一種可多方向級(jí)聯(lián)的led光立方驅(qū)動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及公開了一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，包括至少兩個(gè)光立方、兩個(gè)微控制器、一個(gè)總控制器、一個(gè)電源和相應(yīng)的連接線，所述方法為：首先為每一個(gè)光立方設(shè)定編號(hào)；然后總控制器通過SPI總線將需顯示數(shù)據(jù)發(fā)送至與其相連接的光立方，所述光立方再將數(shù)據(jù)傳送給與該光立方相連的其他光立方，其他光立方再傳送給與之相連的光立方，以此類推，將數(shù)據(jù)通過SPI總線傳送到所有級(jí)聯(lián)的光立方；各光立方根據(jù)各自對應(yīng)編號(hào)選取該編號(hào)對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)；最后總控制器通過發(fā)送高電平或低電平信號(hào)控制所有級(jí)聯(lián)的光立方同步顯示或同步關(guān)停。本發(fā)明方法可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法簡單高效，可以實(shí)現(xiàn)向四個(gè)方向級(jí)聯(lián)，拼接成一個(gè)大的光立方。
【專利說明】一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光立方，一種將多個(gè)LED陣列層疊組成的立體顯示陣列，一般的光立方是由長寬高都是8個(gè)LED按照等間距排列的立方體。一個(gè)8*8*8的光立方由512個(gè)LED組成，一個(gè)16*16*16的光立方由4096個(gè)LED組成。對于8*8*8的光立方，可以顯示簡單的3D圖形，而且用戶可以自己編寫程序讓它顯示各種動(dòng)態(tài)的效果。對于16*16*16的光立方，由于LED數(shù)量比8*8*8多了 8倍，可以顯示更豐富的動(dòng)態(tài)的三維圖形，還可以顯示動(dòng)態(tài)的三維文字。這種光立方可以作為非常漂亮的立體景觀燈、可以用于顯示三維圖形便于觀看，甚至可以顯示真正的3D動(dòng)畫。
[0003]但是目前市面上的光立方主要都是8*8*8點(diǎn)陣,少量是16*16*16點(diǎn)陣,這些點(diǎn)陣都存在兩點(diǎn)不足。
[0004]1、這樣的點(diǎn)陣數(shù)量能顯示的內(nèi)容非常有限，只能顯示非常簡單的動(dòng)畫，比如箭頭、笑臉、文字等等，無法顯示更豐富的圖案。
[0005]2、目前的光立方是不能級(jí)聯(lián)或者只能單向級(jí)聯(lián)，即只能朝一個(gè)方向級(jí)聯(lián)成一條直線，無法向其他方向級(jí)聯(lián)。因此無法拼接出一個(gè)大的光立方，也就無法顯示更為豐富的內(nèi)容。
[0006]為解決以上問題，需要提出一種可以多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法。這樣能夠朝四個(gè)方向級(jí)聯(lián)成一個(gè)大的光立方。這種級(jí)聯(lián)的技術(shù)基于SPI等串行通信的一主機(jī)多從機(jī)的連接方法。每一個(gè)光立方都是一個(gè)從機(jī)，由主機(jī)控制。
[0007]經(jīng)過檢索我們發(fā)現(xiàn)有三個(gè)專利與本專利有部分共通之處，但是與本專利都有本質(zhì)的區(qū)別。專利申請?zhí)枮?01320235516.5，專利名稱為《一種可擴(kuò)展的萬能LED模板及由其組成》雖然描述的LED點(diǎn)陣也是可以拼接的，但是它描述的是可以拓展的LED模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而本專利描述的是多個(gè)立體LED點(diǎn)陣進(jìn)行級(jí)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)方法，與本專利有本質(zhì)的區(qū)別；本專利的驅(qū)動(dòng)方法采用的是串行通信方式進(jìn)行互相通信，可以由一個(gè)總控制板控制各個(gè)光立方拼接為一個(gè)大的光立方，這個(gè)大的光立方可以顯示更多更豐富的3D動(dòng)畫效果，而專利《一種可擴(kuò)展的萬能LED模板及由其組成》描述的是結(jié)構(gòu)方面的拓展，沒有涉及驅(qū)動(dòng)方法；本專利描述的參與級(jí)聯(lián)的LED光立方本身是立體實(shí)心的LED點(diǎn)陣，多個(gè)光立方級(jí)聯(lián)可以拼接成一個(gè)更大的光立方，由于這個(gè)大的光立方也是實(shí)心的，內(nèi)部由非常多的LED組成，所有可以顯示真正的三維的動(dòng)畫，而專利《一種可擴(kuò)展的萬能LED模板及由其組成》描述的立體LED廣告燈是由六片LED模板搭建出一個(gè)立體，相當(dāng)于立方體的六個(gè)表面，雖然結(jié)構(gòu)上是立體的，但是六個(gè)面顯示的內(nèi)容都是二維的平面的內(nèi)容，顯然沒有真正的三維效果。