一种多功能车载移动显示装置的制作方法

本发明涉及自行车设备领域，尤其涉及一种多功能车载移动显示装置。

背景技术：

如今，在大中型城市，移动广告业务已经成为城市的一大特色，但其主要以车载移动广告、公交站台广告为主，其显示载体主要以LED电子显示屏、LCD液晶显示屏为主。对于自行车，由于其作为广告载体较小，将广告设置在自行车上的技术至今还很少有人去研发。同时，现有的广告通常是静态广告，广告效果不明显；目前结合自行车的运动机制的广告显示技术还没有。此外，现有的广告是由大厂商提供，其内容在一定地域或时间内相对固定，个性化不强。

技术实现要素：

本发明就上述技术问题，提出了一种多功能车载移动显示装置。

本发明所提出的技术方案如下：

本发明提出了一种多功能车载移动显示装置，包括移动显示模块，该移动显示模块包括设置在车轮周向上的多个LED指示灯阵，设置在车轮上、用于检测车轮取向的位置传感器，以及用于根据车轮取向确定多个LED指示灯阵分别相对于车轮轴的方向，并在当任意一LED指示灯阵相对于车轮轴的方向处于预设方向上时，控制该LED指示灯阵以预设发光模式发光的第二MCU；

移动显示模块包括分别与第二MCU和多个LED指示灯阵电性连接、用于在第二MCU的控制下分别驱动多个LED指示灯阵发光的第二LED驱动器。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，位置传感器包括随车轮的转动而转动的绝缘屏蔽罩，周向安装在绝缘屏蔽罩内壁上的多个导电件，以及可活动地设置在绝缘屏蔽罩中、用于在重力的作用下使多个导电件中位于最低位置的两个导电件电连接的导电球；第二MCU的多个引脚分别与多个导电件对应连接，用于探测多个导电件中电连接的两个导电件，从而检测出车轮取向。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，移动显示模块还包括与第二MCU电性连接的存储器模块，与第二MCU电性连接、用于接收与广告信息对应的发光模式并将其发送给第二MCU、再由第二MCU存储于存储器模块中的无线通信模块。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，移动显示模块还包括与第二MCU电性连接、用于接收与广告信息对应的发光模式并将其发送给第二MCU、再由第二MCU存储于存储器模块中的WiFi模块。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，移动显示模块还包括与第二MCU电性连接、用于检测外界光照强度的光照传感器，第二MCU用于接收光照传感器所检测的外界光照强度，并根据外界光照强度控制第二LED驱动器的工作状态。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，移动显示模块还包括与第二MCU电性连接的第二三轴加速度传感器，第二MCU用于接收第二三轴加速度传感器所获取的加速度值并根据该加速度值调整LED指示灯阵发光的发光模式。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，移动显示模块还包括第二电池，分别与第二电池和第二MCU电性连接、用于在第二MCU的控制下控制第二电池供电的第二电源管理模块，以及与第二电源管理模块电性连接的第二无线充电送电线圈。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，还包括用于给移动显示模块供电的电源产生模块；该电源产生模块包括太阳能电池板、发电机、分别与太阳能电池板和发电机电性连接的第一电源管理模块、与第一电源管理模块电性连接的第一电池以及与第一电源管理模块电性连接、用于控制太阳能电池板或发电机给第一电池充电的第一MCU；电源产生模块还包括与第一电源管理模块电性连接、用于给移动显示模块供电的第一无线充电送电线圈，第一MCU还用于通过第一电源管理模块控制第一电池给第一无线充电送电线圈送电。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，电源产生模块还包括与第一电源管理模块电性连接的电压转换模块，LED前车灯和分别与LED前车灯、电压转换模块以及第一MCU电性连接的第一LED驱动器。

本发明上述多功能车载移动显示装置中，电源产生模块还包括与第一LED驱动器电性连接的LED尾灯，以及与第一MCU电性连接的第一三轴加速度传感器；第一MCU用于当第一三轴加速度传感器检测到自行车处于减速状态时通过第一LED驱动器控制LED尾灯点亮，还用于当第一三轴加速度传感器检测到自行车处于静止状态时通过第一LED驱动器控制LED尾灯闪烁。

