专利名称：用于旋转部件上的点阵式图文显示装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光电显示技术领域，更具体地说，涉及一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置。
背景技术：
现有的点阵式图文显示装置大多采用静态的平面LED点阵显示方式，利用发光二极管LED作为光源显示不同的图文，这种图文显示装置需要大量的LED来显示图形或文字，运行时其发热量大，功率消耗大，同时，这种图文显示装置的控制电路比较复杂，制造成本也比较高。
目前，出现了利用少量LED，通过旋转方式显示图案的显示装置，这种显示装置成本低，控制电路简单，功耗小，但是，这种显示装置的显示方式没能让显示图案定位，只能显示一些连续的对称性图案，而且，其显示图案的大小和位置无法控制，即显示图案的宽度会随着旋转速度的改变而发生变化，旋转部件的旋转速度越快，显示图案被拉伸变形越严重。同时，这种显示装置不能显示中文、英文、数字以及动物图案等。而且，其显示图案不稳定，有闪烁现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，该图文显示装置不仅能够显示固定宽度的图案、中文、英文和数字，而且可以根据需要调整图文的显示位置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，包括一组发光二极管LED，通过各个发光二极管LED的发光或熄灭，完成图文在运动的旋转部件上的定点显示；一微处理器MCU，其I/O口直接驱动发光二极管LED；
预编图文，存储在微处理器MCU中；图文显示控制软件，通过微处理器MCU实时控制旋转部件上的发光二极管LED按预编图文的信息发光或熄灭；一旋转部件角速度检测装置，用于向微处理器MCU提供旋转部件的角速度，便于微处理器MCU在发光二极管LED到达图文显示的设定起始位置时开始发送图文数据，在发光二极管LED到达图文显示的结束位置时停止发送图文数据。
所述的旋转部件角速度检测装置包括一感应装置、一波形发生器和一计数器，上述感应装置包括检测元件和感应元件，检测元件安装在旋转部件上，感应元件安装在旋转部件一侧的固定部件上，旋转部件每旋转一周，检测元件每经过感应元件所在位置时产生一个感应信号并将其输送给微处理器MCU；计数器记录波形发生器在微处理器MCU收到相邻两个感应信号的时间内发生的波形个数，从而计算出旋转部件的角速度。微处理器MCU根据旋转部件的角速度和设定的图文显示起始位置(显示元件LED偏离感应元件的角度)，计算出发光二极管LED从感应元件所在位置运动到图文显示的设定起始位置所用的时间，即延迟时间，并不断地调整该延迟时间，使微处理器MCU在显示元件LED到达设定起始位置时，送出存储的预编图文数据，并由其I/O口直接驱动发光二极管LED发光或熄灭；同时，微处理器MCU根据旋转部件的角速度和固定的图文宽度，不断地调整每幅图文的显示时间，并且使每幅图文在其显示时间内显示完毕。
上述波形发生器和计数器可以设在微处理器MCU内，它们可以由软件实现，波形发生器能够产生一波形，例如产生一脉冲方波，该脉冲方波的周期可设定为T1(T1可以根据实际情况而定)，T1的值很小，一般只有几十微秒，当图文显示装置开始工作时，微处理器MCU启动角速度检测装置，波形发生器输出脉冲方波，当微处理器MCU收到由检测元件产生并经过处理的第一个感应信号时，使计数器清零并开始记录波形发生器输出的脉冲方波个数，当由检测元件产生并经过处理的第二个感应信号到来时，计数器停止记数，微处理器MCU读取并记录此时计数器中脉冲方波的个数M，同时将计数器清零，以便下一次记录，设旋转部件旋转一周的时间为T，则有T＝T1*M。
所述的感应元件与检测元件最好是相对地安装在半径相同的两个同轴圆的圆周上。
