一种LED线阵显示装置的制作方法

本实用新型涉及led线阵显示技术领域，尤其涉及一种led线阵显示装置。

背景技术：

线阵led图文显示是可以实现动态图文显示一种装置，该装置使用电机驱动旋转，带动led线阵显示灯旋转，进行显示，一般是事先编制预设程序，使led线阵显示相应的图像，由电机驱动led线阵旋转。使led线阵在旋转过程中进行显示，实现了在人眼视觉的作用下，图像以360°的柱形画面的方式呈现在显示界面上。线阵led图文显示可以使用在室内室外的广告灯箱，大型会议的宣传，公司的产品展示等等，目前在许多领域得到广泛使用。

目前led图文显示的方式通常是预先设定程序，设定完成后由处理器执行该程序并进行显示，如需要改进程序及显示方式时，需要停机重新录入新的程序，或者对原程序进行修改，再启动进行显示。这样使得无法根据实际需要来进行实时更新显示内容。

如果电机驱动led线阵旋转过程中，如果转速出现不稳定，转速出现过快或过慢时，会使每次显示图像的起始点发生变化，导致无法显示完整的图像，影响显示效果。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种led线阵显示装置，包括：数据录入组件和数据显示组件；

数据录入组件设有第一通信模块，图文录入模块、第一单片机、显示模块以及数据输入模块；

数据显示组件设有第二通信模块，led线阵显示模块、第二单片机以及旋转驱动机构；

第一通信模块，图文录入模块、显示模块以及数据输入模块分别与第一单片机连接；

第二通信模块，led线阵显示模块、旋转驱动机构分别与第二单片机连接；

第一单片机通过数据输入模块获取显示信息以及旋转驱动机构的运行状态信息；

第一单片机通过显示模块显示显示状态信息；

第一单片机通过图文录入模块将显示信息转换为图文及与图文相适配的色彩信息，并同时将旋转驱动机构的运行状态信息，均通过第一通信模块和第二通信模块传输至第二单片机；

第二单片机基于运行状态信息控制旋转驱动机构运行，驱动led线阵显示模块旋转，并通过led线阵显示模块显示图文及与图文相适配的色彩信息。

进一步需要说明的是，数据显示组件还设有底座，旋转驱动机构安装在底座上；

旋转驱动机构设有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有驱动连板，驱动连板的一端连接有立板；

led线阵显示模块安装在立板上。

进一步需要说明的是，数据显示组件还设有供电电路；

供电电路包括：电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，红外发射管d2，二极管d1，三极管q1，三极管q2，电容c1，电容c2，电感l1，与供电电源连接的电源连接端u1以及与驱动电机连接的驱动电机连接端u2；

电源连接端u1第一端和电容c1第一端分别接地；电容c1第二端、二极管d1阳极、电阻r1第一端、三极管q1发射极以及电阻r2第一端共同连接；

二极管d1阴极与驱动电机连接端u2第二端连接；驱动电机连接端u2第一端和红外发射管d2阴极分别接地；红外发射管d2阳极与电阻r1第二端连接；

电阻r2第二端、电阻r3第二端、电阻r4第一端以及三极管q2集电极共同连接；电阻r4第二端、电容c2第一端以及三极管q2基极共同连接；电阻r3第一端与三极管q1基极连接；三极管q1集电极分别与电容c2第二端以及电感l1第一端连接；

电感l1第二端和三极管q2发射极分别接地。

进一步需要说明的是，数据显示组件还设有与红外发射管d2相适配的红外接收管；

红外接收管与第二单片机通信连接；

第二单片机通过红外接收管获取驱动电机的位置信息，并将红外接收管接收到红外发射管d的发射信号作为led线阵显示模块显示刷新零点位置。

进一步需要说明的是，数据显示组件还设有串口接口电路；

串口接口电路包括：二极管d11，二极管d12，二极管d13，二极管d14，稳压二极管d15，电容c11，电感l2以及二脚和三脚分别与第二单片机连接的通信接口u3；

通信接口u3的一脚，二极管d11阴极，二极管d13阴极，稳压二极管d15阴极以及电容c11第一端分别接电源；

通信接口u3的四脚，稳压二极管d15阳极，电容c11第二端，二极管d12阳极，二极管d14阳极分别接地；

二极管d11阳极和二极管d12阴极分别与电感l2第一端连接；

二极管d13阳极和二极管d14阴极分别与电感l2第二端连接。

进一步需要说明的是，图文录入模块采用openmv模组；openmv模组采用摄像头采集数据。

进一步需要说明的是，还设有罩设在数据显示组件四周的透明罩体；led线阵显示模块向透明罩体投射图像，并使图像在透明罩体上显示。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