本发明的多功能车载移动显示装置，其包括设置在车轮周向上的多个LED指示灯阵，设置在车轮上、用于检测车轮取向的位置传感器，以及根据车轮取向来控制多个LED指示灯阵的发光模式的第二MCU；通过该技术方案，可以实现在任意一LED指示灯阵处于车轮轴的预设方向时，使该LED指示灯阵根据预设发光模式发光的效果。这样，在视觉暂留效应的作用下，人脑中会出现反应预设发光模式所对应的广告信息的静态画面的效果，本装置应用在自行车上，还可应用在电单车、摩托车、小轿车等交通工具上。本发明的多功能车载移动显示装置设计巧妙，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1示出了本发明实施例的多功能车载移动显示装置的移动显示模块的功能模块示意图；

图2示出了图1所示的移动显示模块的位置传感器的示意图；

图3示出了本发明实施例的多功能车载移动显示装置的电源产生模块的功能模块示意图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：现有的广告通常是静态广告，广告效果不明显；目前结合自行车的运动机制的广告显示技术还没有。此外，现有的广告是由大厂商提供，其内容在一定地域或时间内相对固定，个性化不强。就该技术问题，本发明提出了一种多功能车载移动显示装置，其包括设置在车轮周向上的多个LED指示灯阵，设置在车轮上、用于检测车轮取向的位置传感器，以及根据车轮取向来控制多个LED指示灯阵的发光模式的第二MCU；通过该技术方案，可以实现在任意一LED指示灯阵处于车轮轴的预设方向时，使该LED指示灯阵根据预设发光模式发光的效果。这样，在视觉暂留效应的作用下，人脑中会出现反应预设发光模式所对应的广告信息的静态画面或者运动画面效果。本发明的一种多功能车载移动显示装置设计巧妙，实用性强。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，图1示出了本发明实施例的多功能车载移动显示装置的移动显示模块的功能模块示意图。具体地，该移动显示模块包括设置在车轮周向上的多个LED指示灯阵10，设置在车轮上、用于检测车轮取向的位置传感器30，根据车轮取向来控制多个LED指示灯阵10的发光模式的第二MCU20。在本实施例中，LED指示灯阵10有四个，该四个LED指示灯阵10排列成十字架状，分别固定在车轮的四个取向的钢丝上。这样，由于LED指示灯阵10与车轮是相对静止的，当位置传感器30检测到车轮取向时，多个LED指示灯阵10分别相对于车轮轴的方向就是确定的。基于此，第二MCU20还用于根据车轮取向确定多个LED指示灯阵10分别相对于车轮轴的方向，并在当任意一LED指示灯阵10相对于车轮轴的方向处于预设方向上时，控制该LED指示灯阵10以预设发光模式发光。这样，相对于车轮轴的方向处于预设方向上的LED指示灯阵10总是采用同一的发光模式发光，在视觉暂留效应的作用下，人脑中会出现反应预设发光模式所对应的广告信息的静态画面以及运动画面的效果。

在本实施例中，移动显示模块包括分别与第二MCU20和多个LED指示灯阵10电性连接、用于在第二MCU20的控制下分别驱动多个LED指示灯阵10发光的第二LED驱动器40。

如图2所示，图2示出了图1所示的移动显示模块的位置传感器30的示意图。位置传感器30包括随车轮的转动而转动的绝缘屏蔽罩310，周向安装在绝缘屏蔽罩310内壁上的多个导电件320，以及可活动地设置在绝缘屏蔽罩310中、用于在重力的作用下使多个导电件320中位于最低位置的两个导电件320电连接的导电球330。第二MCU20的多个引脚分别与多个导电件320对应连接，用于探测多个导电件320中电连接的两个导电件320，从而检测出车轮取向。在本实施例中，导电件320为金属片，可以理解，导电件320还可以是非金属导电材料制成，如石墨、石墨烯等。导电件320的形状还可以是块状、柱状等。进一步地，在本实施例中，金属片有四块，周向安装在绝缘屏蔽罩310内壁上。导电球330为铁球，可以理解，导电球330还可以是铜球、银球等。如图2所示，铁球在重力作用下，卡在金属片2和金属片3之间，并使金属片2和金属片3电连接。此时，第二MCU20将会检测到车轮取向为向下取向；随着车轮顺时针转动，绝缘屏蔽罩310也随之顺时针转动，金属片2和金属片3将会顺时针向上运动，金属片4和金属片1将会顺时针向下运动，这样，铁球会运动到金属片3和金属片4之间，从而使金属片2和金属片3的电连接断开，并使金属片3和金属片4电连接，此时，第二MCU20将会检测到车轮取向为向左取向；以此类推，当车轮以及绝缘屏蔽罩310继续顺时针转动，铁球会卡在金属片1和金属片4之间，从而使金属片3和金属片4的电连接断开，并使金属片1和金属片4电连接，此时，第二MCU20将会检测到车轮取向为向上取向；当车轮以及绝缘屏蔽罩310继续顺时针转动，铁球会卡在金属片1和金属片2之间，从而使金属片1和金属片4的电连接断开，并使金属片1和金属片2电连接，此时，第二MCU20将会检测到车轮取向为向右取向。基于上述原理，第二MCU20实现检测车轮取向的功能。可以理解，在本实施例中，可辨识的车轮取向有四个，该四个车轮取向与四个多个LED指示灯阵10一一对应，当车轮处于某一可辨识的车轮取向时，与该车轮取向对应的LED指示灯阵10即从低功耗待机模式中进入正常工作模式，此时，第二MCU20便可基于预设发光模式控制该LED指示灯阵10发光。

