一种可多方向级联的led光立方驱动方法
【专利摘要】本发明涉及公开了一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，包括至少两个光立方、两个微控制器、一个总控制器、一个电源和相应的连接线，所述方法为：首先为每一个光立方设定编号；然后总控制器通过SPI总线将需显示数据发送至与其相连接的光立方，所述光立方再将数据传送给与该光立方相连的其他光立方，其他光立方再传送给与之相连的光立方，以此类推，将数据通过SPI总线传送到所有级联的光立方；各光立方根据各自对应编号选取该编号对应的显示数据；最后总控制器通过发送高电平或低电平信号控制所有级联的光立方同步显示或同步关停。本发明方法可多方向级联的LED光立方驱动方法简单高效，可以实现向四个方向级联，拼接成一个大的光立方。
【专利说明】一种可多方向级联的LED光立方驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示【技术领域】，具体是一种可多方向级联的LED光立方驱动方法。
【背景技术】
[0002]光立方，一种将多个LED阵列层叠组成的立体显示阵列，一般的光立方是由长宽高都是8个LED按照等间距排列的立方体。一个8*8*8的光立方由512个LED组成，一个16*16*16的光立方由4096个LED组成。对于8*8*8的光立方，可以显示简单的3D图形，而且用户可以自己编写程序让它显示各种动态的效果。对于16*16*16的光立方，由于LED数量比8*8*8多了 8倍，可以显示更丰富的动态的三维图形，还可以显示动态的三维文字。这种光立方可以作为非常漂亮的立体景观灯、可以用于显示三维图形便于观看，甚至可以显示真正的3D动画。
[0003]但是目前市面上的光立方主要都是8*8*8点阵,少量是16*16*16点阵,这些点阵都存在两点不足。
[0004]1、这样的点阵数量能显示的内容非常有限，只能显示非常简单的动画，比如箭头、笑脸、文字等等，无法显示更丰富的图案。
[0005]2、目前的光立方是不能级联或者只能单向级联，即只能朝一个方向级联成一条直线，无法向其他方向级联。因此无法拼接出一个大的光立方，也就无法显示更为丰富的内容。
[0006]为解决以上问题，需要提出一种可以多方向级联的LED光立方驱动方法。这样能够朝四个方向级联成一个大的光立方。这种级联的技术基于SPI等串行通信的一主机多从机的连接方法。每一个光立方都是一个从机，由主机控制。
[0007]经过检索我们发现有三个专利与本专利有部分共通之处，但是与本专利都有本质的区别。专利申请号为201320235516.5，专利名称为《一种可扩展的万能LED模板及由其组成》虽然描述的LED点阵也是可以拼接的，但是它描述的是可以拓展的LED模板的结构设计，而本专利描述的是多个立体LED点阵进行级联的驱动方法，与本专利有本质的区别；本专利的驱动方法采用的是串行通信方式进行互相通信，可以由一个总控制板控制各个光立方拼接为一个大的光立方，这个大的光立方可以显示更多更丰富的3D动画效果，而专利《一种可扩展的万能LED模板及由其组成》描述的是结构方面的拓展，没有涉及驱动方法；本专利描述的参与级联的LED光立方本身是立体实心的LED点阵，多个光立方级联可以拼接成一个更大的光立方，由于这个大的光立方也是实心的，内部由非常多的LED组成，所有可以显示真正的三维的动画，而专利《一种可扩展的万能LED模板及由其组成》描述的立体LED广告灯是由六片LED模板搭建出一个立体，相当于立方体的六个表面，虽然结构上是立体的，但是六个面显示的内容都是二维的平面的内容，显然没有真正的三维效果。专利申请号为201010566911.2，专利名称为《一种立体LED显示屏》和专利申请号为201110218720.1，专利名称为《层叠LED显示屏以及基于LED技术的立体显示器》中描述的虽然都涉及到三维LED点阵，而本专利描述的是多个立体LED点阵进行级联的驱动方法，那两个专利都是描述单个三维LED点阵的设计方法，不涉及多个三维LED点阵也不涉及多个三维LED点阵的级联方法，与本专利有本质的区别。由于它们不涉及多个光立方的级联，它们没办法显示出更多更大更丰富的3D动画。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于解决目前光立方点阵数量有限且不能多方向级联的缺点，本发明提供一种可以向前后左右四个方向级联的LED光立方驱动方法。
