CN1788298A - 旋转式电子显示板及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种旋转式电子显示板及其驱动方法。所述旋转式电子显示板与驱动电机的旋转速度变化无关地在正确位置开启或关闭各个LED，并且正确而锐利的显示文本和图像数据而不使用高价的编码器，从而降低产品成本并且提高产品价格竞争力。所述旋转式电子显示板包括：驱动电机，用于以预定速度转动旋转轴；连接到所述旋转轴的旋转体，以预定旋转半径旋转；设置在所述旋转体上的LED阵列；原点脉冲发生器，在所述旋转体旋转一周时产生原点脉冲；线脉冲发生器，使用所述原点脉冲计算所述旋转体的旋转周期，并且产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将所述旋转体的旋转周期除以沿所述旋转体的旋转半径分离的有效区域的数量得到的结果值的周期；以及控制器，用于产生控制信号以选择性开启或关断所述LED阵列，从而所需文本和图像数据在每个线脉冲产生时显示。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子显示板(也称为电子标示板)，并且尤其涉及一种通过选择性开启或关断LED(发光二极管)阵列而更加清楚的显示文本和图像数据并且显著降低产品制造成本的旋转式电子显示板以及驱动所述电子显示板的方法。
背景技术
通常地，电子显示板应用于显示图像或文本信息。近来提出了各种由光学纤维、LEDs和LCDs等组成的电子显示板。特别的，由于大规模的高亮度和多颜色的LED的广泛应用，在商业上开发出了多种电子显示板，例如大尺寸电子显示板、地铁导向的电子显示板以及用于广告的其他电子显示板等等。
然而，前述的电子显示板大部分都设计为使用二维阵列显示文本或图像数据。因此，这些电子显示板必须使用大量的LED以清楚显示各种图像或文本，导致制造成本的增加。而且，这些电子显示板还存在增加其驱动电路以及相关联的控制方法的复杂度并且产生很大的功耗的缺陷。
近来新提出了一种旋转式电子显示板，通过旋转一维LED阵列产生的残留图像效应而显示二维图像。例如，如图1所示，传统的旋转式电子显示板绕中心轴1旋转360°，并且包括由多个LED 3组成的旋转体5，每个LED 3选择性的开启或关断以显示文本或图像数据。
作为参考，图1的参考数字7表示背景原板，文本和图像数据通过在旋转体5的预定旋转时间期间LED的选择性开启/关断操作而显示在其上，并且参考数字9表示驱动电机。
为了驱动前述的旋转式电子显示板，近来还新提出了如图2所示的旋转式电子显示板。参考图2，所述旋转式电子显示板包括数据输入单元11用于输入文本和图像数据；数据操作输出单元13用于对从数据输入单元11接收到的输入文本和图像数据执行预定操作以输出对应LED的开启信号；显示控制器15用于接收数据操作输出单元13的输出信号，并且产生控制LED 3的开启/关断操作的控制信号，从而可以通过残留图像效应显示所需的文本和图像数据；LED驱动器17用于在接收到来自显示控制器15的控制信号时直接控制LED 3的开启/关断操作；驱动电机9用于旋转与中心轴1连接的旋转体5；相位检测器19用于根据驱动电机9的旋转圈数检测旋转体5的相位；以及驱动电机控制器21用于在接收到来自相位检测器19的相位检测信号时控制驱动电机9的旋转速度从而驱动电机9可以以预定速度旋转。
下面详细描述上面提到的图2中的旋转式电子显示板的操作。用户通过数据输入单元11输入其所需的文本或图像数据以显示到电子显示板上。输入数据被发送到数据操作输出单元13。数据操作输出单元13对接收到的数据执行预定操作，并且发送控制信号到显示控制器15，所述控制信号通过如下方式控制对应的LED 3，即使得所述文本和图像数据可以通过旋转体5上设置的LED的开启/关断操作导致的光幻觉现象而显示。在此情况下，驱动电机9从电源单元(未显示)接收电源电压，并且高速旋转。相位检测器19响应于驱动电机9的旋转而检测旋转体5的相位，并且发送相位检测信号到驱动电机控制器21。作为参考，电子显示板上显示的文本和图像数据的锐度基于驱动电机9的旋转速度而确定。