嵌入式计算机网络灯光控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种嵌入式计算机网络灯光控制系统及控制方法。

背景技术：
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由于网络技术的成熟和迅速发展，电视中心、大剧场、体育馆和科技馆等项目的舞台、电视演播室的灯光控制系统中采用以太网控制技术，使得灯光控制技术跃上了一个新的平台。在这个平台上，网线、光纤、无线电代替了传统的DMX信号线，不仅简化了布线，方便灯光控制，解决多路DMX控制信号的安全传输。还可将舞台机械网络系统、电视演播室吊挂网络系统、现场指挥网络系统、环境灯光控制网络系统、办公室网络系统等有效地集合在一起，是未来舞台、电视演播室的灯光控制系统的发展方向。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种嵌入式计算机网络灯光控制系统及控制方法，单片机采集现场调光信息，PC104嵌入式计算机通过网络传输调光命令，控制现场灯具发光。回传灯具的发光状态信息，在本机LCD并且通过网络传输到监控主机显示和报警。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种嵌入式计算机网络灯光控制系统，其组成包括：网络调光台、网络调光柜一、网络调光柜N和多端口转发器，所述的网络调光台具有51单片机群和嵌入式计算机PC104一，所述的网络调光柜一具有51单片机一和嵌入式计算机PC104二，所述的网络调光柜N具有51单片机N和嵌入式计算机PC104N，所述的多端口转发器分别与所述的嵌入式计算机PC104一、所述的嵌入式计算机PC104二和嵌入式计算机PC104N连接，所述的多段口转发器还分别与网络监控主机、路由器、无线网络接入点、网络智能灯具连接，所述的路由器与因特网服务器连接，所述的无线网络接入点与网络移动终端连接，所述的网络监控主机与手机或短信猫连接。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的51单片机群与所述的嵌入式计算机PC104一连接，所述的51单片机一与所述的嵌入式计算机PC104二连接，所述的51单片机N与所述的嵌入式计算机PC104N连接。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的51单片机群通过485串口分别与所述的51单片机一、所述的51单片机N和所述的网络智能灯具连接，所述的51单片机一和所述的51单片机N与现场灯具连接。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的网络监控主机采用工业控制机，所述的51单片机群和嵌入式计算机PC104一、所述的51单片机一和所述的嵌入式计算机PC104二、所述的51单片机N和所述的嵌入式计算机PC104N为双向传输。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的网络调光柜一和所述的网络调光柜N的状态数据包括回路电流96个、抽屉温度48个、抽屉使用状态48个、调光柜电压6个和风扇状态24个。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的5l单片机一和所述的51单片机N发出DMX512标准信号控制灯具发光或者通过网络直接控制网络智能灯具发光。

所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统的控制方法，该方法包括如下步骤：

首先通过多端口转发器连接成局域网，采用TCP／IP协议，运输层为UDP协议，网络层为IP协议，数据链路层为IEEE802．3，网络调光台的5l单片机群采集调光台操纵杆等操纵单元，计算处理后变成调光数据块通过并口传送到PC104，PC104将调光命令数据在网络上广播，所有网络调光柜的PC104 接受调光命令，通过并口传输到本机5l单片机，5l单片机发出DMX512标准信号控制灯具发光或者通过网络直接控制网络智能灯具发光，网络移动终端也可发出调光命令控制灯具，以便现场工作人员移动进行灯光调试和临时控制，同时灯具发光情况等状态信息除了在本机网络调光柜的LCD上显示外，还要通过网络回送到网络调光台、网络监控主机和网络移动终端显示，如果系统出现异常，则在上述设备上进行报警，同时，在网络监控主机上，短信猫还将报警信息通过短信发送给有关人员。

本发明的有益效果：

1.本发明网络调光柜及各回路调光参数、调光曲线数据、报警参数等在网络监控主机设置后通过网络广播分发到网络调光柜，网络调光柜本身也可以通过触摸屏进行本机参数设置和调试。

同时，为了保证系统的可靠性，系统采用RS485总线作为备用通道，当以太网出现故障时，临时采用RS485总线传送调光命令，其它工作暂时停止，待以太网恢复正常后再切换到正常工作方式。

本发明为了保证系统的可靠性，系统采用RS485总线作为备用通道，当以太网出现故障时，临时采用RS485总线传送调光命令，其它工作暂时停止，待以太网恢复正常后再切换到正常工作方式。

本发明包含控制和监视两个方面，控制就是将网络调光台发出的调光命令，通过网络快速下达到所有网络调光柜即时控制现场灯具，监视就是将网络调光柜采集的现场灯光状态信息在本机LCD显示或报警，并且通过网络传送到网络监控主机显示或报警。控制是系统的关键，它是通过网络实现一对多，而监视是多对一。由于本局域网是共享网络，当网络调光柜和网络智能灯具数量较多时，可以通过提高网络的带宽实现快速传输。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是光命令的传输结构示意图。

附图3是5l单片机发送数据块程序流程图。

图中：1、网络调光台，2、网络调光柜一，3、网络调光柜N，4、多端口转发器，5、51单片机群，6、嵌入式计算机PC104一，7、现场灯具，8、51单片机一，9、嵌入式计算机PC104，10、51单片机N，11、嵌入式计算机PC104N，12、网络监控主机，13、路由器，14、无线网络接入点，15、网络智能灯具，16、因特网服务器，17、网络移动终端，18、手机或短信猫，19、485串口。

