CN203535932U - 一种控制摩天轮上的led显示屏的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于景观彩饰亮化领域，尤其涉及到一种控制摩天轮上的LED显示屏的装置。针对目前摩天轮上LED显示屏在旋转运动，常规的显示屏控制不能正常显示的问题，采用一种将陀螺仪和加速度传感器相结合的方式，实现在旋转运动时，微控制器可以实时准确地处理状态信息，并反馈给LED显示屏主控器，并进行相应调整，另采用无线模块对状态信息进行反馈，方便操作。综上，通过构建这一自动调整装置，可以有效克服摩天轮因发生旋转而出现LED显示屏显示倾斜的问题。

Description

一种控制摩天轮上的LED显示屏的装置

技术领域

本实用新型涉及一种LED显示的控制技术，具体的说，涉及一种控制摩天轮上的LED显示屏的装置。 

背景技术

现有的LED显示屏控制系统采用下述方式进行工作。首先，安装在主控器中的视频数据发送卡从主控器内的显卡的DVⅠ口接收视频数据，经适当的格式转换后，将数据打包，按帧将视频数据发送到LED显示屏中的分控器。LED显示屏上的每一个像素点由一组包括红、绿、蓝3种发光颜色的LED构成，分控器按照收到的视频数据中各个像素点的红绿蓝亮度数据，通过驱动电路分别控制这一组红、绿、蓝LED的亮度，使这一组LED表现出一个像素点的颜色和亮度，最终将各个像素点的亮度和颜色在LED显示屏上一一还原，这样，主控器输出的画面，就能够基本同步（通常会有2帧左右的固定延时时间）的在LED显示屏上显示出来。 

摩天轮是一种大型转轮状的游乐设施，直径数十米乃至上百米，在轮边缘安装有供游客乘搭的座舱，游客坐在座舱中，随着摩天轮的转动逐步上升，可以从不同高度俯瞰四周景色。大型摩天轮在各地都是万众瞩目的地标性建筑物，如能在摩天轮的侧面安装一面大型的LED显示屏，无疑是一个理想的公众传媒平台。然而，安装在摩天轮上的LED显示屏，必将随着摩天轮的转动而转动，若采用现有的LED显示屏的控制技术，会存在两个问题:其一，当LED显示屏随摩天轮转动时，显示屏显示的画面也会随之转动，这样地面上的公众看到的将不是一个正常的画面，而是一个随摩天轮不断旋转的画面。其二， 若使用传统的陀螺仪测量，虽然具有较高的精度，但其输出存在漂移，不适合长时间的动态角度测量，且其初始位置存在一定的倾角，陀螺仪无法感知。若使用加速度计，虽然其可以测量物体的倾角，但对于运动的物体来说，一旦物体运动，会在加速度计相应的敏感轴引入除重力意外的加速度，对于摩天轮来说，在实际运动过程中，其不可能长时间保持匀速运动，因此加速度计也不适合用于测量运动物体的倾角。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服摩天轮转动时，LED显示屏的正常角度显示问题，提供了一种摩天轮LED显示屏调整的控制方法，以使安装LED显示屏可出正常的画面。进而提高摩天轮上动态显示屏的显示效果，具有较好的推广应用前景，上述技术方案如下所述。 

摩天轮上的LED显示屏自动调整控制装置主要包括陀螺仪，加速度计，LED显示屏主控器，无线模块，电源等组成。陀螺仪和加速度计安装在摩天轮上，通过陀螺仪和加速度计能够检测到在摩天轮运动过程中的状态变化，加速度计上的基准线与重力方向上的夹角，将陀螺仪和加速度计通过总线形式与主控器相连，主控器按照预先设定的周期读取陀螺仪和加速度计的数据，将两者的数据滤波融合并进行处理。该主控器安装于摩天轮上，由其通过角度值推算摩天轮的运动状态，并将旋转后的画面传输至所述的LED显示屏上，旋转的方向是摩天轮旋转的反方向，旋转的角度是其接收到的夹角的数值，从而实现对摩天轮LED显示屏的自动调整。 

与此同时，设置无线模块，通过无线网络将地面的控制器与LED显示屏主控器相连，以便于将指令传输到所述的主控器之上、实时监控所述其的工作状态。其中，所述的无线网络优选支持802.11a/b/g/n模式的无线网桥搭建。 

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点： 

1.摩天轮LED显示屏自动调整装置采用陀螺仪与加速度计相结合的方式，实现两者之间的优势互补，从而克服在摩天轮旋转过程中，LED屏幕倾斜，精度不高的问题，达到实时调控的目的。

