專利名稱：用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及舞臺燈光控制技術(shù)，特別涉及一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地
址編碼器。
背景技術(shù)：
目前，對控制柜模塊地址的區(qū)分一般有三種方式(1) 一個模塊一個地址的方式， 即不需要編碼；(2)模塊自編碼的方式；(3)地址總線控制模塊的方式。然而，以上三種方式 均存在一定的缺點(l)對有96個模塊的控制柜來說，若采用第一種方式，則編碼器需要設(shè) 置96根地址線，這就使得系統(tǒng)非常復(fù)雜，設(shè)備成本也高；(2)對有96個模塊的控制柜來說， 若采用第二種方式，則96個模塊有96種地址設(shè)置，互換時需重新設(shè)置地址，使用太麻煩，對 現(xiàn)場操作人員有一定要求，系統(tǒng)可維護性太差；(3)對有96個模塊的控制柜來說，若采用第 三種方式，則編碼器需要設(shè)置7根地址線，然而在要求更緊湊的結(jié)構(gòu)中或地址線緊張的系 統(tǒng)中，7根地址線還是太多了，這對設(shè)備的成本控制很不利，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化上還是有待 開發(fā)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于舞臺燈光控制柜 的模塊地址編碼器，該編碼器結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，且能方便應(yīng)用于要求結(jié)構(gòu)更緊湊或地址 線緊張的系統(tǒng)中。
本實用新型的技術(shù)方案為一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，包括模
塊插座底板、多個模塊插座和多個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，所述模塊插座底板和
多個模塊插座之間通過一根或多根模擬線控制連接，所述模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，
控制總線包括與各模塊對應(yīng)的多個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包
括相連接的用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。 所述模擬線為1 4根；當(dāng)模擬線為1根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為128等
份；當(dāng)模擬線為2根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為16等份；當(dāng)模擬線為3根時，控制總線
的基準(zhǔn)電壓等分為8等份；當(dāng)模擬線為4根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為4等份。 所述局部控制單元包括一組或多組分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與
基準(zhǔn)電壓和公共地線連接；單個局部控制單元內(nèi)的分壓電阻組件的數(shù)目與模擬線的數(shù)目相同。 所述各組分壓電阻組件包括相連接的兩個電阻器，兩個電阻器的電阻值之和為一 個定值，各電阻器可采用標(biāo)準(zhǔn)序列值。 當(dāng)模擬線為1根時，所述各分壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為0. 1% ;當(dāng)模 擬線為2 4根時，所述各分壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為1%。 所述A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。 本實用新型的編碼器使用時，其工作原理為各分壓電阻組件對控制總線上的基
3準(zhǔn)電壓進行分壓，單個局部控制單元得到與各模塊對應(yīng)的一個或多個模擬電壓，單個局部 控制單元內(nèi)的模擬電壓個數(shù)與其分壓電阻組件的組數(shù)相應(yīng)，各局部控制單元通過一根或多 跟模擬線將模擬電壓傳至相應(yīng)的模塊插座，當(dāng)模塊插入模塊插座上時，模塊內(nèi)的單片機通 過模擬開關(guān)接收模擬電壓信號后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換形成該模塊對應(yīng)的地址。 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果 1、本實用新型的編碼器中，模塊插座底板與模塊插座之間只通過1 4根模擬線 進行連接，并且其局部控制單元均僅由電阻簡單構(gòu)成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，可以方 便地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)要求更緊湊或地址線緊張的系統(tǒng)中。 2、本實用新型的編碼器采用1 4根模擬線，也可適用于5 8根的系統(tǒng)，同時，本 實用新型除了應(yīng)用于設(shè)有96個模塊的控制柜，根據(jù)相同的原理，也可以應(yīng)用于更多模塊的 控制柜，如120、144、192個模塊的控制柜等，還可以簡化應(yīng)用于模塊較少的控制柜，如72、 60 、 48 、 36 、 24個模塊的控制柜等，其應(yīng)用范圍較廣，使用方便。