一旦从相位检测器19接收到相位检测信号，则驱动电机控制器21确定驱动电机9是否以预定旋转速度旋转。在此情况下，如果确定了驱动电机9的当前旋转速度与预定旋转速度不相等，则所需的文本或图像数据在电子显示板上没有正确显示。这样，上述的电子显示板必须使用控制驱动电机9的驱动电机控制器21来控制驱动电机9以始终保持预定旋转速度。如果确定了驱动电机9以预定旋转速度旋转，则显示控制器15输出控制信号到LED驱动器17。这样，LED驱动器17在旋转体5旋转期间选择性的开启或关断LED 3从而使得所述文本或图像数据可以显示在电子显示板上。
图3a为显示第三种旋转式电子显示板的主部的截面图。所述第三种旋转式电子显示板中的某些部件与前述的第二种旋转式电子显示板在构造和操作上基本相同。参考图3a，第三旋转式电子显示板包括旋转体5，该旋转体5上设置了LED 3；驱动电机9用于驱动旋转体5；以及编码器31用于检测旋转体5的相位。在此情况下，编码器31a包括圆盘31b和光耦合器31c。图3b中所示的圆盘31b由透明塑料组成，并且在邻近圆盘31b的外边缘处按照量角器的角度刻度形式以预定间隔距离设置了多个暗区。编码器31a在光耦合器31c检测到所述圆盘的透明部分时输出控制信号。
图4为显示前述的旋转式电子显示板的框图。参考图4，所述旋转式电子显示板包括控制器41用于控制总体操作；编码器31a用于在光耦合器31c检测到圆盘31b的透明部分时输出对应控制信号到控制器41；数据输入单元11用于输入待显示的文本和图像数据；电源单元43用于在接收到来自控制器41的控制信号时为驱动电机9提供电源电压；以及LED驱动器17用于在接收到来自控制器41的控制信号时选择性的开启或关断LED。
根据前述的旋转式电子显示板，在旋转体5和圆盘31b旋转时检测圆盘31b的透明部分。当检测到圆盘31b的透明部分时，编码器31a输出控制信号到控制器41。控制器41在接收到来自编码器31a的控制信号时输出控制信号到LED驱动器17，从而LED被选择性的开启或关断以在所述旋转式电子显示板上显示所需的文本和图像数据。
然而，前述的传统的旋转式电子显示板具有如下缺陷，即由于驱动电机的非恒定旋转速度不能正确显示所需文本或图像数据，因此需要驱动电机控制器以保持驱动电机的恒定旋转速度，从而导致了成本增加和电子显示板的尺寸增加。并且，另一种使用包含圆盘和光耦合器的编码器的旋转式电子显示板非常昂贵，从而不可避免的增加了制造成本并且降低了产品在市场中的价格竞争力。
发明内容
因此，本发明着眼于解决上述问题，并且本发明的一个目标是提供一种与驱动电机的旋转速度变化无关而正确显示文本和图像数据的旋转式电子显示板以及驱动所述电子显示板的方法。
本发明的另一个目标是提供一种正确并清晰显示文本和图像数据而不使用高价的编码器从而降低产品成本并且提高产品价格竞争力的旋转式电子显示板以及驱动所述电子显示板的方法。
根据本发明一个方面，上述目标可以通过提供一种使用残留图像效应的旋转式电子显示板设备而实现，所述旋转式电子显示板包括：驱动电机，用于以预定速度转动旋转轴；连接到所述旋转轴的旋转体，该旋转体以预定旋转半径旋转；设置在所述旋转体上的LED阵列；原点脉冲发生器，在所述旋转体旋转一周时产生原点脉冲；线脉冲发生器，使用所述原点脉冲计算所述旋转体的旋转周期，并且产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将所述旋转体的旋转周期除以沿所述旋转体的旋转半径分离的有效区域的数量得到的结果值的周期；以及控制器，用于产生控制信号以选择性开启或关闭所述LED阵列，从而所需文本和图像数据在每个线脉冲产生时显示。
优选的，所述LED阵列由第一颜色LED线、第二颜色LED线以及第三颜色LED线组成，三者相对于所述旋转轴以预定角度相互间隔。
优选的，所述LED线并不限于三种LED线(即红色(R)-LED线、绿色(G)-LED线)以及蓝色(B)-LED线)，并且在需要时还可以由多于三种颜色组成的多个多色LED线构成。在此情况下，相邻LED线之间的角度可以设置为表示预定角度若干倍的特定角度，所述预定角度对应于将所述旋转体的旋转半径除以有效线的数量得到的结果值。
