互动式LED显示装置及显示方法与流程

本发明涉及LED屏显示技术领域，尤其涉及互动式LED显示技术。

背景技术：

当前，LED显示屏行业中各企业均在努力通过创新实现自身产品的差异化，欲以此获取竞争优势，以打破市场上同类产品同质化严重的行业现状。

最初，互动显示的出现普遍应用在商业装饰等领域，其功能仅限于依靠内置的单片机控制显示简单的图案或者通过连接计算机进行控制，使得整个显示区能够显示计算机内存储的固定画面，但是这些图案或者显示效果都是预设在单片机或者计算机中，只是单纯的依据程序的控制输出，不会因为环境的变动而发生画面的变化，更不会和人体之间有所互动。

后来，显示屏互动技术的出现无疑成为LED显示屏行业中最具实用性并具有广泛市场前景的显示技术之一，其中互动屏的出现为舞台演示、商业装饰、人机互动都提供了一个高效的手段，是当前舞台显示设备的有益补充，也为LED显示屏制造企业提供了一个颇具前景的开拓方向。

虽然传统的LED显示屏也可以通过视频预设的方式达到类似互动的效果，但往往其显示活动(例如展演活动)会因很多不确定因素受到影响，这时就需要有专门工作人员在现场及时对视频做出调整，不仅浪费了大量的人力资源，而且通过手动调整的显示通常具有延时性和不准确性，显示效果很差。对于互动式LED显示屏，其就可以具有针对性的、及时的对现场所有互动动作点进行采集并做出相应的显示反馈(例如多媒体声画反馈)。

现有的互动式LED显示屏，虽然在外部的承重、防护、防雾等性能及散热性能等硬件指标方面进行了特殊设计，使其能够适应高强度踩踏，长时间运行，减少维护等优点，但在与人体互动感应方面缺乏稳定性，环境兼容性差，而且其所使用的传感器都会因为外界环境的改变而受到影响，当其处于高温、高湿环境，或屏体表面存在物体干扰(如显示互动表面存在如灰尘、水、或者其他遮挡物)时，其互动检测性能会大幅降低，甚至造成误触发或触发失效，从而极大地影响到互动显示的效果。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种互动式LED显示装置，在该显示装置中实现了互动感应系统到信息采集系统之间的传感器信息通讯，以及单元信息采集系统到控制终端的通讯，使得整个互动式LED显示装置对于恶劣环境具有了较强的适应性，同时增强了互动显示的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案为：提供一种互动式LED显示装置，该互动式LED显示装置包括控制终端、单元信息采集系统、LED模组、互动有效感应系统以及互动传感器，其中所述控制终端与若干单元信息采集系统电联接，每个单元信息采集系统与若干LED模组电联接，每个LED模组与若干互动有效感应系统电联接，每个互动有效感应系统与一个或多于一个的互动传感器电联接。

所述控制终端为计算机；所述单元信息采集系统为微控制器，所述互动传感器为物理量传感器，包含但不限于重量传感器、电容传感器及红外反射传感器等。

互动有效感应系统在工作状态下会在检测互动传感器(工作状态下一直处于互动检测状态)的感应量的同时，判断当前产生的感应量为互动有效状态或非互动有效状态，并根据当前的状态配置自身的输出状态。并且互动有效感应系统具备了苛刻环境兼容性和箱体结构适应性(苛刻环境兼容性包括高温适应性、高湿度适应性、高亮度适应性、非人为互动有效适应性等)。单元信息采集系统会采集自身所携带的所有互动有效感应系统的输出状态，并将这些输出状态解析为互动有效数据。且所述装置具有多通道信息采集与多通道通讯功能。同时，计算机控制终端从所有单元信息采集系统中实时采集全部的互动有效数据，上位机互动控制软件根据这些数据来控制LED屏体的画面显示，以达到互动功能，实现高质量的互动效果。

本发明的另一目的还在于提供一种互动式LED显示方法，该方法在互动式LED显示装置中实现了互动感应系统到信息采集系统之间的传感器信息通讯，以及单元信息采集系统到控制终端的通讯，达到了即使在传感器的感应量发生变化后，互动有效感应系统仍能准确判断互动有效状态，从而克服了因外界环境的改变而给互动感应带来的不良影响。