装置是利用人眼视觉暂留效应设计制作实现的线阵led图文显示，装置由排成一列的16个高亮度双色led、电机、控制核心等组成。通过电机旋转带动led线阵高速旋转的同时，利用人眼视觉暂留现象，以单片机为核心，由单片机编程将数据按顺序传送给led线阵，精确控制led的转速和亮灭时间,从而实现文字、图形及简单动态画面的显示。并单独设计并制作了有显示与回放功能的图文录入器。

本装置以stm32f103rct6单片机最小系统为核心，利用系统延时控制led特定显示亮灭；利用电感互感原理实现旋转主控板对电机的启动和停止控制，利用无线wifi技术实现信号遥控传输，可以实现对转速，显示内容进行实时调节。而且通过红外发射管与红外接收管配合，取作为刷新零点，无论程序执行到哪里，只要收到信号就会以此为零点开始刷屏，保证物理位置不变，使得显示完整的图像，提升显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为led线阵显示装置示意图；

图2为led线阵显示装置实施例示意图；

图3为stm32f103单片机示意图；

图4为供电电路图；

图5为红外接收管电路图；

图6为串口接口电路图；

图7为图文录入模块机器视觉模组程序流程图；

图8为图文录入模块执行流程图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实用新型提供了一种led线阵显示装置，如图1至8所示，包括：数据录入组件31和数据显示组件32；

数据录入组件31设有第一通信模块2，图文录入模块3、第一单片机1、显示模块4以及数据输入模块5；

数据显示组件32设有第二通信模块6，led线阵显示模块8、第二单片机7以及旋转驱动机构9；

第一通信模块，图文录入模块3、显示模块4以及数据输入模块5分别与第一单片机1连接；第二通信模块6，led线阵显示模块8、旋转驱动机构9分别与第二单片机7连接；第一单片机1通过数据输入模块5获取显示信息以及旋转驱动机构9的运行状态信息；第一单片机1通过显示模块4显示显示状态信息；

第一单片机1通过图文录入模块3将显示信息转换为图文及与图文相适配的色彩信息，并同时将旋转驱动机构9的运行状态信息，均通过第一通信模块2和第二通信模块6传输至第二单片机7；第二单片机7基于运行状态信息控制旋转驱动机构9运行，驱动led线阵显示模块8旋转，并通过led线阵显示模块8显示图文及与图文相适配的色彩信息。

作为led线阵显示装置还设有罩设在数据显示组件32四周的透明罩体25；led线阵显示模块8向透明罩体25投射图像，并使图像在透明罩体25上显示。led线阵显示模块8将显示图像投射到透明罩体25上进行显示，供用户欣赏。透明罩体25为圆环状。

也就是装置是利用人眼视觉暂留效应设计制作实现的线阵led图文显示，装置由排成一列的16个高亮度双色led、电机、控制核心等组成。通过电机旋转带动led线阵高速旋转的同时，利用人眼视觉暂留现象，以单片机为核心，由单片机编程将数据按顺序传送给led线阵，精确控制led的转速和亮灭时间,从而实现文字、图形及简单动态画面的显示。并单独设计并制作了有显示与回放功能的图文录入器。

本装置以stm32f103rct6单片机最小系统为核心，利用系统延时控制led特定显示亮灭；利用电感互感原理实现旋转主控板对电机的启动和停止控制，利用无线wifi技术实现信号遥控传输。

本装置的数据显示组件32还设有底座21，旋转驱动机构9安装在底座21上；旋转驱动机构9设有驱动电机22，驱动电机22的输出轴上连接有驱动连板23，驱动连板23的一端连接有立板24；led线阵显示模块8安装在立板24上。

led线阵显示模块8由图文录入器和16只红绿双色led构成的线阵显示及转动控制两部分组成，利用视觉暂留现象，在120度弧面区域内显示不少于3个16×16点阵的图形或文字。

led线阵显示装置的实现功能是当驱动电机转动后，用户可以通过数据输入模块进行控制，控制转速，控制显示的内容等等。数据输入模块可以是鼠标，键盘，触摸屏等等，实现在led线阵任意指定行上稳定显示图案及颜色。

数据输入模块还可以采用按键式图文录入，通过16个独立按键，对应16*16点阵，逐行进行图文录入，整幅图文16行全部录入完成后，通过确认键确认，送入单片机存储，然后传送至led线阵显示。

数据输入模块还可以采用摄像头图像采集方式进行图文录入。使用摄像头采集图像，再对图像每个色块进行遍历处理，实现图文录入功能，效果显著，录入稳定不易受环境影响。

led线阵显示模块的显示可以是从led最上和最下端一行开始，控制两条水平亮线向中间做上下往复运动，当然也可以采用其他方式进行显示。

led线阵显示模块可以固定显示2个独立全亮的16×16点阵图形，图形间隔为4个点阵点距离。显示图形在水平方向上进行宽窄变换循环显示，宽窄变化不小于两个点阵点的距离。

