CN110189643A - 一种led显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED显示系统，涉及LED显示控制技术领域，该LED显示系统包括一个或多个显示臂和用于控制显示臂工作的控制器，显示臂包括条形壳体和均布在条形壳体正面的多个LED，控制器包括圆形连接座和电路壳体，显示臂与控制器之间采用了角度可调整的连接方案，本发明提供的LED显示系统基于视觉暂留原理，仅仅使用单根或多根显示臂便能够显示丰富的色彩、数字、文字或图案等信息，克服了传统整屏LED数量巨大、成本高、显示形状固定等缺点，该LED显示系统能够便捷的安装在旋转叶片或旋转轴上，特别是在室内环境，能够展示出一定的科幻效果，适用于广告牌、娱乐显示、记分牌、家庭装饰等。

Description

一种LED显示系统

技术领域

本发明涉及LED显示控制技术领域，尤其涉及一种LED显示系统。

背景技术

目前，LED屏已得到广泛应用，常见的LED屏多是由大量LED组成的显示点阵平板，通常采用循环扫描方法，逐行点亮LED；人眼对动态频次分辨率为1/16～1／24ｓ，由于视觉滞后效应，所以屏幕上单行LED会连成一幅静态画面。

上述LED屏存在如下缺点：整屏LED数量巨大，成本高，而且极易坏掉，一定面积LED的非正常工作使得整屏显示都受到影响，更换或者维修工作量较大；其次大量驱动电路、散热器件，导致LED屏的应用场所受限。

现有技术中，有研究人员针对上述缺陷提出了旋转显示臂的概念，通过控制一行或一列LED快速移动位置和改变点亮状态来实现图形的显示的,只要使不断运动的LED在t1时刻位置为c1,对应状态为s1,t2时刻位置为c2,状态为s2,依此类推,tn时刻,位置为cn,状态为sn,如果LED在各位置循环变换速度足够快,最终同样可以显示出一幅稳定的图像，然而上述概念只是停留在实验室，没有相应的消费级产品以及对应的控制方法。

发明内容

针对以上问题，本发明提供LED显示系统基于视觉暂留原理，仅仅使用单根或多根显示臂便能够显示丰富的色彩、数字、文字或图案等信息，克服了传统整屏LED数量巨大、成本高、显示形状固定等缺点，该LED显示系统能够便捷的安装在旋转叶片或旋转轴上，特别是在室内环境，能够展示出一定的科幻效果，适用于广告牌、娱乐显示、记分牌、家庭装饰等，具体采用如下技术方案。

一种LED显示系统，其特征在于，包括一个或多个显示臂和用于控制显示臂工作的控制器，其中：所述显示臂包括条形壳体、均布在条形壳体正面的多个LED、设置在条形壳体的末端且用于机械连接控制器的连接臂、用于电连接控制器的软线、以及设置在条形壳体背面且用于固定显示臂与旋转件的固定带和背贴，固定带的末端为卡扣或魔术贴；

所述控制器包括圆形连接座、安装在圆形连接座上的电路壳体、设置在电路壳体内部的圆形电路板，所述电路壳体的侧壁上设置有多个与软线匹配工作的通讯接口，其中，所述圆形电路板基于显示臂数目、LED数目以及当前转速产生LED的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案；所述控制器的圆形连接座包括圆盘、设置在圆盘上多个通孔，所述通孔的数量可以为1至18中的任意一个自然数：当通孔的数量为2至18中任意一个自然数时，所有通孔等距分布且所有通孔的中心均在同一个圆周上，所述圆周与圆盘同心；所述控制器的圆形连接座、电路壳体和圆形电路板的中心分别设置有同心安装孔，所述多个安装孔通过安装件固定，所述安装件为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种；所述连接臂上设置与通孔对应的连接孔，通过螺丝、螺栓、铆钉或定位轴将连接孔和通孔固定，以实现连接臂与控制器之间的可拆卸连接。

进一步，优选的方案还包括用于测量转速的转速传感器，所述转速传感器包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，所述转速传感器安装在旋转件上，所述转速传感器的待检测信号源固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器的信号脉冲周期获取当前转速。

