基于直流电机的旋转显示装置的制作方法

本发明涉及显示器和电子技术领域，尤其是一种基于直流电机的旋转显示装置。

背景技术：

视觉暂留，即人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失的这一现象，原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒。现代社会对信息宣传的需求非常大，电子广告已经涵盖了人们日常生活中的方方面面，成为生活中必不可少的组成部分，而更加简捷与新颖的信息传递方式，无疑会给人们带来耳目一新的感受。

目前人们所看到的绝大多数的led平面显示屏，由一个个小的led模块面板组成，采用动态扫描的方式，同时又分为8行扫描和16行扫描两种。这种led显示屏的优点是亮度高、寿命长、视角大、易与计算机接口、支持软件丰富等，但随着经济的发展，传统的led显示屏已无法满足人们日益增长的需求，具体表现在以下几个方面：1、传统显示屏整个显示面积全由led构成，硬件连接复杂，器件数目多，成本高；2、由于显示屏是一个平面，有一定的视角限制；3、传统显示屏画面单调，缺乏吸引力，容易使人产生审美疲劳。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于直流电机的旋转显示装置，能够保证人眼的多方位查看而不失真，避免诸多不便。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于直流电机的旋转显示装置，包括：显示模块、传动杆、连轴器和电机；显示模块包括pcb板、锂电池、stm32开发板和led灯珠；pcb板绘制成圆形作为led灯珠的支撑板，将led灯珠焊接在圆形边缘，在pcb板的背面固定有锂电池进行供电，在pcb板的正面将stm32开发板与pcb板通过焊盘固定，通过内有引线将led灯珠的引脚与stm32开发板的对应引脚相连接；显示模块位于最顶部，通过传动杆和连轴器与底部的电机相连。

优选的，stm32开发板通过时钟控制算法对led灯珠的亮灭时间进行控制，时钟控制算法具体为：由于电机时钟频率固定，对于二值化图形上不同的点亮灭时间固定，因而可算出时间间隔；同时由于二值化图的影响，led在不同时刻的量灭状态不同，将计算出的时间间隔以及二值化数据输入以供stm32开发板读取，从而达到控制，其中：t＝1/f。

优选的，圆形pcb板将led灯珠焊接在圆形边缘形成圆弧。

优选的，显示模块进行图像显示时，将所需处理的图像变成灰度图模式，使用matlab对图像进行处理实现二值化，得到关于0和1的数据表，0和1分别代表该位置led的灭和亮，将数据表加入程序中，stm32开发板读取数据表，实现对led的精准控制。

优选的，选取世界地图和中国地图作为图像，旋转显示装置成为了地球仪。

优选的，pcb板上连接led灯珠的接口采用双排布线的方式。

本发明的有益效果为：实现了电机带动镶嵌led的模型转动，并显示出了世界地图及中国地图图案；可实现除了地图以外多种复杂图案，主观能动性强；采用的蓝色led贴片式灯珠，亮度高；将锂电池、电机、pcb和stm32控制板等合为一体，并将外观作精致修饰；自行绘制pcb板拥有主观能动性；可使人360°全方位无死角地观看图像；相比较于传统的led显示屏来说，利用了更少的led和io口来实现复杂图像，硬件连接更加简单，工艺不复杂；可以给人眼前一亮的感觉，不会产生审美疲劳；具有深远的教育意义，可用于教学器材等等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的硬件结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种基于直流电机的旋转显示装置，包括：显示模块、传动杆、连轴器和电机；显示模块包括pcb板、锂电池、stm32开发板和led灯珠；pcb板绘制成圆形作为led灯珠的支撑板，将led灯珠焊接在圆形边缘，在pcb板的背面固定有锂电池进行供电，在pcb板的正面将stm32开发板与pcb板通过焊盘固定，通过内有引线将led灯珠的引脚与stm32开发板的对应引脚相连接；显示模块位于最顶部，通过传动杆和连轴器与底部的电机相连。

本发明围绕旋转三维显示屏的关键技术设计重点开展工程化技术研究，利用人眼的视觉暂留原理实现人们对图像的感知和观测。整个模型仅采用92个led贴片式灯珠实现了复杂图像如世界地图的显示，大大地节约了硬件资源，同时使得硬件连接变得简单；采用自制的pcb板，此处根据我们的需要制作为圆形，同时作为焊接led灯的载体将灯珠焊接在pcb板的圆形边缘，以达到旋转成球体的效果，将控制板固定在pcb板正面；将驱动电机的电源和控制电路供电电源分开，其中控制电路供电电源采用锂电池固定在pcb板的背面，从而避免了绕线的干扰，电机采用5v电源供电然后利用驱动转化为24v电机所需电压的方式进行供电，与电机的下部连接，大大地减少了干扰；pcb板上连接led的接口采用双排布线的方式，减小了pcb板的面积，从而大大减弱了空气阻力，同时也减轻了模型重量，从而减小了电机抖动带来的干扰。

软件编程部分，主要实现的是led状态的控制，从而形成所需图像。选取两幅图像，一幅世界地图，一幅中国地图。将所需处理的图像变成灰度图模式，接着使用matlab对图像进行处理编程实现二值化，得到关于0、1的数据表，其中“0”代表该位置led灭，“1”代表该位置led亮。在对stm32开发板编程时，将上述比表格加入程序中，使得stm32开发板读此数据，从而实现对led阵列的精准控制。

本发明可有以下几种应用：1、在教育教学课堂上，老师展示这一方地球仪，不仅勾起同学们对地理地球知识探索的欲望，也让同学们对科技世界充满好奇；2、在展览馆中，时常需要演示某些特定的场景更迭变迁，或者某些图像、虚拟构思的展示等等，使用此球形显示器，让前来观看的人可360°无死角观看，也增加代入感；3、在某个巨大的广场，需要放置一块显示屏，即可采用此球形显示屏，可播放日常广告、城市短片、公益宣传等。

本发明针对传统led显示屏的不足，提出了一种全新的通过旋转利用人的视觉暂留原理来产生三维图像的一种显示方式，很好的解决了传统led屏所带来的不足。系统能够很大程度上利用较少的led器件来实现三维图像的显示，让人360度无死角的观测显示图像，给人眼前一亮的感觉，从而极具吸引力。

本发明提供了一种新型显示地球仪，利用圆弧的旋转及控制led的亮灭来形成球面和图案控制，从而在原有传统地球仪的基础上，增加了趣味性、3d效果及能动性，相比于传统的地球仪，此地球仪装置更加新颖独特，更具观赏性及教学意义。研究表明，该种显示可以方便地应用于环形、圆形、柱面、球面等非矩形旋转场合，只需要更换其硬件显示部分的外形，就可以在多种形状中互相转换，成本低、可靠性高，应用前景良好。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于直流电机的旋转显示装置，包括：显示模块、传动杆、连轴器和电机；显示模块位于最顶部，通过传动杆和连轴器与底部的电机相连。本发明实现了电机带动镶嵌LED的模型转动，并显示出了世界地图及中国地图图案；将锂电池、电机、pcb和STM32控制板等合为一体，并将外观作精致修饰；可使人360°全方位无死角地观看图像；相比较于传统的LED显示屏来说，利用了更少的LED和IO口来实现复杂图像，硬件连接更加简单，工艺不复杂；具有深远的教育意义，可用于教学器材等等。

技术研发人员：张家雨;陈知雨;曹晶;薛文杰;蔺文睿;丁一凡
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2017.08.23
技术公布日：2017.12.22