專利申請?zhí)枮?01010566911.2，專利名稱為《一種立體LED顯示屏》和專利申請?zhí)枮?01110218720.1，專利名稱為《層疊LED顯示屏以及基于LED技術(shù)的立體顯示器》中描述的雖然都涉及到三維LED點(diǎn)陣，而本專利描述的是多個(gè)立體LED點(diǎn)陣進(jìn)行級(jí)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)方法，那兩個(gè)專利都是描述單個(gè)三維LED點(diǎn)陣的設(shè)計(jì)方法，不涉及多個(gè)三維LED點(diǎn)陣也不涉及多個(gè)三維LED點(diǎn)陣的級(jí)聯(lián)方法，與本專利有本質(zhì)的區(qū)別。由于它們不涉及多個(gè)光立方的級(jí)聯(lián)，它們沒辦法顯示出更多更大更豐富的3D動(dòng)畫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決目前光立方點(diǎn)陣數(shù)量有限且不能多方向級(jí)聯(lián)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種可以向前后左右四個(gè)方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，包括提供至少兩個(gè)光立方、兩個(gè)微控制器、一個(gè)總控制器、至少一個(gè)電源和相應(yīng)的連接線，其特征在于:按以下步驟實(shí)現(xiàn)，
501:為每一個(gè)光立方設(shè)定編號(hào)；
502:總控制器通過SPI總線將顯示數(shù)據(jù)發(fā)送至與其相連接的第一級(jí)光立方的微控制
器；
S03:所述總控制器通過第一級(jí)光立方的電氣連接線將顯示數(shù)據(jù)傳送到第二級(jí)光立方的微控制器，以此類推，將數(shù)據(jù)通過SPI總線傳送到所有級(jí)聯(lián)的光立方的微控制器；
S04:各光立方根據(jù)各自對應(yīng)編號(hào)選取該編號(hào)對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，并由所述總控制器控制顯不O
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟S04中總控制器控制顯示是通過拉高或拉低電平來控制所有級(jí)聯(lián)的光立方同步顯示或同步關(guān)停，以同時(shí)顯示出各種圖案。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光立方的連接方式為:所述總控制器連接第一級(jí)光立方，所述第一級(jí)光立方至少連接有一個(gè)第二級(jí)光立方，再由所述第二級(jí)光立方連接至由光立方級(jí)聯(lián)構(gòu)成的光立方網(wǎng)中。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光立方為一種層疊LED顯示陣列；所述層疊LED顯示陣列至少由兩個(gè)LED顯示陣列等距離平行疊加成三維結(jié)構(gòu)；所述LED顯示陣列至少由兩個(gè)2*2LED陣列組成；所述層疊LED顯示陣列底面為PCB電路板。
[0013]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述PCB電路板為正方形；所述各PCB電路板上均設(shè)有驅(qū)動(dòng)LED的電路以及一個(gè)微控制器；所述PCB電路板四邊的中間各設(shè)有一個(gè)連接至總控制器或其他光立方的接口。
[0014]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述微控制器為嵌入式微控制器，該微控制器連接至各接口 ；所述微控制器通過PCB電路板上的邏輯器件控制光立方的所有LED。
[0015]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述微控制器至少能引出4個(gè)I/O 口。