圖 1為實施例一的編碼器內(nèi)部電路示意圖。圖2為實施例一的編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實施例一的編碼器中單個模塊與相應(yīng)局部控制單元的連接示意圖。圖4為實施例二的編碼器內(nèi)部電路示意圖。圖5為實施例二的編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為實施例二的編碼器中單個模塊與相應(yīng)局部控制單元的連接示意圖。圖7為實施例三的編碼器內(nèi)部電路示意圖。圖8為實施例三的編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為實施例三的編碼器中單個模塊與相應(yīng)局部控制單元的連接示意圖。圖10為實施例四的編碼器內(nèi)部電路示意圖。圖11為實施例四的編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為實施例四的編碼器中單個模塊與相應(yīng)局部控制單元的連接示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實
施方式不限于此。 實施例一 本實施例一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括 模塊插座底板、96個模塊插座和96個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，模塊插座底板和 多個模塊插座之間通過一根模擬線控制連接，模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包 括與各模塊對應(yīng)的96個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的 用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。 如圖3所示，以模塊2為例子，與模擬線的數(shù)目對應(yīng)，每個局部控制單元包括一組 分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與基準(zhǔn)電壓和公共地線連接；各組分壓電阻組 件包括相連接的兩個電阻器，兩個電阻器的電阻值之和為一個定值，各電阻器可采用標(biāo)準(zhǔn)序列值。 如圖3所示，以模塊2為例子，由電阻IVJP電阻IV2對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生 模塊2的模擬電壓VA，，其它模塊的模擬電壓產(chǎn)生方法與之一樣，只是兩個電阻阻值不同。 本實施例采用的模擬線為l根，所以將控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為128等份；各分 壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為0. 1%。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。 本實施例的編碼器使用時，其工作原理為用一根模擬線實現(xiàn)模塊插座底板與各 模塊插座的連接，其電路如圖1所示，各分壓電阻組件對控制總線上的基準(zhǔn)電壓進行分壓， 單個局部控制單元得到與各模塊對應(yīng)的一個模擬電壓，各局部控制單元通過一根模擬線將 模擬電壓傳至相應(yīng)的模塊插座，當(dāng)模塊插入模塊插座上時，模塊內(nèi)的單片機通過模擬開關(guān) 接收模擬電壓信號后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換形成該模塊對應(yīng)的地址。 本實施例中，對電阻器的精度計算如下一根線的精度可以低至7位，7位包括128
個碼，每個碼通過兩個串聯(lián)電阻對基準(zhǔn)電壓分壓產(chǎn)生，那么對兩個電阻而言，其分壓精度要
求為精度高于0.5X1 + 128 = 0.39% (0. 5表示每個碼對應(yīng)電壓的正負偏差不能超過半
個碼對應(yīng)的電壓差)，所以對單個電阻而言，其精度要求為0. 39% +2 = 0. 195%，在使用
0. 1%精度的電阻下，128個地址用一根模擬線即可實現(xiàn)，并且其精度裕量可接近100%。因
此，本實施例用一根模擬線采用0. 1%精度電阻完全可以實現(xiàn)96個模塊編碼。 本實施例中，對于各個局部控制單元的模擬電壓計算具體如下 第l個模擬電壓把基準(zhǔn)電壓(Vcc)等分為128等份后，乘以(1-1)得到第l個模擬
電壓的下限；把基準(zhǔn)電壓等分為128等份后，乘以1得到第1個模擬電壓的上限；下限加上
基準(zhǔn)電壓的256等份，得到第1個模擬電壓的區(qū)間中間值。第1個模擬電壓取lXVee/256，
但其具體值例外，直接取0。 第2個模擬電壓把基準(zhǔn)電壓等分為128等份后，乘以(2-1)得到第2個模擬電壓 的下限；把基準(zhǔn)電壓等分為128等份后，乘以2得到第2個模擬電壓的上限；下限加上基準(zhǔn) 電壓的256等份，得到第2個模擬電壓的區(qū)間中間值。第2個模擬電壓取3XVrc/256。 以此類推，第3個模擬電壓取5XVcc/256 ; 第127個模擬電壓取253XVcc/256 ;
第128個模擬電壓取255XVcc/256 ;但最后一個模擬電壓例外，直取Vcc。 第1個模擬電壓對應(yīng)0. 1%精度的電阻R卜丄=255K， R卜2 = 0K。 第2個模擬電壓對應(yīng)0. 1%精度的電阻R2—: = 249K， R2—2 = 2. 94K。
2. 94K， R
127—2
249Kc
=0K， R128—2 = 255K。
256對應(yīng)大概1K，因此第n個模擬
