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[導(dǎo)讀] 1 概述   近幾年來(lái),作為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的一部分,城市景觀照明及室內(nèi)外裝飾照明的霓虹燈和部分傳統(tǒng)光源必將逐步被具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、可靠性高及可實(shí)現(xiàn)全彩變化的LED光源所取代。目前,在裝飾照明領(lǐng)域中

1 概述

  近幾年來(lái),作為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的一部分,城市景觀照明及室內(nèi)外裝飾照明的霓虹燈和部分傳統(tǒng)光源必將逐步被具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、可靠性高及可實(shí)現(xiàn)全彩變化的LED光源所取代。目前,在裝飾照明領(lǐng)域中用LED制作的各類燈具正被逐步推廣。

  DMX燈光控制器是廣泛應(yīng)用于LED燈光系統(tǒng)的控制設(shè)備,可以根據(jù)用戶的需要實(shí)現(xiàn)不同的顯示方案,實(shí)現(xiàn)令人眩目的色彩方案。本控制器采用DMX512協(xié)議進(jìn)行通訊。

  2 背景知識(shí)

  本控制器采用DMX512協(xié)議進(jìn)行通訊。下列知識(shí)必須具備:

  1) DMX512協(xié)議,請(qǐng)參考文章《DMX512協(xié)議》。

  2) PIC18單片機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)。

  3) PCB及電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)。

  4) C語(yǔ)言。

  3 DMX燈光控制系統(tǒng)介紹

  如圖1為一典型的DMX燈光控制系統(tǒng),PC主機(jī)通過(guò)燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示方案的設(shè)定并通過(guò)DMX控臺(tái)輸出給DMX控制系統(tǒng)。圖中綠色部分為本文介紹內(nèi)容,系統(tǒng)中的其他節(jié)點(diǎn)將在其他文章中進(jìn)行介紹說(shuō)明。

 

圖 1DMX燈光控制系統(tǒng)


 

  4 硬件實(shí)現(xiàn)

  系統(tǒng)硬件框圖如圖 2系統(tǒng)硬件框圖:
 

 

圖 2系統(tǒng)硬件框圖 


 4 .1CPU模塊功能描述

  CPU模塊是系統(tǒng)的主要部分,由CPU控制完成系統(tǒng)的全部功能,本系統(tǒng)采用PIC18F4431單片機(jī)作為控制器。外圍電路由10M晶振提供時(shí)鐘,同時(shí)作兼容設(shè)計(jì),可由時(shí)鐘芯片MAX7381直接提供時(shí)鐘輸入。電路如圖 3外圍時(shí)鐘電路所示。
 

 

 圖 3外圍時(shí)鐘電路


 

  4 .2 RGBW模塊

  本模塊由CPU的PWM模塊控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)LED RGB全彩燈的控制,以實(shí)現(xiàn)不同的色彩顯示方案。

  本模塊電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)應(yīng)的RGBW四路輸出分別接在了CPU的四個(gè)PWM輸出I/O管腳,由PWM模塊輸出相應(yīng)的脈沖波形,以控制4個(gè)MOS管的打開(kāi)和關(guān)斷,從而得到不同的色彩方案。

  4 .3 按鍵模塊

  用于用戶進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置,在當(dāng)前版本中沒(méi)有使用到本功能。每個(gè)按鍵通過(guò)上拉電阻上拉后直接接到CPU的I/O管腳即可。

  4 .4 無(wú)線接收模塊

  本模塊用于接收來(lái)自配套的無(wú)線遙控器的控制信號(hào),以方便用戶進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和測(cè)試。

  本模塊使用了臺(tái)灣KEYMARK公司專用的無(wú)線收發(fā)套裝芯片,該模塊采用曼徹思特編碼。本系統(tǒng)中為接收芯片,該芯片接口簡(jiǎn)單,只需要一個(gè)I/O即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收,并由軟件來(lái)完成信號(hào)的處理。

  4 .5 RS-485模塊

  RS-485接收模塊用于實(shí)現(xiàn)DMX512協(xié)議,DMX512協(xié)議使用的物理層接口即為RS-485接口。

  本模塊使用了通用485接口芯片MAX487用于實(shí)現(xiàn)RS-485接口與單片機(jī)的UART串口的電平轉(zhuǎn)換。接口電路如圖 4MAX487外圍電路。
 

 

 圖 4MAX487外圍電路


4 .6電源模塊

  本系統(tǒng)控制不但要為控制器內(nèi)部供電,還要為外部RGB燈條供電,因此必須使用大功率電源,電源電壓可支持多種規(guī)格的電源,48V,24V,12V等,并支持電壓檢測(cè)和過(guò)流檢測(cè)。電源模塊輸入為AC 220V/50-60HZ。模塊內(nèi)部需提供5V和3V電源。5V使用HVLM2594轉(zhuǎn)換得到,3V使用AS1117由5V轉(zhuǎn)換得到,用于給無(wú)線模塊供電。

  5 軟件實(shí)現(xiàn)

  本系統(tǒng)采用PIC18單片機(jī),編譯器為PICC18 8.35PL2,C語(yǔ)言編程。系統(tǒng)軟件框圖如圖 5系統(tǒng)軟件框圖。
 

 

圖 5系統(tǒng)軟件框圖 


  其中:

  1)無(wú)線接收模塊由外部中斷函數(shù)實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)曼徹斯特解碼。

  2)電壓檢測(cè)由A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn),用于檢測(cè)供電電壓,如果供電電壓過(guò)低或過(guò)高則進(jìn)入相應(yīng)保護(hù)。

  3)DMX數(shù)據(jù)接收由串口中斷實(shí)現(xiàn),由軟件實(shí)現(xiàn)DMX512協(xié)議,檢測(cè)到DMX512數(shù)據(jù)幀后,將數(shù)據(jù)放入緩存,并置相應(yīng)標(biāo)志位。

  4)RGB輸出由定時(shí)中斷函數(shù)控制,定時(shí)時(shí)間到,置相應(yīng)標(biāo)志位,根據(jù)當(dāng)前RGB緩存數(shù)據(jù)刷新RGB輸出。

  6 綜述

  DMX512燈光控制器目前在LED控制領(lǐng)域得到了已經(jīng)了廣泛應(yīng)用,技術(shù)相當(dāng)成熟,可靠性高,基于本文開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化,產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。

  隨著技術(shù)的發(fā)展,基于網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線技術(shù)的DMX控制系統(tǒng)會(huì)逐步得到更廣泛的應(yīng)用,但是由于帶寬和實(shí)時(shí)性等的限制,得到推廣仍需要時(shí)間,傳統(tǒng)的DMX控制器仍會(huì)得到大量應(yīng)用。

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