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述各接口均包括VCC、SYN、SCLK, MOS1、MISO和GND六個(gè)連接點(diǎn)，該六個(gè)連接點(diǎn)在PCB電路板上均電氣連接；所述SYN、SCLK、M0SI和MISO四個(gè)連接點(diǎn)均通過兩個(gè)邏輯非門與其他接口的對應(yīng)連接點(diǎn)連接；所述SCLK、M0SI和MISO是基于SPI總線的通信接口。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述總控制器為嵌入式微控制器，該總控制器至少包括兩個(gè)
通信接口。
[0018]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述兩個(gè)通信接口，其中一個(gè)通信接口包括VCC、SYN、SCLK,MOS1、MISO和GND六個(gè)連接點(diǎn)，該通信接口連接至光立方；另一個(gè)通信接口為USB 口、串口或網(wǎng)口，該通信接口連接至PC設(shè)備。
[0019]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明為光立方提供了一種可以多方向級(jí)聯(lián)的方法，彌補(bǔ)光立方點(diǎn)陣數(shù)量少且只能單方向級(jí)聯(lián)的問題；通過本發(fā)明可以拼接出一個(gè)大的光立方，能顯示更多的內(nèi)容，更豐富的三維動(dòng)畫效果；本方案方法實(shí)現(xiàn)簡單、高效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為單個(gè)光立方的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2為三個(gè)光立方級(jí)聯(lián)的立體圖實(shí)施例。
[0022]圖3為三個(gè)光立方級(jí)聯(lián)的電路原理圖。
[0023]圖4為四個(gè)光立方級(jí)聯(lián)的俯視圖實(shí)施例。
[0024]附圖標(biāo)記說明:1為LED ;2為單層LED顯示陣列；3、12、13、14、15、16、17均為光立方；4為微控制器；5為接口 ；6為電源接口 ；7為與光立方連接的接口 ；8為總控制器；9為與PC連接的接口 ；10為邏輯非門；11為PCB電路板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0026]本發(fā)明提供了一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，包括提供至少兩個(gè)光立方、兩個(gè)微控制器、一個(gè)總控制器、至少一個(gè)電源和相應(yīng)的連接線，其特征在于:按以下步驟實(shí)現(xiàn)，
501:為每一個(gè)光立方設(shè)定編號(hào)；
502:總控制器通過SPI總線將顯示數(shù)據(jù)發(fā)送至與其相連接的第一級(jí)光立方的微控制
器；
503:所述總控制器通過第一級(jí)光立方的電氣連接線將顯示數(shù)據(jù)傳送到第二級(jí)光立方的微控制器，以此類推，將數(shù)據(jù)通過SPI總線傳送到所有級(jí)聯(lián)的光立方的微控制器；
504:各光立方根據(jù)各自對應(yīng)編號(hào)選取該編號(hào)對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，并由所述總控制器控制顯不O
[0027]所述步驟S04中總控制器控制顯示是通過拉高或拉低電平來控制所有級(jí)聯(lián)的光立方同步顯示或同步關(guān)停，以同步顯示出各種圖案。
[0028]所述光立方的連接方式為:所述總控制器連接第一級(jí)光立方，所述第一級(jí)光立方至少連接有一個(gè)第二級(jí)光立方，再由所述第二級(jí)光立方連接至由光立方級(jí)聯(lián)構(gòu)成的光立方網(wǎng)中。
[0029]以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0030]如圖1-圖4所示，光立方3是一種層疊LED顯示陣列，所述層疊LED顯示陣列至少由兩個(gè)單層LED顯示陣列2疊加成三維結(jié)構(gòu)，所述單層LED顯示陣列2至少有2*2個(gè)LEDl組成，所述層疊LED顯示陣列底面是PCB電路板11 ;該P(yáng)CB電路板11上有LED驅(qū)動(dòng)電路和微控制器4，由所述微控制器4控制光立方3的顯示。