第127個模擬電壓對應(yīng)O. 1%精度的電阻尺12 第128個模擬電壓對應(yīng)O. 1%精度的電阻尺12 需要注意的是，O. 1%精度的電阻選取每個V, 電壓對應(yīng)電阻R?！猧= (2n-l) XlK，Rn—2 = 255K-(2n-l) X1K。由于選取標(biāo)準(zhǔn)系列電阻容易采 購，故選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，然后驗算，驗證其分壓值是否符合其模擬電壓，若與模擬 電壓相差太大，則重新選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，直到與模擬電壓相差不大為止(誤差控 制在1/256之內(nèi)，最好控制在1/512之內(nèi))。 由于本實施例的編碼器設(shè)有96個模塊，故取前96個組電阻及其取值即可。 實施例二
5[0047] 本實施例一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括 模塊插座底板、96個模塊插座和96個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，模塊插座底板和 多個模塊插座之間通過2根模擬線控制連接，模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包 括與各模塊對應(yīng)的96個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的 用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。 如圖6所示，以模塊3為例子，與模擬線的數(shù)目對應(yīng)，每個局部控制單元包括2組 分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與基準(zhǔn)電壓和公共地線連接；各組分壓電阻組 件包括相連接的兩個電阻器，兩個電阻器的電阻值之和為一個定值，各電阻器可采用標(biāo)準(zhǔn) 序列值。 如圖6所示，以模塊3為例子，由電阻IV工和電阻IV2對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生 模塊3的第一個模擬電壓V^D3—p由電阻IV3和電阻1 3—4對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊3的 另一個模擬電壓VfflD3—2，模擬電壓VfflD3—工和模擬電壓VfflD3—2經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后組合在一起，形成 模塊3的地址。其它模塊的模擬電壓產(chǎn)生方法與之相同，只是四個電阻器的阻值不同。 本實施例采用的模擬線為2根，所以將控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為16等份；各分 壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為1%。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。 本實施例的編碼器使用時，其工作原理為用2根模擬線實現(xiàn)模塊插座底板與各 模塊插座的連接，其電路如圖4所示，各分壓電阻組件對控制總線上的基準(zhǔn)電壓進行分壓， 單個局部控制單元得到與各模塊對應(yīng)的2個模擬電壓，各局部控制單元通過2根模擬線分 別將2個模擬電壓傳至相應(yīng)的模塊插座，當(dāng)模塊插入模塊插座上時，模塊內(nèi)的單片機通過 模擬開關(guān)接收模擬電壓信號后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換形成該模塊對應(yīng)的地址。 本實施例中，對電阻器的精度計算如下每根線的精度可以低至4位，4位包括16 個碼，每個碼用兩個串聯(lián)電阻對基準(zhǔn)電壓分壓產(chǎn)生，那么對兩個電阻而言，其分壓精度要求 為精度高于0.5X1 + 16 = 3. 125% (0. 5表示每個碼對應(yīng)電壓的正負偏差不能超過半個碼 對應(yīng)的電壓差)，所以對單個電阻而言，其精度要求為3. 125% +2 = 1.5625%，在采用最常 用的1%精度的電阻下，兩根模擬線可以實現(xiàn)16X16 = 256個碼，即有256個地址，并且精 度裕量高于50%。因此，本實施例用二根模擬線采用1%精度電阻完全可以實現(xiàn)96個模塊 編碼，且模塊編碼個數(shù)可以容易地擴充一倍。 本實施例中，采用2根模擬線各實現(xiàn)16個地址碼，我們使用8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換 器的單片機，即每一個模擬電壓對應(yīng)16個數(shù)碼，因而為保證最大裕量，模擬電壓應(yīng)取在16 個數(shù)碼對應(yīng)電壓的中間，進行A/D轉(zhuǎn)換之后，這16個數(shù)碼都對應(yīng)這個地址；當(dāng)然最大和最小 的模擬電壓除外，它們直接接入基準(zhǔn)電壓和公共地線。 每根模擬線實現(xiàn)16個地址碼，其對應(yīng)的16種地址電壓定義為VpVy……，V16，即 第1個模擬電壓:VADD1—丄=Vp V麵—2 = V丄; 第2個模擬電壓:VADD2—丄=Vp VADD2—2 = V2 ; ......; 第16個模擬電壓:V麵—丄=V" VADD16—2 = V16 ; 第17個模擬電壓VADD17—! = V2， VADD17—2 = ; 第18個模擬電壓VADD18—工=V2， VADD18—2 = V2 ;[0062] ......; 第32個模擬電壓VADD32—工=V2， VADD32—2 = V16 ;[0064] ......; 第240個模擬電壓:V麵?！獊A=V15， VADD242—2 = V16 ;[0066] 第241個模擬電壓:V麵卜丄=V16， VADD241—2 = V丄;[0067] ......; 第256個模擬電壓VADD256—: = V16， VADD256—2 = V16。 K的計算把基準(zhǔn)電壓(Vcc)分成16等份后乘以(1-1)得到K的下限；把基準(zhǔn)電壓分成16等份后乘以1得到K的上限；下限加基準(zhǔn)電壓的32等份，得到K的區(qū)間中間值；K取(2Xl-l)XVcc/32。但K在末端，故例外直接取O。 V2的計算把基準(zhǔn)電壓(Vcc)分成16等分后乘以(2-1)得到V2的下限；把基準(zhǔn)電壓分成16等份后乘以2得到V2的上限；下限加基準(zhǔn)電壓的32等份，得到V2的區(qū)間中間值；V2取(2X2-1) XVcc/32， V2 = 3XVcc/32。 以此類推，V3取(2X3-1) XVcc/32， V3 = 5XVcc/32; ...... ;V15取
