一种彩色动态灯箱显示装置的制作方法

本实用新型涉及广告传媒及电子技术领域，特别涉及一种彩色动态灯箱显示装置。

背景技术：

目前，随着市场经济化的发展，广告传媒涉及的领域也来越多，而且显示和表达方式也是多种多样。在广告灯箱上，继已被大量使用的静态灯箱之后，市场上又出现了能够对动画进行播放的动态灯箱，能够实现动画效果，展示效果更好。

但是，现有的动态展示广告牌存在一些不足之处：一是，现有的动态点阵式LED广告箱显示对象单一，都是使用单色的LED，且以高亮白色为主。使用不同颜色的LED只能展示对应的LED颜色，而且同时使用多种颜色的LED来进行彩色动画的展示，及其难以实现，这种设定极大的削弱了动态灯箱的展示潜力，造成了较大的浪费。二是，在对预展示视频进行处理时，如果保留其各个像素点的颜色信息，其解析后的文件所占空间是单色二值化后的信息的24倍，而在现有的动态灯箱的数据处理和存储以及读取方式上，都很难实现大容量的数据存取。如果在现有的利用FLASH进行数据存储的动态灯箱控制结构上，会造成单帧数据量过大，整个FLASH能存储的帧数量有限，动态灯箱的灯箱尺寸和显示的视频帧数都被极大限制，不能完成真正的动态广告展示。三是，现有的动态显示灯箱，在读取数据时的，是利用并口或者串口总线，实时读取每一帧信息，读一帧显示一帧，这样的数据读取过程，在彩色灯箱这样单帧大数据量的情况下，会造成单帧读取时间过长，广告灯箱，动画显示缓慢，甚至卡顿，不利于产品的流畅显示处理。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种彩色动态灯箱的显示装置，以提高彩色动态灯箱的展示品质。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：采用一种彩色动态灯箱显示装置，包括：主控制器、外部存储器、SD卡、LED恒流驱动芯片、红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯以及上位机；

主控制器通过复用一个SPI四线接口分别与外部存储器、SD卡进行通信并通过片选CS信号进行区分，外部存储器的输入端与上位机连接，外部存储器中存储的数据为经过上位机处理后的与能被主控制器识别的特征文件；

LED恒流驱动芯片的输入端与主控制器的输出端连接、输出端分别与红色LED灯组、绿色LED灯组以及蓝色LED灯组连接。

进一步地，上述的主控制器包括第一存储区和第二存储区，第一存储区和第二存储区对SD卡中的数据进行存储时采用乒乓机制。

进一步地，上述的LED恒流驱动芯片为USC1912，USC1912的DIN引脚与主控制器的输出端连接，USC1912的的12路LED输出端分别与12个LED灯连接，12个LED灯包括四组LED灯，每组分别包括红、绿、蓝三个LED灯。

进一步地，该显示装置包括多个LED恒流驱动芯片，多个LED恒流驱动芯片进行顺序级联。

进一步地，上述的主控制器上嵌入SD卡接口，SD卡接口通过SPI通讯接口与SD卡连接。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：本实用新型通过使用SD卡对外部存储器中的数据进行存储，存储空间以G为单位，比Flash器件的最大存储空间256M左右高出许多，而且SD卡作为外部存储器件对动态灯箱的幕布数、显示帧数以及灯箱尺寸无具体限制，实用性高。另外，针对LED灯难以构成多种颜色的问题，通过利用三色原理，在每一个像素点使用红、绿、蓝三原色进行颜色的混合，通过LED恒流驱动驱动芯片对三原色的亮度进行控制，实现不同颜色的展示。

附图说明

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：

图1是本实用新型中一种彩色动态灯箱显示装置的结构示意图；

图2是本实用新型中SD卡与主控制器的连接示意图；

图3是本实用新型中LED恒流驱动芯片与与LED灯的连接示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本实用新型的特征，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种彩色动态灯箱显示装置，包括：主控制器10、外部存储器20、SD卡30、LED恒流驱动芯片40、红色LED灯51、绿色LED灯52、蓝色LED灯53以及上位机60；

主控制器10通过复用一个SPI四线接口分别与外部存储器20、SD卡30进行通信并通过片选CS信号进行区分，外部存储器20的输入端与上位机60连接，外部存储器20中存储的数据为经过上位机60处理后的与能被主控制器10识别的特征文件；

LED恒流驱动芯片40的输入端与主控制器10的输出端连接、输出端分别与红色LED灯组51、绿色LED灯组52以及蓝色LED灯组53连接。

需要说明的是，本实施例利用使用上位机60对预演示广告视频进行处理，转换为能够被主控制器10识别的特征文件。上位机60首先根据用户的设置尺寸值，将待处理视频进行缩放，使其与待应用的广告牌的尺寸一致；然后，读取每个像素的RGB值，并把对应像素的RGB值，转化为一个字节的数据后，按照每三个字节为一组的格式，把像素值转存进TXT文件，TXT文件以对应帧数自动命名，使用高位补零的方式，系统最大可处理9999帧的视频。对所有帧处理结束后，系统自动添加0000.txt文件，作为系统的头文件，记录所处理视频的帧数、尺寸等信息，用以供后续主控制器10对各个帧转换文件进行识别，上位机60将处理得到的特征文件储存在外部存储器20中。

