微控制器的应用已经深入到社会生活的各个领域

来源:华文易迅 时间:2023-06-08 09:00:03

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。