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目录1引言............................................................................................................1.1灯光控制技术的发展...................................................................2灯光控制系统中的技术标准..................................................................2.1RS-485接口标准.............................................................................2.2通信系统及接口电路的设计...........................................................2.3信号的传输与设备的连接..............................................................3灯光控制系统的分析与设计.....................................................................3.1系统设计思想....................................................................................3.2系统框图及功能................................................................................3.3只控制设备........................................................................................3.4系统设计原理图................................................................................4下位机与灯具检测模块软硬件设计………………………………………..4.1系统组成及原理…………………………………………………….’4.2硬件设计…………………………………………………….4.3灯位检测单元设计（过电流保护）4.4浅谈各类过电流保护......................5主控板与从控板上的硬件设计.................................................................5.1单片机的选择....................................................................................5.2AT89C52的功能特性........................................................................5.3主控板电路原理图.............................................................................5.4从控板电路原理图.............................................................................5.5复位电路..............................................................................................6实验方法6.1实验方法..............................................................................................6.2实验条件..............................................................................................7总结..............................................................................................参考文献...................................................................................................................摘要：本文以灯光控制系统的设计为背景，详细介绍了灯光控制系统中的通信协议，硬件设备等的相关知识，整个系统包括了DMX512协议、RS232-通信、主控板与从控板的通信、步进电机等部分组成。1引言1.1灯光控制技术的发展灯光控制技术的发展历程，大体可分为三个间断：原始控制间断，模拟控制技术间断，数字化技术控制间断。另外，随着网络化技术的不断成熟，灯光控制技术还将会迎来一场新的革命。在最初的原始控制技术时期，舞台灯光控制相当的麻烦。演出过程中，在舞台四周布满大大小小的各式各样的手动控制开关，每一盏灯需要一个开关，并且还要敷设大量的灯线，其工作量是可想而知的。受控的灯具也只有亮灭两种状态，根本不了能调光，提供的纯粹是单纯的照明。我们可以想象，那时的灯光工作者只是忙于灯具的开和关，很难顾及到舞台的艺术效果。后来，随着技术的进步，将一些大功率的电位计，应用到灯光控制技术中，能够走到简单的调光，但与舞台艺术效果的需求还相差很远，要想完成大范围的艺术照明几乎是不可能的。