CN106875859A - 一种广告牌动态显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广告牌动态显示装置及其控制方法，属于广告传媒及电子技术领域，装置包括上位机、外部存储器、主控制器和LED点阵面板；外部存储器的输入端与上位机的输出端连接、输出端与主控制器的输出端连接；外部存储器中存储的数据为经过上位机处理后的与待应用广告牌尺寸相符文本数据，主控制器对外部存储器中存储的数据进行处理后进行输出来驱动LED点阵面板进行视频的动态显示。另外公开一种广告牌动态显示装置的控制方法。根据上位机提供的文件头，动态、准确的驱动LED点阵面板播放不同的动画，使得LED广告灯箱适用于不同尺寸的广告牌，而非仅适用于尺寸较小的广告牌。

Description

一种广告牌动态显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及广告传媒及电子技术领域，特别涉及一种广告牌动态显示装置及其控制方法。

背景技术

目前，随着市场经济化的发展，广告传媒设计的领域也来越多，现有的广告牌进行展示的方式主要包括静态展示和动态展示。其中，静态展示的原理是：通过前置广告幕布，后置发光二极管（Light Emitting Diode，LED）配合，通过LED的亮灭，实现对前置广告幕布的展示和关闭。动态展示的原理是：对后置LED点阵进行实时编码和控制，控制LED灯按照不同的时序来进行亮灭，进而实现动画效果。

但是，现有的静态展示和动态显示的广告牌均存在一些不足之处。现有的静态点阵式LED广告箱使用的静态图片显示的方式，存在的不足之处在于：一种广告幕布只能使用一种固定的显示方式，因此这种灯箱只能通过固定发光或者间断发光的形式来达到广告灯箱的效果。而未能把灯箱的多层次效果通过发光源的不断变换来呈现出来，使得广告灯箱的显示形式单一枯燥，不能很好的对产品进行展示，而且广告灯箱的整体功耗较高，造成了能源的极大浪费。

现有的动态点阵式LED广告灯箱存在的不足之处在于：一是，仅适用于小尺寸的广告牌的展示，使用局限性较大。二是，现有的动态点阵式LED广告灯箱在进行展示时，需要把展示的动画数据保存在外部存储卡中，通过串行外设接口（Serial PeripheralInterface，SPI）连接其它通讯接口，把需要显示的数据循环读取之后，再来控制LED灯的亮灭。度数据采用这种实时读取的速度很慢，且适用性较差。而且在应用到尺寸较大、动画帧数据较大的广告灯箱时，采用这种方式读取数据会造成屏幕闪烁、动画播放不连续以及延迟较高等问题。三是，把展示的动画数据保存在外部存储卡中，需要将外部存储卡安放在外部存储卡槽中，在实际应用中，由于广告牌放置在复杂的工作环境中，可能出现外部存储卡丢失和外部存储卡与卡槽接触不良等情况，导致广告牌不能正常工作。四是，现有的动态点阵式LED广告灯箱中的控制系统使用现场可编程门阵列（Field-Programmable GateArray，FPGA）进行控制，FPGA在并行处理上有很大的优势，但是其使用成本较高。而且，FPGA使用VHDL编程语言或VERILOG编程语言开发，其算法实现和管脚实现有很大的针对性，各个模块的时序依赖性极强，移植难度极大，即使系统进行极微小的升级和拓展都需要重新设计和规划，重新编程，系统进行拓展和升级的难度较大。另外，FPGA的时序性依赖较强，对信号完整性要求很高，而广告牌的工作环境很复杂，因此，系统的稳定性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种广告牌动态显示装置及其控制方法，以解决现有的LED广告灯箱无法适用各种尺寸的广告牌进行展示的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种广告牌动态显示装置，包括：上位机、外部存储器、主控制器和LED点阵面板；

外部存储器的输入端与上位机的输出端连接、输出端与主控制器的输出端连接；

外部存储器中存储的数据为经过上位机处理后的与待应用广告牌尺寸相符文本数据，主控制器对外部存储器中存储的数据进行处理后进行输出来驱动LED点阵面板进行视频的动态显示。

第二方面，提供一种广告牌动态显示装置的控制方法，包括：

上位机对需要进行展示的视频进行处理，得到与待应用广告牌尺寸相符的数据，并以文本数据形式存储在外部存储器中；

主控制器对外部存储器中存储的文本数据进行处理，依次驱动LED点阵面板显示视频图像的每一帧内容以实现视频的动态显示。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明根据上位机提供的文件头，动态、准确的驱动LED点阵面板播放不同的动画，使得LED广告灯箱适用于不同尺寸的广告牌，而非仅适用于尺寸较小的广告牌。另外，通过驱动LED点阵面板依次显示视频图像的每一帧内容，结合人眼的视觉暂留效应和LED的余光，达到对整个点阵的动态扫描以实现视频的动态显示，大大提高了广告牌的观赏性，更突出的展示视频。