进一步地，如图1所示，移动显示模块还包括与第二MCU20电性连接的存储器模块50，与第二MCU20电性连接、用于接收与广告信息对应的发光模式并将其发送给第二MCU20、再由第二MCU20存储于存储器模块50中的无线通信模块60。在这里，无线通信模块60仅只通过无线通信方式与局域网、城域网、互联网连接的模块。优选地，在本实施例中，移动显示模块还包括与第二MCU20电性连接、用于接收与广告信息对应的发光模式并将其发送给第二MCU20、再由第二MCU20存储于存储器模块50中的WiFi模块70。在本实施例中，发光模式采用二进制代码编写。在这里，广告信息可以为示爱信息、产品宣传信息等用于广而告之的信息。具体地，在一应用实施例中，用户采用WiFi模块70将手机与移动显示模块连接配对成功后，通过手机端APP输入想要显示的包含有字符或图案的广告信息；手机端APP对广告信息处理，从而生成二进制显示代码，手机端APP再将该二进制显示代码通过WiFi模块70发送给第二MCU20，再由第二MCU20保存在存储器模块50中。在这里，发光模式即为二进制显示代码，第二MCU20会调用存储器模块50中的二进制显示代码，驱动相对于车轮轴的方向处于预设方向上的LED指示灯阵10以发光模式发光。在这里，驱动多个LED指示灯阵10中的具体哪一个取决于位置传感器30所检测到的车轮取向。此外，在其他应用实施例中，用户可通过服务器后台将需要显示的文字或图案进行解析并生成二进制显示代码，再将该二进制显示代码通过无线通信模块60发送给第二MCU20并由第二MCU20存储于存储器模块50中。

进一步地，由于移动显示模块中LED指示灯阵10的发光效果外界光照情况密切相关，为了防止LED指示灯阵10在白天阳光强烈时显示不清楚所造成的电能损失，移动显示模块还包括与第二MCU20电性连接、用于检测外界光照强度的光照传感器270，第二MCU20用于接收光照传感器270所检测的外界光照强度，并根据外界光照强度控制第二LED驱动器40的工作状态。在具体应用中，用户或厂商会设置一个光照强度阈值，当光照传感器270所检测的外界光照强度低于光照强度阈值时，第二MCU20才会驱动第二LED驱动器40正常工作；通过这种手段，以作为LED指示灯阵10的显示工作的先决条件。

进一步地，为追踪用户的具体行程，移动显示模块还包括与第二MCU20电性连接的GPS模块80。在这里，移动显示模块采用GPS模块来实现用户的定位。

进一步地，为了获得更佳理想的广告信息的显示效果，移动显示模块还包括与第二MCU20电性连接的第二三轴加速度传感器90，第二MCU20用于接收第二三轴加速度传感器90所获取的加速度值并根据该加速度值调整LED指示灯阵10发光的发光模式。该发光模式包括LED指示灯阵10发光所显示的图样以及发光持续时间。优选地，LED指示灯阵10发光的发光模式要与自行车的行驶速度相适宜。第二三轴加速度传感器90校准LED指示灯阵10发光的发光模式的具体过程如下：由于移动显示模块固定在自行车车轮上，因此第二三轴加速度传感器将会跟随车轮运动；在运动过程中，第二三轴加速度传感器会以椭圆形轨迹随车移动，因此，第二三轴加速度传感器可以检测移动显示模块是否处于椭圆形的底端，从而可以校准多个LED指示灯阵10中哪一个LED指示灯阵10相对于车轮轴的方向最先处于预设方向上。进一步地，多个LED指示灯阵10的发光颜色可以相同，也可以不相同，于是可组成多种不同颜色的图案或文字组合，实现多彩的广告或用户自定义图形图案夜间骑行显示。上述利用人类视觉暂留效应，车轮在运动过程带动LED指示灯阵10运动，并在一段时间内进行扫描显示，其不同时候显示的内容在人脑中自动显示出整个图形或图案，从而使周围的人看到自行车车轮的文字或图案，从而起到广告效果或者趣味效果，同时还可告知周围的人，此处有自行车，请注意安全。