进一步，优选的方案中，所述圆形电路板上设置有处理器、以及与所述处理器相连的无线传输电路、接口通讯电路、传感器电路、存储电路和电源电路，其中：所述处理器为FPGA、DSP或MCU中的一种，处理器基于显示臂数目、LED数目以及当前转速产生LED的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案；所述无线传输电路用于处理器与上位机、手机或单片机之间的无线通讯；所述接口通讯电路用于上位机与处理器之间的通讯；所述传感器电路用于传感器信号的转换；所述电源电路用于蓄电池的充、放电管理工作；所述处理器通过软线将控制信号发送至显示臂上的驱动电路。

具体的，所述处理器采用STM32F722RET6处理器、STM32 系列 MCU或STC15W408AS处理器；所述无线传输电路采用NRF2401芯片、HX1838芯片或HM-06芯片；所述接口通讯电路采用SWD通讯接口；述传感器电路采用霍尔传感器或红外传感器；所述存储电路采用Flash；所述驱动电路采用74HC164、DM164或TH5024驱动芯片。

进一步，优选的方案中，所述控制器的具体工作流程如下：

a1）开始；

a2）初始化；

a3）无线通讯程序：控制器通过无线通讯方式与上位机、手机或单片机之间建立通讯，控制器获得显示臂数目、LED数目、数据间隔角度Δα和待显示信息；

a4）转速检测程序：控制器通过无线通讯程序或转速传感器获取当前测量转速w’；

a5）转速判断程序：控制器判断测量转速w’是否大于最低转速w*，当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史测量转速w’信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算未来转速w并判断未来转速w是否稳定；

a6）显示控制程序：控制器基于未来转速w、待显示信息、显示臂数目N、LED数目M和和每列数据间隔的角度Δα，产生工作信号，以控制LED实现明暗、色彩变换，展示出相应的色彩、数字、文字或图案；

a7）判断是否关闭；

a8）当系统确认未关闭时，执行步骤a3）；

a9）当系统确认关闭时；

a10）程序结束。

优选的，所述转速判断程序具体包括以下步骤：

b1）计算最低转速w*，最低转速w*=（2π）/(0.2*N)，其中，0.2为200ms，N为显示臂的数目；

b2）判断测量转速w’是否大于最低转速w*;

b3）当测量转速w’小于或等于最低转速w*时，执行转速检测程序；

b4）当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史转速信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算Δt’时间后的未来转速w，其中，Δt’=Δα/w’，Δα为每列数据间隔的角度，Δα的取值范围0.1-2°；

b4）判断转速是否稳定，即判断| w- w’|/ w’*100%是否大于5%；

b5）当| w- w’|/ w’ *100%＞5%时，判定转速不稳定，进入显示控制程序后，控制器（2）只接收色彩或简单图形信息；

b5）当| w- w’|/ w’ *100%≤5%时，判定转速稳定，进入显示控制程序后，控制器接收色彩、数字、文字或图案信息。

优选的，所述显示控制程序具体包括如下步骤：

c1）基于显示臂的数量N、单个显示臂的LED数量M和每列数据间隔的角度Δα，构建LED显示系统的平面极坐标系；

c2）从上位机或手机中获取需要显示色彩、数字、文字或图案信息；

c3）将上述步骤中的信息利用坐标转换，从笛卡尔直角坐标系转换成平面极坐标系；

c4）基于数据间隔角度Δα和当前转速w计算出LED（102）的间隔点亮时间Δt，Δt=Δα/w；

c5）基于间隔点亮时间Δt和平面极坐标系信息，产生相应的PWM信号，不同负载周期的PWM信号能够实现LED的调光。

本发明的一种LED显示系统具有以下有益效果：

（1）该LED显示系统便于拆装，显示臂和控制器之间通过连接臂实现机械连接，将连接臂上的连接孔与圆盘上的通孔对准，再通过螺丝、螺栓、铆钉或定位轴即可实现连接，显示臂和控制器之间通过连接软线实现电路连接，将控制器设置为圆形结构，放置在旋转的中心位置可以极大的降低旋转时所需要的额外扭矩。

