專利名稱：Led網陣圣誕樹的制作方法
技術領域：
本發明涉及LED領域，尤其涉及一種LED網陣圣誕樹。
技術背景
隨著發光二級管(Light Emitting Diode，LED)的廣泛應用，人們用它制成了許許 多多各種各樣的產品。在LED景觀中，經常會用到單色或彩色的LED燈串，這些LED燈串只 能實現通電常亮，并且只能實現整體的顏色變化，這樣的LED燈串無法顯示復雜的文字、圖 像或視頻，顯示效果比較單調。發明內容
本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種LED網陣圣誕樹，可實現對各 行LED燈串的單點控制，使得每個LED燈串上的LED節點結構能單獨變換顏色，以使LED燈 串具有復雜的顯示效果，滿足用戶的多樣性需求。
為解決上述技術問題，提供了一種LED網陣圣誕樹，包括排列成圣誕樹造型的LED 燈串、與所述LED燈串相連的行選擇控制器，以及與所述行選擇控制器相連的、用于將播放 內容轉化為所述行選擇控制器對應各行LED燈串的控制信號進行播放的信號處理控制器。
進一步地，所述LED燈串包括電源線、信號線，以及通過所述電源線、信號線依次 相連的若干LED節點結構，所述LED節點結構包括電路板、設置于所述電路板上的LED及具 有獨立地址的驅動芯片，所述驅動芯片包括與LED連接的LED驅動引腳以及與所述信號線 相連的信號引腳。
進一步地，所述電路板外注塑成型一外殼，所述外殼遠離電源線兩端設置有用于 在LED節點結構間連接固定的燈珠線扣環。
進一步地，所述信號處理控制器包括 用于存儲所述播放內容的存儲模塊；用于對所述播放內容的播放進行定時或實時控制的實時時鐘模塊； 用于將所述播放內容轉化所得的所述控制信號輸出到所述行選擇控制器的第一輸出 模塊；第一電源模塊；分別與所述存儲模塊、實時時鐘模塊、第一輸出模塊及第一電源模塊相連的主MCU模塊。
進一步地，所述信號處理控制器還包括與所述主MCU模塊相連的、用于與上位機通訊以獲得所述播放內容的通訊模塊。
進一步地，所述通訊模塊包括 用于與所述上位機通訊的RS485接口 ；分別與所述RS485接口及主MCU模塊相連的、對所述播放內容進行信號格式轉換的 RS485編解碼模塊，所述第一輸出模塊包括與所述主MCU模塊相連的、用于進行輸出緩沖控制的輸出緩沖模塊； 分別與所述輸出緩沖模塊及行選擇控制器相連的輸出接口。
進一步地，所述存儲模塊為SD卡存儲模塊、MMC卡存儲模塊或USB存儲模塊。
進一步地，所述行選擇控制器包括與所述信號處理控制器或上一級行選擇控制器相連且用于接收所述控制信號的輸入 模塊；與下一級行選擇控制器或LED燈串相連且用于發送所述控制信號的第二輸出模塊； 第二電源模塊；分別與所述輸入模塊、第二輸出模塊及第二電源模塊相連的可編程邏輯門陣列模塊。
進一步地，所述第二輸出模塊包括分別與所述可編程邏輯門陣列模塊及LED燈串相連的燈串輸出模塊； 分別與所述可編程邏輯門陣列模塊及下一級行選擇器相連的行選器輸出模塊。
進一步地，所述LED燈串的形狀為平面網陣或錐形網陣。
上述技術方案至少具有如下有益效果通過提供一種LED網陣圣誕樹，行選擇控制器相連有多行共同組成LED網陣且排列成 圣誕樹造型的LED燈串，信號處理控制器將播放內容轉化為行選擇控制器對應各行LED燈 串的控制信號，這樣，即可實現根據控制信號對各行LED燈串的LED節點結構進行單點獨立 顯示控制，從而實現由LED燈串組成的LED網陣具有復雜的顯示效果，滿足了用戶的多樣性 需求。


圖1是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的LED控制系統的結構圖。
圖2是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的信號處理控制器5的結構圖。
圖3是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的行選擇控制器的結構圖。
圖4是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的LED燈串的結構圖。
圖5是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的LED節點結構34的結構圖。