附图说明

图1是本发明一实施例中一种广告牌动态显示装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中外部存储器与主控制器的连接示意图；

图3是本发明一实施例中Flash芯片与主控制器的连接示意图；

图4是本发明一实施例中广告牌动态显示装置的实体连接示意图；

图5是本发明一实施例中一种广告牌动态显示装置的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5所示，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例公开了一种广告牌的动态显示装置，该装置包括：上位机10、外部存储器20、主控制器30和LED点阵面板40；

外部存储器20的输入端与上位机10的输出端连接、输出端与主控制器30的输出端连接；

外部存储器20中存储的数据为经过上位机10处理后的与待应用广告牌尺寸相符文本数据，主控制器30对外部存储器20中存储的数据进行处理后进行输出来驱动LED点阵面板40进行视频的动态显示。

需要说明的是，本实施例在不改变现有的点阵式广告牌硬件的基础上行，通过上位机10对需要进行展示的视频广告资源进行相关处理，得到与待应用的广告牌的宽高参数相符的数据，以把图像的每一个像素与实际的广告牌LED灯箱对应，主控制器对这些数据进行处理输出依次驱动LED点阵面板40显示视频图像的每一帧内容，实现视频的动态显示。与传统的动态展示方式相比，本实施例中的动态显示装置适用于不同尺寸的广告牌，实用性和适用性均较高，使用也更方便。

进一步地，所述的上位机10包括解析模块11、灰度化处理模块12、二值化处理模块13、缩放模块14以及保存模块15；

解析模块11将需要进行展示的视频进行解析，得到视频动画帧图像；

灰度化处理单元12的输入端与解析模块11的输出端连接以对视频动画帧图像进行灰度化处理；

二值化处理模块13的输入端与灰度化处理模块12的输出端连接以对灰度化处理后的帧图像进行二值化处理；

缩放模块14的输入端与二值化处理模块13的输出端连接以对二值化处理后的帧图像进行缩放处理至待应用的广告牌的尺寸一致；

保存模块15的输入端与缩放模块14的输出端连接用于将缩放处理后的数据以文本形式保存在外部存储器20中。

主控制器30根据约定的文件头格式，读取到将要读取的文件的数量和大小等基本信息，然后从外部存储器20读取相应的数据，从而准确的、动态的驱动LED播放不同的动画。

进一步地，如图2至图4所示，本实施例中的动态显示装置还包括Flash芯片50，Flash芯片50和外部存储器20复用同一个SPI四线接口与主控制器30连接进行通信并通过片选CS信号进行区分；

主控制器30的PD2接口与CS连接以将从外部存储器20中读取到的数据存储到Flash芯片50中；

主机输出MOSI分别与主控制器30的PB15脚、PB14脚连接，主控制器30的PB13脚与外部存储器20的SLK接口连接。

需要说明的是，在本实施例中首先把需要显示的视频广告，经专门的软件处理好后，转换成TXT文件存储在外部存储器20中，其中，TXT文件中包含了帧数、帧信息、广告显示内容和显示内容与广告牌各个LED所对应的关系等信息。

主控制器30通过SPI读取外部存储器20中存储的信息，外部存储器20与主控制器30连接示意图如图2所示。SPI通讯使用四线接口，其中片选(Chip Select，CS)接在主控制器30的PD2口上，完成外部存储器20的选通功能。

这里，Flash芯片50的SPI通信和外部存储器20的SPI通信复用同一个SPI口，就是在一个SPI总线上挂载两个SPI器件，它们之间通过CS片选信号进行区分：把外部存储器20的片选CS置低，把Flash芯片50的片选CS置高，即选通外部存储器；如果把外部存储器20的片选CS拉高，把Flash芯片50的片选CS置低，即选通Flash芯片50。

主控制器30的主机输出，从机输入(Master Output Slave Input，MOSI)脚接主控制器30的PB15脚，由主控制器30发送给外部存储器20的数据从这根线发送出去。主机输入，从机输出(Master Input Slave Output，MOSI)脚接主控制器30的PB14脚，主控制器30通过这根线接收外部存储起20的数据。其中，串行时钟(Serial Clock，SLK)是SPI通信的基准信号，通信的双发在每个时钟的上升沿读走对方发来的数据，并同时发送数据给对方。外部存储器20的SLK接在主控制器30的PB13脚。系统上电后，SLK管脚产生时钟，同时系统拉低片选CS脚选通外部存储器20，然后主控制器30在每个时钟上升沿，读取外部存储器20中的信息。读取完信息后，指示灯亮，外部存储器20原理上已可以拔除。

