专利名称：智能型led灯具控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及灯具控制技术领域，具体涉及一种基于DMX512协议的LED灯具控制器 及其控制方法。
背景技术：
传统的LED灯具的DMX512解码模块地址设定是出厂固定、现场施工拨码且现场外 接编址器仅对单套灯具设定，但由于面对今天的LED灯具市场日益扩大、数量之多、灯具系 统稳定、防水等级高等现状，那么之前的解码模块对地址操作方式就显得力不从心了。灯具 安装好后，无论什么灯具都需要通电测试，特别是对需要控制的LED灯具还需调试，编辑效 果，看他是否符合当初设计原始要求，在当今工程中用到最多的系统中还算DMX512。那么 DMX512系统在工程中是如何调试呢？在整个系统中数量最多的是灯具，而每个灯具内部都 有解码部分，驱动部分，输入输出部分三大主单元组成，要想对每个灯具单独的进行调光调 色，那么必须有对应的物理地址，传统的LED灯具工作在SPI模式，这样无需地址，数据通过 移位传输，但此类灯具已越来越多的工程中不再大量应用，因为它只要一个灯具损坏，那么 串在它下面的灯具全部都不受控了，另外它传输的信号是TTL电平，这就导致了它的传输 距离很近，60CM左右，而现在主推的DMX512系统是RS485总线分散式差分传输，即使一个灯 具损坏不影响其他的灯具，而且灯具与灯具的传输距离很远，可以达到500米，地址是怎么 输入到灯具呢？关键点就在这，现在市场上常见的有三种写址方式1)地址固定方式灯 具在厂家生产时，假设有100条灯具，技术人员通过修改内部的程序变量，生成100个不同 的HEX代码，地址1――到地址100，而后写入这100个灯具的MCU中，当然必须一一对应在 灯具外壳上贴相应的地址标签。灯具出厂后，客户根据贴在外壳上的地址标签按顺序的安 装。这种设计的缺点灯具量大时，效率低下，劳动力增多，容易混淆装错，维护起来非常的 不便；2)拨码方式灯具厂家生产的灯具内部控制板上安装8位电子拨码开关，MCU的程序 一样，出厂后客户根据相应的安装位置拨到对应的地址码。这种设计只适合室内的灯具，不 要求防水，客户伸手就能拨动内部的开关。但是现在的LED灯具大多数都是装在户外的，要 求防水效果达到IP67以上，控制部分都做在了灯具内部，不可能一个一个打开外壳来拨好 开关再一个一个装上外壳，这样效率很低，局限性大，浪费了太多的劳动力。3)在线单个灯 具写址方式，这种设计比前两种稍微有点优势，灯具将上位机(写址器)发过来的地址码存 储在MCU自带的EEPROM中，每次上电就从EEPROM中读取地址码，工作模式是灯具出厂时 都是一样的，当客户在灯具安装之前，先将灯具写址，一次只能写一个，写好后将灯具装到 对应的位置，也就是写一个灯具地址码，装一个，在操作维护时如果哪个灯有问题，必须将 其拆下，修好后必须知道此灯的位置，才能将其地址码写入，这种技术的缺点效率也比较 低下，维护也不太方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够统一编址，对灯具安装顺序和位置随意变更的智能型LED灯具控制器及控制方法。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种智能型LED灯具控制器，包括设于灯具内部的解码模块、LED驱动部分及用于 向灯具统一编写址的编址器，其特征在于它还设有一个并联/串联转换单元，并联/串联 转换单元与解码模块相连，所有LED灯具在非编写地址码时及在正常接受DMX512信号发生 器发过来的数据时灯具的输入RS485总线和输出RS485总线是并联连接关系，即每个灯具 都通过输入RS485总线和输出RS485总线并联在公用RS485总线上与DMX512信号发生器 进行数据通信，当编址器对灯具编写地址码时，解码模块控制并联/串联转换单元使灯具 中并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。所述解码模块由输入RS485电平转换接口、微处理器MCU、输出RS485电平转换接 口组成，输入RS485总线与输入RS485电平转换接口的差分信号端(A、B)连接，输入RS485 电平转换接口的数据输出端R通过连接线和微处理器MCU的数据信号接收端RXD相连，微 处理器MCU通过I/O 口与输出RS485电平转换接口的数据接收/发送使能端RE/DE相连， 微处理器MCU的数据信号发送端TXD通过连接线与输出RS485电平转换接口的数据输入端 D相连，通过输出RS485电平转换接口变为差分信号经差分信号端A、B输出。