2.摩天轮LED显示屏自动调整装置结构简单、精度高、实时性好，对于LED在摩天轮上的照明应用控制提供了新的思路。 

附图说明

图1是摩天轮LED显示屏自动调整装置系统结构示意图。 

图2是摩天轮LED显示屏自动调整装置系统硬件框架图。 

具体实施方式

摩天轮LED显示屏自动调整装置的控制系统采用VCC-LM800作为控制核心，用于数据的采集、处理及传输，同时数台配备VCC-LM8分控器。惯性测量单元采用三轴数字陀螺仪ITG3200和三轴数字加速度传感器ADXL345，分别通过I2C和SPI 串行总线与主控器相连，并通过定时器中断控制加速度传感器和陀螺仪的同步采样。 

主控器采得传感器数据后对数据进行均值低通滤波和计算系统角度参数，并将计算结果通过无线信道传输至主控器。系统示意图如图1，硬件框架图如图2。 

 （1）加速度传感器应用设计 

ADXL345 是一款小而薄的超低功耗三轴加速度计，分辨率高(13 bit)，测量范围达±16 g。数字输出数据为16 bit二进制补码格式，其高分辨率(3.9 mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化，并可在所有测量范围内保持此比例系数。抗冲击能力达到10000g，ADXL345 可通过SPI（3线或4线），I2C 数字接口访问。ADXL345 内置输出偏移补偿功能。加速度计为机械结构，包含可以自由移动的元件。这些运动部件对机械应力非常灵敏。0g 偏置或偏移为重要加速度计指标，它定义了用于测量加速度的基线。组装载有加速度计的系统时，可能由于元件焊接、安装时的电路板应力和元件上的任何混合物的应用等原因对传感器施加附加应力。这时需要对传感器进行校准，建议系统组装完成后进行校准，以补偿这些影响。校验方法是测量偏移。使用偏移寄存器ADXL345可以自动补偿偏移输出。这些寄存器配置为8 bit二进制补码值，将自动添加到所有测得的加速度值，其结果随后置入到数据寄存器。将负值置于寄存器，消除正偏移，相反则消除负偏移。

（2）陀螺仪应用设计 

ITG-3200 是一款数字方式输出的三轴MEMS陀螺仪芯片。ITG-3200的特性在于运用3个16 bit的模拟/ 数字转换器(ADCs)来数字化陀螺仪输出端，抗冲击能力达到10000 g，有程控的内建低通滤波器，以及快速模式的I2C（400 kHz）接口。其特性另有内建温度传感器与精准差仅2%的内建振荡器设计。

ITG-3200内建低通数字滤波器，可通过配置DLPF_CFG 寄存器设置，此寄存器同时设置陀螺仪的滤波器截频和采样率。系统总采样率为50HZ，考虑系统运动状态，将DLPF设为5。 

Claims (3)

1.一种控制摩天轮上的LED显示屏的装置，其包括：

陀螺仪，其安装于摩天轮上，且通过总线形式连接主控器，该陀螺仪能够检测到摩天轮绕轴旋转时的角速度，通过对角速度进行积分运算，得到摩天轮的旋转角度，并将该角度数值传输至主控器；

加速度传感器,加速度传感器安装于摩天轮上，该加速度传感器能够检测到重力加速度方向与传感器各轴之间的夹角，并将该夹角数值传输至所述主控器上;

LED显示屏主控器，该主控器安装于摩天轮上，其连接LED显示屏并将图像传输至所述的LED显示屏上显示，所述的主控器能够实时旋转位于重力方向上正常观看的画面并将旋转后的画面传输至所述的LED显示屏上，旋转的方向是摩天轮旋转的反方向，旋转的角度是其接收到的夹角的数值;

无线模块，其安装在摩天轮上，主要由天线和无线网桥组成，通过连接天线的方式以便更好地接受传输信号。

2.如权利要求1所述的控制摩天轮上的LED显示屏的装置，其特征在于，所述的传感器由陀螺仪和加速度计组成，通过两者传感器数据相融合的方式，对摩天轮转动时角度的变化值进行检测和校准，克服单独使用陀螺仪或者加速度计时，出现角度偏差的现象。

3.如权利要求1或2所述的控制摩天轮上的LED显示屏的装置，为了便于地面对LED显示屏的显示状态进行监控，在该装置中设置无线模块，地面控制装置可通过无线网络的方式实时检测LED显示屏主控器的状态，所述的无线网络支持802.11a/b/g/n模式的无线网桥搭建。

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