最后按照上述数据读取的原理，主控制器30从外部存储器20中读取到信息后，再通过SPI接口与Flash芯片50进行通信，将读取到的信息全部存储到Flash芯片50中。Flash芯片50与主控制器30的电路连接如图3所示。外部存储器20、Flash芯片50以及主控制器30之间的连接示意图如图4所示。

需要说明的是，本实施例外部存储器20在系统第一次上电时，数据被读取进Flash芯片50中之后，就可以取出，免去了系统与外部存储器20连接不稳定的问题。同时主控制器30和Flash芯片50进行通信，使用Flash芯片50保存数据，对广告牌尺寸理论上没有限制，广告牌尺寸扩大，所存取的动画信息超过现有的Flash芯片50容量时，只需要更换Flash芯片50，提高容量就能实现系统的正常工作。

进一步地，主控制器30的内存中设有第一存储区和第二存储器。

具体地，主控制器30从Flash芯片50读取到的文件信息，根据文件头信息，确定每一帧动画的文件字节数，然后根据字节数在Flash芯片50中进行寻址，读取数据。

但是由于主控制器30的数据处理速度远远高于从Flash芯片50中读取数据速度，所以本发明在数据读取和处理过程中使用乒乓机，具体执行过程为：在主控制器内存中设置两个存储区即第一存储区和第二存储区，当第一存储区存储从Flash芯片50中读取数据时，主控制器30对第二存储区的数据进行处理，并送给LED点阵面板40显示，当第一存储区存储存储满时，主控制器30开始对第一存储区的数据进行处理，并从Flash芯片50读取数据开始存入第二存储区，如此交替。

需要说明的是，本实施例通过在数据读取过程中使用乒乓机制，进一步加快了数据读取的速度。克服了现有数据读取方式造成屏幕闪烁、动画播放不连续、播放延迟较高等问题。

进一步地，本实施例中的动态显示装置还包括与主控制器30的输出端连接八选一芯片60，八选一芯片60的输出端与LED点阵面板40连接以驱动LED点阵面板40进行视频的动态显示。

具体地，主控制器30对读取的数据进行处理，通过八选一芯片60选中LED点阵面板40的第1、5、9、13行，然后按照每个面板高位在前低位在后的数据格式，主控制器30给出数据，驱动第1、5、9、13行点亮后再关闭第1、5、9、13行，然后通过八选一芯片60选中第2，6，10，14行，再送出数据，之后按照以上原理，再依次点亮3，7，11，15行、4，8，12，16行。

本实施例中的八选一芯片60的型号为74LS138，通过在某一固定时间点只选通一行，利用人眼的视觉暂留效应和LED的余光，来实现整个点阵的动态扫描显示，再通过实时的帧数据切换，实现使用现有点阵，完成广告动画的显示。

进一步地，本实施例中的主控制器30为32位ARM微控制器。型号为STM32F103ZET6。

进一步地，本实施例中的Flash芯片50型号为W25Q128。

本实施例中通过采用高性能32位ARM微控制器作为主控制器，采用W25Q128作为Flash存储器件，直接一次性获取外部存储器20的数据，使得系统的成本更低，集成度更高，抗干扰能力增强。