(2X15-1) XVCC/32，V15 = 29XVcc/32 ;V16取(2 X 16-1) X Vcc/32，但V16為最后一個，故例外
直接取Vcc。 V丄電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rvl—! = 320K， Rvl—2 = OK。[0073] V2電壓對應(yīng)1 %精度的電阻Rv2—! = 290K， Rv2—2 = 30K。[0074] ...... V15電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rvl5—丄=30K， Rvl5—2 = 290K。[0076] V16電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rvl6—丄=OK， Rvl6—2 = 320K。 需要注意的是I^—p……，Rvl6—i為高端電阻；Rvl—2，Rv2—2，……，Rvl6—2為低端電阻。 1%精度的電阻選取每個^/32對應(yīng)101(，因此第Vm電壓對應(yīng)電阻Rvn—i =(2m-l) X IOK， RTO—2 = 320K-(2m-l) X IOK。由于選取標(biāo)準(zhǔn)系列電阻容易采購，故選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，然后驗算，驗證其分壓值是否符合其地址電壓，若與地址電壓相差太大，則重新選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，直到與地址電壓相差不大為止(誤差控制在1/32之內(nèi)，最好控制在1/64之內(nèi))。[0079] 本實施例可選出其中一個系列2 =Ok ;Rvl—i =324k。v2:Rv2-2 =30. Ik ;Rv2—! = 287k。v3:Rv3-2 =49. 9k ;Rv3—! = 267k。v4:^v4-2 —69. 8k ;Rv4—i = 249k。v5:Rv5-2 —90. 9k ;Rv5—! = 232k。v6:Rv6-2 —110k ;Rv6—!=210k。v7:Rv7-2 =130k ;Rv7—!=191k。v8:Rv8-2 —150k ;Rv8—!=169k。v9:Rv9-2 —169k ;Rv9—!=150k。v10:Rvio-2 -=191k ;Rvlc—i = 130k。
70090]0091]0092]0093]0094]0095]0096]0097]0098]0099]0100]0101]0102]0103]0104]0105]0106]0107]0108]0109]0110]0111 ]0112]0113]0114]0115]0116]0117]0118]Rvii-2 —210k;Kvn—i=110k。
v12:Rvl2-2 —232k;Rvi2-1=90. 9k。
v13:Rvl3-2 —249k;Kvi3—i=69. 8k。
v14:Rvl4—2 =267k^vl4-1=49. 9k。
v15:Rvl5-2 —287k;Kvi5—i=30. lk。
v16:Rvl6-2 —324k;Rvi6-1=0k。
本實施例可給出一個系列的模擬電壓對應(yīng)電阻V細i :
-1 :^1-1 — ^vl-1， ^1-2 — ^vl-2 ;^ADD1-2 :^1-3
2-1 = Rvl-1， R2_2 = Rvl-2 ;V,
vl-2 ， v ADD2-2 ，1、2—3
Rvl—! ， R!
Rv2-1 ， R2
v4R!6-1 — Rvl-1， R!6-2 — Rvl-2 ;^ADD16-2 :^16-3 — ^vl6-1 ， ^16-4 —R!7-1 — Rv2-1， R!7-2 — ^v2-2 ;^ADD17-2 :^17-3 — ^vl-1 ， ^17-4 —R!8-1 — ^v2-1， R!8-2 — ^v2-2 ;VadD18-2 :^18-3 — ^v2-1 ， ^18-4 — K
VadD940_1 :R義
Rvi 5-1 ， R
Rvl5-2 ;V細240-2
ADD240—1 *丄、240—11Yvl5—1，丄、240—21Yvl5—2 ， v ADD240—2 *丄、240—31Yvl6—1 ，丄、240—4"vl6—2
V細241-1 :^241-1 — ^vl6-1， R
241-2 — Kvl6_2 ;V細241-2
Rvi6-" R，-4 — R、'
^vl-1， 4 — ^vl-2 ;
v ADD256
V細256-1 :尺256-1
Rvi 6_1 ，
Rvl6-2 ;V細256-2 :尺2'
Rvi 6_1 ， R義
R,,
由于本實施例的編碼器設(shè)有96個模塊，故取前96個組電阻及其取值即可。實施例三
