專利名稱：智能型led燈具控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燈具控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DMX512協(xié)議的LED燈具控制器 及其控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的LED燈具的DMX512解碼模塊地址設(shè)定是出廠固定、現(xiàn)場施工撥碼且現(xiàn)場外 接編址器僅對單套燈具設(shè)定，但由于面對今天的LED燈具市場日益擴(kuò)大、數(shù)量之多、燈具系 統(tǒng)穩(wěn)定、防水等級高等現(xiàn)狀，那么之前的解碼模塊對地址操作方式就顯得力不從心了。燈具 安裝好后，無論什么燈具都需要通電測試，特別是對需要控制的LED燈具還需調(diào)試，編輯效 果，看他是否符合當(dāng)初設(shè)計原始要求，在當(dāng)今工程中用到最多的系統(tǒng)中還算DMX512。那么 DMX512系統(tǒng)在工程中是如何調(diào)試呢？在整個系統(tǒng)中數(shù)量最多的是燈具，而每個燈具內(nèi)部都 有解碼部分，驅(qū)動部分，輸入輸出部分三大主單元組成，要想對每個燈具單獨的進(jìn)行調(diào)光調(diào) 色，那么必須有對應(yīng)的物理地址，傳統(tǒng)的LED燈具工作在SPI模式，這樣無需地址，數(shù)據(jù)通過 移位傳輸，但此類燈具已越來越多的工程中不再大量應(yīng)用，因為它只要一個燈具損壞，那么 串在它下面的燈具全部都不受控了，另外它傳輸?shù)男盘柺荰TL電平，這就導(dǎo)致了它的傳輸 距離很近，60CM左右，而現(xiàn)在主推的DMX512系統(tǒng)是RS485總線分散式差分傳輸，即使一個燈 具損壞不影響其他的燈具，而且燈具與燈具的傳輸距離很遠(yuǎn)，可以達(dá)到500米，地址是怎么 輸入到燈具呢？關(guān)鍵點就在這，現(xiàn)在市場上常見的有三種寫址方式1)地址固定方式燈 具在廠家生產(chǎn)時，假設(shè)有100條燈具，技術(shù)人員通過修改內(nèi)部的程序變量，生成100個不同 的HEX代碼，地址1――到地址100，而后寫入這100個燈具的MCU中，當(dāng)然必須一一對應(yīng)在 燈具外殼上貼相應(yīng)的地址標(biāo)簽。燈具出廠后，客戶根據(jù)貼在外殼上的地址標(biāo)簽按順序的安 裝。這種設(shè)計的缺點燈具量大時，效率低下，勞動力增多，容易混淆裝錯，維護(hù)起來非常的 不便；2)撥碼方式燈具廠家生產(chǎn)的燈具內(nèi)部控制板上安裝8位電子撥碼開關(guān)，MCU的程序 一樣，出廠后客戶根據(jù)相應(yīng)的安裝位置撥到對應(yīng)的地址碼。這種設(shè)計只適合室內(nèi)的燈具，不 要求防水，客戶伸手就能撥動內(nèi)部的開關(guān)。但是現(xiàn)在的LED燈具大多數(shù)都是裝在戶外的，要 求防水效果達(dá)到IP67以上，控制部分都做在了燈具內(nèi)部，不可能一個一個打開外殼來撥好 開關(guān)再一個一個裝上外殼，這樣效率很低，局限性大，浪費了太多的勞動力。3)在線單個燈 具寫址方式，這種設(shè)計比前兩種稍微有點優(yōu)勢，燈具將上位機(jī)(寫址器)發(fā)過來的地址碼存 儲在MCU自帶的EEPROM中，每次上電就從EEPROM中讀取地址碼，工作模式是燈具出廠時 都是一樣的，當(dāng)客戶在燈具安裝之前，先將燈具寫址，一次只能寫一個，寫好后將燈具裝到 對應(yīng)的位置，也就是寫一個燈具地址碼，裝一個，在操作維護(hù)時如果哪個燈有問題，必須將 其拆下，修好后必須知道此燈的位置，才能將其地址碼寫入，這種技術(shù)的缺點效率也比較 低下，維護(hù)也不太方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠統(tǒng)一編址，對燈具安裝順序和位置隨意變更的智能型LED燈具控制器及控制方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種智能型LED燈具控制器，包括設(shè)于燈具內(nèi)部的解碼模塊、LED驅(qū)動部分及用于 向燈具統(tǒng)一編寫址的編址器，其特征在于它還設(shè)有一個并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元，并聯(lián)/串聯(lián) 轉(zhuǎn)換單元與解碼模塊相連，所有LED燈具在非編寫地址碼時及在正常接受DMX512信號發(fā)生 器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線是并聯(lián)連接關(guān)系，即每個燈具 都通過輸入RS485總線和輸出RS485總線并聯(lián)在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)編址器對燈具編寫地址碼時，解碼模塊控制并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元使燈具 中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。