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科技论文

微控制器的应用已经深入到社会生活的各个领域

时间:2021-11-26 22:46 所属分类:科技论文 点击次数:

近年来,随着科学技术的发展,微控制器的应用已经深入到社会生活的各个领域,由于电子技术的发展,舞台灯光的控制方式已经从模拟控制走向数字控制。舞台灯的控制方法一般是DMX512协议开发的一种数字复用协议,即美国戏剧技术协会(UnitedStatesInstituteforTheaterTechnology,USITT)。自制定这一标准以来,已得到全球各大厂商及用户的认可,国内多家灯饰制造商也采用这种技术协议来生产灯饰。
DMX512信号电气标准采用EIA-485电气标准,波特率为250kbps,DMX512协议规定数据以分组形式通过异步通信来传输。每一数据包由512帧数据构成,每帧数据包括1位低电平起始位、8位数据位和2位高位停止位。为使解码器能够分辨DMX512数据包,每个包都以一个不小于88us的低级信号Break作为开始信号,接收方收到了Break信号,然后准备接受后续的数据帧;在Break信号后面是高水平MAB(MarkafterBreak)信号,而在Break信号后面是数据帧。对于DMX512协议,位于MAB之后的第一帧数据称为SC(Startcode),它在协议中规定它为零,但是在实际应用中,它可由制造商自己决定,从而传递特殊信息。SC指示其后面的数据为8位控制信号数据帧。在完成发送信息包之后,可以发送MTBP(MarkTimeBetweenPackets)。MTBP标志着整个信息包发送完毕,是下一条信息包开始的“空闲位”,数据包之间可以有时间间隔,也可以无间隔。DMX512协议为MAB信号指定了BREAK信号,规定了BREAK信号、MAB信号,数据帧与数据包之间的最大时间间隔不能超过1s。另外,将其视为一个错误处理,但DMX512协议不会对错误处理做出任何规定。使用者可根据需求进行错误处理。
以STC12C2052为核心的DMX512译码器主要分为:键盘输入,数码管显示,数据通信,PWM信号产生,功率驱动等部分。
(见图1)
本发明采用了四键盘进行外部中断查询的方式,主要是解码器的地址代码设置、功能选择及设置等。译码器工作时不需要键盘参与,所以不使用扫描性键盘,避免了占用CPU资源。
图2四位数码管显示器数码管专用驱动芯片,既可避免因单片机扫描数码管显示而造成的负担,又可藉由驱动芯片所提供的功能来操作数码管。举例说明:数字管关闭、数码管显示闪烁等各种方式提示当前解码器的状态,如通讯信号正常,通讯信号中断等。
该系统用MAX485与单片机串口相连,组成单片机通信部分。提出了相应的抗干扰设计方案。采用STC12C2052提供的四路PWM信号输出,无需额外附加部件。
如需进行电源驱动时,需设计出功率放大部分,通过PWM信号控制功率驱动部分来实现大功率器件的驱动。驱动部分可由步进电动机、可控硅调光、大功率LED、大功率继电器等组成。按要求驱动大功率设备,需要不同的功率驱动电路。使用者可根据需要设计合适的驱动电路。
在检测到Break信号之后,首先要对DMX512中的Break信号进行检测,然后将其放入DMX512中,解析器接收每一帧数据并计算其数量,直到数值大小等于单片机设置的地址大小,解码器接收连续的四帧数据后放入内存。数据同时送至PWM发生器,PWM发生器将根据PWM信号的数值来控制灯光亮度。开始执行主程序,首先对IO口和各个寄存器进行初始化。并且将解码器中保存的本地地址读入数字管显示解码器地址,打开串口中断,定时器中断和外部中断,并开始检测通信端口电平变化,等待DMX512信号中的Break,探测到Break信号程序之后,计时器开始计时,当电平再次改变时计时器中断并将计时与Break信号的持续时间进行比较。如等效程序认为DMX512通信已启动。如果程序出现错误,那么就会回到继续等待真正的Break信号。主要程序运行时,如果存在一个外部中断请求,则主程序将暂停运行,并跳至外部中断来执行外部中断的请求,比如键盘操作请求等等。外部中断请求完成后,返回主程序继续运行。
以STC12C252为核心的DMX512译码器,使用器件少,成本低,性能稳定。此方案已广泛应用于LED聚光灯,LED灯泡控制系统中。经过简单扩展也可实现声音控制、主从化等功能。