（2）可以灵活调整显示臂数量，显示臂通过固定带和背贴安装在旋转叶片或旋转轴上，能够实现快速安装，同时根据实用情况，合理的增加显示臂可以保持画面稳定, 降低画面抖动、边缘模糊等问题, 提升图像显示质量。

（3）方便调整显示臂夹角，针对不同的旋转叶片或旋转轴轮毂数量，需要不同的显示臂夹角，由于通孔的设置极大的方便了角度的调整。

（4）能够与上位机、单片机或手机进行无线通讯，特别是能够与手机进行通讯，在改变显示臂数量后能够及时更新系统设置，同时，通过手机远程输入需要显示的色彩、文字或图案信息，增加了娱乐性能，同时，能够与单片机通讯可以与汽车的车载系统互联，获取当前转速信息。

（5）转速判断程序可以有效估算未来转速w，无论是车轮还是旋转叶片，其转速均不可能发生突变，因此基于当前测量值和多个历史转速信息能够估算未来转速w，这种计算方式比单纯的参照当前测量值要准确的多，因为点亮时间对于该装置显示的清晰度至关重要。

（6）该显示控制程序基于坐标转换和PWM控制，能够充分发挥全彩LED的展示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的显示臂正面结构示意图；

图2为本发明的显示臂反面结构示意图；

图3为本发明的控制器结构示意图；

图4为本发明的控制器侧面结构示意图；

图5为本发明的控制器内部结构示意图；

图6为本发明的第一装配结构示意图；

图7为本发明的第二装配结构示意图；

图8为本发明的第三装配结构示意图；

图9为本发明的第四装配结构示意图；

图10为本发明的第一应用效果示意图；

图11为本发明的第二应用效果示意图；

图12为本发明的第三应用效果示意图；

图13为本发明的电路连接示意图；

图14为本发明的控制器工作流程示意图；

图15为本发明的平面极坐标系示意图。

图中：1-显示臂、101-条形壳体、102-LED、103-连接臂、104-连接孔、105-软线、106-固定带、107-背贴、、2-控制器、201-圆形连接座、202-电路壳体、203-圆形电路板、204-通讯接口、205-安装件2011-圆盘、2012-通孔、3-转速传感器、4-叶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种LED显示系统包括一个或多个显示臂1和用于控制显示臂1工作的控制器2，其中，显示臂1的结构如图1和图2所示，控制器2的结构如图3、图4和图5所示，一般情况下，显示臂1的数量应能平分360°，这种对称布局可以简化控制程序，建议选用2、3或5个显示臂。

如图1和图2所示，显示臂1包括条形壳体101、均布在条形壳体1正面的多个LED102、设置在条形壳体101的末端且用于机械连接控制器2的连接臂103、用于电连接控制器2的软线105、以及设置在条形壳体101背面且用于固定显示臂1与旋转件的固定带106和背贴107，固定带106的末端为卡扣或魔术贴。其中，LED102可以为多彩LED，LED的数目决定了显示的像素，LED数目越多、越密集显示图像的质量越高，但对控制系统来说控制的负担越大，一般选择8的整倍数，如24个、56个、72个，本实施例选择96个，因为选择的LED驱动芯片可以驱动8个LED，因此需要12个驱动芯片布置在显示臂1上。同时，也可以使用卡扣或魔术贴，或者其他方便固定显示臂1的器材，目的是方便的将显示臂1固定在旋转叶片或旋转轴上。

具体的， RGBLED的封装尺寸一般有如下两种：

（1）5050；具体尺寸为5mm*5mm*1.6mm；

（2）3528；具体尺寸为3.5mm*2.8mm*1.9mm。

根据需求，实际的LED布局区长度为150mm-200mm。除去间隔，在 150mm-200mm的范围内，大概能容纳20-30个5050封装或者35-45个3528封装 的LED。