所述解碼模塊由輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口、微處理器MCU、輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接 口組成，輸入RS485總線與輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端(A、B)連接，輸入RS485 電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸出端R通過連接線和微處理器MCU的數(shù)據(jù)信號接收端RXD相連，微 處理器MCU通過I/O 口與輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送使能端RE/DE相連， 微處理器MCU的數(shù)據(jù)信號發(fā)送端TXD通過連接線與輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸入端 D相連，通過輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分信號端A、B輸出。所述的并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元是繼電器，輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端A、 B通過連接線與繼電器的動觸點③連接；輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端A、B通過 連接線與繼電器的動觸點①相連，繼電器的常閉靜觸點②直接與輸出RS485總線引線端相 連，繼電器線圈沒得電時，觸點①和②是常閉狀態(tài)，輸入RS485總線端口和輸出RS485總線 端口之間是一條通過繼電器觸點的信號線；燈具解碼模塊的MCU執(zhí)行命令將繼電器得電后 觸點①和②斷開，觸點②和③導(dǎo)通，燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。所述編址器包括微處理器MCU、顯示模塊、功能按鍵、RS485電平轉(zhuǎn)換接口，MCU通 過數(shù)據(jù)線分別與顯示模塊、功能按鍵相連接，MCU通過其內(nèi)部的通用異步收發(fā)器UART與 RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，通過內(nèi)接口芯片轉(zhuǎn)換，變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分信 號端A、B輸出，當(dāng)對燈具編寫地址碼時，編址器的RS485電平轉(zhuǎn)換接口經(jīng)差分信號端A、B與 公用RS485總線相連。編址器所帶的一條支路上可通過信號中繼放大器連接170個燈具。一種智能型LED燈具的控制方法，其特征在于在非編寫地址碼時及在正常接受 DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時，將所有LED燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線 并聯(lián)連接在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，燈具在編寫地址碼時， 首先編址器的MCU發(fā)送編址命令碼，所有燈具內(nèi)部的MCU都收到了編址命令碼，此時燈具內(nèi) 部的MCU執(zhí)行命令控制燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)；編址器的MCU發(fā)送 地址碼給掛在總線上第一個燈具，當(dāng)?shù)谝粋€燈具收到地址碼后，燈具內(nèi)部的MCU將前一個 地址碼自加1后發(fā)送給第二燈具的MCU，以此類推第三個燈具，直至最后一個燈具，當(dāng)所有 的燈具編好自己的地址后，燈具又都是占用總線并行通訊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果所有燈具在非編寫地址碼時及在正常 接受DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線是并聯(lián) 連接關(guān)系，燈具在運行正常的DMX512控臺發(fā)過來的數(shù)據(jù)時都是公用RS485總線，一個燈具 出現(xiàn)故障不影響其他燈具，燈具安裝順序和位置可隨意變更，僅在自動編址時是串行下去的，一旦地址編好后，整個的系統(tǒng)燈具都是占用總線并行通訊。主要用于廣場、大樓、橋梁、 河提、大型商場、娛樂中心以及室內(nèi)等場所實行集中控制調(diào)光變色。工程安裝及調(diào)試的效率 高，縮短了工期，節(jié)約成本，更加保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和維護(hù)性。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框2為燈具內(nèi)部電路模塊圖3為編址器方框圖