具体地，主控制器10将外部存储器20得数据读出，然后再把其写入板载SD卡30中。主控制器10对CH376S接口和SD卡30得读写都是通过SPI总线形式来完成得，SD卡30和CH376S接口复用同一个SPI四线接口与主控制器连接进行通信并通过片选CS信号进行区分。主控制器10的PD2接口与CS连接，以保证SPI接口的分时连接。在读取CH376S接口的时候，拉低CH376S接口的CS端，拉高SD卡30的CS脚，对CH376S接口进行选中，SPI接口在主控制器10和CH376S接口之间进行数据传输。外部存储器20数据读取完后，拉高CH376S接口的CS端，拉低SD卡30的CS脚，以将从外部存储器20中读取到的数据写入到SD卡30中。主机输出MOSI分别与主控制器10的PB15脚、PB14脚连接，主控制器10的PB13脚与外部存储器20的SLK接口连接。主控制器10的主机输出、从机输入(Master Output Slave Input，MOSI)脚接主控制器10的PB15脚，由主控制器10发送给CH376S接口的数据从这根线发送出去。主机输入，从机输出(Master Input Slave Output，MOSI)脚接主控制器的PB14脚，主控制器10通过这根线接收CH376S接口的数据。其中，串行时钟(Serial Clock，SLK)是SPI通信的基准信号，通信的双发在每个时钟的上升沿读走对方发来的数据，并同时发送数据给对方。CH376S接口的SLK接在主控制器10的PB13脚。系统上电后，SLK管脚产生时钟，同时系统拉低片选CS脚选通CH376S接口，然后主控制器10在每个时钟上升沿，读取CH376S接口中的信息。然后，主控制器10把SD卡30选中，按照相同的方式把读取到的每一帧数据按照同样的SPI通信协议写入SD卡30中，读取完信息后，指示灯亮，与CH376S接口连接外部存储器20原理上已可以拔除。

进一步地，本实施例中的主控制器10采用高性能32位ARM处理器 STM32F103ZET6，其为32位RISC性能处理器，32位ARM Cortex-M3内核，72 MHz 运行频率/90MIPS(1.25DMIPS/MHz)，能够生实现快速可嵌套中断.另外在对外部存储器20的读取接口设计上，使用内置了FAT32文件系统管理固件的CH376S读取外部存储器得文件信息，不仅能实现对U盘、SD卡等常用外部存储器进行识别读取，还能完成对任何FAT32/FAT16文件系统的存储器件的读取。主控制器10使用SPI与CH376S进行通信，使得系统的处理速度更快，集成度更高，抗干扰能力增强。对外部存储器20中的上位机60处理后的固定格式文件进行，利用文件名进行索引，先读取头文件的信息，记录预处理视频的帧数和尺寸，并按照头文件信息，对后续TXT文件进行读取和处理。

具体地，主控制器10根据从SD卡30中读取的数据，对红色LED灯组51、绿色LED灯组52、蓝色LED灯组53三种颜色的灯进行亮灭和亮度控制，实现动态灯箱彩色展示效果。但是由于主控制器10的数据处理速度远远高于从SD卡30中读取数据速度，所以本实施例在数据读取和处理过程中使用乒乓机，具体执行过程为：在主控制器10内存中设置两个存储区即第一存储区和第二存储区，当第一存储区存储从SD卡中读取数据时，主控制器10对第二存储区的数据进行处理，并送给LED灯条显示，当第一存储区存储存储满时，主控制器10开始对第一存储区的数据进行处理，并从SD卡30读取数据开始存入第二存储区，如此交替。本实施例通过在数据读取过程中使用乒乓机制，进一步加快了数据读取的速度。克服了现有数据读取方式造成屏幕闪烁、动画播放不连续、播放延迟较高等问题。

进一步地，上述的LED恒流驱动芯片40为USC1912，USC1912的DIN引脚与主控制器10的输出端连接，USC1912的的12路LED输出端分别与12个LED灯连接，12个LED灯包括四组LED灯，每组分别包括红、绿、蓝三个LED灯。

进一步地，显示装置包括多个LED恒流驱动芯片40，多个LED恒流驱动芯片40进行顺序级联。

需要说明的是，UCS1912是12路LED驱动电路，通过外围控制器可实现该电路单片灰度及级联控制。电路采用单线通讯方式级联，数据用归零码发送。电路上电后，主控制器10通过UCS1912的DIN脚输入数据，一个电路有12路LED输出端，即4组RGB。每路输出需要8位二进制数设置灰度，一组RGB需要24位二进制数，数据高位先输入。即每个UCS1912外界连接12个LED灯，12个LED灯又分为4组，每组3个LED分别为红、绿、蓝三种三原色。UCS1912可对每组灯进行并行控制，每个单独的LED的控制也不是一个简单的开关信号，而是一个字节，8位二进制数来控制，不同的值代表不同的亮度，每个LED灯有255个亮度梯度。主控制器20通过DIN脚由串行的方式，向其发送数据，每组LED三个灯需要24位的数据，每个UCS1912在读取24*4=96位数据后，再次收到数据，会把之前的96位数据发送给下一个UCS1912，实现本系统的级联功能，实现多个灯条，多个芯片的顺序级联。

进一步地，主控制器10上嵌入SD卡接口，SD卡接口通过SPI通讯接口与SD卡30连接。

需要说明的是，彩色视频数据文件解析后，现有FLASH存储的限制的问题，本实施例抛弃传统的外部Flash数据存储结构，使用SD卡30对数据进行存储。现有得外部Flash器件，最大存储空间位256M组左右，但是SD卡得存储容量可以以G为单位，以SD卡30为外部存储器件，系统对预展示视频在提取彩色像素数据之后，其显示帧数、灯箱尺寸的限制大大减少。

而本实施例在主控制器10中嵌入SD卡接口，使用SPI通讯接口与SD卡进行通讯，SPI通讯接口为串口通讯，最大通讯速度可达到40M，能够保证帧数据读取得实时性，保证显示效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。