如图3至图5，控制器2包括圆形连接座201、安装在圆形连接座201上的电路壳体202、设置在电路壳体202内部的圆形电路板203，电路壳体202的侧壁上设置有多个与软线105匹配工作的通讯接口204，其中，圆形电路板203基于显示臂1数目、LED102数目以及当前转速产生LED102的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案。图中，控制器2的圆形连接座201包括圆盘2011、设置在圆盘2011上多个通孔2012，通孔2012的数量可以为1至18中的任意一个自然数：当通孔2012的数量为2至18中的任意一个自然数时，所有通孔2012等距分布且所有通孔2012的中心均在同一个圆周上，圆周与圆盘2011同心。具体的，本实施包含了24个通孔2012，将圆盘2011进行了24等分，每等分相差15°。

需要说明的是，还可以在圆盘2011上设置角度刻度线，明确标出360°等分，在显示臂1的连接臂103的中线出刻有对齐线，方便用于调整显示臂的夹角，确保对称布置。

图中，控制器2的圆形连接座201、电路壳体202和圆形电路板203的中心分别设置有同心安装孔，多个安装孔通过安装件205固定，安装件205为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种。

具体安装时，连接臂103上设置与通孔2012对应的连接孔104，通过螺丝、螺栓、铆钉或定位轴将连接孔104和通孔2012固定，以实现连接臂103与控制器2之间的可拆卸连接。

旋转显示质量的高低依赖于转速的准确测量和估算，因此，系统必须为闭环控制系统，因此，还包括用于测量转速的转速传感器3，转速传感器包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，转速传感器3安装在旋转件上，转速传感器3的待检测信号源固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器3的信号脉冲周期获取当前转速。

具体的，在风扇上使用该系统时，可以采用霍尔传感器，磁条可以固定在风扇的电机壳上、或旋转叶片的防护网上；当红外管传感器时，红外源同理可以布置上述位置。当然，现有旋转轴、旋转叶片存在已有测速装置时，可以通过无线传输的方式获取当前转速，因此就不必再布置转速传感器3。在不考虑成本的情况，为了提升控制精度可以在每个显示臂1上都安装转速传感器3。

显示臂1和控制器2装配好之后，如图6和图7所示，其中，图6为双臂对称方案，图7位三臂对称方案，显示臂1的数量越多，显示出的效果越清晰、质量越高、越适用于复杂工况。

本实施中，展示了将三臂对称方案安装在风扇的应用效果，如图8所示，使用在风扇的好处时，风扇普及率非常高，而且转速相对稳定。当然，也可以为该系统配置独立的驱动电机。

当旋转叶4的转速满足一定条件时，可以展示色彩和图案，如图9所示，这种展示具有一定的娱乐功能，当旋转叶4的转速稳定时，可以展示数字和文字，这种展示具有一定的积极意义，例如可以时间、温度等有用信息，如图10所示。

为了实现系统的控制，其电路如图11所示，具体的，圆形电路板203上设置有处理器、以及与处理器相连的无线传输电路、接口通讯电路、传感器电路、存储电路和电源电路，其中：处理器为FPGA、DSP或MCU中的一种，处理器基于显示臂1数目、LED102数目以及当前转速产生LED102的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案；无线传输电路用于处理器与上位机、手机或单片机之间的无线通讯；接口通讯电路用于上位机与处理器之间的通讯；感器电路用于传感器信号的转换；电源电路用于蓄电池的充、放电管理工作；处理器通过软线105将控制信号发送至显示臂1上驱动电路。

具体的，该系统工作时需要高速旋转，因此内部配置有蓄电池，处理器用于数据处理，因此不限制具体种类、

以下型号可以供参考，处理器可以采用STM32F722RET6处理器、STM32 系列 MCU或STC15W408AS处理器；无线传输电路可以采用NRF2401芯片、HX1838芯片或HM-06芯片；接口通讯电路可以采用SWD通讯接口；传感器电路可以采用霍尔传感器或红外传感器；存储电路可以采用Flash；驱动电路可以采用74HC164、DM164或TH5024驱动芯片，具体的连接方式参见芯片资料，上述连接和实现均为现有公开技术。