通过这种方式，前述的旋转式电子显示板控制所述LED线之间的角度保持在表示预定角度若干倍的特定角度，所述预定角度对应于所述相除结果值，从而红色LED、绿色LED以及蓝色LED在正确的时间点按照其亮度值开启使得三种颜色的组合可以产生清晰而锐利的色彩。
优选的，所述旋转式电子显示板可以进一步包括存储器，用于存储各个有效线上待开启或关闭的LED的数据，从而文本和图像数据可以被显示。优选的，存储在所述存储器中的数据可以通过DMAC(直接存储器访问控制器)读取，并且可以发送到LED驱动器。在此情况下，所述数据等于控制LED亮度值所产生的特定数据。
根据本发明另一个方面，提供了一种驱动旋转式电子显示板的方法，所述方法包括以下步骤：a)在旋转体旋转一周时产生原点脉冲；b)使用所述原点脉冲对所述旋转体的旋转周期计数；c)产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将所述旋转体的旋转周期除以在所述旋转体旋转一周时沿着所述旋转体的旋转半径分离的有效线的数量得到的结果值的周期；以及d)在每个线脉冲产生时间选择性的开启或/关闭多个LED，并且显示文本和图像数据。
优选的，沿着所述旋转体的旋转半径分离的有效线的数量可以根据待显示的文本和图像数据的分辨率信息而设置为512或者1024。优选的，所述旋转体的旋转周期通过计算当前原点脉冲输入时间和前次原点脉冲输入时间之间的差值而计算。
附图说明
本发明的上述和其他目标、特征和其他优点可以通过下面的结合附图的详细描述而更清楚的理解，在附图中：
图1为显示传统的旋转式电子显示板的截面图；
图2为显示图1中的传统的旋转式电子显示板的框图；
图3a为显示另一种传统的旋转式电子显示板的主部的截面图；
图3b为显示图3a中所示的圆盘外观的平面图；
图4为显示图3中所示的传统的旋转式电子显示板的框图；
图5为显示根据本发明一个优选实施例的旋转式电子显示板的主部的截面图；
图6为显示根据本发明一个优选实施例的图5所示的旋转式电子显示板的框图；
图7为显示根据本发明一个优选实施例的旋转式电子显示板的操作的时序图；
图8为显示根据本发明一个优选实施例的亮度值控制电路的详细电路图；
图9为显示根据本发明一个优选实施例的在旋转式电子显示板中使用的LED阵列的示意图；
图10为显示根据本发明另一个优选实施例的旋转式电子显示板的主部的截面图；
图11为显示根据本发明另一个优选实施例的图10所示的旋转式电子显示板上显示的文本显示格式的图示；
图12为显示根据本发明一个优选实施例的驱动旋转式电子显示板的方法的流程图；以及
图13为显示根据本发明一个优选实施例的旋转式电子显示板的文本显示状态的意图。
具体实施方式
现在参考附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中，在不同附图中显示的相同或相似的元件均用相同的参考数字表示。在下面的描述中，对在此结合的公知的功能和结构的描述在其可能对本发明的实质造成模糊时将被省略。
根据本发明的旋转式电子显示板在旋转体绕参考点旋转一周时产生原点脉冲，从而在所述旋转体以预定旋转半径旋转时其上设置的LED阵列被选择性开启或关断，由此文本或图像数据可以在预定位置上显示。所述旋转式电子显示板将原点脉冲的周期除以沿着旋转半径分离的有效线的数量，产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于所述相除结果值的周期，并且在产生所述线脉冲时选择性开启或关断LED阵列。
尽管传统的旋转式电子显示板在从相位检测器接收到旋转体的相位检测信号时，检测旋转所述旋转体的驱动电机的旋转速度，并且恒定控制所述旋转体的旋转速度使得可以在上面显示文本或图像数据，本发明的旋转式电子显示板检测所述旋转体的旋转周期，将所述旋转体的旋转速度除以沿着该旋转体的旋转半径分离的有效线的数量，产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于所述相除结果值的周期，并且在每次产生线脉冲时选择性开启或关断LED使其可以在特定位置正确显示文本和图像数据。而且，本发明的旋转式电子显示板可以仅使用所述原点脉冲和线脉冲替代高价的编码器而正确控制在所述旋转体的旋转半径内特定位置上的LED的开启/关断时间，从而可以清晰并锐利的显示所需文本和图像数据。
