CN100361173C - 视觉暂留显示系统及其实现显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉暂留显示系统及其实现显示的方法。该显示系统包括PC机、移动控制平台和显示屏部分。显示方法是：在PC机中把要显示的文字或图形转换为数字信号；数字信号通过有线或无线方式传输到显示屏部分，显示屏部分的单片机控制电路控制各LED的亮灭状态；驱动机构驱动整列LED旋转或摆动，从而巧妙地利用人眼视觉暂留特性形成环型或平面型的显示屏幕。本发明具有结构简单，视角独特，设计新颖，使用方便等特点，根据需要可随时变更显示内容。

Description

视觉暂留显示系统及其实现显示的方法

技术领域

本发明涉及电子显示屏，尤其是利用人眼视觉暂留效应对不连续光产生连续视像的显示屏。

背景技术

LED点阵作为一种新型的显示材料，近年来发展很快，市场前景良好。其中LED大屏幕显示屏被广泛地应用于工业、交通、商业广告、新闻发布、体育比赛、电子景物模拟等领域。但现有的LED大屏幕，要求数量众多的LED和驱动芯片，并且控制复杂，使得显示屏价格昂贵，不易操作。

专利号为03257185.2的中国实用新型公开了一种“多层列阵光源移动成像显示装置”，其特征是在可位移的支架上安装电子控制线路，且在可位移支架的运动方向的法方向设置数个不同位置的发光列阵，该数个发光列阵可以是直条形或者是各种几何曲线形，通过运动装置使其在设定的平面或曲面上做位移运动。运动过程中发光列阵的各点光源在电子线路控制下，按预定程序点亮或熄灭，因人眼视觉暂留效应，观察者就可以看到具有形状各异多层套嵌或纵深厚度立体图文信息。这种显示装置是固定循环的，不能根据需要即时变更显示内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种视觉暂留显示系统及其实现显示的方法，根据需要可随时变更显示内容。

为达上述目的，本发明的视觉暂留显示系统，包括PC机、移动控制平台和显示屏部分；

所述PC机内有对需要显示的内容取模并数字化的软件，PC机的串口与移动控制台或显示屏部分进行数据传输；

所述移动控制平台包括一个与PC机连接的串口收发电路，和串口收发电路连接的单片机控制电路及分别与单片机控制电路连接的液晶显示屏、控制键、无线发送模块、RAM及EEPROM；

所述显示屏部分包括无线接收模块，与无线接收模块连接的单片机控制电路，与单片机控制电路连接的EEPROM，与单片机控制电路连接的排成一列的多位LED，以及驱动该列LED旋转或摆动的驱动机构。

所述移动控制平台中的单片机优选AT89C55。

所述显示屏部分中的单片机优选AT89S52。

所述排成一列的LED有64位或32位。

为了使控制平台的操作简单化，所述移动控制平台中的控制键有4个，分别连接到相应的单片机的四个I/O口。

本发明的视觉暂留显示系统实现显示的方法，可以基于有线数据传输，也可以基于无线数据传输。

基于无线数据传输的方法是：

在PC机中把要显示的文字或图形转换为数字信号；

数字信号通过串行接口传输到移动控制平台的串口收发电路中，再由串口收发电路传输到移动控制平台的单片机控制电路中，再通过无线发送模块发送到显示屏部分的无线接收模块中；

