舞台灯光控制器毕业设计

舞台灯光控制器

摘要

嵌入式系统足A今城热门的概念之一，它诞屮于微型计箅机，楚嵌入到对象系统中，实现嵌入对象智能化的计算机应用系统。木舞台灯光控制器就足嵌入式系统在也活中的一个小小应用，它采用的嵌入式微控制器为LPC2300系列ARM, 并使用了实时操作系统卩C/OS-丨h整个系统分为两部分，主控制器和灯光节点。控制器和节点之间的通使用丫.1:流的舞台灯光控制协议DMX512。控制器设冇良好的人机界而，可完成对各节点灯光色彩的编辑,多种现场效果的存储勾还原, 并设冇多个命令，可依据现场气氛的不同制作缤纷的特技效果3节点使用NXP 推出的LED驱动芯片PCA9635来驱动4个RGB LED模拟舞台灯光。

关键词：舞台灯光控制；DMX512协议；嵌入式系统；-/OS-II

目录

1■ (4)

1.1舞台灯光控制技术的发展以及DMX512的产生 (4)

1.2嵌入式系统概述..................................... 错误！未定义书签。

2硬件电路设计 (6)

2.1电源部分电路 (6)

2.2TrNYARM T23工控板介绍............................. 错误！未定义书签。2.3ISP跳线及核心板复位电路 (6)

2.4RS232通信电路 (7)

2.5JTAG 接口电路 (7)

2.6LCD驱动电路设计 (8)

2.7LED驱动电路设计 (8)

2.8RS485通信电路 (10)

2.9从机地址选择电路 (13)

2.10状态指示灯及按键电路 (13)

3控制器软件设计 (14)

3.1整体软件分析与设计 (14)

3.2键盘扫描程序分析设计 (14)

3.3人机界面任务....................................... 错误！未定义书签。3.4DMX512数据发送任务设计............................ 错误!未定义书签。3.5数据更新任务.. (22)

4节点软件设计 (23)

4.1DMX512数据包解析程序 (23)

4.2PCA9635 控制 (24)

5设计总结 (28)

参考文献

29

致谢

错误！未定义书签。附录A电路原理图 (32)

A.1原理图A ............................................. 错误！未定义书签。A.2原理图B ............................................. 错误！未定义书签。

1绪论

本设计丨•:要研究的足现代嵌入式技术在舞台灯光控制系统中的应用。A今舞台灯光控制系统人都足基于DMX512通信协议的数字控制系统，那么究竟什么足‘DMX5丨2通信协议？什么足嵌入式系统？

1.1舞台灯光控制技术的发展以及DMX512的产生

随着电视事业的+断发展壮大和舞台演出市场的日益活跃，以及人们欣赏水平的不断提高，舞台设计越来越受到专业人丄•的*视。而舞台灯光作为舞台设计的一部分在很大程度上影响沿整个观场的效果，这使得现代舞台灯光系统设计变得越來越复杂，舞台灯光控制技术也应运而张。

问顾舞台灯光控制技术的发展历程，大体可以分为三个阶段：原始控制技术阶段；模拟控制技术阶段；数字化控制技术阶段。

敁初的原始控制技术时期，舞台灯光的控制相;麻烦。演出过程中，在舞台四周布满大大小小的各式各样的用手动控制开关，每一盏灯耑要一个开关，并且还要铺设大量的灯线，其工作量足可想而知的。受控的灯具也只有亮灭两种状态，根本不可能调光，提供的纯粹娃肀纯的照明。这样的光灯控制系统足很难顾及到舞台的艺术效果的。

随避tl动化技术，电子技术和半导体技术的应用，把可控砝技术应用到細光器中,产生了硅箱,这标志*模拟调光时期的到來。这种技术是通过模拟调光台(实际上是一个个电位器）输出的(K10V的模拟信号,控制可控硅的导通角來完成灯爲调光功能的，它能够做到每• •个灯典冇+冋亮度输出，（K这种技术耑要••个推杆对应一个调光W路，同时也耱要连接•一条信号线。可以想象一下，如果—台演出需要控制100个调光问路，就要冇一台具有100个电位器推了•的调光台，同时还需要连接100条信号控制线，这样的调光系统的组建和控制都足相$麻烦的事。这利I模拟调光方式只能适应于一些小型的演出活动。

随猶时间的推移，电视事业不断壮人，舞台演出市场U益活跃，这对舞台灯光控制系统提出也更高的要求。到丫 20世纪80年代数字化技术的疢用和杜及产生//新一代的灯光控制技术，即DMX512数字信y•控制技术。DMX512数字信号协议

于丨986年，首先由美W剧院研究机构（USITT)提出，后來经过进一步的改进，于】990年正式公布。它利用电脑系统来完成整个灯光的控制，通过-•条信号线就可同时输出多路串行数字信号，可以任意设置推杆与灯具之间的对应关系。这种技术人人简化了灯光的控制方式，为大规模舞台灯光控制提供/可能。从此，这种数字控制技术得到了广泛应用。

2硬件电路设计

为简化设计、V/约成木，对控制器电路和W点电路进行丫综合，使得控制器和节点采用的足同样的电路，以下对电路中的各模块进行分析介绍。

2.1电源部分电路

木设计典滞要三组电源输入：5V的系统电源、3.3V的模拟电源、3.3V的数

字电源。

系统板输入电[1;:为9V直流，所需系统电旭为5V, I I带冇液品这样的人功率器件，若选用教通的线性稳压器件，则电源效率最高仅为55.6%，K发热量可想而知。故5V系统电Hi不能采用线性稳H;:器件。LM2575足一种高效率的开关稳历器件’资料显示当其输入电压为12V,输出电流为1A时，其效率可高达77%，怛开关电源也有开关电源的缺点，其输出纹波较线性稳扭器件人。弥补这一缺点般好的方法足再在后而加一级线性稳H

核心板TinyARM T23的供电由低H;.差模拟稳版器件SPX1117M3-3.3供给，然效率不高{1! TinyARM T23的功率小，实际运行过程中SPX1117基木保持室

2.2ISP跳线及核心板复位电路

为使调试过程更加顺利，在底板上添加了 ISP跳线选择与核心板鉍位电路，如阌2.1所示。