下面详细描述根据本发明的旋转式电子显示板的优选实施例。
图5为显示根据本发明一个优选实施例的旋转式电子显示板的主要部分的截面图。图6为显示根据本发明一个优选实施例的图5所示的旋转式电子显示板的框图。
参考图5和图6，所述旋转式电子显示板包括旋转体53用于以预定旋转半径绕旋转轴51旋转；由多个LEDs组成的LED阵列，这些LEDs设置在旋转体53上，并且在旋转体53旋转期间被选择性开启或关断从而可以显示文本和图像数据；以及驱动电机57用于产生驱动功率以旋转所述旋转体53。作为参考，图5中的参考数字59表示背景原板，文本和图像数据通过旋转体53旋转期间产生的残留图像效应而显示在背景原板上。
根据本发明的旋转式电子显示板进一步包括：原点脉冲发生器61，用于检测旋转体53沿旋转半径旋转一周的特定时间，并且在旋转体53旋转一周时产生一个OP(原点脉冲)；线脉冲发生器63，使用从原点脉冲发生器61产生的OP的产生周期计算旋转体53的旋转周期，将旋转体53的旋转周期除以沿旋转体53的旋转半径分离的有效线的数量，并且产生多个线脉冲(LP)，每个线脉冲具有对应于所述相除结果值的周期；存储器65，用于存储每个有效线上待选择性开启或关闭以显示文本和图像数据的LED的数据；控制器67，用于控制所述电子显示板的总体操作，读取存储在存储器65中的数据，并且发送所读取的数据到LED驱动器；以及LED驱动器69，用于在从控制器67接收到控制信号时选择性开启或关闭LED。
而且，所述旋转式电子显示板进一步包括电源单元用于为驱动电机57提供电源电压；以及数据输入单元用于输入待显示的文本和图像数据。
控制器67进一步包括DMAC(直接存储器访问控制器)。在此情况下，DMAC在接收到线脉冲的对应时间读取待开启或关闭的LED的数据，并且发送所读取的数据到LED驱动器69。
下面参考图7详细描述上述的旋转式电子显示板的操作。
参考图7，原点脉冲发生器61在旋转体53旋转一周时产生OP。如果从原点脉冲发生器61产生的OP被发送到线脉冲发生器63，则线脉冲发生器63计算当前原点脉冲时间和前次原点脉冲时间之间的差值，从而可以计算旋转体53的一次旋转周期。
此后，线脉冲发生器63产生多个线脉冲LP1、LP2、…、LPn，每个线脉冲具有对应于将旋转体53的旋转周期除以沿旋转体53的旋转半径分离的有效线的数量得到的相除结果值的特定周期。例如，假设沿旋转体53的旋转半径将有效线划分为512线，则线脉冲发生器63在旋转体53的旋转周期期间以预定周期间隔产生512个线脉冲。
从线脉冲发生器63产生的线脉冲被发送到控制器67。控制器67中包含的DMAC(直接存储器访问控制器)在接收到线脉冲时从存储器65读取待开启或关闭的LED的数据，并且将所读取的数据发送到LED驱动器69。LED驱动器69响应于从DMAC接收到的数据而控制对应LED的开启/关闭操作，并且通过在旋转体53旋转期间选择性开启或关闭LED而显示文本和图像数据。在此情况下，通过控制各个LED的亮度值而产生数据，从而使用该数据值可以控制LED的亮度值。
图8为显示根据本发明一个优选实施例的亮度值控制电路的详细电路图。所述亮度值控制电路包括亮度值控制器101和电阻阵列103。施加给亮度值控制器101的数据与上述的亮度值控制数据相同。更详细的说，参考图8，当从DMAC接收到n位数据时，亮度值控制器101从N个电阻中选择M个电阻以按照对应于所述n位数据的预定亮度值开启LED。由所选择的电阻值的总和控制的电流信号被发送到LED，从而按照对应于从DMAC发送到亮度值控制器101的数据的预定亮度值开启LED。在此情况下，N个电阻具有不同的电阻值，并且设置为使得不同的电阻值顺序增加或减小。