本實施例一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，包括模塊插座底板、96個模塊插座和96個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，模塊插座底板和多個模塊插座之間通過3根模擬線控制連接，模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包括與各模塊對應(yīng)的96個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。[0119] 如圖9所示，以模塊4為例子，與模擬線的數(shù)目對應(yīng)，每個局部控制單元包括3組分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與基準(zhǔn)電壓和公共地線連接；各組分壓電阻組件包括相連接的兩個電阻器，兩個電阻器的電阻值之和為一個定值，各電阻器可采用標(biāo)準(zhǔn)序列值。 如圖9所示，以模塊4為例子，由電阻IV工和電阻IV2對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊4的第一個模擬電壓VADD4—工；由電阻IV3和電阻1 4—4對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊4的第二個模擬地址電壓V,—2;由電阻1 4—5和電阻1 4—e對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊4的第
三個模擬電壓VADD4—3 ;模擬電壓V仙m—p VADD4—2、 V仙m—3經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后組合在一起，形成模塊4
的地址。其它模塊的模擬電壓產(chǎn)生方法與之相同，只是六個電阻器的阻值不同。 本實施例采用的模擬線為3根，所以將控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為8等份；各分壓
電阻組件中兩個電阻器的精度分別為1%。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。 本實施例的編碼器使用時，其工作原理為用3根模擬線實現(xiàn)模塊插座底板與各模塊插座的連接，其電路如圖7所示，各分壓電阻組件對控制總線上的基準(zhǔn)電壓進行分壓，單個局部控制單元得到與各模塊對應(yīng)的3個模擬電壓，各局部控制單元通過3根模擬線分別將3個模擬電壓傳至相應(yīng)的模塊插座，當(dāng)模塊插入模塊插座上時，模塊內(nèi)的單片機通過模擬開關(guān)接收模擬電壓信號后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換形成該模塊對應(yīng)的地址。[0124] 本實施例中，對電阻器的精度計算如下每根線的精度可以低至3位，3位包括8個碼，每個碼用兩個串聯(lián)電阻對基準(zhǔn)電壓分壓產(chǎn)生，那么對兩個電阻而言，其分壓精度要求為精度高于0. 5X 1 + 8 = 6. 25% (0. 5表示每個碼對應(yīng)電壓的正負偏差不能超過半個碼對應(yīng)的電壓差)，所以對單個電阻而言，其精度要求為6. 25% +2 = 3. 125%，在采用最常用的1X精度的電阻下，三根模擬線可以實現(xiàn)8X8X8二512個碼，即有512個地址，并且精度裕量高于200%。因此，本實施例用二根模擬線采用1%精度電阻完全可以實現(xiàn)96個模塊編碼，同時模塊編碼個數(shù)可以極為容易地擴充四倍，并且精度裕量極高。 本實施例中，采用3根模擬線各實現(xiàn)8個地址碼，我們使用8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，即每一個模擬電壓對應(yīng)32個數(shù)碼，因而為保證最大裕量，模擬電壓應(yīng)取在32個數(shù)碼對應(yīng)電壓的中間，進行A/D轉(zhuǎn)換之后，這32個數(shù)碼都對應(yīng)這個地址；當(dāng)然最大和最小的模擬電壓除外，它們直接接入基準(zhǔn)電壓和公共地線。 每根模擬線實現(xiàn)8個地址碼，其對應(yīng)的8種地址電壓定義為Vp、，……，Vs，即 [0129][0130][0131][0132][0133][0134][0135][0136][0137][0138][0139][0140][0141]
第l個模擬電壓VA第2個模擬電壓VA
第8個模擬電壓，V^d8—
第9個模擬電壓，V^,
第10個模擬電壓，、
第16個模擬電壓，VA第17個模擬電壓，VA
^1， V細卜2^1， V細2—2
Vl， V細8—2 —Vl， VADD9_2 —_ V丄，^ADDlO—2
_ V丄，^ADDl6—2_ V!， ^add16-2
第505個模擬電壓，VA第506個模擬電壓，V,
add506-1
V8
細506-2
K，v艦—3 = v1;K，v艦—3 = v2;
^1， V細8—3 — V8 ;
V2，V咖9—3 = V1;
v2，vADD10—3 = v2;
V2， Vmi6_3 — V8 ;V3， ^細16_3 — ;
—V8 Va腦05-3^8， Va腦06-3
第512個模擬電壓，V,
add512-1
Vs， V.
細512-2
vR，v,
add512-3
V1;V2 ;
Vs ;
K的計算把基準(zhǔn)電壓(VJ分成8等份后乘以(1-1)得到^的下限；把基準(zhǔn)電壓
分成8等份后乘以1得到K的上限；下限加上基準(zhǔn)電壓的16等份，得到K的區(qū)間中間值；
9^取(2X1-1)XVCC/16。但^在末端，故例外直接取0。 V2的計算把基準(zhǔn)電壓(Vcc)分成8等份后乘以(2-1)得到V2的下限；把基準(zhǔn)電壓分成8等份后乘以2得到V2的上限；下限加上基準(zhǔn)電壓的16等份，得到V2的區(qū)間中間值；V2取(2X2-1) XVCC/16， V2 = 3XVCC/16。 以此類推，V3取(2X3-1) XVCC/16，V3 = 5XVCC/16 ;......;V7取(2X7-1) XVCC/16，