无线接收模块把接收到的数字信号传输到显示屏部分的单片机控制电路中，单片机控制电路控制各LED的亮灭状态；

驱动机构驱动整列LED旋转或摆动。

基于有线数据传输的方法是：

在PC机中把要显示的文字或图形转换为数字信号；

数字信号通过串行接口有线直接传输到显示屏部分的单片机控制电路中，单片机控制电路控制各LED的亮灭状态；

驱动机构驱动整列LED旋转或摆动。

在所述PC机中，把要显示的英文和数字字符分解为16×32点阵式，把要显示的汉字分解为32×32点阵式，把要显示的图形分解为64×64点阵式。

本发明的显示系统及其实现显示的方法，巧妙地利用人眼视觉暂留特性形成环型或平面型的显示屏幕，用一列的多位LED就能实现大规模LED屏相同的显示效果，大大降低了LED和驱动芯片的数量，有效控制成本。高速无线传输数据，使显示屏与PC机输入系统不受空间约束，便于显示屏的安装使用；通过移动控制平台能实时切换显示内容，改变显示效果；通过自编专用的取模软件，实现字符或图形的取摸，并能手写输入要显示的内容，系统可实现任意图形的显示。本发明具有结构简单，视角独特，设计新颖，使用方便等特点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。

图1是本发明的硬件框图。

图2是显示屏部分的主电路框图。

图3是在PC机中把要显示的内容转为数字信号的主程序流程。

图4是字符取模子程序流程图。

图5是图形取模子程序流程图。

图6是移动控制平台的主程序方框图。

图7是移动控制平台的串口中断子程序流程图。

图8是无线发送子程序流程图。

图9是显示屏部分主程序流程图。

图10是无线接收子程序流程图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，硬件包括PC机、移动控制平台和显示屏部分三部分。在PC机中实现将要显示的内容转换成数字信号。移动控制平台主要负责接收PC端软件取摸数据、加入控制字符并保存。同时移动控制平台还能向显示屏部分发送特定控制命令，切换显示内容，改变显示效果。显示屏部分主要是通过电机控制转速和单片机控制LED显示文字、图形或动画等。

移动控制平台主要负责接收PC端传输过来的数字信号、加入控制指令并保存，采用独特设计保证数据不会因为断电而丢失。当需要显示时能调出数据并无线传输给显示屏，实现显示内容的及时更新。同时移动控制平台能向显示屏发送特定控制命令，切换显示内容，改变显示效果。

移动控制平台是由以下几部分组成：

1、单片机AT89C55。控制器采用AT89C55，是一种低功耗、高性能的CMOS微控制器。系统采用了菜单功能，内存量较大，所以选用Flash Memory比较大的单片机AT89C55。

2、串口收发电路。串口收发电路利用成熟的串行收发芯片MAX232组成。

3、无线发送模块。本系统采用RFW102芯片组。RFW102芯片组是一种半双工DSSS的无线收发两用IC，它采用ASK调制方式，工作频率在2.4GHz。该芯片组是短程无线收发IC，它由三个芯片组成，同时具有简单的全数字系列I/O接口。它的典型输出功率为2dBm，最高传输速率为1Mb/s，RFW102的传输距离较远(室内为20米，室外可达80至100米)。该芯片组包括一个印在印刷电路板上的天线，因而使用非常方便。

4、键盘。控制键由四个键组成，分别为“确定”、“退出”、“左移”、“右移”。由于键数较少，所以分别直接接到四个I/O口。

5、液晶显示屏。本液晶显示屏选用的是128×64的液晶。128×64液晶显示模块是128×64点阵型液晶显示模块，可显示各种字符及图形，可与CPU直接接口，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线。采用KS0107控制IC。单片机编程，采用菜单显示方式，可以通过键盘的功能键，选择相应的功能。使得移动控制平台很容易使用。液晶模块能实时显示整个系统的工作状态。当移动控制平台向显示屏发送数据时，液晶也能相应显示传输数据的内容。

键盘和液晶显示组成了强大的遥控控制菜单。通过控制“退出”、“确定”、“左移”，“右移”四个键，实现从PC机接受数据、保存数据、无线发送数据等强大动能。通过该移动控制平台还可以选择定屏、滚屏显示方式。该移动控制平台做成家电遥控器大小。

显示屏部分是由以下几部分组成：

1、无线接收模块。采用RFW102芯片组。

2、驱动机构。驱动机构由可调速直流电机、直流调速器和电刷组成。

可调速直流电机。本发明所选用的直流电动机是Panasonic公司所生产的一款速度可调的直流电机，它的额定工作电压是220V，可调速度范围是0～6000r/min。调速的方法可以由电动机的机械特性方程中看出：