装置还具有显示与回放功能的图文录入器，可以录入图文卡信息并按录入顺序回放显示。

装置将录入的图文信息传输到led线阵显示模块进行显示，按输入顺序在120度弧面区域内同时显示3幅图片。并可控制使图文在显示的同时实现红色、绿色、橙黄色交替变色显示。

第一单片机1和第二单片机7分别采用stc单片机，或stm32单片机，或msp430单片机。

stc单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机51单片机，指令代码完全兼容传统8051。

stm32单片机为32位高性能微控制器。具有丰富的硬件总线接口如usart、iic、spi，同时高达72mhz/168mhz/400mhzf的主频，

msp430单片机是一种16位超低功耗的微控制器。将许多常用的数字模块如spi、pwm、ad转换集成在芯片内部，每一个模块的控制可以通过使用c语言来编写和调试。它具有处理能力强、运算速度快、集成度高、外部设备丰富、超低功耗等优点。

旋转驱动机构采用步进电机驱动旋转平台。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件，步进电机温度过高时会使电机的磁性材料退磁、力矩会随转速的升高而下降且转速不易调整，进而影响图片文字显示。

旋转驱动机构还可以采用直流电机。运用直流电机带动旋转平台，直流动机调速性能好、能耗低、性能优越能够载重启动，直流电机机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广、维护方便，振动小，噪音低。

第一通信模块2和第二通信模块6的通信方式采用wifi无线传输，或蓝牙无线传输。

作为本装置led线阵参数分析与计算，采用共阳极双色发光二极管，每个i/o口驱动一个led，led接限流电阻进行调控。通常led正向导通的电压为2v左右。故根据led的驱动电流i＝vcc-2/r，通常约为3ma～20ma，取其电流为6ma，取电源电压为5v，计算限流电阻r＝560ω。

led线阵转速参数分析与计算方式为：led线阵在电机带动下进行旋转，设电机转动周期为t，led旋转显示所需时间为t1，软件设定的延时为t2，为保证线阵led能很好的显示图文，需要满足以下关系：

t＝t1+t2

装置优选的通信协议为wifi通讯协议分析：

图文录入装置向led线阵显示装置发送数据结构

装置通过16个共阳极双色发光二极管显示图文，限流电阻选择560欧姆。

数据显示组件32还设有供电电路10；供电电路10包括：电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，红外发射管d2，二极管d1，三极管q1，三极管q2，电容c1，电容c2，电感l1，与供电电源连接的电源连接端u1以及与驱动电机22连接的驱动电机连接端u2；电源连接端u1第一端和电容c1第一端分别接地；电容c1第二端、二极管d1阳极、电阻r1第一端、三极管q1发射极以及电阻r2第一端共同连接；二极管d1阴极与驱动电机连接端u2第二端连接；驱动电机连接端u2第一端和红外发射管d2阴极分别接地；红外发射管d2阳极与电阻r1第二端连接；电阻r2第二端、电阻r3第二端、电阻r4第一端以及三极管q2集电极共同连接；电阻r4第二端、电容c2第一端以及三极管q2基极共同连接；电阻r3第一端与三极管q1基极连接；三极管q1集电极分别与电容c2第二端以及电感l1第一端连接；电感l1第二端和三极管q2发射极分别接地。

数据显示组件32还设有与红外发射管d2相适配的红外接收管；红外接收管与第二单片机7通信连接；第二单片机7通过红外接收管获取驱动电机22的位置信息，并将红外接收管接收到红外发射管d2的发射信号作为led线阵显示模块8显示刷新零点位置。

由于转速不是绝对稳定的，延时不是绝对准确，通过红外发射管d2与红外接收管配合，取作为刷新零点，无论程序执行到哪里，只要收到信号就会以此为零点开始刷屏，保证物理位置不变。

供电电路10成振荡电路产生无线电能，led线阵装置通过次级线圈获取能量，经过桥式整流，电容滤波，硅稳压管稳压后进行供电。

装置优选的采用按键，通过wifi模块发送指令，led线阵显示装置根据指令显示对应内容。同时图文录入模块3采用openmv模组，实现图文录入、回放功能。

led显示装置对led线阵进行驱动，实现行列亮灭控制、led颜色控制、图形变换功能，并通过wifi模块接收图文录入装置的数据，实现图文录入显示。

图文录入装置主要通过openmv模组实现图文录入，回放功能。openmv模组采用摄像头采集数据、stm32h7为主控进行图像处理。

装置实现led驱动，进行不同显示的控制。图文录入的程序，实现lcd显示、矩阵按键扫描、数据处理和传输。openmv模组程序，实现图像采集、处理、传输、存储、回放等。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。