基于开源硬件Arduino及DMX协议的智能调光调系统的研究
艾炎;范春春
【摘 要】阿兹特克帝国
文章主要以美国USITT（美国剧院技术协会）的数字控制调光器的DMX512协议为基础,采用国际著名的开源硬件ARDUINO UNO为控制器来构建一个廉价使用的开源智能民用调光器。具有支持国际所有符合DMX协议的智能灯光控台,并且还具有简单可靠以及灵活性。适用于各种场合,如舞台、工程照明、家居照明。 【期刊名称】《时代农机》
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】国际学术会议2页(P76-77)
【关键词】开源硬件 DMX协议 智能调光
【作 者】艾炎;范春春
【作者单位】陈铁新广州涉外经济职业技术学院,广东广州510000
【正文语种】中 文
【中图分类】TM923.4
本研究项目包括控制电路、LED灯的驱动电路、LED灯板、软件的设计。其中控制系统主要包括MCU电路、显示电路、按键选择电路及通讯电路，包括信号的接收与发送、LED灯的驱动电路主要包括驱动及PWM（脉冲调制）、灯板就是灯珠的排列、一般根据透镜的孔位做灯珠的排列。软件的设计主要是基于Processing开发，兼容DMX512协议。 整个控制系统包含一个2.5 24 VDC电源和自定义hand-wired Arduino控制板。功能包括：一个按键和电位器做成的旋钮的独特的操作方式；5通道DMX模式操作：模式选择通道、红绿蓝三个颜通道、亮度调节通道；4位7段数码管复用显示DMX通道或当前灯具运行的程序；除了DMX模式外还加入了4个程序：人工混、散光灯、顺序消退、随机褪；EEPM存储DMX地址和程序。
整体系统包括的供电电源部分、主要中央控制部分、RS485通讯模块、灯珠及驱动模块、电脑通讯模块。其中供电模块主要是最为整个系统的主供电模块，提供25V、2.4A直流电压。 中央控制部分，主要负责所有数据接收及发送，包括接收按键及旋钮的信号、各种灯光控制台信号的接收与解码。RS485通讯模块主要起到通讯的作用，采用RS485极大的简化了灯具连接问题。并且容错率非常好。灯珠驱动模块，主要是为LED灯珠提供恒定的电流，并且提供PWM控制支持，灯珠驱动模块起到了至关重要的作用，PWM支持精度的好坏，直接影响调光精度的控制，极大地影响灯光效果的好坏。
公安部孙正良简介（1）中央控制模块。中央控制系统由一块廉价的Atmega-168组成，主要负责数据的接受及协议的解码，为LED驱动电路提供脉冲信号，如图1所示是中央控制的单片机最小系统，系统中包括一个外置的晶振及复位电路，图2为系统显示电路。
（2）RS485通讯模块。TIA485-A，也被称为ANSI/TIA/ EIA-485，TIA/EIA-485，EIA-485或RS-485，是一个标准的电特性定义驱动和接收器使用数字平衡多点系统。
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在本系统中主要采用了TI公司专门为总线式双向数据通讯、多点设计的单片集成电路SN75176，该芯片能满足EIA-RS422A标准，由于芯片接受信号的检测灵敏度为正负200mV，如果A、B端电位差的绝对值小于这个数字时，则会出现信号不稳定的情况，所以为了解决这个问题，采用人为的办法在A、B输出端嫁接上上拉、下拉电阻使A高于B电位，
这样RXD的电平在芯片不发送数据的时候始终呈现出高电平，就不会出现乱码的情况了。通讯电路的示意图如图3所示。
（3）灯珠驱动模块。在文章中选用了高亮度驱动芯片SQ9910，该芯片具有高效率、宽电压，驱动能力最高达到1A或者几百颗LED灯串，并且内置PWM低频调光和EN使能，过温保护等优点。SQ9910的应用电路如图4所示。
SQ9910是一款低功耗的降压行驱动芯片，输入电压可以直流电压从8V到450V，能适应全球交直流电压范围。SQ9910是恒流驱动，能启动和控制数以百计的大功率LED或者更多的灯串，恒流驱动更能有效地控制灯珠的亮度和光谱，并延长他们的使用寿命。在SQ9910中有一个ENABLE脚（PWM-D）就是我们需要使用的脉冲调光，不同的占空比来改变LED亮度的变化。
本项目在研发与设计的过程中各个模块形成的框架，主要为硬件方面，包括了必不可少的控制模块、通讯模块、灯板驱动模块。通过良好的硬件设计，搭建了一个完整的系统，为软件设计完成项目奠定了基础，硬件是主要的构成者，起到了系统通讯及驱动作用，文章采用经过修改过的ARDUINO系统，其实就是一个AVR来搭建这个控制中心，主要起到了中
控的作用，TI的SN75176来做RS-485通讯，为DMX512协议的传输提供了硬件链路、驱动模块，采用了大电流驱动IC SQ9910作为恒流驱动IC，做到了大电流、稳定的驱动作用。在智能照明中，每个环节都决定了控制的精度，包括灯光调光调的精度，在大功率中，细微的误差都会导致巨大差别，导致控制不准确，所以每一个环节的设计都必须是精确的。
【相关文献】测控技术期刊
［1］杜江涛，王爱英.国内外建筑天然光研究的新方法［J］.灯与照明，2002，（4）：37-38.
［2］孔晶晶.基于Processing的互动媒体设计研究［D］.无锡：江南大学，2009.
［3］鲁刚强.基于单片机PWM信号控制LED的软件实现方法［J］.电子世界，2012，（9）：46-47.
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