CN104036720A - 一种3d显示的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D显示的方法和装置。本发明包括LED显示阵列、驱动电路模块、控制模块、电源模块、MP3模块和存储模块，LED显示阵列由多个单色、双色或者彩色的LED以相互搭接或者焊接在灯架上构成三维显示装置的主体，采用LED灯珠搭建各种形状的立体显示屏，控制器从存储器中读取需要显示的信息，控制LED灯按照编译好的图形进行动态三维显示。本发明不仅能显示3D动态图案和3D动态频谱，作为景观灯，还能插入SD卡或U盘，配合音乐展现动态效果。

Description

一种3D显示的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种由LED灯珠组成的3D显示装置——光立方，可作3D静态与动态显示，用于商业广告、景观灯以及3D动态频谱显示，主要涉及LED灯驱动技术、LED阵列控制技术和软件设计技术，尤其是LED阵列控制技术以及软件设计技术，通过控制LED阵列实现3D显示。

背景技术

目前，市场上常见的基于LED灯珠构成的显示器多为平面显示，多用于户外广告牌、公路交通、商业展示、大屏幕、舞台背景等。其显示的内容局限于二维平面，如：滚动字幕，动态平面图案等。其优点在于成本较低、亮度高、展示内容丰富，但是2D显示器无论从传播信息的功能还是展示效果、烘托氛围、吸引人群目光的作用上，都有很大的局限性和不足。而市场上新兴的一些所谓的3D屏幕只是通过膜技术等造成视觉上的错觉，并不是真正意义上的3D显示，而且技术复杂、成熟度低、成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D显示方法和装置，是对现有基于LED二维影像显示方式的一种拓展，也可以根据实际需要，采用个性化的显示方式，将影像显示屏构建不同的几何体，如立方体、长方体、球体、圆柱体或者其它的形状。利用人眼的视觉暂留现象实现3D静态图像显示和动画显示，结合MP3模块实现3D频谱的显示。本发明主要用于户外广告展示、商业广告、景观灯等3D显示领域。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明主要包括LED显示阵列、驱动模块、控制模块、电源模块、MP3模块和存储模块。所述LED显示阵列由n³个单色、双色或者全彩LED灯珠按照n×n×n的阵列焊接在灯架上构成显示装置。根据LED灯珠种类的不同，分别将LED显示阵列同一层的LED灯珠控制相同发光颜色的阳极或阴极连接在一起并与层驱动电路连接；分别将LED显示阵列同一列的LED阴极或阳极连接在一起并与列驱动电路连接。所述驱动模块由电流驱动器和驱动附加电路组成，为LED显示阵列的LED灯珠提供恒定的可控电流，保证LED灯光亮度的稳定性与可控性。驱动模块输入端与控制模块连接，输出端与LED显示阵列连接。所述控制模块由主控芯片(如单片机、FPGA等)及外围电路、译码器构成，控制模块输出端与驱动模块输入端连接，控制动态或静态图像的读取与显示。所述电源模块为控制模块、驱动电路模块、MP3模块、LED显示阵列提供其需要的电压，保证各模块安全、稳定地工作。所述MP3模块利用主控芯片或者专用解码芯片对数字音频进行解码播放，通过一块TFT液晶屏幕实现播放控制、显示音频信息，通过存储器、外部存储卡或者外插U盘存储音频文件，在音频播放时，可用光立方实时显示3D音频频谱，或者由音乐节奏控制动画显示的节奏。所述存储模块主要包括存储芯片、存储卡或u盘，存储所要显示的文字、图案或动画，主控芯片从存储器读取需要显示的内容和音频文件，实现3D显示与音乐播放。

本发明不仅能显示3D动态图案和3D动态频谱，作为景观灯，还能插入SD卡或U盘，配合音乐展现动态效果。其特点在于技术简单、成本低，亮度高、立体感强、色彩鲜艳、功能可裁剪。