为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案为：提供一种如上述互动式LED显示装置的显示方法，其特征在于其工作包括以下步骤：

步骤001：配置互动传感器；

步骤002：互动传感器将感应量传递到互动有效感应系统；

步骤003：互动有效感应系统判断当前接收到的感应量值为互动有效状态或非互动有效状态；

步骤004：互动有效感应系统配置对应的输出状态；

步骤005：单元信息采集系统收集互动有效感应系统的状态并将数据存放在自身内存中；

步骤006：控制终端将从所有单元信息采集系统中读取LED屏的互动有效数据；

步骤007：控制终端根据互动有效数据对显示画面进行控制显示。

其中，所述互动有效感应系统的工作包括以下步骤：

步骤200：互动有效感应系统上电开始工作；

步骤201：互动有效感应系统根据预设的程序进行初始化，对互动有效阈值(触发阀值)、噪声阈值、滤波方式等工作参数进行预配置；

步骤：202：互动有效感应系统根据互动传感器的感应量更新互动有效阈值(触发阀值)的感应基础值；

步骤204：互动有效感应系统检测互动传感器并读出感应量；

步骤206：通过对读出的感应量与互动有效阈值相比较，判断当前是否有互动有效活动，如“否”，则进入步骤203，进而进入步骤202，如“是”，则进入步骤“207”；

步骤203：将输出状态配置为未触发状态；

步骤207：将输出状态配置为触发状态，互动有效感应系统开启定时器；

步骤205：判断触发状态是否超时，如“否”，则回到步骤204，如“是”，则回到步骤202。

更进一步地，所述单元信息采集系统的工作包括以下步骤：

步骤300：单元信息采集系统上电开始工作；

步骤301：根据自身的程序配置进行初始化，分配用于互动有效感应系统的输出捕获中断，并根据当前的需要配置特定的通讯通道；

步骤302：在中断配置完成后，单元信息采集系统便会进入低功耗模式，等待中断唤醒；

步骤303：当互动有效感应系统的输出状态发生改变，单元信息采集系统会将其捕获，并触发中断；

步骤304：单元信息采集系统会获取自身所携带的所有互动有效感应系统的互动有效输出状态；

步骤305，对获取的状态数据进行整合，存入内存中后再次进入低功耗模式；

步骤306：当控制终端发来通讯请求后，单元信息采集系统进入通讯中断；

步骤307：根据通讯数据中所包含的地址信息，将该地址的包含互动有效信息在内的数据上报给控制终端，上报结束后若无其他中断响应，则再次进入低功耗模式等待中断。

更优的，所述控制终端的工作包括以下步骤：

步骤400：控制终端启动程序；

步骤401：根据程序预定配置通讯以及显示画面的相关参数，并配置用于发送通讯请求的计时器；

步骤402：将画面发送到LED模组，使其显示画面；

步骤403：等待用于发送通讯请求的计时器到时；

步骤404：当计时器到时后，控制终端发送通讯请求，等待单元信息采集系统上报数据；

步骤405：在成功接收到单元信息采集系统上报的数据后，分析有效数据，提取互动有效感应相关的数据段，并根据该数据和预设的控制程序对画面参数进行更改或保持不变，参数配置结束后，回到步骤402，对画面显示进行控制显示。

其中，所述步骤402中的画面发送是通过控制终端到发送卡，再到接收卡，再到LED单元，最后到LED模组的传输方式。

本发明上下文中所提及的有关术语解释如下：

“互动有效”——是指输入的可检测物体(如：人体或具有一定电阻率的物体)在触碰或接近载有互动传感器的LED模组时触发传感器从而使互动有效感应系统正常输出互动有效信号的事件，“互动有效状态”也即“触发状态”。

“误触发”——是指输入的可检测物体(如：人体或具有一定电阻率的物体)在未触碰或接近载有互动传感器的LED模组时，触发传感器从而使互动有效感应系统输出互动有效信号的事件。例如，误触发包括由于外界温度或者气压的变化或者水滴到互动有效面板而引起互动有效感应系统触发所而产生的信号。