所述的并联/串联转换单元是继电器，输出RS485电平转换接口的差分信号端A、 B通过连接线与继电器的动触点③连接；输入RS485电平转换接口的差分信号端A、B通过 连接线与继电器的动触点①相连，继电器的常闭静触点②直接与输出RS485总线引线端相 连，继电器线圈没得电时，触点①和②是常闭状态，输入RS485总线端口和输出RS485总线 端口之间是一条通过继电器触点的信号线；灯具解码模块的MCU执行命令将继电器得电后 触点①和②断开，触点②和③导通，灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。所述编址器包括微处理器MCU、显示模块、功能按键、RS485电平转换接口，MCU通 过数据线分别与显示模块、功能按键相连接，MCU通过其内部的通用异步收发器UART与 RS485电平转换接口的数据输入端D相连接，通过内接口芯片转换，变为差分信号经差分信 号端A、B输出，当对灯具编写地址码时，编址器的RS485电平转换接口经差分信号端A、B与 公用RS485总线相连。编址器所带的一条支路上可通过信号中继放大器连接170个灯具。一种智能型LED灯具的控制方法，其特征在于在非编写地址码时及在正常接受 DMX512信号发生器发过来的数据时，将所有LED灯具的输入RS485总线和输出RS485总线 并联连接在公用RS485总线上与DMX512信号发生器进行数据通信，灯具在编写地址码时， 首先编址器的MCU发送编址命令码，所有灯具内部的MCU都收到了编址命令码，此时灯具内 部的MCU执行命令控制灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联；编址器的MCU发送 地址码给挂在总线上第一个灯具，当第一个灯具收到地址码后，灯具内部的MCU将前一个 地址码自加1后发送给第二灯具的MCU，以此类推第三个灯具，直至最后一个灯具，当所有 的灯具编好自己的地址后，灯具又都是占用总线并行通讯。本发明与现有技术相比具有以下有益效果所有灯具在非编写地址码时及在正常 接受DMX512信号发生器发过来的数据时灯具的输入RS485总线和输出RS485总线是并联 连接关系，灯具在运行正常的DMX512控台发过来的数据时都是公用RS485总线，一个灯具 出现故障不影响其他灯具，灯具安装顺序和位置可随意变更，仅在自动编址时是串行下去的，一旦地址编好后，整个的系统灯具都是占用总线并行通讯。主要用于广场、大楼、桥梁、 河提、大型商场、娱乐中心以及室内等场所实行集中控制调光变色。工程安装及调试的效率 高，缩短了工期，节约成本，更加保证了产品的稳定性和维护性。
图1为本发明的系统框2为灯具内部电路模块图3为编址器方框图
具体实施例方式参见图1，包括DMX512信号发生器⑴、编址器⑵及灯具(3)，由图1可知，所有灯 具在非编写地址码时及在正常接受DMX512信号发生器发过来的数据时灯具的输入RS485 总线和输出RS485总线是并联连接关系，即每个灯具都通过输入RS485总线和输出RS485 总线并联在公用RS485总线上与DMX512信号发生器进行数据通信，DMX512信号发生器负 责发送标准的DXM信号，DMX512信号发生器可与一上位机(PC机)通信连接，组成局域网 TCP/IP协议通讯，上位机主要负责配置DMX512信号发生器的工作参数并监控灯具工作状 态(DMX512控制系统原理及上位机已在工程中大量应用，这里就不做详细介绍了 )。将所有 的灯具装好后，检查线路是否接错，如没问题，将编址器挂在前端公用RS485总线上统一对 所有的灯具进行在线编址，编好后拿走编址器，换上DMX512信号发生器。参见图2，每个灯具(3)内部包括解码模块(4)、LED驱动部分(5)、LED发光显示 部分(6)和一个并联/串联转换单元(7)，并联/串联转换单元(7)与解码模块(4)相连， 当编址器(2)对灯具编写地址码时，解码模块(4)控制并联/串联转换单元(7)使灯具中并 联的输入和输出RS485总线变成串联连接。