所述的检测元件和感应元件可以分别是电感元件和磁体、光电耦合器和遮光部件、霍尔IC和磁体、或者干簧管和磁体。当检测元件为霍尔IC或者干簧管时，检测元件经过感应元件时产生的感应脉冲信号比较强，感应脉冲信号可以直接送给微处理器MCU；当检测元件是电感元件或者光电耦合器时，检测元件经过感应元件时产生的感应脉冲信号很弱，由于旋转部件的电机旋转产生电磁干扰和机械震动以及杂散光的干扰，同时由于电感元件和光电耦合器本身特性所限制，上述检测元件产生的感应脉冲信号不仅波形畸变，而且幅度低、动态范围小，因此，在检测元件与微处理器MCU之间依次连接有信号放大电路、带宽滤波电路和整形电路，对各种可能产生的干扰进行防范和对抗，以达到避免微处理器MCU误判的目的，上述放大整形抗干扰电路主要由小信号直接耦合多级放大器、电阻电容带宽滤波器、施密特触发器组成，其中，信号放大电路的作用是将检测元件感应到的微弱信号放大，然后送给带宽滤波电路进行滤波，除去干扰信号，经带宽滤波的信号再经过整形处理后输送给微处理器MCU。
所述的发光二极管LED可以是条状排列，或者根据实际需要设计成其他形状排列。
所述的微处理器MCU、发光二极管LED和检测元件封装在连接件内，发光二极管LED露出发光部分，连接件设有固定脚以方便固定安装在旋转部件上，连接件可以通过固定脚安装在旋转部件上。
所述的微处理器MCU的存储芯片采用ROM芯片，用于存储预编图文。
本发明的工作原理是图文显示的控制包括图文显示起始位置的设定和图文显示结束位置的确定。
其中，图文的显示起始位置可以任意设定，例如，设定感应元件在旋转部件正表面上的投影点和旋转部件的轴心O两点所确定的直线为L，如图5所示，图文显示起始点在旋转部件正表面上的投影点和旋转部件的轴心O两点所确定的直线为L′，由于感应元件是固定安装在旋转部件的一侧，所以其在旋转部件正表面上的投影点也是固定的，同时旋转部件的轴心O也是固定的，因此，可以设定直线L为参照线，直线L与直线L′之间构成的夹角为α，夹角α的设定就是图文显示起始位置的设定，夹角α是旋转部件的角速度ω与旋转部件旋转α角度所用的时间t的乘积，即α＝ω*t，所以t＝α/ω，t即为延迟时间，由上述已知旋转部件旋转一周的时间T＝T1*M，设显示一幅图文所需要的时间为t′，则t′＝(T*B)/360，其中，B为一幅图文所占的角度，其大小可以根据客户的要求来确定，微处理器MCU只要能够使一幅图文在内t′显示完毕，也就控制了图文显示的结束位置。在发光二极管LED载体旋转部件转动的状态下，旋转部件每旋转一周，检测元件在经过感应元件时就会产生一个感应信号，该感应信号一般为一个脉冲信号，该感应脉冲信号经过处理后输送给微处理器MCU，微处理器MCU收到经处理后的感应脉冲信号时，确定感应脉冲信号无误后，延迟时间t，再送出存储的预编图文数据，驱动发光二极管LED发光。
上述图文显示的起始位置即夹角α的设定可以如下进行当图文显示的起始位置位于感应元件在旋转部件正表面上的投影点时，夹角α＝0，微处理器MCU收到经处理后的感应脉冲信号时，确定感应脉冲信号无误后立刻送出存储的预编图文数据，驱动发光二极管LED发光；如果要使图文显示的起始位置偏离感应元件在旋转部件正表面上的投影点，其偏离的夹角为α，可以在预编图文的显示起始位置前由微处理器MCU增加一段显示时间为t的空白显示，即延迟时间t，此时，空白内容和图文内容构成一幅新的图文，该新图文的显示时间为(t+t′)，t′为不含空白内容图文的显示时间，则有(t+t′)＝(T*B)/360，所以，微处理器MCU只要控制空白显示和图文显示在(t+t′)内显示完毕，也就调整了显示时间为t′的图文的显示起始位置，例如，在微处理器MCU收到正确感应脉冲信号后，在显示图文之前，由微处理器MCU在延迟时间t内输出0(假设微处理器MCU输出1时，发光二极管LED点亮；微处理器MCU输出0时，发光二极管LED熄灭)，因此，在时间t内发光二极管LED没有被点亮，即没有图文显示出来，当过了t时间段后，微处理器MCU才根据预存图文的数据驱动发光二极管LED点亮，这样，图文显示的起始位置便会偏离感应元件所在的位置，从而调整了图文的显示起始位置，由于一幅图文所占的角度B是一定的，所以，通过上述图文显示的起始位置的调整，同时也调整了整幅图文的显示位置。
