基于 DMX512 的可变参数 LED 驱动器设计
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发布者：lunwenchina
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时间：2020年4月09日 15:39
赵宇飞 1 孔剑虹 1 徐国栋 1
（ 1 横店集团得邦照明股份有限公司 浙江 东阳 322118 ）摘 要：目前市面上存在的 LED 驱动器存在驱动 LED 的电流不够精准或者外围电路过于复杂等缺点。本文所提出的基于数字DMX512 可输出参数的 LED 驱动器设计，采用了单片机和 DMX512 协议发送器相配合，以及结合软硬件系统设计的方法来实现。该设计能够使精确控制 LED 灯的驱动电流的大小，最多能够控制 512 路灯具，最大输出功率可达 58W 。
关键词： LED 灯；驱动控制器； DMX512 协议
1.引言
作为新一代照明光源， LED 具有节能环保、寿命长、亮度高等优点，随着 LED 技术日益成熟，对 LED 灯具的要求已从单纯追求发光效能与制定测量及产品规格，逐渐转变为强调提高光品质以及智能照明，即今后人们关注的重点将落在对照明环境的追求和智能化控制的体验上，这就要求 LED 灯具实现更好的调控。 DMX512协议最先是由 USITT （美国剧院技术协会）提出并发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式 [1] 。本文旨在设计一款智能的LED 驱动器，利用 MCU 芯片来接收和处理 DMX512 写址器发送来的 DMX 协议，协议中包含数据码，然后对其进行分析和解码，最终实现 LED 灯具的智能控制。
2. 硬件设计及分析
本设计的硬件系统设计主要分为四个部分：电源模块、 MCU 中央处理器模块、 LED 灯控制驱动模块和总线。选择 DMX512 写址器为整个电路发送 DMX512 数据包，该写址器通过 RS485 总线与 MCU模块 STM8 单片机相连接进行通讯，单片机将接收到的数据进行分析处理，将处理好的数据通过总线传送给各个通道的 LED 灯控制驱动模块，同时单片机自身输出各个通道的 PWM 波信号，并且根据数据调整各个 PWM 波信号的占空比，然后 LED 灯控制驱动模块为相应的 LED 灯提供准确的输入电流和电压。其中电源模块为各部分电路提供它们所需的直流电压和直流电流，如图 1 所示 [2] 。同时还设置了 3 个接口，分别用来 LED 灯及其灯组、 DMX512 写址器中 485 总线和电源。
图 1 LED 驱动器硬件系统结构
3. 系统软件设计流程
系统软件程序设计部分通过 C 语言进行编程，所用的开发环境是 IAR 编程软件。程序设计时的主要思想是单片机接收 DMX512 协议，协议中包含数据包，整个协议中包含了通道码数据包和功能码数据包，单片机接收这两种类型的数据包，并且识别出它们的类型，并置以不同的标志位，然后采集出三种数据包里各自的数据，最后调整数字电位器和 LM3414 驱动芯片来控制输出相应的电流，最后达到 LED 调光的目的。驱动器的软件工作流程图如图 2 所示。
DMX512 协议解码过程中，一个 DMX512 数据包包含起始码和512 个数据帧。数据帧包含 1 个起始位 ( 低电平 ) ， 8 个位数据和 2 个停止位 ( 高电平 ) ，没有奇偶校验。 DMX 的信号数据传输率为 250kbps ，数据帧每位宽度为 4 μ s ，发送一帧需要 44 μ s 。每一个数据包以一个不短于 88us 的低电平信号为起始信号，即所谓的“ Break ”信号；紧接着“ Break ”信号之后是不短于 8us 的高电平信号 M.a.b (Mark afterBreak) ；之后就是数据帧。 DMX512 协议解码程序中，设置两个缓存来接收 DMX 协议传来的前两个标志数据，检测是否接收到了 Break 信号和 Startcode 信号，若没检测到说明协议发送错误，退出中断，若正确则进行下一步。在 DMX512 协议中， M.a.b 之后的第一帧数据可以由生产厂家自己确定其具体的值，以传递特殊消息。“ Startcode ”标明其后面的数据是 8 位控制信号数据帧。数据帧就是我们所需解码出的数据信息，以便 STM8 单片根据数据来处理其他模块的电路。
图 2 驱动器的软件工作流程图
4 结论
本文所设计的智能 LED 驱动器能够接收 DMX512 协议，能够分析、解码 DMX512 协议，来精确控制多路通道的 LED 灯的输入电流，为多种类、多数量、多通道 LED 灯的亮暗调控提供稳定的电压、电流智能控制。 ■参考文献
[1] 张波，曹丰文，汪义旺 .LED 路灯驱动及智能调光系统的研究与设训 [J] 照明工程学报， 2011,22 (4):71-74.
[2] 罗继军 .Altium Designer 在 PCB 板设计中的应用 [J]. 科技展望，2016,26(29):117-118.