需要说明的是，TH5024 是专门为 LED 显示臂设计的驱动 IC，内建 CMOS 移位寄存器与锁存功能，是串行输入并行输出的数据传输方式。具有 16 位并行输出，串行输入是通过 SPI 输入，数据传输速率高达 35MHz，保证了数据的传输速率，达到设计要求。DM164是一个8x3通道恒流LED驱动芯片，这是一个LED灌电流驱动芯片，拥有独立的移位寄存器、用于锁存灰度调制数据和电流调整数据数的数据锁存器，8×3通道恒定电流电路与电流设定值由3个外部电阻设定，具有65536级灰度PWM功能单元，每个通道128级电流调整和256级的全局亮度控制（白平衡）。每个通道的最大电流为90毫安。DM164还支持LED开路检测，热报警和停机功能。它可以利用两种方式将错误信号与系统进行报告：一种是通过串行输出的数据表明某通道有故障，二是通过专用的Alarm针脚。

需要说明的是，HM-06模块采用CSRBlueCore芯片，配置256Kb、6-8Mbit的软件存储空间，支持AT指令，采用最小的封装，只有13.5mm*18.5mm*2.3mm大小。

同时，如果要减小插座的数量，就用SWD模式的仿真，在这个模式下，如果用JLINK只要四根线就可以了，这四根线分别是：3.3V、GND、SWDIO、SWCLK，其中STM32的JTMS/SWDIO接JTAG口的TMS；STM32的JTCK/SWCLK接JTAG口的TCK。

如图12所示，控制器的具体工作流程如下：

a1开始；

a2初始化；

a3无线通讯程序：控制器通过无线通讯方式与上位机、手机或单片机之间建立通讯，控制器获得显示臂数目、LED数目、数据间隔角度Δα和待显示信息；

a4转速检测程序：控制器通过无线通讯程序或转速传感器获取当前测量转速w’；

a5转速判断程序：控制器判断测量转速w’是否大于最低转速w*，当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史测量转速w’信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算未来转速w并判断未来转速w是否稳定；

具体的，X的数值一般取5-10个，系统刚运行时，可以先积累5-10个历史数据后再进行后续工作。

需要一步说明的是，在转速判断程序启动后，还应该加入最低转速的判断，因为基于视觉暂留原理现实一整幅图案和文字需要一定的时间，图像在视网膜上暂留50-200ms，因此，显示臂1数目N乘以未来转速w应至少小于200ms，确保能在视网膜上构建一整幅图。

a6显示控制程序：控制器基于未来转速w、待显示信息、显示臂数目N、LED数目M和和每列数据间隔的角度Δα，产生工作信号，以控制LED实现明暗、色彩变换，展示出相应的色彩、数字、文字或图案；

a7判断是否关闭；

a8当系统确认未关闭时，执行步骤a3；

a9当系统确认关闭时；

a10程序结束。

需要说明的是，转速判断程序具体包括以下步骤：

b1计算最低转速w*，最低转速w*=2π/(0.2*N)，其中，0.2为200ms，N为显示臂的数目；

具体的，基于视觉暂留原理现实一整幅图案和文字需要一定的时间，图像在视网膜上只能暂留50-200ms，如果200ms同样位置没有出现所需要的LED时，图像便会出现撕裂和虚晃。

b2判断测量转速w’是否大于最低转速w*;

b3当测量转速w’小于或等于最低转速w*时，执行转速检测程序；

b4当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史转速信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算Δt’时间后的未来转速w，其中，Δt’=Δα/ w’，Δα为每列数据间隔的角度，Δα的取值范围0.1-2°，图13为Δα=2°时的情况；

具体的，X个历史转速信息能够测算出当前的加速度，结合当前测量转速w’和Δt’时间能够预测未来转速w，由于Δα为每列数据间隔的角度一般都取值较小，因此，这个范围的速度变化不大，能够相对准确的估算。