圖6是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的LED節點結構34除去外殼37的結構 圖。
圖7是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的信號處理控制器5的控制系統軟件架 構圖。
圖8是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的信號處理控制器5的單片機運行主程 序流程圖。
圖9是本發明實施例的LED網陣圣誕樹中的信號處理控制器5的RS485通訊中斷 服務程序流程圖。
具體實施方式
本發明實施例提供了一種LED網陣圣誕樹，其包括若干排列成圣誕樹造型的LED 燈串以及如圖1所示的LED控制系統，LED控制系統包括與LED燈串1_8相連的第一行選擇4控制器1、與LED燈串9-16相連的第二行選擇控制器2、與LED燈串17- 相連的第三行選 擇控制器3、與LED燈串25-32相連的第四行選擇控制器4，以及與第一行選擇控制器1相 連的信號處理控制器5，第一行選擇控制器1、第二行選擇控制器2、第三行選擇控制器3及 第四行選擇控制器4依次級聯，LED燈串1-32形成圣誕樹造型的錐形結構；如圖4所示，上述LED燈串包括包裹于塑膠線套31中的電源線32、信號線33，以及通 過電源線32、信號線33，以及通過電源線32、信號線33依次相連的若干LED節點結構34， LED節點結構34可如圖2、圖3所示，LED節點結構34包括電路板35、設置于電路板35 — 側表面上的LED36，以及設置于電路板35另一側表面上的具有獨立地址的驅動芯片(圖中 未示出)，驅動芯片包括與LED36連接的LED驅動引腳以及與信號線33相連的信號引腳。
具體地，LED36可以是紅、綠、藍三基色LED，驅動芯片包含有正負兩個電源引腳、 輸入輸出兩個信號引腳以及三個分別連接LED36的LED驅動引腳；驅動芯片兩側分別連接 作為信號線的數據輸入線和數據輸出線；在電路板35焊接好LED36及驅動芯片后，再通過 電源線32將每個LED節點結構34接連焊接起來，形成LED燈串；另外，電路板35外注塑成 型一外殼37，外殼37使得內部電路板35得到保護，同時讓LED燈串具有美觀的適于LED景 觀的外形；而外殼37遠離電源線32兩端設置有用于在LED節點結構34間連接固定的燈珠 線扣環38，這樣，左右方向上的LED節點結構34可通過塑膠線套31連接固定，而上下方向 上的LED節點結構34可通過膠繩與燈珠線扣環38的配合進行連接固定，從而所有LED燈 串通過一定形式的編排，形狀可為平面網陣或錐形網陣或球形網陣等；而在LED36的相應 區域通過環氧樹脂封裝，起到良好透光并且保護LED的效果，并且適用于戶外LED景觀。
具體工作時，在接好LED燈串的電源和信號插頭并通電后，驅動芯片開始工作，其 通過信號引腳接收到來自控制器的串行信號，將其解碼后轉變成驅動電壓施加在三個LED 驅動引腳上，LED36則根據此驅動電壓實現亮滅。
LED燈串作為行選擇控制器的輸出，不同的LED燈串可串接不同數量或相同數量 的LED節點結構，每個LED節點結構可包括一個LED，形成平面網陣或錐形網陣或其他形狀； 信號處理器5主要將播放內容(如圖片或視頻等)轉化為行選擇控制器對應各行LED燈串的 控制信號進行播放，具體的，播放內容可為RGB格式數據，信號處理器5取出播放內容的每 一行視頻數據發送到各個行選擇控制器，每個行選擇控制器在收到視頻數據后，取出其對 應行的視頻數據發送到LED燈串的驅動芯片，當每一行的視頻數據發送到位后，信號處理 器5會發出一個鎖存信號使得LED燈串的驅動芯片產生點亮或熄滅的動作，這樣，一個圖片 或視頻的一個幀圖像就會出現在由LED燈串組成的網陣上，對于視頻類的播放內容，由于 每個幀圖像交替速度極快，從而網陣上的畫面效果也以極快的速度更新，這樣，人們就可以 看到連續的視頻效果了。