在后来，自动化技术、电子技术和半导体技术的应用，把可控硅技术应用到调光器中，产生了硅箱，这标志着模拟调光技术时期的到来。这种技术是通过模拟调光台（实际上是一个个电位器推子）输出的0-10V的模拟信号，控制可控硅的导通角来完成灯具调光功能的，它能够做到每一个灯具具有不同的亮度输出。时至今日，这种模拟调光方式还在一些小型演出活动中使用。可以说，模拟调光技术的应用为今天技术的飞速反战奠定了基础，也为当今电视舞台上丰富多彩的灯光艺术创作提供了可能。2灯光控制系统中的技术标准2.1RS-485接口标准RS-485用平衡差动的方式传输数据，抗干扰性强、速率高、传输距离远、能够实现多点传输，它允许同时连接32个驱动器和32个接收器，方便地组成一个小型的网络，在测控领域，应用很广泛。RS-485是一个电器接口规范，它规定了平衡驱动器和接收器的电器特性，而没有规定接插件传输电缆和通信协议RS-485支持半双工或全双工模式网络拓补，一般采用中断匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。最好采用一条总线将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。RS-485最小型信号由两条信号电路线组成，每条连接电路必须要有接地参考点，电缆能支持32个发送/接受器对。为了避免地电流，每个设备一定要接地。电缆应包括连至每个设备电缆地的第3信号参考线。RS-485接口采用差分方式传输信号，并不需要相对于某个参照点来检测信号系统，只需检测两线之间的点位差就可以了。但应该注意的是收发器只有在工模电压不超出一定范围（-7-12V）的条件下才能正常工作。当工模电压超出此范围时，就会影响通信的可靠性甚至损坏接口。RS-485电器特性如表2-1所示。在总线负载及阻抗匹配符合技术要求的前提下，RS-485标准所能达到的理论最高传输速率为10Mbit/s，但是，在该速率下的有效传输距离只有10米。，RS-485总线的有效传输距离与数据传输速率相关。可以用下面经验公式表示。108bit/s·m有效传输距离（m）≦------------------数据传输速率（bit/s）2.2通信系统及接口电路设计2.2.1通信系统设计本系统采用的是一主从多的总线型连接方式，如图2-1所示。在总线的末端，加入了两个120欧姆的电阻，以实现通信线路的阻抗匹配，从而消除反射、吸收噪声。信号在传输线上传输使，若总线阻抗不连续，就会出现反射现象，影响信号的有效传输。双绞线的特性阻抗在110欧姆-130欧姆之间，因此，选用120欧姆的电阻作为匹配电阻。2.2.2接口电路的设计接口电路的主要任务是利用RS-485收发器实现电器特性转换。RS-485的收发器种类很多，常用的有DS96176、MAX481、MAX483和MAX485。本设计采用MAX483作为收发器，接口电路如图2-2所示。MAX483采用5V电压供电，电源电流为120~150微A，在待机方式下的电流仅为0.1微A。最高数据传输速率为250kbit/s。MAX483采用半双工异步通信方式，用接受器能使信号和放松器能使信号DE来控制通信状态的转换。RE为低，接收器工作，处于接受状态；RE为高，发送器工作，处于发送状态。本设计用单片机P1.0引脚同时控制RE和DE，当P1.0置高，发送信息，P1.0置低，接受信息。上位机和下位机电路相同，在总线连接时，上位机的输出对应所有下位机的输入，下位机的输出对应上位机的输入。3灯光控制系统的分析设计3.1系统设计思想为了实现对于灯光系统的远程控制，为了对远程的灯光进行灯光进行实时的管理，对于现场的灯光需要进行实时调度，需要设计一个上位机的控制软件，一个下位机的简单主控设备，还有多个下位机的控制终端，它们之间可以相互通信，远程的灯光系统既可以在上位机设计好的程序控制下自己正常运行，也可以再尚未机认为的控制下进行一些实时的调整。上位机与下位机的简单主控设备之间通过RS-232总线进行通信，简单主控设备与控制终端之间有多种通信方式可供选择，本文主要讨论两种，一种是以485总线直接进行通信，另一种是先通过一个光端机然后再通过光纤进行通信。下面将详细介绍系统功能及终端任务等。3.2系统框图及功能由以上设计思想分析可得灯光控制系统由三部分组成，如图4-1方案1和4-2方案2系统组成框图所示(1)计算机（软件控制）负责进行总体的宏观协调控制下位机终端。(2)简单主控制设备：负责与上位软件进行通信，还负责控制下位机的控制终端。3)控制终端：负责对被控设备进行控制，还有接受简单主控制设备发来的控制信号进行实时的控制调整。图3-1控制距离在1000M内，系统组成框图图3-2控制距离超过1000M，系统组成狂3.3主控制设备图4-3主控制设备模块框图主控制设备等于上位机软件加简单主控制设备，主控制设备集成了计算机上的控制软件和简单主控制设备的所有功能，可以不要计算机，直接控制终端。3.4系统设计原理图本系统设计的整个电路原理图如图4-4所示。整个电路又分为复位电路、主控板、从控板、步进电机、通信模块这几个部分。4下位机与灯具检测模块软硬件设计4.1系统组成及原理由不同的回路对不同种类作不同功能使用的灯进行控制。灯光的控制主要由观察台和灯光站完成。从控制对象上来说，每一个回路分别由供电系统、恒流调光器、升压变压器、隔离变压器、灯具及电缆组成。不同回路的舞台灯，通过设在灯光站控制该回路的一个调光器来控制它们的开关灯和调光等级。调光系统主要由调光器、单相变压器、隔离变压器和灯具几个部分组成。所有控制系统的组成均可分成为三大部分:一是测量检测部分;二是控制器;三是执行部分。调光系统作为一个调整光强系统，也是由以上三部分组成。调光系统的检测功能是由串联在灯光回路中的电流互感器来完成的。控制器核心是一个单片微型计算机。现在广泛应用的调光器是通过可控硅来实现电源电压的转换。调光器通过调可控硅触发角大小，改变调光器的输出电压，进而改变串联回路电流，从而达到控制串联灯光回路中