图9为显示根据本发明一个优选实施例的在旋转式电子显示板中使用的LED阵列的示意图。分别由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)组成的三个LED线55a、55b和55c基于旋转轴51以预定角度设置在旋转体53上。在此情况下，相邻的LED线之间的角度由沿着旋转体53的旋转半径分离的有效线的数量而确定。假设沿着旋转半径分隔了512个有效线，则相邻有效线之间的角度被设置为通过将360°(即旋转体53的旋转半径)除以512(即有效线的数量)得到的0.703125°，并且需要R/G/B LED线之间的角度满足设定角度0.703125°。然而，考虑到各个LED的尺寸，设置在旋转体53上的RLED线55a、GLED线55b和BLED线55c之间的角度必须高于0.703125°。实施中，在将各个LED线在旋转体53上互相以预定角度间隔设置的情况下，优选的可以将LED线55a、55b和55c之间的各个角度设置为表示0.703125°的倍数的特定角度，例如1.40625°、2.109375°和2.8125°等等(为0.703125×M，M为自然数)。
通过这种方式，所述旋转式电子显示板控制相邻LED线之间的角度设置为0.703125°的倍数，所述0.703125°是通过将旋转体53的旋转半径360°除以有效线的数量(即512)而得到的，从而可以在正确时间在特定位置上顺次开启上述R/G/B LED线，由此清晰并锐利显示所需颜色的文本和图像数据。
而且，尽管上述的旋转式电子显示板作为示例目的仅公开了三条LED线(即R/G/B LED线)，还可以在需要时根据分辨率信息使用多个多颜色LED线以替代上述的三色LED线。
还应当注意到旋转体53配置为各种形状，例如条状和球状等等。更详细的说，尽管图9中的旋转体53配置为条状，还可以在需要时如图10所示配置为球状。旋转体53配置为球状时的显示格式如图11所示。在此情况下，旋转式电子显示板检测旋转体53的旋转周期，在旋转体53旋转一周时产生原点脉冲，将原点脉冲的周期除以沿着旋转体的旋转半径分离的有效线的数量，产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于所述相除结果值的周期，并且在每次产生线脉冲时选择性开启或关闭LED阵列。上述的旋转式电子显示板的操作与条状旋转体53中的操作相同。
下面参考图12描述一种驱动所述旋转式电子显示板的方法。图12为显示根据本发明一个优选实施例的驱动旋转式电子显示板的方法的流程图。
参考图12，在步骤S801中用户输入其所需的待显示在所述旋转式电子显示板上的文本和图像数据。更详细的说，所述旋转式电子显示板控制控制器67的DMAC对应于所需文本和图像数据建立起与对应有效线上待开启或关闭的LED关联的存储器65的地址。此后，旋转体53在驱动电机57被提供电源电压时以预定速度旋转。在此情况下，在步骤S802中原点脉冲发生器61在旋转体53绕参考点旋转一周时产生一个原点脉冲。
从原点脉冲发生器61产生的原点脉冲被发送到线脉冲发生器63。线脉冲发生器63计算当前原点脉冲时间和前次原点脉冲时间之间的差值，从而可以计算旋转体53的旋转周期。在步骤803中，线脉冲发生器63产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将旋转体53的旋转周期除以沿旋转体53的旋转半径分离的有效线的数量得到的结果值的特定周期。
从线脉冲发生器63产生的线脉冲被发送到控制器67。在步骤S804中，控制器67中包含的DMAC在每次线脉冲接收时间从存储器65中读取待开启或关闭的LED的数据，并且输出所读取的数据到LED驱动器69。
最后，在步骤S805中，LED驱动器69在接收到来自控制器67的数据时选择性开启或关闭设置在各个有效线上的对应LED。
因此，如图13所示，位于沿着旋转半径分离的各个有效线上的对应LED在旋转体53旋转期间被选择性开启或关闭，从而所需的文本和图像数据可以由于残留图像效应而显示在旋转式电子显示板上。