如图5所示，本实施例公开了一种广告牌动态显示装置的控制方法，包括如下步骤S1至S2：

S1、上位机10对需要进行展示的视频进行处理，得到与待应用广告牌尺寸相符的数据，并以文本数据形式存储在外部存储器20中；

S2、主控制器30对外部存储器20中存储的文本数据进行处理，依次驱动LED点阵面板40显示视频图像的每一帧内容以实现视频的动态显示。

进一步地，步骤S1，具体包括如下步骤：

上位机10将需要进行展示的视频进行解析，得到视频动画帧图像；

上位机10对视频动画帧图像进行灰度化处理，得到灰度化处理后的帧图像；

上位机10对灰度化处理后的帧图像进行二值化处理，得到二值化处理后的帧图像；

具体地，本实施例中通过设置的可调阈值对帧图像进行二值化处理。

上位机10对二值化处理后的帧图像进行缩放处理至待应用的广告牌的尺寸一致，得到与待应用广告牌尺寸相符的数据；

具体地，上位机10根据实际的广告牌的宽高参数。对图像进行比例缩放，把图像的每一个像素和实际广告牌的LED对应。

上位机10将与待应用广告牌尺寸相符的数据以文本形式保存在外部存储器20中。

进一步地，本实施例公开的控制方法还包括如下步骤：

主控制器30从外部存储器20中读取其存储的文本数据并将读取到的文本数据存储到Flash芯片50中；

主控制器30从Flash芯片50中读取文本数据；

主控制器30根据从Flash芯片50中读取到的文本数据，通过八选一芯片60依次驱动LED点阵面板40的点阵，并通过帧图像切换来实现视频的动态显示。

进一步地，主控制器30从Flash芯片50中读取文本数据，具体包括：

主控制器30采用乒乓机制，利用所述的第一存储区、第二存储区从Flash芯片50中读取文本数据。

需要说明的是，本实施例公开的控制方法与前述公开的动态显示装置具有相同的技术效果，该处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种广告牌动态显示装置，其特征在于，包括：上位机（10）、外部存储器（20）、主控制器（30）和LED点阵面板（40）；

外部存储器（20）的输入端与上位机（10）的输出端连接、输出端与主控制器（30）的输出端连接；

外部存储器（20）中存储的数据为经过上位机（10）处理后的与待应用广告牌尺寸相符文本数据，主控制器（30）对外部存储器（20）中存储的数据进行处理后进行输出来驱动LED点阵面板（40）进行视频的动态显示。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的上位机（10）包括解析模块（11）、灰度化处理模块（12）、二值化处理模块（13）、缩放模块（14）以及保存模块（15）；

解析模块（11）将需要进行展示的视频进行解析，得到视频动画帧图像；

灰度化处理单元（12）的输入端与解析模块（11）的输出端连接以对视频动画帧图像进行灰度化处理；

二值化处理模块（13）的输入端与灰度化处理模块（12）的输出端连接以对灰度化处理后的帧图像进行二值化处理；

缩放模块（14）的输入端与二值化处理模块（13）的输出端连接以对二值化处理后的帧图像进行缩放处理至待应用的广告牌的尺寸一致；

保存模块（15）的输入端与缩放模块（14）的输出端连接用于将缩放处理后的数据以文本形式保存在外部存储器（20）中。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括Flash芯片（50），Flash芯片（50）和外部存储器（20）复用同一个SPI四线接口与主控制器（30）连接进行通信并通过片选CS信号进行区分；

主控制器（30）的PD2接口与CS连接以将从外部存储器（20）中读取到的数据存储到Flash芯片（50）中；

主机输出MOSI分别与主控制器（30）的PB15脚、PB14脚连接，主控制器（30）的PB13脚与外部存储器（20）的SLK接口连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的主控制器（30）内存中设有第一存储区和第二存储区。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括与主控制器（30）的输出端连接八选一芯片（60），八选一芯片（60）的输出端与LED点阵面板（40）连接以驱动LED点阵面板（40）进行视频的动态显示。

6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述的主控制器（30）为32位ARM微控制器。

7.一种广告牌动态显示装置的控制方法，其特征在于，包括：

S1、上位机（10）对需要进行展示的视频进行处理，得到与待应用广告牌尺寸相符的数据，并以文本数据形式存储在外部存储器（20）中；

S2、主控制器（30）对外部存储器（20）中存储的文本数据进行处理，依次驱动LED点阵面板（40）显示视频图像的每一帧内容以实现视频的动态显示。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤S1，具体包括：

上位机（10）将需要进行展示的视频进行解析，得到视频动画帧图像；

上位机（10）对视频动画帧图像进行灰度化处理，得到灰度化处理后的帧图像；

上位机（10）对灰度化处理后的帧图像进行二值化处理，得到二值化处理后的帧图像；

上位机（10）对二值化处理后的帧图像进行缩放处理至待应用的广告牌的尺寸一致，得到与待应用广告牌尺寸相符的数据；

上位机（10）将与待应用广告牌尺寸相符的数据以文本形式保存在外部存储器（20）中。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

主控制器（30）从外部存储器（20）中读取其存储的文本数据并将读取到的文本数据存储到Flash芯片（50）中；

主控制器（30）从Flash芯片（50）中读取文本数据；

主控制器（30）根据从Flash芯片（50）中读取到的文本数据，通过八选一芯片（60）依次驱动LED点阵面板（40）的点阵，并通过帧图像切换来实现视频的动态显示。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的主控制器（30）从Flash芯片（50）中读取文本数据，具体包括：

主控制器（30）采用乒乓机制，利用所述的第一存储区、第二存储区从Flash芯片（50）中读取文本数据。