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X25045在舞台灯光换色器设计中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:灯光换色器舞台上常用的灯光设备。本文详细介绍一种采用AT89C2051单片机设计的新型换色器。首先,简述换色器的工作原理及基使用的DMX512通信协议。然后,详细介绍E2PROM芯片X25045的使用。最后,给出X25045的接口设计。

    关键词:换色器 AT89C2051 DMX512协议 X25045

引言

舞台灯光效果设计是舞台场景设计的重要组成部分。目前国内使用的各种新型灯光设备,如换色器、调光器、电脑灯等大多是从国外进口,国内几乎没有生产。为此,我们应国内某舞台灯不设备厂的要求设计了一种以AT89C2051单片机为控制器的新型舞台灯光换色器HSQ-1A。该换色器可变换8种色彩,换色精度高,工作可靠。使用时,舞台上所有的换色器和总控制台根据RS-485协议连成总线网络;总控制台作为主机通过总线发布命令,控制所有换色器的工作。以下介绍换色器的工作原理及设计方案。

一、系统结构和工作原理

换色器由一个中空的框架、两根卷轴以及各色透光薄膜组成。制作时,首先将不同颜色的透光膜连接成条幅,并在条幅的两端安上卷轴。然后用卷轴将条幅卷起,以活动的方式把卷轴安装在框架的两侧。使用时,把换色器放在白色光源前方,转动两根卷切换不同颜色的透光膜,从而产生不同颜色的灯光效果。这种不换光源只换透光膜的换色方案,与更换不同颜色光源的方案相比,虽然换色速度较慢,但成本低,可靠性高。因此,换色器在换色频度低的场合中应用很广。

在换色器的设计中,重点在于卷轴的驱动和定位机构的设计。过去,采用的交流电机和光电码盘实现方式,运行噪声大、定位精度差,在实际使用中效果不理想。现在,在新换色器中选用步进电机作为驱动和定位机构,彻底解决了以上问题。换色器工作时运行平稳、噪声小、定位精度高,完全达到了设计要求。
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    总控制台与换色器之间的通信使用DMX512数据传输协议。DMX512协议是美国舞台灯光协会(USITT)于1990年发布的一种灯光控制器与灯具设备进行数据传输的标准。这包括电气特性、数据协议、数据格式等各方面的内容。

DMX512电气特性与RS-485完全兼容,包括驱动器/接收器的选择、线路负载和多站配置等方面的要求都是一致的。

DMX512数据协议规定使用250Kbps的波特率。在进行正常数据传输之前,发送1个复位信号,声明数据传输的开始。随后的第1帧数据称为起始代码,其中包含设备类型码,以指明后续数据的接收设备的类型。最后,按设备编号的顺序给每个设备发送1帧数据,依次为:1#设备数据帧、2#设备数据帧,直至最后一个设备。设备总数最多可达512个,数据帧间隔为高电平,最长不超过1s。

DMX512数据格式规定,1帧数据长度为11位。按传送顺序说明如下:

第1位——起始位,低电平(SPACE);

第2~9位——数据位,从最低位到最高位(LSB~MSB),正逻辑;

第10、11位——停止位,高电平(MARK);

奇偶校验位——不传送。

二、硬件电路

换色器硬件电路如图1所示:

ULN2003A是内含7个达林顿管的驱动芯片,输入电压与TTL电平兼容。每个上达林顿管的集电极可吸收最大500mA的电流,耐压30V,因此可以用来驱动四相步进电机。X25045在舞台灯光换色器设计中的应用

74LS125三态门用于控制电机的工作方式。电机正常工作时,74LS125处于导通状态,两个电机可以同方向、同步转动;电机复位时,三态门阻断,只有一个电机可以转动。

MAX1487用于驱动/接收RS-485信号。其接收器的输入阻抗只有1/4个单位负载,最多可连接128个通信设备。另外,MAX1487的传输信号变化沿没有限制斜率,所以最高数据传输可达2.5Mbps。

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