V7= 13XVCC/16 ;Vs取(2X8-1) XVcc/16，但Vs為最后一個，故例外直接取Vcc。[0144] V丄電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rvl—! = 320K， Rvl—2 = 0K。[0145] V2電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rv2—! = 260K， Rv2—2 = 60K。 ...... [0149]阻。 lX精度電阻選取每個Vcc/16對應(yīng)20K，即第Vm電壓對應(yīng)電阻Rt1= (2m_l)X20K，RTO—2 = 320K-(2m-l) X10K。由于選取標(biāo)準(zhǔn)系列電阻容易采購，故選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，然后驗算，驗證其分壓值是否符合其地址電壓，若與地址電壓相差太大，則重新選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，直到與地址電壓相差不大為止(誤差控制在1/16之內(nèi)，最好控制在1/32之內(nèi))。
本實施例可選出其中一個系列
V7電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rv7—! = 60K， Rv7—2 = 260K。V8電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rv8—! = OK， Rv8—2 = 320K。需要注意的是Rvh，Rvh，……，Rvw為高端電阻；Rvl—2，Rv
'，R^為低端電
0151]0152]0153]0154]0155]0156]0157]0158]0159]0160]
V2
v3v4v5v6v7
Ok ;Rvl—!59k ;Rv2_100k ;R、140k ;R、182k ;R、221k ;R、261k ;R、324k ;R、
本實施例可給出-
324k。=261k。=221k。=182k。=140k。=100k。=59k。=Ok。
個系列的模擬電壓對應(yīng)電阻V咖i:R卜丄=1，Rl-2 =Rvi-:-3 — Rvl-1，Rl-4=Rvi-2 ;f15=Rvi-1，-6 —Rvi-2;VfflD2:R2—i =1，R2-2 =Rvi-:;R2-3 — Rvl-1，R2-4=Rvi-2 ;f=Rv2-1，R2-6 —RV2-2;V咖8:R8-1 =1，R8-2 =Rvi-:;R8-3 — Rvl-1，R8-4=Rvi-2 ;f《8-5—Rv8-"R8-6 —Rv8-2;VfflD9:R9-1 =1，R9-2 =Rvi-:;R9-3 — Rv2-1，R9-4=RV2-2 ;f《9-5=Rvi-1，R9-6 —Rvi-2;V咖io :Rio-1 _=Rvi-，RlO-2 -=RV卜2;《10-3 — Rv2—A0-4 — ^v2-《10-5 — R、2-1，R10-6 — ^v2-2V咖505 :尺505-1=Rrf1， R505-2 —2 ;尺505-3 —KV8-1，R505-4 —Rv3-2 ;R505-5=Rvi-，尺505-6 一
Rvi-2 ;VaDD506 :尺506-1=Rrf1， R506-2 —Rv8-2 ;尺506-3 —KV8-1，R5O6-4 —Rv3-2 ;R5CI6-5=RV2_，尺506-6 一
RV2-2 ;[0170] ; V咖5丄2 :R512-1 — Rv8-1， R512-2 — Rv8-2 ;1^512-3 — ^8-1， 1^512-4 — ^8-2 ;1^512-5 — ^8-1，尺512-6 —Rv8-2 。 由于本實施例的編碼器設(shè)有96個模塊，故取前96個組電阻及其取值即可。[0173] 實施例四 本實施例一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖11所示，包括
模塊插座底板、96個模塊插座和96個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，模塊插座底板和
多個模塊插座之間通過4根模擬線控制連接，模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包
括與各模塊對應(yīng)的96個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的
用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。 如圖12所示，以模塊5為例子，與模擬線的數(shù)目對應(yīng)，每個局部控制單元包括4組
分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與基準(zhǔn)電壓和公共地線連接；各組分壓電阻組
件包括相連接的兩個電阻器，兩個電阻器的電阻值之和為一個定值，各電阻器可采用標(biāo)準(zhǔn)
序列值。 如圖12所示，以模塊5為例子，由電阻IV工和電阻IV2對基準(zhǔn)電壓(Vcc)分壓產(chǎn)生模塊5的第一個模擬電壓V^—1;由電阻1 5—3和電阻1 5—4對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊5的第二個模擬地址電壓V，5—2 ;由電阻IV5和電阻1 5—e對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊5的第三個模擬電壓V^—3;由電阻1 5—7和電阻1 5—8對基準(zhǔn)電壓(VJ分壓產(chǎn)生模塊5的第四個模擬電壓VADD5—4 ;模擬電壓VfflD5—pV^—2、VfflD5—3、VADD5—4經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后組合在一起，形成模塊4的地址。其它模塊的模擬電壓產(chǎn)生方法與之相同，只是八個電阻器的阻值不同。[0177] 本實施例采用的模擬線為4根，所以將控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為4等份；各分壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為1%。[0178] A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。 本實施例的編碼器使用時，其工作原理為用4根模擬線實現(xiàn)模塊插座底板與各