解码模块由输入RS485电平转换接口、微处理 器MCU、输出RS485电平转换接口组成，输入RS485总线与输入RS485电平转换接口的差分 信号端A、B连接，输入RS485电平转换接口的数据输出端R通过连接线和微处理器MCU的 数据信号接收端RXD相连，微处理器MCU通过I/O 口与输出RS485电平转换接口的数据接 收/发送使能端RE/DE相连，微处理器MCU的数据信号发送端TXD通过连接线与输出RS485 电平转换接口的数据输入端D相连，通过输出RS485电平转换接口变为差分信号经差分信 号端A、B输出，微处理器MCU通过其I/O 口与LED驱动部分相连，LED驱动部分通过M0S管 或专用的恒流IC直接驱动LED发光显示部分。本实施例中并联/串联转换单元是继电器， 当然也可能采用其它现有技术中描写的能代替继电器的元件，输出RS485电平转换接口的 差分信号端A、B通过连接线与继电器的动触点③连接；输入RS485电平转换接口的差分信 号端A、B通过连接线与继电器的动触点①相连，继电器的常闭静触点②直接与输出RS485 总线引线端相连。参见图3，编址器包括微处理器MCU、显示模块、功能按键、RS485电平转换接口， MCU通过数据线分别与显示模块、功能按键相连接，MCU通过其内部的通用异步收发器UART 与RS485电平转换接口的数据输入端D相连接，通过内接口芯片转换，变为差分信号经差分 信号端A、B输出。编址器说明当功能键按下进入写址模式时，编址器的MCU发送的数据帧 格式为0x55 (命令码)、0x01 (地址码，数据范围0x01到OxAA) ,0x360x66 (校验码)这些数据分时复用总线通过RS485接口芯片输出；编址器所带的一条支路上可通过信号中继放大 器连接170个灯具，也就是编制顺序是从1编到170的。当对灯具编写地址码时，编址器的RS485电平转换接口经差分信号端A、B与公 用RS485总线相连，继电器线圈没得电时，触点①和②是常闭状态，也就是输入RS485总线 端口和输出RS485总线端口之间其实是一条通过继电器触点的信号线；灯具在编写地址码 时，首先编址器的MCU发送编址命令码(0x55)，输入RS485电平转换接口通过接口芯片的内 部转换变为CMOS电平，且从接口芯片的数据输出端R输出，由于灯具在非写址时输入和输 出RS485总线都是并联相接的，那么所有灯具的MCU都收到了编址命令码(0x55)，此时灯具 解码模块中的MCU执行命令使继电器得电后触点①和②断开，触点②和③导通，灯具中并 联的输入和输出RS485总线变成串联(一进一出)；编址器的MCU发送地址码(0x01)和校 验码(0x36+0x66 = 0x9c)给挂在总线上第一个灯具；如地址码0x01，当第一个灯具收到地 址码0x01后，此第一个灯具解码模块的MCU将输出RS485电平转换接口的控制脚(发送使 能端DE)变成高电平，处于发送状态，且灯具内部的MCU将前一个地址码自加1后发送给第 二灯具的MCU，发完后输出RS485电平转换接口的控制脚(接收使能端RE)变成低电平(平 时都是低电平，为保证信号干扰造成误发)，以此类推第三个灯具、第四个灯具、第五个灯具 等到最后一个灯具，当所有的灯具编好自己的地址后，LED发光管亮的颜色与编址之前的颜 色相反，说明地址已成功写入。编好地址后拿走编址器，换上DMX512信号发生器，整个的系 统灯具又都是占用总线并行通讯。灯具内部的MCU接收到DMX512信号发生器发过来的数据之后，MCU内部程序处 理，通过软件模拟PWM信号直接驱动CMOS管或三极管来达到调光效果，RGB亮度等级可调 1—256 ；可实现16777216种真彩变化，无抖动现象。所有的通讯都是采用UART半双工RS485通讯，编址时和正常跑DMX512信号时波 特率为250KBPS，RS485总线为分散式异步传输，传输距离远，可达到500米，DMX512协议是 标准的灯具采用分时复用的方法处理数据，互不干扰；灯具在运行正常的DMX512控台发过 来的数据时都是公用RS485总线，一个灯具出现故障不影响其他灯具，仅在自动编址时是 串行下去的，一旦地址编好后，整个的系统灯具都是占用总线并行通讯。
权利要求
一种智能型LED灯具控制器，包括设于灯具内部的解码模块、LED驱动部分及用于向灯具统一编写址的编址器，其特征在于它还设有一个并联/串联转换单元，并联/串联转换单元与解码模块相连，所有LED灯具在非编写地址码时及在正常接受DMX512信号发生器发过来的数据时灯具的输入RS485总线和输出RS485总线是并联连接关系，即每个灯具都通过输入RS485总线和输出RS485总线并联在公用RS485总线上与DMX512信号发生器进行数据通信，当编址器对灯具编写地址码时，解码模块控制并联/串联转换单元使灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。