具體實施例方式參見圖1，包括DMX512信號發(fā)生器⑴、編址器⑵及燈具(3)，由圖1可知，所有燈 具在非編寫地址碼時及在正常接受DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時燈具的輸入RS485 總線和輸出RS485總線是并聯(lián)連接關(guān)系，即每個燈具都通過輸入RS485總線和輸出RS485 總線并聯(lián)在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，DMX512信號發(fā)生器負(fù) 責(zé)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的DXM信號，DMX512信號發(fā)生器可與一上位機(jī)(PC機(jī))通信連接，組成局域網(wǎng) TCP/IP協(xié)議通訊，上位機(jī)主要負(fù)責(zé)配置DMX512信號發(fā)生器的工作參數(shù)并監(jiān)控?zé)艟吖ぷ鳡?態(tài)(DMX512控制系統(tǒng)原理及上位機(jī)已在工程中大量應(yīng)用，這里就不做詳細(xì)介紹了 )。將所有 的燈具裝好后，檢查線路是否接錯，如沒問題，將編址器掛在前端公用RS485總線上統(tǒng)一對 所有的燈具進(jìn)行在線編址，編好后拿走編址器，換上DMX512信號發(fā)生器。參見圖2，每個燈具(3)內(nèi)部包括解碼模塊(4)、LED驅(qū)動部分(5)、LED發(fā)光顯示 部分(6)和一個并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元(7)，并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元(7)與解碼模塊(4)相連， 當(dāng)編址器(2)對燈具編寫地址碼時，解碼模塊(4)控制并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元(7)使燈具中并 聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。解碼模塊由輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口、微處理 器MCU、輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口組成，輸入RS485總線與輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分 信號端A、B連接，輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸出端R通過連接線和微處理器MCU的 數(shù)據(jù)信號接收端RXD相連，微處理器MCU通過I/O 口與輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)接 收/發(fā)送使能端RE/DE相連，微處理器MCU的數(shù)據(jù)信號發(fā)送端TXD通過連接線與輸出RS485 電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸入端D相連，通過輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分信 號端A、B輸出，微處理器MCU通過其I/O 口與LED驅(qū)動部分相連，LED驅(qū)動部分通過M0S管 或?qū)Ｓ玫暮懔鱅C直接驅(qū)動LED發(fā)光顯示部分。本實施例中并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元是繼電器， 當(dāng)然也可能采用其它現(xiàn)有技術(shù)中描寫的能代替繼電器的元件，輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的 差分信號端A、B通過連接線與繼電器的動觸點③連接；輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信 號端A、B通過連接線與繼電器的動觸點①相連，繼電器的常閉靜觸點②直接與輸出RS485 總線引線端相連。參見圖3，編址器包括微處理器MCU、顯示模塊、功能按鍵、RS485電平轉(zhuǎn)換接口， MCU通過數(shù)據(jù)線分別與顯示模塊、功能按鍵相連接，MCU通過其內(nèi)部的通用異步收發(fā)器UART 與RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，通過內(nèi)接口芯片轉(zhuǎn)換，變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分 信號端A、B輸出。編址器說明當(dāng)功能鍵按下進(jìn)入寫址模式時，編址器的MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 格式為0x55 (命令碼)、0x01 (地址碼，數(shù)據(jù)范圍0x01到OxAA) ,0x360x66 (校驗碼)這些數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線通過RS485接口芯片輸出；編址器所帶的一條支路上可通過信號中繼放大 器連接170個燈具，也就是編制順序是從1編到170的。