$n=\frac{U}{C_e\mathrm{\Φ}}-\frac{r_a}{C_e{C}_T{\mathrm{\Φ}}^2}M$

在上式中，当转矩M不变(即负载不变)时，影响电动机转数的有电源电压U、电枢电阻r_a和主磁通Φ三个因素，只要改变其中一个，电动机的转速就可得到调整。本系统的调速系统采用改变端电压调速法。改变电枢的端电压U可相应的提高或降低直流电动机的转数，这种调速方法原理简单，容易实现，稳定性好。

直流调速器。选用的直流调速器其额定电压为220V，额定电流为8A，可调输出直流电压为0～110V，其工作原理是通过调节可控硅来调节输出电压的。

电刷。电刷是通过借鉴电机内部的供电电刷自行设计出来的。供电效果今人满意。

3、由64位超高亮度LED组成的列点阵。显示时英文字符采用16×32点阵方式，汉字为32×32点阵方式，图形则采用64×64点阵方式，同时还可以实现动态显示功能。

4、单片机控制电路。如图2所示，单片机控制电路主要由一片单片机AT89S52，EEPROM 28C256，若干锁存器373和无线接收电路模块组成。单片机收到数据后把有用的数据存储在EEPROM中，这样断电后也不会丢失数据。另外在单片机的总线扩展了8个373，每一个373控制8个LED灯，因此单片机能灵活控制64个LED的亮灭状态。

本发明的软件部分介绍如下：

PC机的软件，采用VB编程，主要功能是实时将要显示的内容在PC机上转换为数字信号，并发送数据。把英文或数字分解为16×32点阵方式，汉字为32×32点阵方式，图形则采用64×64点阵方式。自主开发的应用软件，能直接取字模、发送数据，界面友好，操作简单，无需任何专业化知识就能使用。

本发明PC机中的软件采用实时的方式取模：

数据→图形→数据。

通过引入图形这个中间量，使得提取字模变的灵活，无论任何字体、符号，都可以实现即时转换。流程如图3、4、5所示。

字符模式取模过程，见图4：

当选择为字符模式时，图形功能设置为锁定状态，只留下图形功能主按钮为可激活状态。此时界面上只出现文本框，等待用户输入文本。

当用户点击文本框时文本框的内容设置为空，之后再点击文本框都不会再进行清空操作。后台设置了一个图片框为永远隐藏，只作为中间变量操作，对用户没有任何作用。待输入完毕，用户按下取模按钮，程序首先判断入口为字模还是图形。

确定为字模模式时自动跳入字符字模段代码。

将取出的单个字符映射至图片框。判断当前字符是汉字还是非汉字，汉字取模时是采用32×32点的取模，而非汉字则采用16×32取模。

取模部分采用交点取模。字符映射至图片框后，进行交点颜色判断，黑色判为0，白色判为1。并把取模数据输出到输出文本框。

按下发送字模按钮的时候，首先将输出文本框的内容传送到COM的发送缓冲区，COM口在确定能发送的时候直接将数据发送至移动控制平台单片机的EEPROM上储存起来。

按下“全部复位”按钮时文本输入框被清空，点击次数设置为0并且在输入文本框中显示等待输入的字样，同时所有的数组都被置0，COM的发送缓冲被清空。

字符延拓功能是针对32×32点阵精度不够，取宋体字时有些点显示不出来而设计的，该功能作为字符模式的扩展模式而存在，当打开了该功能时，取色的不单是32×32个交点，而是每个交点以及以该交点为中心的一个小范围内的点取色，一旦该范围内的某个点颜色被判断为黑色时，该交点处的布尔值被设置为0。黑体字为默认字体，并不需要打开该功能。