模塊插座的連接，其電路如圖io所示，各分壓電阻組件對控制總線上的基準(zhǔn)電壓進行分
壓，單個局部控制單元得到與各模塊對應(yīng)的4個模擬電壓，各局部控制單元通過4根模擬線分別將4個模擬電壓傳至相應(yīng)的模塊插座，當(dāng)模塊插入模塊插座上時，模塊內(nèi)的單片機通過模擬開關(guān)接收模擬電壓信號后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換形成該模塊對應(yīng)的地址。[0180] 本實施例中，對電阻器的精度計算如下每根線的精度可以低至2位，2位包括4個碼，每個碼用兩個串聯(lián)電阻對基準(zhǔn)電壓分壓產(chǎn)生，那么對兩個電阻而言，其分壓精度要求為精度高于0. 5X 1 + 4 = 12. 5% (0. 5表示每個碼對應(yīng)電壓的正負偏差不能超過半個碼對應(yīng)的電壓差)，所以對單個電阻而言，其精度要求為12.5% +2 = 6. 25%，在采用最常用的1%精度的電阻下，四根模擬線可以實現(xiàn)4X4X4X4 = 256個碼，即有256個地址，并且精度裕量高于500%。因此，本實施例用四根模擬線采用1%精度電阻完全可以實現(xiàn)96個模塊編碼，同時模塊編碼個數(shù)可以極為容易地擴充兩倍，并且精度裕量極高。[0181] 本實施例中，采用4根模擬線各實現(xiàn)4個地址碼，我們使用8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，即每一個模擬電壓對應(yīng)64個數(shù)碼，因而為保證最大裕量，模擬電壓應(yīng)取在64個數(shù)碼對應(yīng)電壓的中間，進行A/D轉(zhuǎn)換之后，這64個數(shù)碼都對應(yīng)這個地址；當(dāng)然最大和最小的模擬電壓除外，它們直接接入基準(zhǔn)電壓和公共地線。[0182] 每根模擬線實現(xiàn)4個地址碼，其對應(yīng)的4種地址電壓定義為V1; V2， V3， V4，即[0183] 第l個模擬電壓[0184] 第2個模擬電壓[0185] 第3個模擬電壓[0186] 第4個模擬電壓[0187] 第5個模擬電壓 ......; 第8個模擬電壓[0190] 第9個模擬電壓 ......; 第252個模擬電壓[0193] 第253個模擬電壓[0194] 第254個模擬電壓[0195] 第255個模擬電壓[0196] 第256個模擬電壓[0197] K的計算把基準(zhǔn)電壓(Vcc)分成4等份后乘以(1-1)得到V,的下限；把基準(zhǔn)電壓分成4等份后乘以l得到^的上限；下限加上基準(zhǔn)電壓的8等份，得到^的區(qū)間中間值；K取(2X1-1) XVcc/8，但^在末端，故例外直接取0。 V2的計算把基準(zhǔn)電壓(Vcc)分成4等份后乘以(2-1)得到V2的下限；把基準(zhǔn)電壓分成4等份后乘以2得到V2的上限；下限加上基準(zhǔn)電壓的8等份，得到V2的區(qū)間中間值；V2取(2X2-1) XVcc/8， V2 = 3XVcc/8。 以此類推，Vs取(2X3-1) XVcc/8， V3 = 5XVcc/8 ;V4取(2X4-1) XVCC/8^V4*最后一個，故例外直接取Vcc。 V:電壓對應(yīng)1%精度的電阻Rul = 320K， Rdl = 0K。[0201] V2電壓對應(yīng)1%精度的電阻Ru2 = 200K， Rd2 = 120K。[0202] V3電壓對應(yīng)1 %精度的電阻Ru3 = 120K ， Rd3 = 200K 。[0203] V4電壓對應(yīng)1%精度的電阻Ru4 = 0K， Rd4 = 320K。 需要注意的是Rdl、 Rd2、 Rd3、 Rd4為低端電阻；Rul、 1^、 Ru3、 Rlri為高端電阻。 lX精度的電阻選取每個Vcc/8對應(yīng)40K，第Vm電壓對應(yīng)電阻L—! = (2m_l) X40K，
R —2 = 320K-(2m-l) X 40K ;由于選取標(biāo)準(zhǔn)系列電阻容易采購，故選取接近的標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，
然后驗算，驗證其分壓值是否符合其地址電壓，若與地址電壓相差太大，則重新選取接近的
標(biāo)準(zhǔn)系列電阻，直到與地址電壓相差不大為止(誤差控制在1/8之內(nèi)，最好控制在1/16之內(nèi))。 本實施例可選出其中一個系列[0207] V! :Rul = 324k ;Rdl = Ok。[0208] V2 :R^ = 200k ;Rd2 = 121k。[0209] V3 :Ru3 = 121k ;Rd3 = 200k。[0210] V4 :Ru4 = Ok ;Rd4 = 324k。 本實施例可給出一個系列的地址電壓對應(yīng)電阻
^add1-1=v,賃^add1-2=v丄，V細i一3=Vp^add1-4二 K
VaDD2-1=v,! VADD2_2=v丄，V細2一3=Vp^add2-4二 v2
VaDD3-1=v, ^add3-2=v丄，V細3一3=VpVadd3-4=v3
^add4-1=v,! V艦4-2=vt，V咖4-3=Vp^add4-4=v4
VaDD5-1=V！貫VADD5—2，V艦5—'3=v2，^add5-4=v丄
V八鵬-i=v! VADDS—2==v2，^adds-4二 v4
VaDD9-1=v! VADD9_2= V細9一3=v3，^add9-4二 V!
