CN101859517A - 基于mcu的全视角三维空间显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于MCU的全视角三维空间显示系统，该显示系统包括支架、电源模块、电机、立体显示屏，其中电源模块和电机安置在支架上，并为立体显示屏提供稳压电源，而电机带动立体显示屏转动形成立体显示效果。本发明提供的显示系统相对于传统LED的显示屏、宽虹灯等广告媒体，其立体美感不同凡响，视觉效果极佳，还有性能稳定、功耗较小以及使用价值高、应用范围广等优势。

Description

基于MCU的全视角三维空间显示系统

技术领域：

本发明涉及一种LED显示屏幕，具体涉及一种全视角三维空间显示系统。

背景技术：

目前，在LED领域的研究开发工作成绩斐然，在日常生活中，随处可见多种多样的显示器，如常见的液晶显示器、LED显示屏等。

随着时代的进步各种异型的LED屏幕也渐渐的被生产出来，执行着吸引观众眼球的任务。如今市场上也有了很多新型的LED显示屏，一些旋转LED就孕育而生。如基于51单片机的旋转LED钟表和数字电子钟及平面旋转LED显示屏，这些产品已经足够的成熟，在一些场合已经使用。这些产品的主要特点是建立在平面旋转，只能显示一些比较简单的文字而很难显示较复杂的文字和图像。

在立体旋转LED显示屏方面也有了一些不小的成就，如台式旋转LED显示屏、立体旋转LED显示屏，这些显示屏的相同点在于显示的只是单色图案，比较单调。还有一些是由LED围绕而成的立体显示器，都没有很好的视觉冲击力，不能很好的体现LED绚丽的色彩及活泼的显示特性，并且大面积的显示器耗材也是相当大的，这样就会大大增加显示器的成本。

发明内容：

本发明针对现有LED显示屏所存在的缺陷，而提供一种新型的全视角三维空间显示系统，该显示系统基于微处理器并利用“视觉暂留”原理，通过使用电机来带动三排不同颜色的LED在空间里高速旋转，同时对灯的亮灭进行合理的控制，从而可以在三维空间内实现多彩图像显示。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于MCU的全视角三维空间显示系统，该显示系统包括支架、电源模块、电机、立体显示屏，所述电源模块和电机安置在支架上，并为立体显示屏提供稳压电源，所述电机带动立体显示屏转动形成立体显示效果。

所述立体显示屏由控制主板和若干LED叶子显示板组成，所述LED叶子显示板由叶子板和排列在叶子板上的LED组成，所述LED叶子显示板之间两端分别连接形成多面显示的显示体，所述控制主板控制LED叶子显示板上的LED，并和LED叶子显示板一并由电机带动进行同步转动形成立体显示效果。

所述每块LED叶子显示板上的LED显示颜色不同。

所述控制主板主要由中央处理模块、电机转速检测模块、LED控制模块、存储模块以及电源装置组成，所述电源装置在控制主板随电机同步转动的情况下获取电源模块提供的电源并提供给控制主板，所述电机转速检测模块实时获取电机转轴旋转的速度信号并传至中央处理模块，所述中央处理模块根据速度信号计算得到所有LED实时的位置，并根据从存储模块中获取需要显示图像的信息，形成控制LED的控制信号，所述LED控制模块接收中央处理模块产生的控制信号，并根据该控制信号控制相应的LED。

所述电机转速检测模块主要由霍尔元件组成。

所述电源装置包括电刷和集电环，所述集电环安置在电机上，并从电源模块获取电源，所述电刷安置控制主板上，并与集电环配合，实现电源模块对旋转的控制主板供电。

所述控制主板上还包括串口通讯模块。

所述存储模块中包括外部FLASH存储器芯片。

所述LED控制模块由译码模块和锁存模块组成，所述译码模块对控制信号进行译码，并对锁存模块进行片选，所述锁存模块对控制信号进行锁存，以此来保持LED的亮、灭状态。

根据上述技术方案得到的显示系统相对于传统LED的显示屏、宽虹灯等广告媒体相比，其立体美感不同凡响，视觉效果极佳，还有性能稳定、功耗较小以及使用价值高、应用范围广等优势。