b4判断转速是否稳定，即判断| w- w’|/ w’*100%是否大于5%；

b5当| w- w’|/ w’ *100%＞5%时，判定转速不稳定，进入显示控制程序后，控制器2接收色彩或简单图形；

具体的，当转速不稳定时，系统显示色彩或简单动态图像是不受影响的。

b5当| w- w’|/ w’ *100%≤5%时，判定转速稳定，进入显示控制程序后，控制器接收色彩、数字、文字或图案。

具体的，只有转速稳定时，文字和复杂图案才能高质量的呈现出来。

其中，显示控制程序具体包括如下步骤：

c1基于显示臂的数量N、单个显示臂的LED数量M和每列数据间隔的角度Δα，构建LED显示系统的平面极坐标系；

c2从上位机或手机中获取需要显示色彩、数字、文字或图案信息；

c3将上述步骤中的信息利用坐标转换，从笛卡尔直角坐标系转换成平面极坐标系；

具体的，本算法那将整个现实圆面分成490份，再根据单个显示臂上的RGB三原色LED灯的个数，如果基于本设计单个旋转臂上的LED灯个数为112个，因此可以将整个圆面细分为490*112=54880个小矩阵块，计算出对应的每个矩形块的18bitRGB的值，每个像素点深度为6，就可以得到整个圆面点阵的色彩的数据值。

c4基于数据间隔角度Δα和当前转速w计算出LED102的间隔点亮时间Δt，Δt=Δα/w；

c5基于间隔点亮时间Δt和平面极坐标系信息，产生相应的PWM信号，不同负载周期的PWM信号能够实现LED的调光。

具体的，为了进行PWM调光，字信号处理器或微控制器会传送不同负载周期的PWM讯号。因此，通过LED串行的平均.电流等于负载周期乘以最大电流。由于通过LED的最大电流都相同，因此PWM调光结果会呈现出相当线性的亮度变化。另外，由于LED发光的光谱会因电压降幅而产生变化，而电压降幅会因维持最大值的而产生变化，因此LED背光的色度(亦即色彩、色相或实际达 到白光的程度)在采用PWM调光时可达到绝佳效果。

本发明提供的LED显示系统基于视觉暂留原理，仅仅使用单根或多根显示臂便能够显示丰富的色彩、数字、文字或图案等信息，克服了传统整屏LED数量巨大、成本高、显示形状固定等缺点，该LED显示系统能够便捷的安装在旋转叶片或旋转轴上，特别是在室内环境，能够展示出一定的科幻效果，适用于广告牌、娱乐显示、记分牌、家庭装饰等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种LED显示系统，其特征在于，包括一个或多个显示臂（1）和用于控制显示臂（1）工作的控制器（2），其中：

所述显示臂（1）包括条形壳体（101）、均布在条形壳体（1）正面的多个LED（102）、设置在条形壳体（101）的末端且用于机械连接控制器（2）的连接臂（103）、用于电连接控制器（2）的软线（105）、以及设置在条形壳体（101）背面且用于固定显示臂（1）与旋转件的固定带（106）和背贴（107），固定带（106）的末端为卡扣或魔术贴；

所述控制器（2）包括圆形连接座（201）、安装在圆形连接座（201）上的电路壳体（202）、设置在电路壳体（202）内部的圆形电路板（203），所述电路壳体（202）的侧壁上设置有多个与软线（105）匹配工作的通讯接口（204），其中，所述圆形电路板（203）基于显示臂（1）数目、LED（102）数目以及当前转速产生LED（102）的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案；

所述控制器（2）的圆形连接座（201）包括圆盘（2011）、设置在圆盘（2011）上多个通孔（2012），所述通孔（2012）的数量可以为1至18中的任意一个自然数：当通孔（2012）的数量为2至18中的任意一个自然数时，所有通孔（2012）等距分布且所有通孔（2012）的中心均在同一个圆周上，所述圆周与圆盘（2011）同心；

所述控制器（2）的圆形连接座（201）、电路壳体（202）和圆形电路板（203）的中心分别设置有同心安装孔，所述多个安装孔通过安装件（205）固定，所述安装件（205）为螺丝、螺栓、铆钉或定位轴中的一种；

所述连接臂（103）上设置与通孔（2012）对应的连接孔（104），通过螺丝、螺栓、铆钉或定位轴将连接孔（104）和通孔（2012）固定，以实现连接臂（103）与控制器（2）之间的可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的LED显示系统，其特征在于，还包括用于测量转速的转速传感器（3），所述转速传感器包括霍尔传感器、红外管传感器或电容式传感器，其中，所述转速传感器（3）安装在旋转件上，所述转速传感器（3）的待检测信号源固定在非旋转的物体上，通过计算转速传感器（3）的信号脉冲周期获取当前转速。