當(dāng)對燈具編寫地址碼時，編址器的RS485電平轉(zhuǎn)換接口經(jīng)差分信號端A、B與公 用RS485總線相連，繼電器線圈沒得電時，觸點①和②是常閉狀態(tài)，也就是輸入RS485總線 端口和輸出RS485總線端口之間其實是一條通過繼電器觸點的信號線；燈具在編寫地址碼 時，首先編址器的MCU發(fā)送編址命令碼(0x55)，輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口通過接口芯片的內(nèi) 部轉(zhuǎn)換變?yōu)镃MOS電平，且從接口芯片的數(shù)據(jù)輸出端R輸出，由于燈具在非寫址時輸入和輸 出RS485總線都是并聯(lián)相接的，那么所有燈具的MCU都收到了編址命令碼(0x55)，此時燈具 解碼模塊中的MCU執(zhí)行命令使繼電器得電后觸點①和②斷開，觸點②和③導(dǎo)通，燈具中并 聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)(一進(jìn)一出)；編址器的MCU發(fā)送地址碼(0x01)和校 驗碼(0x36+0x66 = 0x9c)給掛在總線上第一個燈具；如地址碼0x01，當(dāng)?shù)谝粋€燈具收到地 址碼0x01后，此第一個燈具解碼模塊的MCU將輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的控制腳(發(fā)送使 能端DE)變成高電平，處于發(fā)送狀態(tài)，且燈具內(nèi)部的MCU將前一個地址碼自加1后發(fā)送給第 二燈具的MCU，發(fā)完后輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的控制腳(接收使能端RE)變成低電平(平 時都是低電平，為保證信號干擾造成誤發(fā))，以此類推第三個燈具、第四個燈具、第五個燈具 等到最后一個燈具，當(dāng)所有的燈具編好自己的地址后，LED發(fā)光管亮的顏色與編址之前的顏 色相反，說明地址已成功寫入。編好地址后拿走編址器，換上DMX512信號發(fā)生器，整個的系 統(tǒng)燈具又都是占用總線并行通訊。燈具內(nèi)部的MCU接收到DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)之后，MCU內(nèi)部程序處 理，通過軟件模擬PWM信號直接驅(qū)動CMOS管或三極管來達(dá)到調(diào)光效果，RGB亮度等級可調(diào) 1—256 ；可實現(xiàn)16777216種真彩變化，無抖動現(xiàn)象。所有的通訊都是采用UART半雙工RS485通訊，編址時和正常跑DMX512信號時波 特率為250KBPS，RS485總線為分散式異步傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)，可達(dá)到500米，DMX512協(xié)議是 標(biāo)準(zhǔn)的燈具采用分時復(fù)用的方法處理數(shù)據(jù)，互不干擾；燈具在運行正常的DMX512控臺發(fā)過 來的數(shù)據(jù)時都是公用RS485總線，一個燈具出現(xiàn)故障不影響其他燈具，僅在自動編址時是 串行下去的，一旦地址編好后，整個的系統(tǒng)燈具都是占用總線并行通訊。
權(quán)利要求
一種智能型LED燈具控制器，包括設(shè)于燈具內(nèi)部的解碼模塊、LED驅(qū)動部分及用于向燈具統(tǒng)一編寫址的編址器，其特征在于它還設(shè)有一個并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元，并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元與解碼模塊相連，所有LED燈具在非編寫地址碼時及在正常接受DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線是并聯(lián)連接關(guān)系，即每個燈具都通過輸入RS485總線和輸出RS485總線并聯(lián)在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)編址器對燈具編寫地址碼時，解碼模塊控制并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元使燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種智能型LED燈具控制器，其特征在于所述解碼模塊由輸 入RS485電平轉(zhuǎn)換接口、微處理器MCU、輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口組成，輸入RS485總線與輸 入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端(A、B)連接，輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸出端 R通過連接線和微處理器MCU的數(shù)據(jù)信號接收端RXD相連，微處理器MCU通過I/O 口與輸 出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送使能端RE/DE相連，微處理器MCU的數(shù)據(jù)信號發(fā) 