该三维空间的旋转显示系统只需要红绿蓝三种颜色的LED，在旋转时通过软件合理控制灯的亮灭，就能得到多达8种丰富色彩的三维空间图案。另外即便视觉效果这么好，但它的成本价格依然很合理，为城市的节能和环保做出了突出的贡献并且视觉效果也相当的好。由于采用的LED所发光完全无有害辐射，亦不会像激光器那样有伤害人眼的潜在威胁。这样做的好处是既可以吸引眼球又可以对宝贵的电力资源进行极大的节约同时制造的成本可以大幅度的削减。

该显示系统可以运用于各个行业中，为广告信息的发布上争光添彩，为产品质量的宣传上锦上添花。可应用在酒店大堂、酒吧、夜场、娱乐场所或舞台等，营造新奇而震撼的立体灯光气氛。应用于展览会、产品发布会、商业活动、商场橱窗等场所作布景，吸引观众眼球。可用于招牌广告、临街灯饰、室内装饰、走廊过道等场合。为广告信息的发布上争光添彩，为产品质量的宣传上锦上添花。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中控制主板的结构框图。

图3为本发明中LED叶子显示板的截面图。

图4为本发明中LED控制原理图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明利用“视觉暂留”原理，通过电机来带动三排不同颜色的LED在空间里高速旋转，同时对LED的亮灭进行合理的控制，从而形成可以在三维空间内实现多彩图像显示的显示系统，该系统显示的360°视角的活泼多彩的画面给人一种很强的视觉冲击力，可大大吸引人们前来观看并赏阅其上面的显示信息，此外其少量的材料合理的价格更能让人们感到物有所值。

基于上述原理，本发明采用如图1所示全视角三维空间显示系统。由图可知，该显示系统包括支架100、电源模块200、电机300、立体显示屏400。

其中电源模块200安置在支架100的底部，并将220V的交流电转变成8V的直流稳压电源，以提供给立体显示屏400。

电机300安置在支架100上，工作电源为220V的交流电。

立体显示屏400为一多面显示的显示体，其整体通过相应的轴套安置在电机300上，并由电机300带动，随转轴进行不同转动，从而形成立体显示效果。

为了达到360°全视角的显示，本发明中的立体显示屏400由控制主板401(如图2所示)和三块LED叶子显示板402组成，其中控制主板401用于控制三块LED叶子显示板402的显示。

为了达到完美的显示效果，LED叶子显示板402设计成圆弧状，其由圆弧状的叶子板402a和排列在叶子板上的LED 402b组成(如图3所示)。

同时三块圆弧形的LED叶子显示板402之间分别通过两端进行相接，并相互对称分布，形成一个三弧面显示的的显示体。该显示体的底部通过轴套安置在电机300上，其内部通过一连接装置403固定在电机300的转轴301上，以便实现随电机中的转轴301同步转动。

该连接装置403由连接盘403a和三根连接杆403b组成，其中连接盘403a固定在电机300的转轴301上，并通过三根连接杆403b分别连接三块圆弧形的LED叶子显示板402。这样通过该连接装置403电机300的转轴301便能带动三块圆弧形的LED叶子显示板402同步转动，由于三块LED叶子显示板402是圆弧形并且对称设置，所以在高速转动时，便会形成一个球形，从而能够实现360°全视角的显示。

本发明中三块LED叶子显示板402分别为独立的显示单元，并显示不同的颜色，具体可分别为红、蓝、绿三种颜色。

为便于对三块LED叶子显示板402显示的实时控制，控制主板401安置在连接盘403a上，也随转轴301同步转动。

参见图2，整个控制主板401主要由中央处理模块(MCU)401a、电机转速检测模块401b、LED控制模块401c、存储模块401d以及电源装置401e组成。

电源装置401e在控制主板401随电机转轴301同步转动的情况下获取电源模块200提供的8V稳压电源，并提供给控制主板401。由于控制主板401处于高速旋转状态，无法直接提供其电源，为此本发明中的电源装置401e采用一种接触式供电方式，其由电刷和集电环组成，集电环安置在电机300上，用于从电源模块获取电源，而电刷安置控制主板401上，并与集电环接触配合，从其上获取电源，从而实现电源模块对旋转的控制主板401供电。

存储模块401d用于存储需要显示的图像数据，本发明采用外部FLASH存储器芯片，负责存储大量的数据，使得图像更丰富，而不会受主控制芯片的存储空间大小的限制。

电机转速检测模块401b用于实施获取电机转轴301旋转的速度信号，并实时传至中央处理模块401a。电机转速检测模块401b具体是收集电机转轴301每完成旋转一周的信号，其可采用霍尔元件集成开关来实现该功能。按预定位置有规律地将霍尔元件集成开关布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号，根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移，再测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