上述信號處理控制器5可包括如圖2所示的結構作為存儲模塊的SD卡存儲模塊 6、實時時鐘模塊7、第一輸出模塊8、第一電源模塊9、通訊模塊10以及主MCU模塊11，SD卡 存儲模塊6、實時時鐘模塊7、第一輸出模塊8、第一電源模塊9、通訊模塊10均與主MCU模 塊11相連，其中通訊模塊10用于與上位機(電腦等)通訊并獲得播放內容，其是上位機與LED控制系統 的連接模塊，其在主MCU模塊11的分時控制下實現信號的接收和發送，從而實現與上位機 之間的通訊，通訊模塊10主要可包括RS485接口 12，其用于與上位機通訊，具體地，上位機上安裝有RS485接口，通訊模塊10 通過RS485接口 12獲得上位機傳遞的RS485信號；RS485編解碼模塊13，分別與RS485接口 12及主MCU模塊11相連，其主要用于對播放 內容進行信號格式轉換，例如將RS485信號轉換為UART信號等；SD卡存儲模塊6，其在主MCUll與SD卡之間建立通訊連接，其格式化為FAT16的文件 系統以用于存儲播放內容，播放內容可包括播放列表及圖片點陣信息，當上位機需要調整 播放內容時可在上位機控制界面選擇“傳節目”功能將播放列表及圖片點陣信息更新到信 號處理控制器5中的SD卡存儲模塊6，SD卡存儲模塊6可采用SPI工作模式，便于主MCUl 1 與SD卡的數據讀寫；實時時鐘模塊7，其用于對播放內容的播放進行定時或實時控制，其內嵌了一個RTC電 路，讓主MCUll可以根據當前時間來選擇播放節目列表對應的圖片點陣信息，便于定時和 實時播放；第一輸出模塊8，用于將播放內容轉化所得的控制信號輸出到行選擇控制器1，第一輸 出模塊8主要可包括輸出緩沖模塊14，其與主MCUll相連，用于進行輸出緩沖控制，作為信號處理控制器5 與行選擇控制器1的連接模塊，主要為保護主MCU的I/O接口和增強信號驅動能力； 輸出接口 15，其分別與輸出緩沖模塊14及行選擇控制器1相連； 第一電源模塊9主要包括第一電源接口 16及第一 3V/5V電源系統17，第一電源接口 16 包括5V直流輸入接口和5V直流輸出接口，第一 3V/5V電源系統17將5V直流轉換成3. 3V 提供給主MCU模塊11、SD卡存儲模塊6、第一輸出模塊8等，5V直流輸出接口直接提供5V 提供給行選擇控制器1 ；主MCUll為信號處理控制器5的核心，采用單片機或其他控制器來實現。
上述信號處理控制器5可包含如圖7所示的控制系統軟件架構，其分為管理層、應 用層及基礎層，其中管理層涉及FAT16文件管理系統、均與FAT16文件管理系統交互的播放列表讀取程序 及模式存取目錄管理程序等；應用層涉及單片機中斷服務、RS485通訊協議、與FAT16文件 管理系統交互的SD卡讀寫程序及LED驅動顯示程序等；基礎層涉及單片機I/O初始化、單 片機基本功能初始化、與RS485通訊協議交互的RS485通訊接口及分別與SD卡讀寫程序、 LED驅動顯示程序交互的外設硬件接口等。
信號處理控制器5的單片機運行主程序可分為如圖8所示的步驟801，初始化，具體地，可初始化主MCUl 1時鐘控制寄存器、I/O接口、內部模塊功能(CSI 接口、UART接口、Timmer功能、中斷功能等)、SD卡(使其進入SPI傳輸模式)、函數功能寄存 器及總中斷等；802，讀取SD卡基本信息，具體地，獲取SD卡的DBR信息，查詢C0NFIG(配置)、M0DEDATA (模式數據)及PLAYLIST (播放列表)三個文件夾是否存在，并保存這三個文件夾的邏輯地 址，然后根據配置文件給程序配置LED網陣信息(如行選擇控制器個數、LED燈串總數等)； 803，循環播放模式列表中各個模式，具體地，當有20個模式列表時，每個模式列表可 設置最大保存168個模式播放信息，并可采用FAT16文件管理系統讀取模式列表和模式數 據文件。
信號處理控制器5所涉及的RS485通訊中斷服務程序主要包括如圖9所示的流 程901，初始化，具體地，關閉所有中斷并屏蔽INP4中斷，設置中斷低等級，實現中斷嵌套；902，接收數據；903，判斷902所接收的數據是否為OxFO，若是則執行904，否則結束； 904，返回連接正常數據，即返回通訊正常的信息(0x00)給上位機； 905，繼續接收下一數據；906，根據905所接收的數據進行通訊功能選擇，例如，如果數據為01則修改波特率，如 果數據為02則進行時間同步，如果數據為06則傳輸模式播放指令，如果數據為13則讀取 SD卡CSD信息；907，繼續接收下一數據；908，判斷907所接收的數據是否為OxFA，若是，則執行909，否則執行910 ； 909，返回連接正常數據，即返回通訊正常的信息(0x00)給上位機； 910，返回連接超時數據0x84并結束。
