基于DMX512的智能灯光控制系统的设计与实现

论文题目基于DMX512的智能灯光控制系统的设计与实现专业学位类别工程硕士学号201351020108作者姓名柳春青指导教师解梅教授分类号密级UDC注1学位论文基于DMX512的智能灯光控制系统的设计与实现（题名和副题名）柳春青（作者姓名）指导教师解梅教授电子科技大学成都吕昱副研究员四川九洲电器绵阳（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.9.1论文答辩日期2015.11.17学位授予单位和日期电子科技大学2015年12月26日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DesignandImplementationofIntelligentLightingControlSystemBasedonDMX512ProtocolAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LiuChunqingSupervisor:ProfessorXieMeiSchool:SchoolofElecrtonicEngineering电子科技大学硕士学位论文2独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要I摘要不可否认的是近年来在经济水平高速发展的同时，人们越来越追求生活品质，尤其关注城市文明建设。因此加强城市夜间形象建设、丰富城市夜间形象也成为各地政府的工作重点之一。而丰富的灯光语言不仅能够丰富城市夜间形象的内涵，更为重要这还是一种营造浓郁的文化氛围，是城市文化的一种最好的呈现方式。LED具有智能管理、智能控制、集中管理，能够随时掌握照明系统情况的优势。随着城市景观灯亮化工程数量的增加，智能灯光控制系统也越来越重要，如何解决现有系统存在的问题，使其性能得到改善、功能得到完善、缺陷得到弥补、易用性得到强化，具有深远的意义。本文主要针对基于DMX512的智能灯光控制系统现存不足进行了研究与设计，完成基于DMX512的智能灯光控制系统开发，形成一套完善的技术方案与原型系统。文章首先介绍LED照明技术的研究背景、研究意义及国内外相关技术研究现状，给出本文的主要内容和章节安排；然后，论述了系统设计的技术基础，主要介绍了基于DMX512的智能灯光控制系统在设计过程中涉及到的软硬件技术；其次，文章介绍了系统的主要功能需求，概述了系统的总体方案和架构设计，介绍了各部分间的工作关系，并列举了设计过程中所产生的技术创新点；接下来，从硬件设计入手，着重分析了智能灯光控制系统中的概要设计、硬件设计及相关的详细设计；再接下来，以软件设计为主，全面分析了这一种智能灯光控制系统中的软件流程、数据结构和实现方法等方面，主要包括文件系统、数据传输控制、同步算法研究、场景编排软件及用户界面设计等；此外，简述了系统重要部分的调试过程，并介绍了调试时遇到的问题及解决方法；最后，文章对论文所做的工作进行了总结，评价了在设计过程中取得的成果以及设计中存在的不足之处，对该控制系统的后续功能扩展提出了自己的看法。整个智能灯光控制系统主要由下位机控制器和上位机软件2部分组成。上位机具备软件图形转换功能、播放文件格式转换、灯具线路排布、联机控制播放等功能，实际使用时可以将控制器通过网络语上位机相连以实现联机播放，也可以将上位机软件处理过的节目播放文件和节目列表存入SD卡中，将其插入控制器卡槽实现脱机播放。单台控制器可以输出8路DMX512信号，每路信号可以搭载170个RGB全彩灯或512个LED单色灯，适合控制大幅画面、组合画面以及多画面拼接播放。在脱机播放时下位机控制器还可用作主控或者分控，主控和分控通过自组局域网相连，具有带宽高、干扰少的特点，并通过GPS进行时间同步，能够摘要II满足超大规模组合画面播放实时性、同步性的要求。关键词：DMX512协议，时间同步，下位机控制器，景观灯，上位机软件ABSTRACTIIIABSTRACTInrecentyears,thereisnodoubtthatatthesametimeoftherapiddevelopmentofeconomy,peopleareincreasinglypursuingthequalityoflife,especiallyfocusontheconstructionofurbancivilization.Soenhancethenightimageofthecityhasbecomeoneoftheemphasisworkoflocalgovernments.Andcolorfullightlanguagecannotonlyenrichtheconnotationofthecitynight,butalsoakindofthemostimportantwaytocreatearichculturalatmosphere.TherearesomanyadvantagesofLED,suchasitcanbeintelligentmanagement,intelligentcontrolandcentralizedmanagement,whichmakeuserscankeepthelightingsystematanytime.Withtheincreaseofthenumberofurbanlandscapelightingprojects,theintelligentlightingcontrolsystemisbecomingmoreandmoreimportant.Howtosolvetheproblemsexistinginthecurrentsystem,improvetheperformanceofthecurrentsystem,makeitscapabilitiesmoreperfect,makethefunctionsmorecompletely,andreducethedefects,hasprofoundsignificance.Inthispaper,wemainlyresearchtheproblemsofexistingintelligentlightingcon-trolsystems,andcompletethedevelopmentofintelligentlightingcontrolsystembasedonDMX512.Inchapterone,thispaperintroducestheresearchbackground,researchsignificanceandresearchstatusofLEDcontroltechnology,andgeneralizesthemaincontentsofthispaper.Inchaptertwo,thispaperdiscussesthebasictechnologiesofthesystem,mainlyintroducesthesoftwareandhardwaretechnologiesinvolvedinthede-sign.Inchapterthree,thispaperintroducestheoverallschemeofthesystem,andliststhekeytechnologies,whichisdependedbythedesign.Inchapterfour,thispaperfocusonthehardwaredesignoftheLEDcontroller,andintroducesthecircuitdesignofeachmodule.Inchapterfive,thispaperfocusonthesoftwaredesign,includingtheprocessofsoftware,thedatastructureandtheimplementationmethod,specificallyincludethefilesystemmoudle,thedatatransmissioncontrolmoudle,thesynchronizationalgorithmmoudle,thescenelayoutsoftwareandtheuserinterface.Inchaptersix,thispaperbrieflydescribesthedebuggingworkoftheimportantpartinthesystem,andresolvestheencounteredissuesduringpractice.Inthelastchapter,Ievaluatedtheachievementsandshortcomingsofthedesign,andexpressedaviewonfunctionexpansionofthecon-trolsystem.Thewholeintelligentlightingcontrolsystemiscomposedoftwoparts,thelowerABSTRACTIVmachinecontrollerandtheuppercomputersoftware.Theuppercomputersoftwarehasgraphics-convertfunction,fileformat-convertfunction,circuit-arrangefunction,onlinebroadcastcontrolfunctionandotherfunctions.Inonlinepalymode,thelowermachinecontrollerscanbeusedtorealizetheonlineplaybyconnectedtotheuppercomputer,orstoredtheplaylistandprogramfilesintheSDcardstoplayoffline.Eachcontrollercanoutput8channelofDMX512signals,eachchannelcanmaximumlycontrols170RGBlightsor512monochromaticlights,suitabletoplaycombinationofimages.Inofflineplaymode,lowermachinecontrollerscansynchronizetheirsystemtimebygetGPStime,tomeettherequirementsofreal-timeandsynchronous.Keywords:DMX512，timesynchronization，LEDcontroller，landscapelamp，upp-ercomputersoftware目录V目录第一章绪论..................................................................................................................11.1研究