进一步地，移动显示模块还包括第二电池100，分别与第二电池100和第二MCU20电性连接、用于在第二MCU20的控制下控制第二电池供电的第二电源管理模块110，以及与第二电源管理模块110电性连接的第二无线充电送电线圈120。移动显示模块采用第二电池供电，通过第二MCU20控制第二电源管理模块110来实现智能化低功耗管理，比如，当第二三轴加速度传感器检测到自行车处于静止状态，且位置传感器没有发生位置变化时，通过第二电源管理模块去切断GPS模块、WiFi模块、无线通信模块和LED驱动模块的电源。

第二电池的充电除了通过第二无线充电送电线圈接收来自第一电源的电能外，还可通过在自行车锁位置放置一个U形磁铁，通过本装置导线切割蹄形磁铁的磁感线(本部分没有在图上标明)，从而产生电能，并通过第二电源管理模块给第二电池进行充电来实现第二MCU及其外设的电能供给，实现边骑行，边发电，从而克服了移动显示在电源供给方面难以持续供电的难题。

进一步地，由于移动显示模块需要不断消耗电能，因此单纯依靠电池给移动显示模块供电需要定期不断更换电池，因此，这会导致自行车回收更换的难题；为消除电池更换问题，在本实施例中，多功能车载移动显示装置还包括用于给移动显示模块供电的电源产生模块，其通过无线充电方式给移动显示模块进行供电，从而实现移动显示模块连续不间断的工作。如图3所示，图3示出了本发明实施例的多功能车载移动显示装置的电源产生模块的功能模块示意图。该电源产生模块包括太阳能电池板130、发电机150、分别与太阳能电池板130和发电机150电性连接的第一电源管理模块140、与第一电源管理模块140电性连接的第一电池160以及与第一电源管理模块140电性连接、用于控制太阳能电池板130或发电机150给第一电池160充电的第一MCU170。为了实现夜间骑行照明需求，在图3的电源产生模块中可以加入一个开关模块，一个LED照明灯模块，用户可以在骑行过程中，由于光线太弱，环境较为复杂的情况下通过开关模块来开启LED照明灯模块，其过程在第一MCU的参与下实现。

进一步地，电源产生模块还包括与第一电源管理模块140电性连接的第一无线充电送电线圈180，第一MCU170还用于通过第一电源管理模块140控制第一电池160给第一无线充电送电线圈180送电。进一步地，电源产生模块还包括与第一电源管理模块140电性连接的电压转换模块190以及与电压转换模块190电性连接的USB充电接口200。通过USB充电接口200，可以实现第一电池对外部电器进行充电。当第一电源管理模块140检测到第一电池的电压值大于预设阈值时，该第一电源管理模块140会通过电压转换模块190对第一电池的电压值进行电压转换，并通过USB充电接口200进行5V电压输出。

用户在骑行过程中，通过本装置第一电源管理模块对电池电量进行检测，若第一MCU测量得到第一电池电量过低时，MCU将会给语言解码模块发出电量过低警告，放大后通过扬声器提醒用户给第一电池充电，同时第一MCU将会关闭无线充电送电线圈，直到第一电池电量达到一定阈值时再重新开启送电线圈电源。

进一步地，电源产生模块还包括LED前车灯210和分别与LED前车灯210、电压转换模块190以及第一MCU170电性连接的第一LED驱动器230。电源产生模块通过电压转换模块对第一电池电压进行转换后送给第一LED驱动器供电，从而实现LED前车灯的点亮。进一步地，当第一电源管理模块140检测到第一电池的电压值低于预设阈值时，第一MCU170控制第一电源管理模块140切断给第一无线充电送电线圈180送电，从而实现自行车在夜间行驶过程中，仍然可保证基本的车灯电能供给。

进一步地，电源产生模块还包括与第一LED驱动器230电性连接的LED尾灯220，以及与第一MCU170电性连接的第一三轴加速度传感器240；第一MCU170用于当第一三轴加速度传感器240检测到自行车处于减速状态时通过第一LED驱动器230控制LED尾灯220点亮，还用于当第一三轴加速度传感器240检测到自行车处于静止状态时通过第一LED驱动器230控制LED尾灯220闪烁，从而避免用户在晚上其车使由于减速或静止而造成交通事故。

