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1、X25045在舞台灯光换色器设计中的应用X25045在舞台灯光换色器设计中的应用摘要：灯光换色器舞台上常用的灯光设备。本文详细介绍一种采用AT89C2051单片机设计的新型换色器。首先，简述换色器的工作原理及基使用的DMX512通信协议。然后，详细介绍E2PROM芯片X25045的使用。最后，给出X25045的接口设计。关键词：换色器AT89C2051DMX512协议X25045引言舞台灯光效果设计是舞台场景设计的重要组成部分。目前国内先使用的各种新型灯光设备，如换色器、调凋光器、电脑灯等大多是从国外进口，国内嫘几乎没有生产。为此，我们应国内某舞台浇灯不设备厂的要求设计了一种以AT89冈C20
2、51单片机为控制器的新型舞台灯檠光换色器HSQ-1A。该换色器可变换咸8种色彩，换色精度高，工作可靠。使用嗓时，舞台上所有的换色器和总控制台根据躐RS-485协议连成总线网络；总控制台作为主机通过总线发布命令，控制所有换色器的工作。以下介绍换色器的工作原撵理及设计方案。一、系统结构和工作原理换色器由一个中空的框架、两根飑卷轴以及各色透光薄膜组成。制作时，首诼先将不同颜色的透光膜连接成条幅，并在条幅的两端安上卷轴。然后用卷轴将条幅炒卷起，以活动的方式把卷轴安装在框架的琚两侧。使用时，把换色器放在白色光源前方，转动两根卷切换不同颜色的透光膜，饩从而产生不同颜色的灯光效果。这种不换光源只换透光膜的换
3、色方案，与更换不同拣颜色光源的方案相比，虽然换色速度较慢梭，但成本低，可靠性高。因此，换色器在换色频度低的场合中应用很广。在换砍色器的设计中，重点在于卷轴的驱动和定叶位机构的设计。过去，采用的交流电机和桤光电码盘实现方式，运行噪声大、定位精燔度差，在实际使用中效果不理想。现在，瞄在新换色器中选用步进电机作为驱动和定厶位机构，彻底解决了以上问题。换色器工作时运行平稳、噪声小、定位精度高，完痼全达到了设计要求。总控制台与赌换色器之间的通信使用DMX512数据阢传输协议。DMX512协议是美国舞台劈灯光协会于1990年发布的一种灯光控拍制器与灯具设备进行数据传输的标准。这涅包括电气特性、数据协议、数
4、据格式等各虐方面的内容。DMX512电气特性扰与RS-485完全兼容，包括驱动器/丈接收器的选择、线路负载和多站配置等方面的要求都是一致的。DMX512诱数据协议规定使用250Kbps的波特赍率。在进行正常数据传输之前，发送1个攘复位信号，声明数据传输的开始。随后的第1帧数据称为起始代码，其中包含设备繁类型码，以指明后续数据的接收设备的类瘘型。最后，按设备编号的顺序给每个设备拚发送1帧数据，依次为：1#设备数据帧会、2#设备数据帧，直至最后一个设备。设备总数最多可达512个，数据帧间隔段为高电平，最长不超过1s。DMX512数据格式规定，1帧数据长度为11位。按传送顺序说明如下：第1位起始位，
5、低电平；第29位籼数据位，从最低位到最高位，正逻辑；第10、11位停止位，高电平；瞍奇偶校验位不传送。二、硬茺件电路换色器硬件电路如图1所示：ULN2017A是内含7个达林顿管磉的驱动芯片，输入电压与TTL电平兼容。每个上达林顿管的集电极可吸收最大5刹00mA的电流，耐压30V，因此可以卅用来驱动四相步进电机。74LS1豪25三态门用于控制电机的工作方式。电耢机正常工作时，74LS125处于导通冂状态，两个电机可以同方向、同步转动；髫电机复位时，三态门阻断，只有一个电机悴可以转动。MAX1487用于驱动卑/接收RS-485信号。其接收器的输勿入阻抗只有1/4个单位负载，最多可连蔡接128个通信