当感应脉冲信号的脉冲频率没有达到监控程序中预先设定的恒定频率，即旋转部件的角速度ω小于监控程序中预先设定的恒定角速度ω0时，也即旋转部件的旋转周期大于预先设定的周期时，微处理器MCU驱动发光二极管LED闪烁，这时不能形成图文，发光二极管LED闪烁时间超过监控程序中预先设定的闪烁时间后，微处理器便会进入SLEEP(睡眠)状态，微处理器可以通过按键唤醒。
如果旋转部件的角速度ω高于监控程序中预先设定的恒定角速度ω0，并且角速度ω是可连续变化的，例如角速度ω是匀加速变化的，此时，图文的显示位置和显示宽度相对于观察者来说是固定不变的；如果角速度ω由原来的匀速ω0突然变为快加速后又快减速，形成一个速度突变，微处理器MCU计算出显示一幅图文所需要的时间t1与显示下一幅图文所需要的时间t2之间存在很大的差值，此时，显示图文的显示位置会发生偏移，但是，这种现象发生的概率很小，所以角速度ω会变为缓慢加速或缓慢减速而趋于连续变化，此时，微处理器MCU算出t2与下一幅图文所需要的时间t3的差值很小时，显示图文便会返回到原来的显示位置。
本发明的图文显示装置根据人的眼睛的“视觉滞留效应”，通过微处理器MCU实时控制旋转部件上的发光二极管LED按程序设定的时间发光或熄灭，利用旋转运动的发光二极管LED点阵列的快速受控点亮和熄灭，将平板式LED点阵单元在固定不动状态下完成的图文显示，转变成为条状排列的LED在旋转屏幕上相对于观察者其显示位置和显示宽度都不变的图文显示，降低了LED点阵式图文显示装置的生产成本，并且其结构简单，体积小，安装方便，耗电量小；由于图文显示装置将由感应装置完成的硬件定位和由监控程序完成的软件定位有机地结合起来，所以能够显示图案、中文、英文和数字，无论该图文显示装置是以匀速旋转还是以连续变化的速度旋转，只要其旋转速度达到监控程序中预先设定的旋转速度，都能让观察者看到旋转屏幕上显示位置和显示宽度不变的显示图文。同时，该图文显示装置可以根据需要调整图文的显示位置，增强图文显示的趣味性。这里要特别地指出，微处理器MCU中存储有多种显示图文，微处理器MCU根据监控程序设定的时间顺序读取存储的预编显示图文的数据，然后驱动发光二极管LED发光或熄灭，从而在旋转屏幕上的设定位置显示形状和大小不变各种图文。当旋转部件停止转动时，旋转屏幕上的显示图文就会消失。
本发明的图文显示装置应用定位显示技术以后，此产品可在旋转速度恒定或旋转速度连续变化的情况下工作，因而应用的空间很大，本发明可以很方便地安装在汽车、单车等交通工具的轮子、风扇、马达(电机)、陀螺(这种显示技术用于陀螺时，我们是通过检测地磁场而得的地磁场脉冲，无需外加磁场)等可旋转的工具上，借助旋转工具而使条状排列的发光二极管LED在旋转时发光或熄灭以显示图文。应用这种技术后，显示图文可以或上或下或左或右拉幕式显示，使显示图文具有动画效果。因此，本发明可广泛用于商业广告，具有广阔的市场前景。
图1是本发明优选实施例1的结构框图；图2是本发明优选实施例1的结构示意图；图3是本发明优选实施例1的电路框图；图4是本发明优选实施例2的结构示意图；
图5是本发明原理说明的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的说明。
实施例1如图1、图2所示，一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，包括一组用于图文显示的发光二极管5，一微处理器2，存储在微处理器2内的预编图文，图文显示控制软件，以及一旋转盘1的角速度检测装置。上述发光二极管5按条状排列均匀地分布在连接件6上，连接件6为一PCB板，连接件6可以紧贴在旋转盘1上表面随旋转盘1一起转动，也可以垂直地安装在旋转盘1上表面，条状排列的发光二极管5也可以直接安装在旋转盘1上。上述微处理器2的I/O口直接驱动发光二极管LED，其存储芯片采用ROM芯片以存储预编图文，微处理器2可以封装在连接件6中。