“互动有效阈值”——是指互动传感器通过互动有效感应系统能够互动有效地使互动有效感应系统输出互动有效信号的感应量值，也可称为“触发阀值”。

“噪声阈值”——是指互动传感器通过互动有效感应系统能够在误触发的情况下不足以使互动有效感应系统输出互动有效信号的感应量值。

“感应基础值”——是指互动有效感应系统随着外界环境变化，在非触发的情况下，互动传感器所产生的感应量。

“触发失效”——是指互动有效输入的可检测物体(如：人体或具有一定电阻率的物体)在触碰或接近载有互动传感器的LED模组时触发传感器但未能使互动有效感应系统正常输出互动有效信号的事件。

附图说明

图1为本发明实施例一种互动式LED显示装置结构示意图；

图2为本发明实施例一种互动式LED显示装置显示工作流程图；

图3为本发明实施例一种互动式LED显示装置中互动有效感应系统工作流程图；

图4为本发明实施例一种互动式LED显示装置中单元信息采集系统的工作流程图；

图5为本发明实施例一种互动式LED显示装置中控制终端的工作流程图。

具体实施方式

为了能更清楚地阐述本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的实施例做简要地说明，很显然，对实施例及附图的描述仅是为了说明本发明的技术方案，在本领域普通技术人员能理解的背景下，本发明的保护范围不限于实施例及附图。

如图1所示，一种互动式LED显示装置，该互动式LED显示装置包括控制终端100、单元信息采集系统101、LED模组102、互动有效感应系统103以及互动传感器104，其中所述控制终端100与若干单元信息采集系统101电联接，每个单元信息采集系统101与若干LED模组102电联接，每个LED模组102与若干互动有效感应系统103电联接，每个互动有效感应系统103与一个互动传感器104电联接，当然，根据不同的涉及需要每个互动有效感应系统103也可以电联接多于一个的互动传感器104。

所述互动传感器104为物理量传感器，包含但不限于重量传感器、电容传感器及红外反射传感器等。

上述实施例方案中的控制终端100为计算机，单元信息采集系统101为微控制器。

图1中箭头表示实施例通讯方向。

工作状态下，互动传感器104会一直处于互动检测状态，并将自身产生的感应量实时传递到互动有效感应系统103，而互动有效感应系统103会在检测互动传感器104的感应量的同时判断当前产生的感应量为互动有效状态或非互动有效状态，并根据当前的状态配置自身的输出状态。当互动有效感应系统103的输出状态发生变化时会被单元信息采集系统101捕获到，从而进入捕获中断，在该中断中，单元信息采集系统101会采集自身所携带的所有互动有效感应系统103的输出状态，并将这些输出状态解析为互动有效数据存放在自身内存中，等待控制终端100发来的通讯中断。此时的控制终端100作为数据采集的最终环节，作用是将从所有单元信息采集系统中采集LED屏的互动有效数据，通过这些数据来控制LED模组的画面显示，以达到互动功能。