送端TXD通過連接線與輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù)據(jù)輸入端D相連，通過輸出RS485電 平轉(zhuǎn)換接口變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分信號端A、B輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的所述的一種智能型LED燈具控制器，其特征在于所述的并聯(lián)/ 串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元是繼電器，輸出RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端A、B通過連接線與繼電器 的動觸點③連接；輸入RS485電平轉(zhuǎn)換接口的差分信號端A、B通過連接線與繼電器的動觸 點①相連，繼電器的常閉靜觸點②直接與輸出RS485總線引線端相連，繼電器線圈沒得電 時，觸點①和②是常閉狀態(tài)，輸入RS485總線端口和輸出RS485總線端口之間是一條通過繼 電器觸點的信號線；燈具解碼模塊的MCU執(zhí)行命令將繼電器得電后觸點①和②斷開，觸點 ②和③導(dǎo)通，燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種智能型LED燈具控制器，其特征在于所述編址器包 括微處理器MCU、顯示模塊、功能按鍵、RS485電平轉(zhuǎn)換接口，MCU通過數(shù)據(jù)線分別與顯示模 塊、功能按鍵相連接，MCU通過其內(nèi)部的通用異步收發(fā)器UART與RS485電平轉(zhuǎn)換接口的數(shù) 據(jù)輸入端D相連接，通過內(nèi)接口芯片轉(zhuǎn)換，變?yōu)椴罘中盘柦?jīng)差分信號端A、B輸出，當(dāng)對燈具 編寫地址碼時，編址器的RS485電平轉(zhuǎn)換接口經(jīng)差分信號端A、B與公用RS485總線相連。
5.如權(quán)利要求3所述的一種智能型LED燈具控制器，其特征在于編址器所帶的一條 支路上可通過信號中繼放大器連接170個燈具。
6.一種智能型LED燈具的控制方法，其特征在于在非編寫地址碼時及在正常接受 DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時，將所有LED燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線 并聯(lián)連接在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，燈具在編寫地址碼時， 首先編址器的MCU發(fā)送編址命令碼，所有燈具內(nèi)部的MCU都收到了編址命令碼，此時燈具內(nèi) 部的MCU執(zhí)行命令控制燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)；編址器的MCU發(fā)送 地址碼給掛在總線上第一個燈具，當(dāng)?shù)谝粋€燈具收到地址碼后，燈具內(nèi)部的MCU將前一個 地址碼自加1后發(fā)送給第二燈具的MCU，以此類推第三個燈具，直至最后一個燈具，當(dāng)所有 的燈具編好自己的地址后，燈具又都是占用總線并行通訊。
7.如權(quán)利要求6所述的一種智能型LED燈具的控制方法，其特征在于燈具內(nèi)部的 MCU執(zhí)行命令控制一繼電器，使繼電器線圈沒得電時，輸入RS485總線端口和輸出RS485總 線端口之間是一條通過繼電器常閉觸點的信號線；并控制繼電器得電后并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能型LED燈具控制器及控制方法，它設(shè)有一個并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元，并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元與解碼模塊相連，所有LED燈具在非編寫地址碼時及在正常接受DMX512信號發(fā)生器發(fā)過來的數(shù)據(jù)時燈具的輸入RS485總線和輸出RS485總線是并聯(lián)連接關(guān)系，即每個燈具都通過輸入RS485總線和輸出RS485總線并聯(lián)在公用RS485總線上與DMX512信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)編址器對燈具編寫地址碼時，解碼模塊控制并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換單元使燈具中并聯(lián)的輸入和輸出RS485總線變成串聯(lián)連接。具有以下有益效果一個燈具出現(xiàn)故障不影響其他燈具，燈具安裝順序和位置可隨意變更，僅在自動編址時是串行下去的，一旦地址編好后，整個的系統(tǒng)燈具都是占用總線并行通訊。
文檔編號H05B37/02GK101945516SQ20101027604
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者汪文龍, 黃武賢 申請人:杭州羅萊迪思照明系統(tǒng)有限公司