而上述行選擇控制器1-4可包括如圖3所示的結構輸入模塊18、第二輸出模塊、 第二電源模塊20以及可編程邏輯門陣列模塊21，輸入模塊18、第二輸出模塊、第二電源模 塊20均與可編程邏輯門陣列模塊21相連，其中輸入模塊18，其與信號處理控制器5或上一級行選擇控制器相連，用于直接接收信號 處理控制器5的控制信號或者通過上一級行選擇控制器轉發的控制信號，輸入模塊18可包 括輸入接口 22及輸入緩沖器23，主要為保護可編程邏輯門陣列模塊21的I/O接口和輸入 信號整形；第二輸出模塊與下一級行選擇控制器或LED燈串相連，用于發送控制信號到下一級行 選擇控制器或LED燈串，具體地，第二輸出模塊19可包括燈串輸出模塊19，其分別與可編程邏輯門陣列模塊21及LED燈串相連，該燈串輸出模 塊19中可包括燈串輸出接口 M及燈串輸出緩沖模塊25，燈串輸出緩沖模塊25主要為保護 主MCUll的I/O接口和增強信號驅動能力；行選器輸出模塊26，其分別與可編程邏輯門陣列模塊21及下一級行選擇器相連，其主 要可包括行選器輸出接口 27及行選器輸出緩沖模塊觀，行選器輸出緩沖模塊觀主要為保 護可編程邏輯門陣列模塊21的I/O接口和輸出信號整形以及增強信號驅動能力；第二電源模塊20主要包括第二電源接口四及第二 3V/5V電源系統30，第二電源接口 29包括5V直流輸入接口和5V直流輸出接口，第二 3V/5V電源系統17將5V直流轉換成 3. 3V和1. 2V提供給可編程邏輯門陣列模塊21、輸入模塊18、第二輸出模塊等，5V直流輸出 接口直接提供5V提供給下一級行選擇控制器；可編程邏輯門陣列模塊21為行選擇控制器的核心，其接收信號處理控制器5或上一級 行選擇控制器的信號，并通過內部的邏輯運算，得到本機需要的LED燈串的控制數據，發送 到燈串輸出模塊19，從而驅動LED燈串的每個LED節點結構點亮或熄滅，并可將數據通過行 選器輸出模塊26傳輸給下一級行選擇控制器。
可編程邏輯門陣列模塊21的信號處理流程可如下所示上電后，可編程邏輯門陣列模塊21初始化；檢測片選信號是否為高，若是則判斷片選 為高、器件時鐘信號是否有跳變，若有時鐘跳變，則進入ID碼編寫功能(在接收完一個byte 后檢測片選信號是否仍為高，若是則再接收一個byte，并把剛接收到的一個byte傳送到下 一級行選擇控制器)，否則進入圖片點陣數據傳輸功能；在圖片點陣數據傳輸功能下，行選 擇控制器并行處理發送和接收數據，將接收到的第一字節與本機的ID碼比對判斷是否相 符，若是則保存本機數據，轉換數據格式并等待鎖存信號為高時將數據發送到LED燈串上， 若與本機的ID碼不相符，則不接收該數據，重復上述流程。
需要說明的是1、圖4示出的本發明實施例的LED燈珠僅包含2個LED節點結構34，當然，在具體實現 時可包含多個LED節點結構34，如3個6個、9個等等；2、在接口數量滿足的條件下，每個行選擇控制器均可直接與信號處理控制器相連，從 而不需要行選擇控制器依次級聯；3、根據網陣所要求形狀不同，每個行選擇控制器所連LED燈串數量可相同或不同；4、由于LED燈串可彎曲成不同形狀，因此所形成網陣可不僅限于上述平面網陣或錐形 網陣(如圣誕樹造型)；5、SD卡存儲模塊還可以用其他存儲模塊替代，如MMC卡存儲模塊或USB存儲模塊等；6、通訊模塊為可選模塊，當不需要通過上位機進行播放內容更新時，可只通過SD卡進 行播放內容的更新與存儲。
另外，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程， 是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀存儲介質 中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁 碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。
以上所述是本發明的具體實施方式