具体实施方式：

实施例1：

一种嵌入式计算机网络灯光控制系统，其组成包括：网络调光台1、网络调光柜一2、网络调光柜N3和多端口转发器4，所述的网络调光台具有51单片机群5和嵌入式计算机PC104一6，所述的网络调光柜一具有51单片机一8和嵌入式计算机PC104二9，所述的网络调光柜N具有51单片机N10和嵌入式计算机PC104N11，所述的多端口转发器分别与所述的嵌入式计算机PC104一、所述的嵌入式计算机PC104二和嵌入式计算机PC104N连接，所述的多段口转发器还分别与网络监控主机12、路由器13、无线网络接入点14、网络智能灯具15连接，所述的路由器与因特网服务器16连接，所述的无线网络接入点与网络移动终端17连接，所述的网络监控主机与手机或短信猫18连接。

实施例2：

根据实施例1所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的51单片机群与所述的嵌入式计算机PC104一连接，所述的51单片机一与所述的嵌入式计算机PC104二连接，所述的51单片机N与所述的嵌入式计算机PC104N连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的51单片机群通过485串口19分别与所述的51单片机一、所述的51单片机N和所述的网络智能灯具连接，所述的51单片机一和所述的51单片机N与现场灯具7连接。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的网络监控主机采用工业控制机，所述的51单片机群和嵌入式计算机PC104一、所述的51单片机一和所述的嵌入式计算机PC104二、所述的51单片机N和所述的嵌入式计算机PC104N为双向传输。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的网络调光柜一和所述的网络调光柜N的状态数据包括回路电流96个、抽屉温度48个、抽屉使用状态48个、调光柜电压6个和风扇状态24个。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，所述的5l单片机一和所述的51单片机N发出DMX512标准信号控制灯具发光或者通过网络直接控制网络智能灯具发光。

实施例7：

一种实施例1—6之一所述的嵌入式计算机网络灯光控制系统，该方法包括如下步骤：

首先通过多端口转发器连接成局域网，采用TCP／IP协议，运输层为UDP协议，网络层为IP协议，数据链路层为IEEE802．3，网络调光台的5l单片机群采集调光台操纵杆等操纵单元，计算处理后变成调光数据块通过并口传送到PC104，PC104将调光命令数据在网络上广播，所有网络调光柜的PC104 接受调光命令，通过并口传输到本机5l单片机，5l单片机发出DMX512标准信号控制灯具发光或者通过网络直接控制网络智能灯具发光，网络移动终端也可发出调光命令控制灯具，以便现场工作人员移动进行灯光调试和临时控制，同时灯具发光情况等状态信息除了在本机网络调光柜的LCD上显示外，还要通过网络回送到网络调光台、网络监控主机和网络移动终端显示，如果系统出现异常，则在上述设备上进行报警，同时，在网络监控主机上，短信猫还将报警信息通过短信发送给有关人员。

实施例8：

调光命令的实时发布：

在网络调光台上滑动操纵杆就是发出调光命令主要形式。网络调光台上滑动的操纵杆非常多，采集所有的滑动操纵杆的位置，计算处理后才能组成调光命令数据发到本机PC104，所以采用多个51单片机组成单片机群，分别负责调光台的数据采集、计算处理和数据I／O，多个51单片机数据存入共享RAM中以避免数据交换。51单片机和PC104采用并口软握手传输数据。这样，数据边采集、边计算边传输，从而减少滑动操纵杆操作动作发生到发送调光命令至本机PC104的时间。51单片机向PC104采用并口中断通知它开始接受数据，一次传送一个调光命令数据块。网络调光台PC104收到调光命令数据块后，通过网络向所有网络调光柜广播802I3帧，帧的数据是调光命令数据块。在装帧后，采用远程DMA将帧传送到网卡的发送缓冲区，初始化发送控制寄存器，然后将帧发送到网络上。网络调光柜的网卡通过本地DMA将帧存入接受缓冲环，通过主机与远程DMA配合将接受缓冲环中的帧读入内存。然后，向本机51单片机提出并口中断请求，通过并口传输调光命令数据，51单片机接受调光命令后，输出DMX512控制数据控制灯具发光。调光命令的传输如图2所示。

同时，网络调光柜51单片机采集当前调光状态数据，组成状态数据包向PC104并口请求中断，通过并口传输给PC104，每个网络调光柜状态数据包括回路电流96个、抽屉温度48个、抽屉使用状态48个、调光柜电压6个和风扇状态24个。PC104一方面将调光柜状态在本机LCD上显示，同时通过网络，将这些状态数据传输到网络监控主机，网络监控主机应用程序在对应的网络调光柜的标签页以可视化的形式显示调光柜状态。如果状态数据中的数据超限，则图闪和发声报警。

实施例9：

51单片机与PC104并行软握手通信：

51单片机与PC104之间一次需要传输一个数据块，并且是双向的，所以采用并行接口，工作于双向EPP方式。但是如果采用标准的硬握手并行EPP方式，51单片机必须有相应的接口配合(例如8255)才能实现。本系统中，51单片机本身有一些并口可以利用，所以我们自己定义了软握手方式，并且使

软握手信号的标准与EPP方式不发生冲突，否则就无法实现。

软握手采用的信号线如下：

51单片机与PC104双向传输：数据线Data0-Data7；51单片机到PC104：中断请求ACK，准备好／数据已取走nWait；PC104到51单片机：中断请求nlnit，准备好／数据已取走nWrite。51单片机需要向PC104发送数据时，向PC104提出并口中断请求(ACK)。PC104进入并口中断后，通过置nWrite信号告知51单片机接收数据准备好，51单片机在PC104的nWfite信号置位后发送数据，并且使nWait信号置位，PC104检测到nWait信号置位后接收一个数据，并使nWrite置0。51单片机判nWfite信号清位后准备发送下一个数据。每发送一个数据后都要启动定时，定时到仍然没有检测到信号，则认为传输出现问题，中止本次数据块的传输。51单片机发送数据块程序流程如图3所示。