摘 要

随着经济的发展和人们生活观念的改变，灯光不再仅仅作为一种基本照明工具，多变的灯光效果已经成为一种艺术。因此，这也对灯光的控制提出了更高的要求，人们期望不仅要控制数量庞大的灯具，还要求控制要准确并且及时。微型计算机和可控硅技术的发展，让设计出能准确及时地控制大量回路的灯光系统成为可能。在过去，剧院舞台灯光的控制需要采用模拟控制尤其是0-10V模拟控制台。这一制度存在三大缺陷:它容易产生噪音；调光可能是非线性的，这取决于不同类型的灯；每个灯都需要单独的控制导线。由于这些难以克服的缺点，传统的模拟控制系统被淘汰。人们不断的探索更高效的控制方式，美国剧场协会于提出了DMX512通讯协议，开创了数字调的新时代。基于DMX512网络通信协议的新型的数字式调光系统相对于传统控制系统具有更强的抗干扰能力、控制准确更及时以及信号便于存储的一系列优点。

本设计用单片机作为基本控制单元，各设备间采用菊花链的方式相互串接，结合DMX512通信协议和PWM控制技术，在特定的时刻给可控硅触发信号以改变其导通角使功率功率改变，从而达到对灯具的亮度调节的目的。

本论文主要研究了：调光系统的硬件设计，包括单片机与PC之间的RS-485通信电路，接口电路，灯泡的控制回路、驱动电路等；软件设计包括对接收到的DMX512信号的解析并根据接收到的信号产生相应的控制PWM波形。

关键词：数字式调光；DMX512；PWM控制；菊花链

Abstract

With the rapid development of economy and the improvement of people's living standard, lighting is no longer just a basic lighting tool, and the changeable lighting effect has become an art.Therefore, it also puts forward higher requirements for lighting control. People expect not only to control a large number of lamps, but also to control accurately and timely.The development of microcomputers and thyristor technology has made it possible to design lighting systems that control a large number of circuits accurately and in a timely manner.In the past, the control of theater stage lighting required the use of analog controls, especially 0-10v analog consoles. The system has three flaws: it is prone to noise; Dimming can be non-linear, depending on the type of lamp; Each lamp requires a separate control wire. Because of these insuperable shortcomings, the traditional analog control system is eliminated. The introduction of DMX512 network communication protocol ushered in the era of digital dimming and product compatibility. the new digital dimming system which based on DMX512 communication protocol , has a strong ability to resist interference, accurate and timely control signal storage and a series of advantages.This design uses the SCM as the basic control unit, and the devices are connected with each other in the form of Daisy chain. Combined with DMX512 protocol and PWM control technology, the on-off Angle of the SCR is controlled to achieve the purpose of brightness adjustment of lamps.

This paper mainly studies the hardware design of dimming system, including the communication circuit, interface circuit and control circuit between SCR and PC. The software design includes analyzing the received DMX512 signal and generating the corresponding control PWM waveform according to the received signal.

Key Words：Digital dimming；DM512；PWM control；Daisy chain

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 课题的研究现状 1

第2章 数字式灯光控制系统协议概述 3

2.1 DMX512协议的数据协议 3

2.2 DMX512信号的电气特性 3

2.3 DMX512数据格式 5

第3章 数字式调光系统方案设计 7

3.1 系统设计框图 7

3.2系统的工作原理 8

3.3 PWM脉冲宽度调制技术 10

第4章 系统的硬件设计 12

4.1 AT89C52的功能特性 12

4.2 主控单元的设计 14

4.3 过零检测单元的设计 15

4.4控制电路的设计 16

4.5 复位电路的设计 17

4.6 地址编码 18

4.7 信号抗干扰问题 19

第5章 系统的软件设计 20

5.1信号发送软件设计 20

5.2 子机接收软件设计 21

第6章 仿真结果 24

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

在现代社会，灯具已不仅仅是用作基本的照明，灯光效果已经成为一种艺术。绚烂多变的灯光效果在城市夜景、舞台表演、电视演播厅等各行各业都得到了广泛应用。人们对视觉效果要求的不断提高同时也对控制设备、控制系统提出了越来越高的要求。一方面，规模庞大的演出需要用到大量的灯具；另一方面还需要根据不同的情况及时的调整灯具的照射角度、颜色和亮度。因此新一代的调光系统既要求有数量足够的控制回路，又需要保证控制的准确性和及时性，另外在线路较多时，还要有较强的抗干扰能力和稳定性。

在过去，剧院舞台灯光的控制采用的是模拟信号控制，基本上都是0-10V的模拟控制台。这一模式存在着三大缺点:产生噪音；某些类型的灯具调光可能是非线性的；每个灯都需要单独的控制导线。这就使得操作控制室的操作十分繁琐，控制室内分布着大大小小、类型不一的手动控制开关，每个开关又要接单独的控制线，使得线路也十分密集。这同时又增加了设计安装布线的难度，安全性也得不到有效的保障。

由于存在着诸多无法克服的局限和缺陷，传统控制方式逐渐无法适应人们的控制要求。数字式的调光系统则可以轻易解决以上问题。数字调光系统采用模块化设计和集成电路，既缩小了系统体积又便于系统功能的拓展，数字信号也更利于数据的存储，抗干扰能力也得到了提高。因此，设计数字式的调光系统对于满足当代社会的灯光控制需求具有重大的意义。