3.根据权利要求1所述的LED显示系统，其特征在于，所述圆形电路板（203）上设置有处理器、以及与所述处理器相连的无线传输电路、接口通讯电路、传感器电路、存储电路和电源电路，其中：

所述处理器为FPGA、DSP或MCU中的一种，处理器基于显示臂（1）数目、LED（102）数目以及当前转速产生LED（102）的控制信号，以控制LED显示系统展示不同的色彩、数字、文字或图案；

所述无线传输电路用于处理器与上位机、手机或单片机之间的无线通讯；

所述接口通讯电路用于上位机与处理器之间的通讯；

所述传感器电路用于传感器信号的转换；

所述电源电路用于蓄电池的充、放电管理工作；

所述处理器通过软线（105）将控制信号发送至显示臂（1）上驱动电路。

4.根据权利要求3所述的LED显示系统，其特征在于，

所述处理器采用STM32F722RET6处理器、STM32 系列 MCU或STC15W408AS处理器；

所述无线传输电路采用NRF2401芯片、HX1838芯片或HM-06芯片；

所述接口通讯电路采用SWD通讯接口；

所述传感器电路采用霍尔传感器或红外传感器；

所述存储电路采用Flash；

所述驱动电路采用74HC164、DM164或TH5024驱动芯片。

5.根据权利要求1所述的LED显示系统，其特征在于，所述控制器的具体工作流程如下：

a1）开始；

a2）初始化；

a3）无线通讯程序：控制器通过无线通讯方式与上位机、手机或单片机之间建立通讯，控制器获得显示臂数目、LED数目、数据间隔角度Δα和待显示信息；

a4）转速检测程序：控制器通过无线通讯程序或转速传感器获取当前测量转速w’；

a5）转速判断程序：控制器判断测量转速w’是否大于最低转速w*，当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史测量转速w’信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算未来转速w并判断未来转速w是否稳定；

a6）显示控制程序：控制器基于未来转速w、待显示信息、显示臂数目N、LED数目M和和每列数据间隔的角度Δα，产生工作信号，以控制LED实现明暗、色彩变换，展示出相应的色彩、数字、文字或图案；

a7）判断是否关闭；

a8）当系统确认未关闭时，执行步骤a3）；

a9）当系统确认关闭时；

a10）程序结束。

6.根据权利要求5所述的LED显示系统，其特征在于，所述转速判断程序具体包括以下步骤：

b1）计算最低转速w*，最低转速w*=（2π）/(0.2*N)，其中，0.2为200ms，N为显示臂的数目；

b2）判断测量转速w’是否大于最低转速w*;

b3）当测量转速w’小于或等于最低转速w*时，执行转速检测程序；

b4）当测量转速w’大于最低转速w*时，控制器基于当前测量转速w’和X个历史转速信息，采用移动平均算法或者指数平滑算法估算Δt’时间后的未来转速w，其中，Δt’=Δα/w’，Δα为每列数据间隔的角度，Δα的取值范围0.1-2°；

b4）判断转速是否稳定，即判断| w- w’|/ w’*100%是否大于5%；

b5）当| w- w’|/ w’ *100%＞5%时，判定转速不稳定，进入显示控制程序后，控制器（2）接收色彩或简单图形；

b5）当| w- w’|/ w’ *100%≤5%时，判定转速稳定，进入显示控制程序后，控制器接收色彩、数字、文字或图案。

7.根据权利要求5所述的LED显示系统，其特征在于，所述显示控制程序具体包括如下步骤：

c1）基于显示臂的数量N、单个显示臂的LED数量M和每列数据间隔的角度Δα，构建LED显示系统的平面极坐标系；

c2）从上位机或手机中获取需要显示色彩、数字、文字或图案信息；

c3）将上述步骤中的信息利用坐标转换，从笛卡尔直角坐标系转换成平面极坐标系；

c4）基于数据间隔角度Δα和当前转速w计算出LED（102）的间隔点亮时间Δt，Δt=Δα/w；

c5）基于间隔点亮时间Δt和平面极坐标系信息，产生相应的PWM信号，不同负载周期的PWM信号能够实现LED的调光。