6、设备。另外，MAX14俐87的传输信号变化沿没有限制斜率，所泔以最高数据传输可达。三、X250耷45介绍在采用DMX512协议通沱信时，换色器的编号用于从总控制台发送獠的数据包中选择发给本设备的数据帧。正颚常工作时，编号数据不会掉电丢失，而且鳄必要时编号还可修改。因此采用XICO笔R公司的串行E2PROM器件X250喇45对编号数据进行存储。X250蚜45是带有串行E2PROM的CPU监浯控器。图2是它的引脚图：CS/WDI：片选输入/看门狗复位输入；惫SO：串行输出；WP：写保护输入；Vss：地；Vcc：电源；虏RESET：复位输出；SCK溽：同步时钟输入；SI：串行输入。哭X25045的状
7、态寄存器描述器件吾的当前状态，各位意义如表1所列。表17654321000WD1含WD0BL1BL0WELWIP其中，耒WD1、WD0是看门狗定时时间设置位输；BL1、BL0是存储单元写保护区设盟置位；WEL是只读标志，1表明写使能复开关打开；WIP也是只读标志，1代表砹芯片内部正处于写周期。电复位时，各位都被清零。X25045芯片功能包括以下4种：上电复位控制。在对X宫25045通电时，ERSET引脚输出扈有效的复位信号，并保持至少200ms，使CPU有效复位。电源电压监控近。当检测到电源电压低于内部门槛电压V韵TRIP时，RESET输出复位信号，仑直至电源电压高于VTRIP并保持至少澉20
8、0ms，复位信号才被撤消。VTR锗IP的出厂值根据芯片型号不同共有5个级别的电压范围。对于需要电源电压精确碘监控的应用，用户可以搭建编程电路，对稞芯片内VTRIP电压进行微调。看迤门狗定时器。芯片内部状态寄存器的WD锸1、WD0是看门狗定时设置位，通过状腽态寄存器写指令WRSR修改这2个标志天位，就能在3种定时间隔中进行选择或关闭定时器。对看门狗的复位由CS输入电平的下降沿完成。表2是WD1、WD0拎组合的含义。表2WD1WD0诔看门狗定时值禁止看门狗工作串行E2P键ROM。芯片内含512字节存储单元，俎10万次可靠写，数据保持时间100年哐。XICOR设计了3种保护方式防止误淀写。包括：WP
9、写保护引脚，当引脚被拉低时，内部存储单元状态寄存器都禁止写入；存储区域写保护模式，通过对状态寄鹌存器的BL1、BL0位的设置，可以选跫择对不同的存储区域进行写保护；在进行督任何写操作前都必须打开写使能开关，而挝且在上电初始化写操作完成时，写使能开订关自动关闭。显然，在几方面的保护之下阻，产生误写的可能性极小，表3是BL1、BL0组合的含义。表3犟BL1BL0写保护的单元地址00没有屈保护01180H1FFH10100鄂H1FFH11000H1FFH对壬X25045的操作是通过4根口线CS、SCK、SI和SO进行同步串行通信鹤来完成的。SCK是外部输入的同步时钟毽信号。在对芯片定改指令或数据时，
10、时钟前沿将SI引脚信号输入；在读邮数据时驭，时钟后沿将数据位输出到SO引脚上。数据的输入/输出都是高位在先。芯饿片内部共有6条指令，如表4所列。表4命令名称命令格式内容WREN00000110打开写使能开关WR琦DI00000100关闭写使能开关R查DSR00000101读状态寄存器W仕RSR00000001写状态寄存器R爿EAD0000A8011读存储单元WRITE0000A8010写存储单元宅WREN和WRDI是写使能开关的开/琮关指令。它们都是单字节指令。RD砷SR和WRSR是状态寄存器的读/写指泪令。在从SI输入指令后，RDSR的执行结果，即状态寄存器内容须从SO读出；而WRSR需要紧
11、接着输入修改数据。READ和WEITE是存储单元的雀读/写指令。输入指令后，接着输入低八晌位地址，最后就可以连续读出或写入数据向。其中，读指针和写指针的工作方式完全勤不同，读指针的全部8位用来计数，0FFH溢出后变成00H；写指针只用最低樾两位计数，XXXXXX11B溢出后变食成XXXXXX00B，所以连续写的实际结果是在4个单元中反复写入。另外，由于E2PROM的写入时间长，所以在连续两条写指令之间应读取WIP状态，嶙只有内部写周期结束时才可输入下一条写漆指令。AT89C2051内部没有镟SPI接口硬件，因此本系统利用了单片膂机的4根口线和软件模拟读写时序的方式稂与X25045通信。软件包在