[0031]每個(gè)單層LED顯示陣列2按照預(yù)定的距離平行層疊，各LEDl間的距離也與預(yù)定距離相等，預(yù)定距離為0.5 — 10cm。[0032]PCB電路板11上還設(shè)有四個(gè)相同的接口 5引出，所述各接口 5位于PCB電路板11上每個(gè)邊緣的中間。
[0033]如圖2所示，本發(fā)明公開了一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，包括光立方
3、底面PCB板上的微控制器4 (本實(shí)施例中，該微控制器4為嵌入式微控制器)、底面PCB板上的接口 5、電源接口 6、連接線、總控制器8，與光立方連接的接口 7和與PC連接的接口 11 ;所述的光立方3有四個(gè)接口 5，所述四個(gè)接口 5分別位于PCB板的四個(gè)邊緣中間；所述的總控制器8通過與光立方連接的接口 7連接到一個(gè)光立方12，通過所述的光立方12的接口 5再連接到光立方3和光立方13 ;這樣圖2的三個(gè)光立方都與控制器8有電氣連接；按照這種級(jí)聯(lián)方法，光立方12、光立方3和光立方13都可以繼續(xù)級(jí)聯(lián)其他光立方。
[0034]接口 5可以通過連接線連接到一個(gè)總控制器8 ;所述總控制器8是一個(gè)嵌入式微控制器；所述總控制器8有至少有兩個(gè)通信接口，其中一個(gè)與光立方連接的接口 7與光立方3上的接口 5 —致，有VCC、SYN、SCLK、MOS1、MISO、GND六個(gè)連接點(diǎn)，可以連接到光立方3的接口 5上；所述總控制器8的另一個(gè)與PC連接的接口 9可以是USB接口、串口、網(wǎng)口等，所述與PC連接的接口 9可以連接到PC ;SYN、SCLK、M0S1、MIS0四個(gè)連接點(diǎn)分別經(jīng)過邏輯非門10連接到所述PCB電路板11上的微控制器4 ;各個(gè)光立方直接通過SPI通信協(xié)議進(jìn)行通信；所述的SYN為同步線，起到對各個(gè)光立方的同步控制。
[0035]如圖4的四個(gè)光立方級(jí)聯(lián)的俯視圖所示，總控制器8與光立方14連接，光立方14再與光立方15、光立方16級(jí)聯(lián)，光立方15和光立方16又都和光立方17級(jí)聯(lián)，這樣圖4總控制器8就與四個(gè)光立方都有電氣連接；圖4的四個(gè)光立方的其他接口 5又可以級(jí)聯(lián)其他光立方，按照這種級(jí)聯(lián)方法就可以將多個(gè)光立方拼接成一個(gè)大的光立方；總控制器8可以通過與PC連接的接口 9連接到PC，PC可以將要顯示的數(shù)據(jù)和指令發(fā)送給總控制器8，然后由總控制器8控制所有光立方的顯示。
[0036]如圖3的總控制器與三個(gè)光立方相連的電路原理圖所示，每個(gè)接口 5上有6個(gè)連接點(diǎn)，分別是VCC、SYN、SCLK、M0S1、MIS0、GND ;級(jí)聯(lián)時(shí)VCC與GND電氣連接；總控制器8與光立方上的微控制器4的SYN、SCLK、M0S1、MIS0都經(jīng)過了兩次邏輯非門10 ;圖中SYN、SCLK,MOSI的信號(hào)方向是由總控制器8到光立方上的微控制器4,圖中MISO的信號(hào)方向是由光立方上的微控制器4到總控制器8 ;圖3中總控制器8與3個(gè)光立方的微控制器4都相連，所述3個(gè)光立方是并聯(lián)在一起，所以總控制器8發(fā)送的數(shù)據(jù)3個(gè)光立方的微控制器4都能接收；SCLK、MOSI, MISO為SPI總線的三條線，總控制器8與各個(gè)光立方的微控制器4之間就通過SPI通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)；圖3中，每個(gè)光立方都預(yù)先設(shè)定了自己的編號(hào)，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總控制器8將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，級(jí)聯(lián)的光立方的微控制器4都能收到數(shù)據(jù)，各個(gè)光立方的微控制器4根據(jù)自己的編號(hào)選取屬于自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)用于顯示，將不需要的數(shù)據(jù)丟棄；總控制器8通過拉高或者拉低SYN線的電平來通知級(jí)聯(lián)的所有光立方同步顯示或者同步關(guān)停；按照這種電路連接方式，可以一直級(jí)聯(lián)多個(gè)光立方，并且每個(gè)光立方的電路連接都是并聯(lián)的，因此都可以與總控制器8通信。