中央处理模块(MCU)401a从存储模块401d中读取需要显示图像的数据信号以及从电机转速检测模块401b获取LED叶子显示板402的速度信号(由于LED叶子显示板402与电机转轴301为同步转动，转轴301的转速就是LED叶子显示板的速度)；中央处理模块401a根据速度信号可计算得到所有LED实时的位置，即可以得到所有LED在由LED叶子显示板402高速旋转形成的球体上的位置；此时中央处理模块401a根据获取需要显示图像的信息，形成控制LED的控制信号，并将该控制信号传至LED控制模块401c。

LED控制模块401c根据接收到的控制信号控制相应的LED进行显示，从而形成所要显示的图像。为了利用“视觉暂留”的原理形成360°全视角的显示，该LED控制模块401c由译码器401f和锁存器401g组成(如图4所示)，其中译码器401f对中央处理模块(MCU)401a产生的控制信号进行译码，并对锁存器401g进行片选，控制相应的锁存器401g释放器锁存的数据；而锁存器401g对中央处理模块(MCU)401a产生的数字信号进行锁存，以此来保持LED的亮、灭状态。

为进一步提高本发明的实用性，在控制主板401上设置有串口通讯模块401h(如图2所示)。通过该模块与相应的上位机进行通信，实现人机交互功能，可实现自动更换所显示的画面，色彩，图像大小，图像动态等，另外还可通过上位机的图形编辑软件，这样就形成了完整的图像显示、图形编辑、画面控制、人机交互的综合解决方案。

本发明工作时，接通电源电机带动三块LED叶子显示板同步转动，形成一个球体，此时中央处理模块获取显示图像信息以及相应的转速信号，形成控制信号，LED控制模块根据控制信号对三块LED叶子显示板上的LED进行控制，实现图像的显示，其中LED控制模块中的译码器对控制信号译码进而选着锁存器，锁存器对数据信号进行处理，控制LED的亮灭。

由于本发明中的三块LED叶子显示板上的LED显示不同的颜色分别为红、绿、蓝，这样可使用红、绿、蓝、黄(红+绿)、青(绿+蓝)、紫(红+蓝)、白(红+绿+蓝)、黑(灯不亮时为黑色)八种颜色通过高速旋转形成图文，最终显示色和图文中的颜色对应。为保证图片最佳显示效果，尽可能使用黑色为背景色。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述显示系统包括支架、电源模块、电机、立体显示屏，所述电源模块和电机安置在支架上，并为立体显示屏提供稳压电源，所述电机带动立体显示屏转动形成立体显示效果。

2.根据权利要求1所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述立体显示屏由控制主板和若干LED叶子显示板组成，所述LED叶子显示板由叶子板和排列在叶子板上的LED组成，所述LED叶子显示板之间两端分别连接形成多面显示的显示体，所述控制主板控制LED叶子显示板上的LED，并和LED叶子显示板一并由电机带动进行同步转动形成立体显示效果。

3.根据权利要求2所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述每块LED叶子显示板上的LED显示颜色不同。

4.根据权利要求2所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述控制主板主要由中央处理模块、电机转速检测模块、LED控制模块、存储模块以及电源装置组成，所述电源装置在控制主板随电机同步转动的情况下获取电源模块提供的电源并提供给控制主板，所述电机转速检测模块实时获取电机转轴旋转的速度信号并传至中央处理模块，所述中央处理模块根据速度信号计算得到所有LED实时的位置，并根据从存储模块中获取需要显示图像的信息，形成控制LED的控制信号，所述LED控制模块接收中央处理模块产生的控制信号，并根据该控制信号控制相应的LED。

5.根据权利要求4所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述电机转速检测模块主要由霍尔元件组成。

6.根据权利要求4所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述电源装置包括电刷和集电环，所述集电环安置在电机上，并从电源模块获取电源，所述电刷安置控制主板上，并与集电环配合，实现电源模块对旋转的控制主板供电。

7.根据权利要求4所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述存储模块中包括外部FLASH存储器芯片。

8.根据权利要求4所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述LED控制模块由译码模块和锁存模块组成，所述译码模块对控制信号进行译码，并对锁存模块进行片选，所述锁存模块对控制信号进行锁存，以此来保持LED的亮、灭状态。

9.根据权利要求4所述的基于MCU的全视角三维空间显示系统，其特征在于，所述控制主板上还包括串口通讯模块。

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