[0009]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，包括提供至少两个光立方、两个微控制器、一个总控制器、至少一个电源和相应的连接线，其特征在于:按以下步骤实现，
501:为每一个光立方设定编号；
502:总控制器通过SPI总线将显示数据发送至与其相连接的第一级光立方的微控制
器；
S03:所述总控制器通过第一级光立方的电气连接线将显示数据传送到第二级光立方的微控制器，以此类推，将数据通过SPI总线传送到所有级联的光立方的微控制器；
S04:各光立方根据各自对应编号选取该编号对应的显示数据，并由所述总控制器控制显不O
[0010]在本发明实施例中，所述步骤S04中总控制器控制显示是通过拉高或拉低电平来控制所有级联的光立方同步显示或同步关停，以同时显示出各种图案。
[0011]在本发明实施例中，所述光立方的连接方式为:所述总控制器连接第一级光立方，所述第一级光立方至少连接有一个第二级光立方，再由所述第二级光立方连接至由光立方级联构成的光立方网中。
[0012]在本发明实施例中，所述光立方为一种层叠LED显示阵列；所述层叠LED显示阵列至少由两个LED显示阵列等距离平行叠加成三维结构；所述LED显示阵列至少由两个2*2LED阵列组成；所述层叠LED显示阵列底面为PCB电路板。
[0013]在本发明实施例中，所述PCB电路板为正方形；所述各PCB电路板上均设有驱动LED的电路以及一个微控制器；所述PCB电路板四边的中间各设有一个连接至总控制器或其他光立方的接口。
[0014]在本发明实施例中，所述微控制器为嵌入式微控制器，该微控制器连接至各接口 ；所述微控制器通过PCB电路板上的逻辑器件控制光立方的所有LED。
[0015]在本发明实施例中，所述微控制器至少能引出4个I/O 口。
[0016]在本发明实施例中，所述各接口均包括VCC、SYN、SCLK, MOS1、MISO和GND六个连接点，该六个连接点在PCB电路板上均电气连接；所述SYN、SCLK、M0SI和MISO四个连接点均通过两个逻辑非门与其他接口的对应连接点连接；所述SCLK、M0SI和MISO是基于SPI总线的通信接口。
[0017]在本发明实施例中，所述总控制器为嵌入式微控制器，该总控制器至少包括两个
通信接口。
[0018]在本发明实施例中，所述两个通信接口，其中一个通信接口包括VCC、SYN、SCLK,MOS1、MISO和GND六个连接点，该通信接口连接至光立方；另一个通信接口为USB 口、串口或网口，该通信接口连接至PC设备。
[0019]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明为光立方提供了一种可以多方向级联的方法，弥补光立方点阵数量少且只能单方向级联的问题；通过本发明可以拼接出一个大的光立方，能显示更多的内容，更丰富的三维动画效果；本方案方法实现简单、高效。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为单个光立方的结构图。
[0021]图2为三个光立方级联的立体图实施例。
[0022]图3为三个光立方级联的电路原理图。
[0023]图4为四个光立方级联的俯视图实施例。
[0024]附图标记说明:1为LED ;2为单层LED显示阵列；3、12、13、14、15、16、17均为光立方；4为微控制器；5为接口 ；6为电源接口 ；7为与光立方连接的接口 ；8为总控制器；9为与PC连接的接口 ；10为逻辑非门；11为PCB电路板。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0026]本发明提供了一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，包括提供至少两个光立方、两个微控制器、一个总控制器、至少一个电源和相应的连接线，其特征在于:按以下步骤实现，
501:为每一个光立方设定编号；
502:总控制器通过SPI总线将显示数据发送至与其相连接的第一级光立方的微控制
器；
