X25045在舞臺燈光換色器設計中的應用

X25045在舞臺燈光換色器設計中的應用

摘要：燈光換色器舞臺上常用的燈光設備。本文詳細介紹一種采用AT89C2051單片機設計的新型換色器。首先，簡述換色器的工作原理及基使用的DMX512通信協議。然后，詳細介紹E2PROM芯片X25045的使用。最后，給出X25045的接口設計。

引言

舞臺燈光效果設計是舞臺場景設計的重要組成部分。目前國內使用的各種新型燈光設備，如換色器、調光器、電腦燈等大多是從國外進口，國內幾乎沒有生產。為此，我們應國內某舞臺燈不設備廠的要求設計了一種以AT89C2051單片機為控制器的新型舞臺燈光換色器HSQ-1A。該換色器可變換8種色彩，換色精度高，工作可靠。使用時，舞臺上所有的換色器和總控制臺根據RS-485協議連成總線網絡；總控制臺作為主機通過總線發布命令，控制所有換色器的工作。以下介紹換色器的工作原理及設計方案。

一、系統結構和工作原理

換色器由一個中空的框架、兩根卷軸以及各色透光薄膜組成。制作時，首先將不同顏色的透光膜連接成條幅，并在條幅的兩端安上卷軸。然后用卷軸將條幅卷起，以活動的方式把卷軸安裝在框架的兩側。使用時，把換色器放在白色光源前方，轉動兩根卷切換不同顏色的透光膜，從而產生不同顏色的燈光效果。這種不換光源只換透光膜的換色方案，與更換不同顏色光源的方案相比，雖然換色速度較慢，但成本低，可靠性高。因此，換色器在換色頻度低的場合中應用很廣。

在換色器的設計中，重點在于卷軸的驅動和定位機構的設計。過去，采用的交流電機和光電碼盤實現方式，運行噪聲大、定位精度差，在實際使用中效果不理想�，F在，在新換色器中選用步進電機作為驅動和定位機構，徹底解決了以上問題。換色器工作時運行平穩、噪聲小、定位精度高，完全達到了設計要求。

總控制臺與換色器之間的通信使用DMX512數據傳輸協議。DMX512協議是美國舞臺燈光協會（USITT）于1990年發布的一種燈光控制器與燈具設備進行數據傳輸的標準。這包括電氣特性、數據協議、數據格式等各方面的內容。

DMX512電氣特性與RS-485完全兼容，包括驅動器/接收器的選擇、線路負載和多站配置等方面的要求都是一致的。

DMX512數據協議規定使用250Kbps的波特率。在進行正常數據傳輸之前，發送1個復位信號，聲明數據傳輸的開始。隨后的第1幀數據稱為起始代碼，其中包含設備類型碼，以指明后續數據的接收設備的類型。最后，按設備編號的順序給每個設備發送1幀數據，依次為：1#設備數據幀、2#設備數據幀，直至最后一個設備。設備總數最多可達512個，數據幀間隔為高電平，最長不超過1s。

DMX512數據格式規定，1幀數據長度為11位。按傳送順序說明如下：

第1位——起始位，低電平（SPACE）；

第2～9位——數據位，從最低位到最高位（LSB～MSB），正邏輯；

第10、11位——停止位，高電平（MARK）；

奇偶校驗位——不傳送。

二、硬件電路

換色器硬件電路如圖1所示：

ULN2003A是內含7個達林頓管的驅動芯片，輸入電壓與TTL電平兼容。每個上達林頓管的集電極可吸收最大500mA的電流，耐壓30V，因此可以用來驅動四相步進電機。

74LS125三態門用于控制電機的工作方式。電機正常工作時，74LS125處于導通狀態，兩個電機可以同方向、同步轉動；電機復位時，三態門阻斷，只有一個電機可以轉動。

MAX1487用于驅動/接收RS-485信號。其接收器的輸入阻抗只有1/4個單位負載，最多可連接128個通信設備。另外，MAX1487的傳輸信號變化沿沒有限制斜率，所以最高數據傳輸可達2.5Mbps。

三、X25045介紹

在采用DMX512協議通信時，換色器的編號用于從總控制臺發送的數據包中選擇發給本設備的數據幀。正常工作時，編號數據不會掉電丟失，而且必要時編號還可修改。因此采用XICOR公司的串行E2PROM器件X25045對編號數據進行存儲。

X25045是帶有串行E2PROM的CPU監控器。圖2是它的引腳圖：

CS/WDI：片選輸入/看門狗復位輸入；

SO：串行輸出；

WP：寫保護輸入；

Vss：地；

Vcc：電源；

RESET：復位輸出；

SCK：同步時鐘輸入；

SI：串行輸入。

X25045的狀態寄存器描述器件的當前狀態，各位意義如表1所列。

表1

7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIP

其中，WD1、WD0是看門狗定時時間設置位；BL1、BL0是存儲單元寫保護區設置位；WEL是只讀標志，1表明寫使能開關打開；WIP也是只讀標志，1代表芯片內部正處于寫周期。電復位時，各位都被清零。

X25045芯片功能包括以下4種：

（1）上電復位控制。在對X25045通電時，ERSET引腳輸出有效的復位信號，并保持至少200ms，使CPU有效復位。

（2）電源電壓監控。當檢測到電源電壓低于內部門檻電壓VTRIP時，RESET輸出復位信號，直至電源電壓高于VTRIP并保持至少200ms，復位信號才被撤消。VTRIP的出廠值根據芯片型號不同共有5個級別的電壓范圍。對于需要電源電壓精確監控的應用，用戶可以搭建編程

【X25045在舞臺燈光換色器設計中的應用】相關文章：

淺談舞臺燈光在舞蹈作品中的應用03-09

VoIP語音卡在路由器中的應用及硬件設計03-07

汽車自動擺正器設計與應用03-07

CAN中繼器設計及其應用03-18

鐵電存儲器在儀表中的應用03-18

Oracle觸發器在MIS 開發中的應用03-18

失效檢測器在制造網格中的應用03-07

憶阻器在神經網絡中的應用12-09

竹子在設計中的應用價值12-02