[0037]所述總控制器8還可以通過連接線與電腦連接，由電腦的上位機(jī)通過USB接口或串口或網(wǎng)口控制總控制器8，然后控制所有級(jí)聯(lián)的光立方3的顯示。
[0038]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，包括提供至少兩個(gè)光立方、兩個(gè)微控制器、一個(gè)總控制器、至少一個(gè)電源和相應(yīng)的連接線，其特征在于:按以下步驟實(shí)現(xiàn)， 501:為每一個(gè)光立方設(shè)定編號(hào)； 502:總控制器通過SPI總線將顯示數(shù)據(jù)發(fā)送至與其相連接的第一級(jí)光立方的微控制器； 503:所述總控制器通過第一級(jí)光立方的電氣連接線將顯示數(shù)據(jù)傳送到第二級(jí)光立方的微控制器，以此類推，將數(shù)據(jù)通過SPI總線傳送到所有級(jí)聯(lián)的光立方的微控制器； 504:各光立方根據(jù)各自對應(yīng)編號(hào)選取該編號(hào)對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，并由所述總控制器控制顯不O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述步驟S04中總控制器控制顯示是通過拉高或拉低電平來控制所有級(jí)聯(lián)的光立方同步顯示或同步關(guān)停，以同時(shí)顯示出各種圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述光立方的連接方式為:所述總控制器連接第一級(jí)光立方，所述第一級(jí)光立方至少連接有一個(gè)第二級(jí)光立方，再由所述第二級(jí)光立方連接至由光立方級(jí)聯(lián)構(gòu)成的光立方網(wǎng)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述光立方為一種層疊LED顯示陣列；所述層疊LED顯示陣列至少由兩個(gè)LED顯示陣列等距離平行疊加成三維結(jié)構(gòu)；所述LED顯示陣列至少由兩個(gè)2*2 LED陣列組成；所述層疊LED顯示陣列底面為PCB電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述PCB電路板為正方形；所述各PCB電路板上均設(shè)有驅(qū)動(dòng)LED的電路以及一個(gè)微控制器；所述PCB電路板四邊的中間各設(shè)有一個(gè)連接至總控制器或其他光立方的接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述微控制器為嵌入式微控制器，該微控制器連接至各接口 ；所述微控制器通過PCB電路板上的邏輯器件控制光立方的所有LED。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述微控制器至少能引出4個(gè)I/O 口。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述各接口均包括VCC、SYN、SCLK, MOS1、MISO和GND六個(gè)連接點(diǎn)，該六個(gè)連接點(diǎn)在PCB電路板上均電氣連接；所述SYN、SCLK, MOSI和MISO四個(gè)連接點(diǎn)均通過兩個(gè)邏輯非門與其他接口的對應(yīng)連接點(diǎn)連接；所述SCLK、MOSI和MISO是基于SPI總線的通信接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述總控制器為嵌入式微控制器，該總控制器至少包括兩個(gè)通信接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種可多方向級(jí)聯(lián)的LED光立方驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述兩個(gè)通信接口，其中一個(gè)通信接口包括VCC、SYN、SCLK、MOS1、MISO和GND六個(gè)連接點(diǎn)，該通信接口連接至光立方；另一個(gè)通信接口為USB 口、串口或網(wǎng)口，該通信接口連接至PC設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G09G3/32GK103794178SQ201410064774
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】林志賢, 葉蕓, 郭太良, 林金堂, 陳篤欽, 江龍強(qiáng), 黃敦博, 謝雅佳 申請人:福州大學(xué)