2.如权利要求1所述的一种智能型LED灯具控制器，其特征在于所述解码模块由输 入RS485电平转换接口、微处理器MCU、输出RS485电平转换接口组成，输入RS485总线与输 入RS485电平转换接口的差分信号端(A、B)连接，输入RS485电平转换接口的数据输出端 R通过连接线和微处理器MCU的数据信号接收端RXD相连，微处理器MCU通过I/O 口与输 出RS485电平转换接口的数据接收/发送使能端RE/DE相连，微处理器MCU的数据信号发 送端TXD通过连接线与输出RS485电平转换接口的数据输入端D相连，通过输出RS485电 平转换接口变为差分信号经差分信号端A、B输出。
3.如权利要求2所述的所述的一种智能型LED灯具控制器，其特征在于所述的并联/ 串联转换单元是继电器，输出RS485电平转换接口的差分信号端A、B通过连接线与继电器 的动触点③连接；输入RS485电平转换接口的差分信号端A、B通过连接线与继电器的动触 点①相连，继电器的常闭静触点②直接与输出RS485总线引线端相连，继电器线圈没得电 时，触点①和②是常闭状态，输入RS485总线端口和输出RS485总线端口之间是一条通过继 电器触点的信号线；灯具解码模块的MCU执行命令将继电器得电后触点①和②断开，触点 ②和③导通，灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。
4.如权利要求1或2所述的一种智能型LED灯具控制器，其特征在于所述编址器包 括微处理器MCU、显示模块、功能按键、RS485电平转换接口，MCU通过数据线分别与显示模 块、功能按键相连接，MCU通过其内部的通用异步收发器UART与RS485电平转换接口的数 据输入端D相连接，通过内接口芯片转换，变为差分信号经差分信号端A、B输出，当对灯具 编写地址码时，编址器的RS485电平转换接口经差分信号端A、B与公用RS485总线相连。
5.如权利要求3所述的一种智能型LED灯具控制器，其特征在于编址器所带的一条 支路上可通过信号中继放大器连接170个灯具。
6.一种智能型LED灯具的控制方法，其特征在于在非编写地址码时及在正常接受 DMX512信号发生器发过来的数据时，将所有LED灯具的输入RS485总线和输出RS485总线 并联连接在公用RS485总线上与DMX512信号发生器进行数据通信，灯具在编写地址码时， 首先编址器的MCU发送编址命令码，所有灯具内部的MCU都收到了编址命令码，此时灯具内 部的MCU执行命令控制灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联；编址器的MCU发送 地址码给挂在总线上第一个灯具，当第一个灯具收到地址码后，灯具内部的MCU将前一个 地址码自加1后发送给第二灯具的MCU，以此类推第三个灯具，直至最后一个灯具，当所有 的灯具编好自己的地址后，灯具又都是占用总线并行通讯。
7.如权利要求6所述的一种智能型LED灯具的控制方法，其特征在于灯具内部的 MCU执行命令控制一继电器，使继电器线圈没得电时，输入RS485总线端口和输出RS485总 线端口之间是一条通过继电器常闭触点的信号线；并控制继电器得电后并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。
全文摘要
本发明涉及一种智能型LED灯具控制器及控制方法，它设有一个并联/串联转换单元，并联/串联转换单元与解码模块相连，所有LED灯具在非编写地址码时及在正常接受DMX512信号发生器发过来的数据时灯具的输入RS485总线和输出RS485总线是并联连接关系，即每个灯具都通过输入RS485总线和输出RS485总线并联在公用RS485总线上与DMX512信号发生器进行数据通信，当编址器对灯具编写地址码时，解码模块控制并联/串联转换单元使灯具中并联的输入和输出RS485总线变成串联连接。具有以下有益效果一个灯具出现故障不影响其他灯具，灯具安装顺序和位置可随意变更，仅在自动编址时是串行下去的，一旦地址编好后，整个的系统灯具都是占用总线并行通讯。
文档编号H05B37/02GK101945516SQ20101027604
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年9月6日
发明者汪文龙, 黄武贤 申请人:杭州罗莱迪思照明系统有限公司