，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為 本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種LED網陣圣誕樹，其特征在于，包括排列成圣誕樹造型的LED燈串、與所述LED 燈串相連的行選擇控制器，以及與所述行選擇控制器相連的、用于將播放內容轉化為所述 行選擇控制器對應各行LED燈串的控制信號進行播放的信號處理控制器。
2.如權利要求1所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述LED燈串包括電源線、信 號線，以及通過所述電源線、信號線依次相連的若干LED節點結構，所述LED節點結構包括 電路板、設置于所述電路板上的LED及具有獨立地址的驅動芯片，所述驅動芯片包括與LED 連接的LED驅動引腳以及與所述信號線相連的信號引腳。
3.如權利要求2所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述電路板外注塑成型一外 殼，所述外殼遠離電源線兩端設置有用于在LED節點結構間連接固定的燈珠線扣環。
4.如權利要求1所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述信號處理控制器包括 用于存儲所述播放內容的存儲模塊；用于對所述播放內容的播放進行定時或實時控制的實時時鐘模塊； 用于將所述播放內容轉化所得的所述控制信號輸出到所述行選擇控制器的第一輸出 模塊；第一電源模塊；分別與所述存儲模塊、實時時鐘模塊、第一輸出模塊及第一電源模塊相連的主MCU模塊。
5.如權利要求4所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述信號處理控制器還包括 與所述主MCU模塊相連的、用于與上位機通訊以獲得所述播放內容的通訊模塊。
6.如權利要求5所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述通訊模塊包括 用于與所述上位機通訊的RS485接口 ；分別與所述RS485接口及主MCU模塊相連的、對所述播放內容進行信號格式轉換的 RS485編解碼模塊，所述第一輸出模塊包括與所述主MCU模塊相連的、用于進行輸出緩沖控制的輸出緩沖模塊； 分別與所述輸出緩沖模塊及行選擇控制器相連的輸出接口。
7.如權利要求4至6中任一項所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述存儲模塊為 SD卡存儲模塊、MMC卡存儲模塊或USB存儲模塊。
8.如權利要求1所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述行選擇控制器包括 與所述信號處理控制器或上一級行選擇控制器相連且用于接收所述控制信號的輸入模塊；與下一級行選擇控制器或LED燈串相連且用于發送所述控制信號的第二輸出模塊； 第二電源模塊；分別與所述輸入模塊、第二輸出模塊及第二電源模塊相連的可編程邏輯門陣列模塊。
9.如權利要求8所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述第二輸出模塊包括 分別與所述可編程邏輯門陣列模塊及LED燈串相連的燈串輸出模塊；分別與所述可編程邏輯門陣列模塊及下一級行選擇器相連的行選器輸出模塊。
10.如權利要求1所述的LED網陣圣誕樹，其特征在于，所述LED燈串的形狀為平面 網陣或錐形網陣。
全文摘要
本發明實施例涉及一種LED網陣圣誕樹，行選擇控制器相連有多行共同組成LED網陣圣誕樹的LED燈串，信號處理控制器將播放內容轉化為行選擇控制器對應各行LED燈串的控制信號，這樣，即可實現根據控制信號對各行LED燈串的LED節點結構進行單點獨立顯示控制，從而實現由LED燈串組成的LED網陣具有復雜的顯示效果，滿足了用戶的多樣性需求。
文檔編號H05B37/02GK102028390SQ20101061442
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者吉躍華, 沈軍, 甘林沖, 羅鐵江, 賀武林, 鄧文彪, 陶志和 申請人:深圳市聯建光電股份有限公司