上述旋转盘1的角速度检测装置包括一感应装置、一波形发生器和一计数器，上述感应装置包括检测元件3和感应元件4，检测元件3从旋转盘1的背面嵌入旋转盘1并且与微处理器2信号输入端电连接，感应元件4安装在旋转盘1背面一侧的固定部件7上，检测元件3和感应元件4相对安装在半径相同的两个同轴圆的圆周上，检测元件3与感应元件4电信息配合，旋转盘1每旋转一周，检测元件3检测到感应元件4并产生一个感应脉冲信号输送给微处理器2；上述波形发生器和计数器设在处理器MCU内，计数器记录波形发生器在微处理器2收到相邻两个感应信号的时间内发生的波形个数，从而计算出旋转盘1的角速度；微处理器2根据旋转盘1的角速度和设定的显示起始位置(显示元件LED偏离感应元件的角度)，计算出发光二极管5从感应元件4所在位置运动到图文显示的设定起始位置所用的时间，即延迟时间，并不断地调整该延迟时间，使微处理器2在显示元件LED到达设定起始位置时，即延迟时间t后，送出存储的预编图文数据，并由其I/O口直接驱动发光二极管5发光或熄灭，从而设定了图文显示的起始位置；处理器2根据旋转盘1的角速度和固定的图文宽度，不断地调整占一定角度的每幅图文的显示时间，并且使每幅图文在其显示时间内显示完毕，从而确定图文显示的结束位置。
本发明的图文显示装置可以将3或4节1.5V的干电池串联起来作为电源供电，该电源可以安装在旋转圆盘1上随旋转圆盘1一起转动。发光二极管5随着旋转盘1一起转动，旋转盘1每旋转一周，检测元件3在经过感应元件4时就会产生一个感应信号，该感应信号一般为一个脉冲信号，当检测元件3为霍尔IC或者干簧管时，检测元件3经过感应元件4时产生的感应脉冲信号比较强，感应脉冲信号可以直接送给微处理器2；当检测元件3是电感元件或者光电耦合器时，检测元件3产生的感应脉冲信号很弱，由于旋转盘1的电机旋转产生电磁干扰和机械震动以及杂散光的干扰，还由于电感元件和光电耦合器本身特性所限制，电感元件和光电耦合器产生的感应脉冲信号不仅波形畸变，而且幅度低、动态范围小，因此，在检测元件3与微处理器2之间依次连接有信号放大电路8、带宽滤波电路9和整形电路10，并配合有效的软件抗干扰程序，通过硬件和软件结合使用，对各种可能产生的干扰进行防范和对抗，以达到避免微处理器2误判的目的，上述放大整形抗干扰电路主要由小信号直接耦合多级放大器、电阻电容带宽滤波器、施密特触发器组成，其中，信号放大电路8的作用是将检测元件感应到的微弱信号放大，然后送给带宽滤波电路9进行滤波，除去干扰信号，经带宽滤波的信号再经过整形处理后输送给微处理器2。
当感应脉冲信号的脉冲频率没有达到监控程序中预先设定的恒定频率，即旋转盘1的角速度ω小于监控程序中预先设定的恒定角速度ω时，微处理器2驱动发光二极管5闪烁，这时不能形成图文，发光二极管5闪烁时间超过监控程序中预先设定的闪烁时间后，微处理器2便会进入SLEEP状态，微处理器2可以通过按键唤醒。
当感应脉冲信号的脉冲频率达到监控程序中预先设定的恒定频率时，旋转盘1每旋转一周，检测元件3在经过感应元件2时就会产生一个感应信号，该感应信号一般为一个脉冲信号，该感应脉冲信号经过处理后输送给微处理器2，微处理器2收到经处理后的感应脉冲信号时，实时控制旋转盘1上的发光二极管5按程序设定的时间发光或熄灭，利用旋转运动的发光二极管5点阵列的快速受控点亮和熄灭，将平板式LED点阵单元在固定不动状态下完成的图文显示，转变成为在运动状态下的旋转屏幕上相对于观察者其显示位置和显示宽度都不变的图文显示。该设定的图文的显示位置可以根据需要进行调整。微处理器2中存储有多种显示图文，微处理器2根据监控程序设定的时间顺序读取存储的预编显示图文的数据，然后驱动发光二极管5发光或熄灭，从而在旋转屏幕上的设定位置显示形状和大小不变各种图文。当旋转盘1停止转动时，旋转屏幕上的显示图文就会消失。
实施例2如图4所示，一种旋转部件上的点阵式图文显示装置，包括一微处理器、一由电感元件和一永磁铁4构成的感应装置和一设有条状排列的发光二极管5的连接件6，发光二极管5由微处理器MCU的I/O口直接驱动，连接件6为一PCB板，微处理器MCU、发光二极管5和电感元件封装在连接件6内，发光二极管5只露出发光部分，连接件6上装有电感元件处设有标记，连接件6上设有固定脚(图中没有表示出)，固定脚可以将连接件6固定在自行车车轮11的钢线12上，永磁铁4安装在自行车车叉13上，永磁铁4与连接件6上的电感元件标记相对地安装在半径相同的两个同轴圆的圆周上。