本发明提供的一种如上述互动式LED显示装置的显示方法，其实施例如图2所示，其工作包括以下步骤：

步骤001：配置互动传感器，该互动传感器一直处于互动检测状态；

步骤002：互动传感器将感应量传递到互动有效感应系统；

步骤003：互动有效感应系统在检测互动传感器感应量的同时判断当前接收到的感应量值为互动有效状态或非互动有效状态；

步骤004：互动有效感应系统根据当前的状态配置自身对应的输出状态；当互动有效感应系统的输出状态发生变化时会被单元信息采集系统101捕获到，从而进入捕获中断；

步骤005：单元信息采集系统收集互动有效感应系统的状态并将数据存放在自身内存中，等待控制终端100发来的通讯中断；

步骤006：控制终端将从所有单元信息采集系统中读取LED屏的互动有效数据；

步骤007：控制终端根据互动有效数据对显示画面进行控制显示。

其中，如图3所示，所述互动有效感应系统的工作包括以下步骤：

步骤200：互动有效感应系统上电开始工作；

步骤201：互动有效感应系统根据预设的程序进行初始化，对互动有效阈值(触发阀值)、噪声阈值、滤波方式等工作参数进行预配置；

步骤：202：互动有效感应系统根据互动传感器的感应量更新互动有效阈值(触发阀值)的感应基础值；

感应基础值的大小将直接影响每次互动有效感应系统每次检测计算出的感应量。且正是因为本实施例中存在感应基础值这一变量，使得整个感应系统对于恶劣环境具有较强的适应性。具体为当外界环境发生变化时(如：温度升高或降低、湿度增大或减小、LED模组上方存在非有效遮挡时)，互动传感器的感应量也会随之逐渐增大或减小，而此时的感应量并不能给以互动有效感应系统准确判断此时的互动有效状态，但由于此实施例中感应基础值会随着互动系统在无互动有效状态的感应量实时更新，所以即使在感应传感器(如人体感应传感器)的感应量发生变化后，互动有效感应系统仍能准确判断互动有效状态。

步骤204：互动有效感应系统检测互动传感器并读出感应量；

步骤206：通过对读出的感应量与互动有效阈值相比较，判断当前是否有互动有效活动，如“否”(感应量小于互动有效阈值)，则进入步骤203(将互动有效感应系统的输出配置为未互动有效状态)，进而进入步骤202(根据此次读出的感应量，继续更新感应基础值)，如“是”(感应量大于互动有效阈值)，则进入步骤“207”(互动有效感应系统将输出配置为互动有效状态)；

步骤203：将输出状态配置为未触发状态；

步骤207：将输出状态配置为触发状态，互动有效感应系统开启定时器；

步骤205：判断触发状态是否超时，如“否”，则回到步骤204(再次读取当前互动传感器的感应量)，如“是”，则回到步骤202(根据之前读出的感应量继续更新感应基础值)。

更进一步地，如图4所示，所述单元信息采集系统的工作包括以下步骤：

步骤300：单元信息采集系统上电开始工作；

步骤301：根据自身的程序配置进行初始化，分配用于互动有效感应系统的输出捕获中断，并根据当前的需要配置特定的通讯通道；

步骤302：在中断配置完成后，单元信息采集系统便会进入低功耗模式，等待中断唤醒；

步骤303：当互动有效感应系统的输出状态发生改变，单元信息采集系统会将其捕获，并触发中断；

步骤304：单元信息采集系统会获取自身所携带的所有互动有效感应系统的互动有效输出状态；

步骤305，对获取的状态数据进行整合，存入内存中后再次进入低功耗模式；

步骤306：当控制终端发来通讯请求后，单元信息采集系统进入通讯中断；

步骤307：根据通讯数据中所包含的地址信息，将该地址的包含互动有效信息在内的数据上报给控制终端，上报结束后若无其他中断响应，则再次进入低功耗模式等待中断。

更优的，如图5所示，所述控制终端的工作包括以下步骤：

步骤400：控制终端启动程序；

步骤401：根据程序预定配置通讯以及显示画面的相关参数，并配置用于发送通讯请求的计时器；

步骤402：将画面发送到LED模组，使其显示画面；画面传输的方式有多种，本实施例中的传输过程是控制终端到发送卡，再到接收卡，再到LED单元，再到LED模组。

步骤403：等待用于发送通讯请求的计时器到时；

步骤404：当计时器到时后，控制终端发送通讯请求，等待单元信息采集系统上报数据；

步骤405：在成功接收到单元信息采集系统上报的数据后，分析有效数据，提取互动有效感应相关的数据段，并根据该数据和预设的控制程序对画面参数进行更改或保持不变，参数配置结束后，回到步骤402，对画面显示进行控制显示。

通过以上步骤完成从互动传感器到互动有效感应系统到单元信息采集系统再到控制终端最后回到LED模组的整套控制显示过程。

本发明通过感应基础值会随着互动系统在无互动有效状态的感应量实时更新，即使在人体传感器的感应量发生变化后，互动有效感应系统仍能准确判断互动有效状态，这一技术克服了背景技术中所提及的传感器因外界环境的改变而受到影响，当其处于高温、高湿环境，或屏体表面存在物体干扰(如显示互动表面如存在如灰尘、水、或者其他遮挡物)时，其互动检测性能会大幅降低，甚至造成误触发或触发失效的问题，极大地提高了互动显示的质量和效果。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，不应认为是对发明保护范围的限制，本发明除用于互动式LED显示屏领域外，也可应用于其他任何相近领域。