'add253-1
v add255-1
V4， V扁;25;2—2
^4， V扁;253—2
^4， V扁25卜2l，,咖255—2
V4， V鵬256—2
V4， V細252—3
V4， V細253—3V斗，Vadd254-3
V4， V細255—3
V4， VADD256_3
V3，
v4，v4，v4，v4，
'■:253-4
v4v3[0212]V細i=Rui， Ri-2 = Rdi ;R-3 — Rul，4 —i ;Ri-5=Rul， Rl-6=Rdl ;R卜7 ==Rui，
Rl-8 =Rd1 ^V細2 :R^-1=Rui， R2-2 = Rdi ;R2-3 — Rul，44 — ^=Rui， R2-e=Rdi5 ==Ru2，
R2-6 =Rd2 ;V細3 :尺3-1=Rui， R3-2 = Rdi ;R。-3 — Rul， —1 ;R3-5=Rul， R3-6=Rdl ;R3_5 ==Ru3，
R3-6 =Rd3 ^ 一 T V細4 :尺4-1=Rul，R4_2 = Rdl ;R4_3——Rul ，尺4-4——尺dlR4-5 —Rul ， R4-6 —Rdl ;R4-5 — Ru4賃^4-6
—Kd4V細5 :尺5-1=Rui， Rs-2 = Rdi ;R5-3 — Rul ;尺5-4 —1 ^5_5—Ru" ^5-6—Rd2 ;尺5-5 —=Rul，
R5-6 =1 ^......;V細252 :R^5H — Ru4，尺252-2 — Rd4;尺252-3 — Ru4，R252-4=Rd4;^252-5 — Ru3， R^52-6 — Rd3
=Ru4，^252-6 — Rd4 ;V細253 :R^53-1 — Ru4，尺253-2 — Rd4;尺253-3 — Ru4，R253-4=Rd4;尺253-5 — Ru4， &53-6 — Rd4
=Rui，^253-6 — Rdl ;V細254 :R^54-1 — Ru4，尺254-2 — Rd4;尺254-3 — Ru4，R254-4=Rd4;^54-5 — Ru4， R^54-6 — Rd4
=Ru2，^254-6 — ;V細255 :R^55-1 — Ru4，尺255-2 — Rd4;尺255-3 — Ru4，R255-4=Rd4;尺255-5 — Ru4， 55-6 — Rd4
=Ru3，&55-6 — ;V細256 :R^53-1 — &4， &56-2 — &4;尺256-3 — Ru4，R256-4=Rd44，尺256-6 — Rd4
=Ru4，尺256-6 — Rd4 ;由于本實施例的編碼器設(shè)有96個模塊，故取前96個組電阻及其取值即可。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本實用新型內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，包括模塊插座底板、多個模塊插座和多個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，其特征在于，所述模塊插座底板和多個模塊插座之間通過一根或多根模擬線控制連接，所述模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包括與各模塊對應(yīng)的多個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其特征在于，所述模 擬線為1 4根；當(dāng)模擬線為1根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為128等份；當(dāng)模擬線為2 根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為16等份；當(dāng)模擬線為3根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為 8等份；當(dāng)模擬線為4根時，控制總線的基準(zhǔn)電壓等分為4等份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其特征在于，所述局 部控制單元包括一組或多組分壓電阻組件，各組分壓電阻組件兩端分別與基準(zhǔn)電壓和公共 地線連接；單個局部控制單元內(nèi)的分壓電阻組件的數(shù)目與模擬線的數(shù)目相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其特征在于，所述各 組分壓電阻組件包括相連接的兩個電阻器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4任一項所述用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其特征在于， 當(dāng)模擬線為1根時，所述各分壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為0. 1% ;當(dāng)模擬線為 2 4根時，所述各分壓電阻組件中兩個電阻器的精度分別為1%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，其特征在于，所述A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為8位以上。
專利摘要本實用新型公開一種用于舞臺燈光控制柜的模塊地址編碼器，包括模塊插座底板、多個模塊插座和多個模塊，各模塊對應(yīng)插入模塊插座上，所述模塊插座底板和多個模塊插座之間通過一根或多根模擬線控制連接，所述模塊插座底板內(nèi)設(shè)有控制總線，控制總線包括與各模塊對應(yīng)的多個局部控制單元，各個模塊內(nèi)分別設(shè)有單片機，單片機包括相連接的用于接收模擬電壓信號的模擬開關(guān)和用于形成模塊地址的A/D轉(zhuǎn)換器。本實用新型的編碼器中，模塊插座底板與模塊插座之間只通過1～4根模擬線進行連接，并且其局部控制單元均僅由電阻簡單構(gòu)成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，可以方便地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)要求更緊湊或地址線緊張的系統(tǒng)中。
文檔編號H05B37/02GK201504345SQ20092023645
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者龐成興 申請人:廣州方達舞臺設(shè)備有限公司