模拟舞台灯光控制系统.doc

2011-2012 德州仪器 C2000 及 MCU 创新设计大赛项目报告题目: 模拟舞台灯光控制系统学校: 孝感学院组别: 本科组应用类别: 控制系统类平台: C ortex-M 题目: 模拟舞台灯光控制系统摘要(中英文) (概述项目内容,简单介绍所实现的系统(100-150 字左右)) 我们此次设计利用 M3内核控制 RGB 彩灯阵列,借鉴点阵的控制方法定位矩阵列中的彩灯,每三路 DAC 分别控制一行彩灯的 R、G、B配色比,总共通过 8组DAC 来控制整个舞台的 RGB 彩灯阵列发出任意我们想要颜色的光,同时通过控制不同行列 RGB 彩灯变换的速度来调节彩灯闪烁的频率和变换的规律,从而达到舞台灯光控制的效果。 (简述系统设计的背景、目的、和所要解决的问题。) 设计背景:我们知道从个人演唱会到各种大型文艺活动,一方面舞台灯光起着照明的作用;另一方舞台灯光效果直接影响着整个活动现场的气氛,比如诗歌朗诵类感情色彩比较丰富的节目,需要色彩柔和且节奏变换缓慢的灯光效果,而像劲歌、热舞类节目,则需要色彩鲜明节奏极富变化的灯光效果来烘托整个活动现场的气氛,但是这些效果如果单靠人为去控制就显得有些繁琐,而且人为控制容易出错,很多情况都需要灯光师有敏捷的反应能力和熟练的操作技巧,一般人很难操作,另外人为控制过程中抖动情况比较严重,容易造成发光器件的损坏, 可以说人工控制已经无法满足要求。目的:我们利用单片机的准确性和灵活性,将各种形式的灯光变换效果整理成册,我们只需要控制按键就可以让舞台上的灯光变换出我们需要的灯光效果, 这样一方面提高了控制的准确度;另一方面也减少灯光控制师工作量,设定效果, 灯光就按我们预定的效果运行,让舞台灯光操作起来更加简便、快捷。 2. 系统方案主控制电路灯光实现电路 LM3S811 控制器 4×8矩阵键盘键盘编码电路 TF T彩屏显示蓝牙○ 1蓝牙○ 2 LM3S811 控制器 24路 DAC 控制电路 RGB 彩灯阵列整个舞台灯光的控制电路分为主控制电路和灯光实现电路,只要我们对应主控制电路中 TFT 彩屏上的效果按下对应矩阵键盘中的效果按键,蓝牙○ 1 就会发出信号,同时灯光实现电路中蓝牙○ 2 接受信号并送给控制器, 控制器根据接收到的信号迅速调节 24路 DAC 输出不同的电压来变换灯光效果, 完成舞台灯光控制! (详细说明系统设计的整体思路,用模块的形式指出系统设计的各个关键点,并指出其中使用的关键算法) 3. 系统硬件设计(详细介绍系统各个模块的硬件实现过程,说明采用关键器件的理由及关键部分的原理图(不得大量复制原理图,更多用框图的方式示意,仅对能体现工作量和创新的部分提供原理图,评委有权对滥用原理图的论文扣分) ) 输入部分: 由于,且对于舞台上的效果要求达到实时控制的目的,故必须每种效果设定单独的按键,如果考虑传统的 5 × 5、 6× 6矩阵键盘则需要十多个 I/O 口, 这样不仅需要控制器更多的 I/O 口而且不便于扩展,此处我们的输入部分则采用 4 片 SN74hc148 八线三线编码器级联而成, 构成 4× 8的矩阵键盘只需要 7个 I/O 口, 而且只需要级联八线三线编码器就可以继续扩展键盘,便于扩展键盘。由于采用八线三线编码器级联电路, 故我们需要利用单片机检测然后解码来确定按键! 显示部分:由于灯光控制效果比较多,则必然要求控制系统可显示信息量大而且直观,便于操作,故此处我们采用 TFT 彩屏显示器! 传输部分:由于控制室一般设在比较角落的地方,而且很多户外临时搭建的控制室位置不定,而且有线会影响舞台美观,故我们采用蓝牙无线通讯,既美观又方便了操作台的的架设,为可移动控制室提供了很大的便利! 由于传输信息量比较大,故此处我们采用了集中编码的形式,用定长码编码信息,让传输的信息更加准确! 灯光控制部分:我们利用红、绿、蓝( Red Green Blue ) 基本颜色可配比出其他任意颜色的原理,每一行利用三路 DAC 给不同的电压来调节一组灯珠中 R、 G、 B亮度的强弱, 从而得到我们需要的颜色。另外通过合理控制灯光交替变换的时间让我们的灯光赋予节奏感,更加适应舞台的变换! 此处 24路 DAC 我们采用了 3片 TLV5628 串行输入并行输出八位八路 DAC 。串行输入节约控制器 I/O 口,八路并行输出可以实现每一路单独控制,从而实现每一路 R、 G、 B任意控制的目的。 4. 系统软件设计详细介绍算法设计与算法流程图(不得大量复制源代码) 开始程序初始化键盘编码电路扫描串口传输信号键盘解码信号编码 TFT 彩屏显示开始程序初始化检测标志位自变量调节各路 DAC 输出电压接收中断控制电路流程图灯光实现电路流程图检测标志位自变量代码 void judge(void) {