从上述描述显见，根据本发明的旋转式电子显示板及其驱动方法由于不需要附加的用于保持驱动电机的恒定转速的驱动电机控制器或者使用高价的编码器，因此可以简化总体电路结构，由此降低生产成本并且增加产品的价格竞争力。
而且，所述旋转式电子显示板使用原点脉冲检测旋转体的旋转周期，将旋转体的旋转周期除以沿旋转体的旋转半径分离的有效线的数量，使用周期等于所述相除结果值的线脉冲在正确位置上控制待开启或关闭的LED，从而产生清晰并且锐利的文本和图像数据显示。
尽管作为示例目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、添加和替换都是可能的，然而并不背离由所附权利要求书中限定的本发明的范围和实质。
Claims (12)
1.一种旋转式电子显示板设备，包括：
驱动电机，用于以预定速度转动旋转轴；
连接到所述旋转轴的旋转体，以预定旋转半径旋转；
设置在所述旋转体上的LED阵列；
原点脉冲发生器，在所述旋转体旋转一周时产生原点脉冲；
线脉冲发生器，使用所述原点脉冲计算所述旋转体的旋转周期，并且产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将所述旋转体的旋转周期除以沿所述旋转体的旋转半径分离的有效区域的数量得到的结果值的周期；以及
控制器，用于产生控制信号以选择性开启或关闭所述LED阵列，从而所需文本和图像数据在每个线脉冲产生时显示。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步包括：
LED驱动器，用于在接收到来自所述控制器的控制信号时选择性开启或关闭LED。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述LED阵列包括多个多色LED线，所述LED线基于所述旋转轴以预定角度互相间隔。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述LED线分别包括红色、绿色以及蓝色LED线。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述LED线之间的角度设置为表示预定角度若干倍的特定角度，所述预定角度对应于将所述旋转体的旋转半径除以有效线的数量得到的结果值。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步包括：
存储器，用于存储各个有效线上待开启或关闭的LED的数据，从而显示文本和图像数据。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步包括：
亮度值控制器，用于控制所述LED阵列中包含的各个LED的亮度值。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器进一步包括：
DMAC，用于从存储器读取所述有效线上的选择性开启或关闭的LED的数据，并且发送所读取的数据到LED驱动器。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旋转体配置为圆形板、曲形板以及直条板中的任何一者。
10.根据权利要求6所述的设备，其中，所述数据等同于通过控制所述LED的亮度值而产生的特定数据。
11.一种驱动旋转式电子显示板的方法，所述方法包括步骤：
a)在旋转体旋转一周时产生原点脉冲；
b)使用所述原点脉冲计算所述旋转体的旋转周期；
c)产生多个线脉冲，每个线脉冲具有对应于将所述旋转体的旋转周期除以在所述旋转体旋转一周时沿着所述旋转体的旋转半径分离的有效线的数量而得到的结果值的周期；以及
d)在每个线脉冲产生时间选择性的开启或/关闭多个LED，并且显示文本和图像数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述计算所述旋转体的旋转周期的步骤(a)包括步骤：
计算当前原点脉冲输入时间和前次原点脉冲输入时间之间的差值，从而得到所述旋转体的旋转周期。
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