进一步地，在本实施例中，电源产生模块还包括扬声器250以及分别与扬声器250和第一LED驱动器230电性连接的语音解码模块260；第一MCU170还用于在当第一三轴加速度传感器240所检测的加速度达到预设加速度阈值时通过语音解码模块260控制扬声器250发出警报。可以理解，第一三轴加速度传感器可以获得自行车运动速度和路面平整度信息，当自行车在平整路面的速度过快或者在不平整路面的速度达到一定阈值时，通过第一MCU170可以控制语音解码模块输出语音信号，并经扬声器对用户进行骑行告警。

默认条件下，通过无线通信模块60与远程服务器进行数据连接，而当无线通信模块或SIM注册失效，且WiFi模块70开启连接情况下，也可通过远程服务器给手机端APP发送加密的数据请求指令，手机端APP接收到指令后，再经WiFi模块70给本装置第二MCU发送命令请求指令，第二MCU在对请求指令进行解密，解析后，通过WiFi模块回传加密了的状态指令及相应指令数据给手机APP，通过手机端APP及手机端移动网络将回传的数据信息发送给远程指定IP地址的服务器，随后远程服务器对回传来的本装置状态信息进行解密和分析，当远程服务器检测到本装置系统工作正常，链路通畅，远程服务器则可根据预先设置好的图形图案信息给远端指定ID的手机端APP发送数据信息，继而再通过WiFi模块将服务器发送信息发送给本装置第二MCU，并通过存储器模块对远程服务器预设的图形图案信息进行存储，随后通过第二MCU对存储器模块数据进行调用，进而显示出远程服务器预设的图形图案及配色信息，从而达到了无线通信模块60所具有的相同功能，在此辅助下传数据显示模式下，优选地，在其他实施例中，第二MCU与手机端通过蓝牙进行一对一的数据传输，若使用蓝牙模块，在无线通信模块或SIM注册失效，且蓝牙开启连接情况下，其通信过程参照WiFi通信过程。

在本实施例中，本实施例的多功能车载移动显示装置各部件的选取都具有一定的要求：

第二三轴加速度传感器：由于型号为KX022-1020的三轴加速度传感器是一款功耗低，灵敏度高的三轴加速度计，其拥有集成FIFO/FILO缓冲区和多种嵌入式功能，包括轻击检测、设备方向、活动和唤醒算法。且其高达16位分辨率的加速度计输出，让精度更高。输出数据速率(ODR)及滤波器可编程，因此，本装置采用三轴加速度传感器KX022-1020来获得用户摇动手摇棒的速度和往复频率，并将上述信息经IIC总线送给第二MCU进行分析和存储，进而使第二MCU能自主控制第二LED驱动器，从而实现显示速度与车轮转动速度自适应。

第二MCU和第一MCU：采用意法半导体公司的型号为STM32F103RCT6的微控制处理芯片，由于其具有低功耗，多种工作模式可选择，性价比高等优点，从而给选用。

WiFi模块：用来将手机端APP与本装置数据连接，由于本装置体积小，功耗低的要求，本文采用一款超低功，超小体积，基于德国DAILOG超级蓝牙芯片，即DA14580WiFi模块。其包含天线部分仅有8.3mm*8.3mm,且高度仅有1.7mm片上集成32位ARM Cortex M0^TM处理器国际标准的Smart协议栈。其特别适合对体积和功耗有特殊需求的智能低功耗设备。

GPS模块：获得自行车当前运动位置，本装置采用型号为Ublox Neo-6M的芯片作为GPS位置获取芯片。

本发明的多功能车载移动显示装置，其包括设置在车轮周向上的多个LED指示灯阵，设置在车轮上、用于检测车轮取向的位置传感器，以及根据车轮取向来控制多个LED指示灯阵的发光模式的第二MCU；通过该技术方案，可以实现在任意一LED指示灯阵处于车轮轴的预设方向时，使该LED指示灯阵根据预设发光模式发光的效果。这样，在视觉暂留效应的作用下，人脑中会出现反应预设发光模式所对应的广告信息的静态画面的效果，并且在第二MCU控制加速/减速显示以及视觉暂留效应下，人脑中会出现预设发光模式所对应广告信息的运动画面效果。本发明的多功能车载移动显示装置设计巧妙，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。