图形模式取模过程，见图5：

1)当选择为图形模式时，字符取模功能设置为锁定，只留下字符功能主按钮为可激活状态，界面上面只出现图形框，用户可以进行画图或者载入图像。

2)当用户鼠标落在绘图框上而且绘图钮被按下时，画笔被设置为黑色，进入绘图状态，可以绘制任意图形；当用户鼠标落在绘图框上而且擦图钮被按下时，画笔被设置为白色，进入擦除状态，可以擦除绘图框上的图形。

3)待输入完毕，用户按下取模按钮，程序首先判断入口为字模还是图形。

4)确定为图形模式时自动跳入图形字模段代码。

5)取模部分采用交点取模。图形映射至图片框后，进行交点颜色判断，黑色判为0，白色判为1。并把取模数据输出到输出文本框。

所得取模数据通过串口收发电路，传送到移动控制平台的单片机中。

在移动控制平台的单片机中，程序一上电后，经过初始化后，处于等侍状态。串口中断的中断优先级最高。所以无论单片机在处理什么，当串口中断一来临，都会优先处理串口中断。发送无线数据是通过按键、菜单控制。通过菜单选择执行发送无线数据。主要程序流程图为图6，图7，图8，图9。

由单片机控制LED的亮灭和无线数据的接收。数据通过无线模块接收后，通过单片机的串行接口传到单片机中。当有无线数据到来时，会优先处理接收数据。如图10。

本发明巧妙的利用人眼视觉暂留特性能清晰显示点阵字符、图形及动态画面，具有结构简单、视角独特、设计新颖、使用方便等特点。可广泛用于商业广告、会议通知、标语、环境装饰、以及高等物理教学的视觉暂留现象演示实验等方面，有很高的社会应用价值。

实施例二：

使用本发明的显示系统，当PC机与显示屏部分的距离较近时，硬件可不选用移动控制平台，PC机与显示屏部分的数据传输通过有线实现。本实施例中，PC机的串口与显示屏部分的单片机控制电路有线连接，显示屏部分从PC机中通过有线方式接收数据，在PC机中操作即可在显示屏上变更显示内容或显示方式。其余同实施例一。

Claims (8)

1、一种视觉暂留显示系统，包括PC机、移动控制平台和显示屏部分；

所述PC机内有对需要显示的内容取模并数字化的软件，PC机串口与移动控制台或显示屏部分进行数据传输；

所述移动控制平台包括一个与PC机连接的串口收发电路，和串口收发电路连接的单片机控制电路及分别与单片机控制电路连接的液晶显示屏、控制键、无线发送模块、RAM及EEPROM；

所述显示屏部分包括无线接收模块，与无线接收模块连接的单片机控制电路，与单片机控制电路连接的EEPROM，与单片机控制电路连接的排成一列的多位LED，以及驱动该列LED旋转或摆动的驱动机构。

2、根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于：所述移动控制平台中的单片机采用AT89C55。

3、根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于：所述显示屏部分中的单片机采用AT89S52。

4、根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于：所述排成一列的LED有64位或32位。

5、根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于：所述移动控制平台中的控制键有4个，分别连接到相应的单片机的四个I/O口。

6、一种如权利要求1所述显示系统实现显示的方法，其特征是：

在PC机中把要显示的文字或图形转换为数字信号；

数字信号通过串行接口传输到移动控制平台的串口收发电路中，再由串口收发电路传输到移动控制平台的单片机控制电路中，再通过无线发送模块发送到显示屏部分的无线接收模块中；

无线接收模块把接收到的数字信号传输到显示屏部分的单片机控制电路中，单片机控制电路控制各LED的亮灭状态；

驱动机构驱动整列LED旋转或摆动。

7、一种如权利要求1所述显示系统实现显示的方法，其特征是：

在PC机中把要显示的文字或图形转换为数字信号；

数字信号通过串行接口有线直接传输到显示屏部分的单片机控制电路中，单片机控制电路控制各LED的亮灭状态；

驱动机构驱动整列LED旋转或摆动。

8、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：在所述PC机中，把要显示的英文和数字字符分解为16×32点阵式，把要显示的汉字分解为32×32点阵式，把要显示的图形分解为64×64点阵式。

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