附图说明

图1是本发明实例中，8×8×8LED阵列结构图。

图2是本发明实例中，LED阵列俯视图。

图3是本发明实例中，所使用彩色LED灯珠结构图。

图4是本发明实例中，LED阵列主视图。

图5是本发明实例中，功能模块流程图。

图中符号说明：

101：列。201：LED层阵列控制LED发红光端口。202：LED层阵列控制LED发绿光端口。203：LED层阵列控制LED发蓝光端口。301：控制LED灯珠发红光的阳极引脚。302：控制LED灯珠发绿光的阳极引脚。303：控制LED灯珠发蓝光的阳极引脚。304：LED阴极引脚。401：LED列阵列控制端口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的实施例中，光立方包括LED显示阵列、电源模块、控制模块、驱动模块、MP3模块和存储模块共六部分。本实施例中LED阵列(图1)由RGB全彩LED(图3)利用自身引脚搭建焊接而成，LED灯有4只引脚，一只控制红色发光的阳极引脚301、一只控制绿光发光的阳极引脚302、一只控制蓝光发光的阳极引脚303和一只阴极引脚304。阵列大小为8×8×8，共512个LED灯。LED阵列上下分为8层，每层64(8×8)个LED；前后左右分为64列101(8×8)，每列101上下共8个LED，每个LED跟其它LED之间都留有一定的间距，保持良好的通透性。每一层的LED采用共阳极连接，同一层所有控制LED发红光的引脚301以相互搭接的方式连为一体并引出一个层端口201，同一层所有控制LED发绿光的引脚302以相互搭接的方式连为一体并引出一个层端口202，同一层所有控制LED发蓝光的引脚303以相互搭接的方式连接为一体并引出一个层端口203，整个阵列共有24(3×8)个层端口。同一列101上下8个LED灯珠的阴极连接在一起并引出一个列端口401，整个阵列共有64(8×8)个列端口401。所述电源模块包括开关电源及相关电路，输入220v，50Hz市电经电源模块降压、稳压处理，输出端与控制模块、驱动模块、LED显示阵列、MP3模块连接。所述控制模块包括1个主控芯片——stm32单片机、3个3-8译码器及外围电路；所述驱动电路模块包括4个16bit的电流驱动器及驱动电路。stm32通过串行外设总线(SPI)与4个电流驱动器通讯，4个电流驱动器共64(4×16)个输出端口与64个列端口401分别连接，控制64列LED的亮灭。stm32通过I/O口与3个3-8译码器连接，3个译码器通过驱动电路分别控制8个红色发光端口、8个绿色发光端口和8个蓝色发光端口。某层端口201或202或203输入为高电平，某列端口401输入为低电平选通信号，则这一层与这一列相交的LED灯则会被点亮，层端口201输入高电平则LED发红光，层端口202输入高电平则LED发绿光，层端口203输入高电平则LED发蓝光。通过PWM波控制3个层端口201、202、203输入信号之间的比例实现LED全彩发光。在本实施例中，光立方的空间图像信息被分为8层，通过把一层64个LED的控制数据写入电流驱动器，再通过层端口选择相应层，在一个周期内依次扫完8层，由于一个周期的时间小于人眼的视觉暂留时间，所以从人眼看来是一幅完整的立体图案。这样便实现了LED阵列的分时控制。通过这样的工作原理就可以在光立方上达到静态画面、动画和立体频谱显示功能的实现。通过上位机软件以串口通讯的方式对主控芯片进行控制、编程、下载数据，把LED阵列控制数据写入SD卡中实现控制数据的储存。在MP3模块中，存储在SD卡中的音频文件通过主控芯片解码由扬声器播放。触控LCD屏幕通过IO口与主控芯片连接通讯，通过触控LCD屏幕选择要播放的音频、控制扬声器音量大小、控制音频播放进度以及显示SD卡中音频名称、音量大小、播放进度。

本发明的技术效果：可根据实际需要改变LED阵列的几何形状及其大小，根据实际需求选择单色、双色、彩色LED灯。通过上位机软件编辑显示图案、动画，通过串口、蓝牙、USB、WIFI或者射频通讯下载显示数据到主控芯片存储器或者外部存储器如存储芯片、存储卡、u盘中，实现对LED阵列的控制和数据的存储。用户根据自己的需求，使得光立方显示不同的静态画面、动画、频谱图以获得良好的显示效果。

综上所述，本发明实施例中提到的具体实施例都能得到较好的显示效果。在本技术领域依照本发明的构思通过逻辑分析、推理或有限实验得到技术方案，皆应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种3D显示方法，其特征在于：采用LED灯珠搭建各种形状的立体显示屏，控制器从存储器中读取需要显示的信息，控制LED灯按照编译好的图形进行动态三维显示。

2.根据权利要求1所述的一种3D显示方法，其特征在于：显示的速度取决于播放音乐的节奏。

3.根据权利要求1所述的一种3D显示方法，其特征在于：所述的立体显示屏形状为立方体、长方体、圆柱体、球体或椎体。

4.一种3D显示装置，采用如权利要求1所述的显示方法，其特征在于：包括LED显示阵列、驱动电路模块、控制模块、电源模块、MP3模块和存储模块，LED显示阵列由多个单色、双色或者彩色的LED以相互搭接或者焊接在灯架上构成三维显示装置的主体；

所述的控制模块采用译码器以及电流驱动器扩展输出端口，并提高其端口带负载能力；能够读取存储模块中需要显示的图像信息和音频文件，在三维显示屏上实时显示动画，以及播放音乐。

5.根据权利要求4所述的一种3D显示装置，其特征在于：控制模块通过对LED显示阵列的层、列分时控制，利用人眼的视觉暂留，对LED阵列端口进行扫描实现三维动态显示。