12、文末给出腑。四晔、软件原理系统程序包括主程序和串扪口通信断服务程序。主程序首先从X25跄045中取出本设备编号备用，然后进入憩循环。特环程序的主要任务包括：检测隗换色标志，当换色标志有效时，则调用步只进电机驱动程序控制转抽，将换色器切换糅到新颜色；帧间隔1s延时，当时间到泶时，中断程序将复位串口接收程序；定时复位X25045的看门狗。通信逝中断服务程序用于检测RS-485总线发送的复位信号和起始代码。当两者同时署有效时开始对后续接收的数据帧进行帧计数。当计数值与设备编号相同时，说明当翩前帧是给本设备的数据，于是根据该数据力设置换色标志，由主程序执行换色动作。X25045的通信接口软件：C龙SB
13、ITSCKBITSIBI蔬TSOBITX25045数据剧写入程序功能：将缓冲区数据写入指纤定地址开始的单元。入口：F0、R3是E2PROM单元地址最高位低八位愦；R0是缓冲区首地址；R2是缓冲区长颞度。WRITEX：LCALLST鹚AX；指令启动MOVA，#06H蛐；输出WRENLCALLBYTE偎_OUTLCALLSTAX；下一岩指令启动MOVA，#02H；输出镢WRITEMOVC，F0；插入单焓元地址最高位MOV，CLCALLBYTE_OUTMOVA，R翘3；输出单元地址低八位LCALL醌BYTE_OUTBYWR：MOV糖A，R0；从缓冲区取数输出LC砀ALLBYTE_OUTINCR0蜢；
14、指针加1DJNZR2，BYWR；缓冲区未空则继续输出LCALL砂ENDX；指令结束LCALLWI迟P_CHK；等待WIP=0RETX25045数据读出程序功能：峦把指定地址开始的单元数据读出并放入缓桁冲区入口：与写入程序相同。R浯EADX：LCALLSTAXMO鳔VA，#03H；输出READMOVC，F0MOV，CLCAL绂LBYTE_OUTMOVA，R3；输出低八位地址LCALLBYT芝E_OUTBYRD：LCALLB髟YTE_IN；输入数据送入缓冲区MOVR0，AINCR0；指针僦加1DJNZR2，BYRD；缓冲桫区未满则继续输入LCALLENDXRETX25045状态寄存器写入程序功能：
15、对状态寄存器进行脍设置。入口：ACC是修改值。镄WRSR：LCALLSTAXPU镁SHACCMOVA，#06H；输戒出WRENLCALLBYTE_O舨UTLCALLSTAXMOVA，#01H；输出WRSRLCA阄LLBYTE_OUTPOPACC庠；输出设置值LCALLBYTE_侦OUTLCALLENDXLC垴ALLWIP_CHK；等待WIP=0RETX25045状态寄存器读养出程序功能：读出状态寄存器当前值尥。出口：ACC是当前值。RDSR：LCALLSTAXMOVA，#05HLCALLBYTE_OUTLCALLBYTE_IN渗LCALENDXRET其他子赢程序WIP_CHK：LCALLR橄D
16、SR；等待X25045结束内部写周届期JB，WIP_CHKRETSTAX：SETBCS；启动X25杓045指令NOP；先拉高CS，再絮拉你SCK，最后拉低CSCLRS￥CKNOPCLRCSNO筇PRETENDX：CLRSC舅K；结束X25045指令SETB晔CS；先拉低SCK后拉高CSNO沼PNOPRETBYTE_燃OUT：MOVR4，#08H；向X2吩5045写入一字节数据BOUT1笮：CLRSCKRLCAMOV湄SI，CSETBSCKNOP焱NOPDJNZR4，BOUT宰1RETBYTE_IN：MOVR4，#08H；从X25045读出一字节数据BIN1：CLRSCK翔MOVC，SORLCASETBSCKNOPNOP饬DJNZR4，BIN1RET躯RST_DOG：SETBCS；复位看门狗定时姜器NOPCLRCSNOPSETBCSRET悬X25045在舞台灯光换色器设计中鸭的应用一文由中国教育站摘录，24 / 24