【正文】 態(tài)，根本 不可能調(diào)光，提供的純粹是單純的照明。這樣的光燈控制系統(tǒng)是很難顧及到舞臺的藝術(shù)效果的。 隨著自動化技術(shù)，電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用，把可控硅技術(shù)應(yīng)用到漏光器中，產(chǎn)生了硅箱，這標(biāo)志著模擬調(diào)光時期的到來。這種技術(shù)是通過模擬調(diào)光臺（實際上是一個個電位器）輸出的 0~10V 的模擬信號，控制可控硅的導(dǎo)通角來完成燈具調(diào)光功能的，它能夠做到每一個燈具有不同亮度輸出，但這種技術(shù)需要一個推桿對應(yīng)一個調(diào)光回路，同時也需要連接一條信號線。可以想象一下，如果一臺演出需要控制 100個調(diào)光回路，就要有一臺具有 100個電位器推子的調(diào)光臺，同 時還需要連接 100 條信號控制線，這樣的調(diào)光系統(tǒng)的組建和控制都是相當(dāng)麻煩的事。這種模擬調(diào)光方式只能適應(yīng)于一些小型的演出活動。 隨著時間的推移，電視事業(yè)不斷壯大，舞臺演出市場日益活躍，這對舞臺燈光控制系統(tǒng)提出也更高的要求。到了 20 世紀(jì) 80 年代數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用和普及產(chǎn)生了新一代的燈光控制技術(shù)，即 DMX512 數(shù)字信號控制技術(shù)。 DMX512 數(shù)字信號協(xié)議于 1986 年，首先由美國劇院研究機(jī)構(gòu)（ USITT）提出，后來經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn)，于 1990 年正式公布。它利用電腦系統(tǒng)來完成整個燈光的控制，通過一條信號線就可同時輸出多路串 行數(shù)字信號，可以任意設(shè)置推桿與燈具之間的對應(yīng)關(guān)系。這種技術(shù)大大簡化了燈光的控制方式，為大規(guī)模舞臺燈光控制提供了可能。從此，這種數(shù)字控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。 2 硬件電路設(shè)計 為簡化設(shè)計、節(jié)約成本，對控制器電路和節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行了綜合，使得控制器和節(jié)點(diǎn)采用的是同樣的電路，以下對電路中的各模塊進(jìn)行分析介紹。 電源部分電路 本設(shè)計共需要三組電源輸入： 5V 的系統(tǒng)電源、 的模擬電源、 的數(shù)字電源。 系統(tǒng)板輸入電壓為 9∨直流，所需系統(tǒng)電壓為 5∨，且?guī)в幸壕н@樣的大功率器件，若選用普通的線性穩(wěn)壓器件，則電源效率最高 僅為 %，其發(fā)熱量可想而知。故 5∨系統(tǒng)電壓不能采用線性穩(wěn)壓器件。 LM2575 是一種高效率的開關(guān)穩(wěn)壓器件，資料顯示當(dāng)其輸入電壓為 12∨，輸出電流為 1A 時，其效率可高達(dá) 77%，但開關(guān)電源也有開關(guān)電源的缺點(diǎn)，其輸出紋波較線性穩(wěn)壓器件大。彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)最好的方法是再在后面加一級線性穩(wěn)壓。 核心板 TinyARM T23 的供電由低壓差模擬穩(wěn)壓器件 供給，雖然效率不高但 TinyARM T23 的功率小，實際運(yùn)行過程中 SPX1117 基本保持室溫。 ISP 跳線及核心板復(fù)位電路 為使調(diào)試過程更加順利， 在底板上添加了 ISP 跳線選擇與核心板復(fù)位電路，如 圖 所示。 圖 ISP 選擇電路與核心板復(fù)位電路 當(dāng) LPC2300 芯片加密鎖死時，通過 ISP 對芯片內(nèi)部 Flash 進(jìn)行整片擦除，可解除芯片的鎖死狀態(tài)。 圖中的 U2 為 ESD 保護(hù)芯片，可屏蔽人體靜電對核心芯片帶來的危害。 由于 LPC2300 系列芯片自來掉電復(fù)位功能，故可省略常用復(fù)位電 路中與 R4并聯(lián)的放電二極管。 RS232 通信電路 本設(shè)計中的 RS232 電路主要有兩個用途，一是用于 ISP 下載，二是用于與上位計算機(jī)通信，將調(diào)光信息反饋給上位機(jī)。 RS232 通信電路如 圖 所示。 圖 RS232 通信電路 JTAG 接口電路 JTAG 為一種硬件仿真調(diào)試，需要配合 集成開發(fā)環(huán)境、 EasyJTAGH仿真器 、 HJTAG、 HFLASHER 一起使用。其接口電路如 圖 所示。 圖 JTAG 接口電路 LCD 驅(qū)動電路設(shè)計 本設(shè)計選用液晶的型號為 TG12864E02B，它采用的內(nèi)部驅(qū)器為 ST7920。ST7920 的特點(diǎn)在于它包括 64 16 位元字元顯示 RAM（ DDRAM 最多可顯示 16字元 4 行）及 64 256 位元繪圖顯示 RAM（ GDRAM），可實現(xiàn)圖形、文字的混合顯示。 液晶驅(qū)動電路如 錯誤 !未找到引用源。 所示。圖中三極管 8050 用于控制液晶的背光。 LED 驅(qū)動電路設(shè)計 LED 驅(qū)動器 PCA9635 PCA9635 是 NXP 公司生產(chǎn)的一款 I2C 總線 LED 驅(qū)動器，共有 16 路輸出，輸出電流可達(dá)到 5mA，吸入電流可達(dá)到 25mA，可直接驅(qū)動 LED。適應(yīng)于作為RGB LED 或 RGBA LED 的調(diào)色驅(qū)動。