元控制模块负责显示，根据中市街幼儿园使用需求以及环境情况，最终得出了上文提及的LED显示屏像素间距、刷新率、亮度、灰度，并由此针对性选择了LED驱动电路，扫描、静态控制的高质量开展得到了保障，中市街幼儿园LED大屏由此具备了图像色彩柔和、画面清晰不闪烁、灰度丰富、逼真、立体感和层次感较强等特点。
2.3软件系统的设计与实现
在对中市街幼儿园LED大屏软件系统的设计中，设计人员重点关注了数据处理问题，为进一步提升LED屏幕的显示效果、更好满足中市街幼儿园教学需要，软件系统设计重点建设与完善了显示驱动以及数码阵列中的缓冲区域，通过针对性与有效性均较高的设计，相关图片文字、数据信息实现了更为有效、更高水平的显现。为适应中市街幼儿园多功能厅环境，软件需满足多窗口显示需要，并能够叠加显示、在不同区域显示不同内容，且可以根据需要任意进行显示窗口的排版布局调整。为满足中市街幼儿园可能存在的演出等需要，软件可实现播放计划的定制，用户可通过简单的操作进行自动播放的定义，也能够进行播放内容的查询。为满足中市街幼儿园可能存在的多方面需要，LED大屏的构成较为复杂，考虑到环境温度、环境亮度、供电均可能对相关教学、活动的开展造成影响，因此软件具备根据需要检测电源、亮度、温度的能力，也能够结合需要实现LED屏幕的图像垂直和水平位置调节、色度调节、亮度调节以及工作方式转换。中市街幼儿园LED大屏软件系统具备数据加工处理、提供人工操作界面、产生各类显示效果、完成各类编辑与剪辑、播放内容编排、监控与控制功能。
结论：综上所述，中市街幼儿园LED大屏项目的设计与实现存在较高借鉴价值，在此基础上，本文涉及的硬件系统的设计与实现、软件系统的设计与实现等内容，则提供了可行性较高的LED大屏幕系统设计路径，而为了保证这类项目的更好开展，LED显示屏规格不断放大带来的相关影响必须得到重视。
参考文献：
[1]袁豆豆.投影互动技术与幼教五大领域的融合研究[J].创新创业理论研究与实践，2018，1（16）：36-39.
[2]冀刚.会展用大屏幕LED显示系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2018（11）：98.
论文作者:李明文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/4
标签：幼儿园论文; 市街论文; 系统论文; 项目论文; 亮度论文; 像素论文; 图像论文; 《基层建设》2019年第9期论文;