503:所述总控制器通过第一级光立方的电气连接线将显示数据传送到第二级光立方的微控制器，以此类推，将数据通过SPI总线传送到所有级联的光立方的微控制器；
504:各光立方根据各自对应编号选取该编号对应的显示数据，并由所述总控制器控制显不O
[0027]所述步骤S04中总控制器控制显示是通过拉高或拉低电平来控制所有级联的光立方同步显示或同步关停，以同步显示出各种图案。
[0028]所述光立方的连接方式为:所述总控制器连接第一级光立方，所述第一级光立方至少连接有一个第二级光立方，再由所述第二级光立方连接至由光立方级联构成的光立方网中。
[0029]以下为本发明的具体实施例。
[0030]如图1-图4所示，光立方3是一种层叠LED显示阵列，所述层叠LED显示阵列至少由两个单层LED显示阵列2叠加成三维结构，所述单层LED显示阵列2至少有2*2个LEDl组成，所述层叠LED显示阵列底面是PCB电路板11 ;该PCB电路板11上有LED驱动电路和微控制器4，由所述微控制器4控制光立方3的显示。
[0031]每个单层LED显示阵列2按照预定的距离平行层叠，各LEDl间的距离也与预定距离相等，预定距离为0.5 — 10cm。[0032]PCB电路板11上还设有四个相同的接口 5引出，所述各接口 5位于PCB电路板11上每个边缘的中间。
[0033]如图2所示，本发明公开了一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，包括光立方
3、底面PCB板上的微控制器4 (本实施例中，该微控制器4为嵌入式微控制器)、底面PCB板上的接口 5、电源接口 6、连接线、总控制器8，与光立方连接的接口 7和与PC连接的接口 11 ;所述的光立方3有四个接口 5，所述四个接口 5分别位于PCB板的四个边缘中间；所述的总控制器8通过与光立方连接的接口 7连接到一个光立方12，通过所述的光立方12的接口 5再连接到光立方3和光立方13 ;这样图2的三个光立方都与控制器8有电气连接；按照这种级联方法，光立方12、光立方3和光立方13都可以继续级联其他光立方。
[0034]接口 5可以通过连接线连接到一个总控制器8 ;所述总控制器8是一个嵌入式微控制器；所述总控制器8有至少有两个通信接口，其中一个与光立方连接的接口 7与光立方3上的接口 5 —致，有VCC、SYN、SCLK、MOS1、MISO、GND六个连接点，可以连接到光立方3的接口 5上；所述总控制器8的另一个与PC连接的接口 9可以是USB接口、串口、网口等，所述与PC连接的接口 9可以连接到PC ;SYN、SCLK、M0S1、MIS0四个连接点分别经过逻辑非门10连接到所述PCB电路板11上的微控制器4 ;各个光立方直接通过SPI通信协议进行通信；所述的SYN为同步线，起到对各个光立方的同步控制。
[0035]如图4的四个光立方级联的俯视图所示，总控制器8与光立方14连接，光立方14再与光立方15、光立方16级联，光立方15和光立方16又都和光立方17级联，这样图4总控制器8就与四个光立方都有电气连接；图4的四个光立方的其他接口 5又可以级联其他光立方，按照这种级联方法就可以将多个光立方拼接成一个大的光立方；总控制器8可以通过与PC连接的接口 9连接到PC，PC可以将要显示的数据和指令发送给总控制器8，然后由总控制器8控制所有光立方的显示。
[0036]如图3的总控制器与三个光立方相连的电路原理图所示，每个接口 5上有6个连接点，分别是VCC、SYN、SCLK、M0S1、MIS0、GND ;级联时VCC与GND电气连接；总控制器8与光立方上的微控制器4的SYN、SCLK、M0S1、MIS0都经过了两次逻辑非门10 ;图中SYN、SCLK,MOSI的信号方向是由总控制器8到光立方上的微控制器4,图中MISO的信号方向是由光立方上的微控制器4到总控制器8 ;图3中总控制器8与3个光立方的微控制器4都相连，所述3个光立方是并联在一起，所以总控制器8发送的数据3个光立方的微控制器4都能接收；SCLK、MOSI, MISO为SPI总线的三条线，总控制器8与各个光立方的微控制器4之间就通过SPI通信协议传送数据；图3中，每个光立方都预先设定了自己的编号，发送数据时，总控制器8将数据发送出去，级联的光立方的微控制器4都能收到数据，各个光立方的微控制器4根据自己的编号选取属于自己的那部分数据用于显示，将不需要的数据丢弃；总控制器8通过拉高或者拉低SYN线的电平来通知级联的所有光立方同步显示或者同步关停；按照这种电路连接方式，可以一直级联多个光立方，并且每个光立方的电路连接都是并联的，因此都可以与总控制器8通信。