其特性如下： (1) 16 路 LED 輸出，每一路輸出均可配置為： 開 ， 關(guān) ， 獨(dú) 立 亮度 控制，獨(dú)立 亮度 +整體閃爍 /明暗控制； (2) 輸出可編程為推挽或開漏結(jié)構(gòu)； (3) 1MHz 快速 I2C 總線，且 SDA 輸出電流可高達(dá) 30mA； (4) 256 級獨(dú)立亮度控制（ 97 K Hz PWM）； (5) 256 級集體亮度控制（ 190 Hz PWM）； (6) 256 級集體閃爍控制，閃爍頻率可在 24Hz 到 之間調(diào)節(jié)； (7) 7 個地址引腳使得在同一個 I2C 總線上可連接 126 個 PCA9635； (8) 內(nèi)部自帶 25 M Hz 晶振，無需外部元件； (9) 可通過 I2C 總線對 PCA9635 軟復(fù)位； (10) 上電復(fù)位； (11) SDA/SCL 輸入噪聲過濾； (12) 工作電壓范圍： ∨ 到 ∨； (13) 工作溫度： 40 oC 到 +85 oC； PCA9635 驅(qū)動電路 PCA9635 驅(qū)動電路如 圖 所示。 圖 PCA9635 驅(qū)動電路 由于 I2C 總路線是開漏輸出的，所以在使用 I2C 接口的時候，需要在外部連接上拉電阻，如上圖中 R60、 R61。由于本設(shè)計中各節(jié)點(diǎn)只連接一個 PCA9635，故可將 PCA9635 地址固定。為適應(yīng)大電流燈具的要求，在 PCA9635 的外部仍添加了驅(qū)動電路，如 圖 所示。 圖 LED 驅(qū)動電路 圖中電阻阻值的確定由具體的 LED 參數(shù)決定。如 圖 壓降測試電路可粗略測得紅燈的壓降為 ∨，綠燈的壓降為 ∨ ，藍(lán)燈的壓降為 ∨。 圖 壓降測試電路 下面以藍(lán)色 LED 為例計算 圖 中發(fā)射極電阻 R88 與基極電阻 R56 的值。 為使藍(lán)色 LED 點(diǎn)亮，三極管 8550 的射極電壓 Ue 應(yīng)在 ∨ 以上，假設(shè) Ue為 ∨ ,則流過 R88 的電流 : 889233 R ..Ie ?? （ 21） 若取 Ie 為 4 mA ,則 R88 需小于 100Ω。 從 8550 的資料中可以查得其工作在放 大區(qū)時放大倍數(shù) β 約為 100，則可得出三極管基極電流 mAII eb ?? ? （ 22） 則 R56 的取值 ?????? 43R （ 23） 經(jīng)實踐驗證， R88 取 100Ω， R56 取 47KΩ時，藍(lán)燈可得到較好的效果。 同樣的過程，可得到紅、綠燈的基極與發(fā)射極電阻的取值。 RS485 通信電路 DMX512 協(xié)議中規(guī)定其通信接口采 EIA485 標(biāo)準(zhǔn)。 RS23 RS42 RS485 協(xié)議簡介 RS23 RS422 與 RS485 都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）制訂并發(fā)布的， RS232 在 1962 年發(fā)布，命名為 EIA232E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。 RS422 由 RS232 發(fā)展而來，它是為彌補(bǔ) RS232 之不足而提出的。為改進(jìn) RS232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)， RS422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10Mb/s，傳輸距離延長到 4000 英尺（速率低于 100kb/s 時），并允許在一條平衡總線上連接最多 10 個接收器。RS422 是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范 ，被命名為TIA/EIA422A 標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍， EIA 又于 1983 年在 RS422 基礎(chǔ)上制定了 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為 TIA/EIA485A 標(biāo)準(zhǔn)。由于 EIA 提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“ RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以 RS 作前綴稱謂。 RS23 RS422 與 RS485 標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建 立自己的高層通信協(xié)議。 EIA485 通信標(biāo)準(zhǔn)的性能如所示： RS485 電路分析 RS485 接口電路如 圖 所示。 圖 RS485 接口電路 圖 中 U9 為 ESD 保護(hù)二極管，能有效保護(hù) SP485R 芯片。 R101 為通信阻抗匹配電阻，減少由于阻抗不匹配而引起的反射、噪 聲，能有效提高 RS485通信的可靠性。 圖 中 SIN 為 SP485R 通信接口方向控制線，當(dāng) SIN 為高電平時， SP485R配置為輸出，為低電平時， SP485R 配置為輸入。為解決上電時 RS485 總線沖突問題，需添加上電抑制電路，如 圖 所示。上電時 SIN 輸出低電平， SP485R配置為輸入。由 EWB 仿真可得到抑制時間 t 約為 2S。 圖 SP485 上電抑制電路 圖 中 RRXD、 TTXD 為 SP485R 的數(shù)據(jù)讀寫信號線，為隔離外部噪聲，保護(hù)控制芯片，在 SP485R 與核心板之間加入了隔離電路，如 錯誤 !未找到引用源。 所示。 圖中使用到的 ADUM1201 為 ADI 公司推出的一款磁隔離芯片，它采用的icoupler 技術(shù)是基于芯