实施例2的工作原理与实施例1的工作原理相同。
权利要求
1.一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，包括一组发光二极管LED，通过各个发光二极管LED的发光或熄灭，完成图文在运动的旋转部件上的定点显示；一微处理器MCU，其I/O口直接驱动发光二极管LED；预编图文，存储在微处理器MCU中；图文显示控制软件，通过微处理器MCU实时控制旋转部件上的发光二极管LED按预编图文的信息发光或熄灭；一旋转部件角速度检测装置，用于向微处理器MCU提供旋转部件的角速度，便于微处理器MCU在发光二极管LED到达图文显示的设定起始位置时开始发送图文数据，在发光二极管LED到达图文显示的结束位置时停止发送图文数据。
2.如权利要求1所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的旋转部件角速度检测装置包括一感应装置、一波形发生器和一计数器，上述感应装置包括检测元件和感应元件，检测元件安装在旋转部件上，感应元件安装在旋转部件一侧的固定部件上，旋转部件每旋转一周，检测元件每经过感应元件所在位置时产生一个感应信号并将其输送给微处理器MCU；计数器记录波形发生器在微处理器MCU收到相邻两个感应信号的时间内发生的波形个数，从而计算出旋转部件的角速度。
3.如权利要求1所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的感应元件与检测元件相对地安装在半径相同的两个同轴圆的圆周上。
4.如权利要求1所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的检测元件和感应元件分别是电感元件和磁体、光电耦合器和遮光部件、霍尔IC和磁体、或者干簧管和磁体。
5.如权利要求4所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的检测元件与微处理器MCU之间依次连接有信号放大电路、带宽滤波电路和整形电路。
6.如权利要求1所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的发光二极管LED条状排列。
7.如权利要求1至6中任一项所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的微处理器MCU、发光二极管LED和检测元件封装在连接件内，发光二极管LED露出发光部分，连接件设有固定脚。
8.如权利要求7所述的用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，其特征在于所述的微处理器MCU的存储芯片采用ROM芯片。
全文摘要
一种用于旋转部件上的点阵式图文显示装置，包括一组发光二极管LED，通过各个发光二极管LED的发光或熄灭，完成图文在运动的旋转部件上的定点显示；一微处理器MCU，其I/O口直接驱动发光二极管LED；预编图文，存储在微处理器MCU中；图文显示控制软件，通过微处理器MCU实时控制旋转部件上的发光二极管LED按预编图文的信息发光或熄灭；一旋转部件角速度检测装置，用于向微处理器MCU提供旋转部件的角速度。本发明不仅能显示图案、中英文和数字，而且可根据需要调整图文的显示位置，增强图文显示的趣味性；本发明成本低，结构简单，体积小，安装方便，耗电量小，可广泛用于商业广告，具有广阔的市场前景。
文档编号G09G3/20GK1652172SQ20051003318
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月2日 优先权日2005年2月2日
发明者蔡彦雄 申请人:蔡彦雄