[0037]所述总控制器8还可以通过连接线与电脑连接，由电脑的上位机通过USB接口或串口或网口控制总控制器8，然后控制所有级联的光立方3的显示。
[0038]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，包括提供至少两个光立方、两个微控制器、一个总控制器、至少一个电源和相应的连接线，其特征在于:按以下步骤实现， 501:为每一个光立方设定编号； 502:总控制器通过SPI总线将显示数据发送至与其相连接的第一级光立方的微控制器； 503:所述总控制器通过第一级光立方的电气连接线将显示数据传送到第二级光立方的微控制器，以此类推，将数据通过SPI总线传送到所有级联的光立方的微控制器； 504:各光立方根据各自对应编号选取该编号对应的显示数据，并由所述总控制器控制显不O
2.根据权利要求1所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述步骤S04中总控制器控制显示是通过拉高或拉低电平来控制所有级联的光立方同步显示或同步关停，以同时显示出各种图案。
3.根据权利要求1所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述光立方的连接方式为:所述总控制器连接第一级光立方，所述第一级光立方至少连接有一个第二级光立方，再由所述第二级光立方连接至由光立方级联构成的光立方网中。
4.根据权利要求1所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述光立方为一种层叠LED显示阵列；所述层叠LED显示阵列至少由两个LED显示阵列等距离平行叠加成三维结构；所述LED显示阵列至少由两个2*2 LED阵列组成；所述层叠LED显示阵列底面为PCB电路板。
5.根据权利要求4所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述PCB电路板为正方形；所述各PCB电路板上均设有驱动LED的电路以及一个微控制器；所述PCB电路板四边的中间各设有一个连接至总控制器或其他光立方的接口。
6.根据权利要求5所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述微控制器为嵌入式微控制器，该微控制器连接至各接口 ；所述微控制器通过PCB电路板上的逻辑器件控制光立方的所有LED。
7.根据权利要求6所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述微控制器至少能引出4个I/O 口。
8.根据权利要求5或6所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述各接口均包括VCC、SYN、SCLK, MOS1、MISO和GND六个连接点，该六个连接点在PCB电路板上均电气连接；所述SYN、SCLK, MOSI和MISO四个连接点均通过两个逻辑非门与其他接口的对应连接点连接；所述SCLK、MOSI和MISO是基于SPI总线的通信接口。
9.根据权利要求1所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述总控制器为嵌入式微控制器，该总控制器至少包括两个通信接口。
10.根据权利要求9所述的一种可多方向级联的LED光立方驱动方法，其特征在于:所述两个通信接口，其中一个通信接口包括VCC、SYN、SCLK、MOS1、MISO和GND六个连接点，该通信接口连接至光立方；另一个通信接口为USB 口、串口或网口，该通信接口连接至PC设备。
【文档编号】G09G3/32GK103794178SQ201410064774
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】林志贤, 叶芸, 郭太良, 林金堂, 陈笃钦, 江龙强, 黄敦博, 谢雅佳 申请人:福州大学