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舞台探照灯的硬件系统设计

发布时间:2019/01/08 作者:admin   [返回列表]
舞台上,有时为了营造某种特殊效果,需要关闭除探照灯以外的所有现场灯。监狱探照灯必须照在演员身上。由于探照灯高高悬挂在天花板上,当演员移动时,依靠人工来完成探
照灯方向调节非常不方便,而通过遥控调节则很方便,有时演员的位置又是固定的,这可能需要多台探照灯透视照射一个固定位置(例如舞台的中央)。如果探照灯能够将这些位
置以及灯的亮度预存到某个频道,需要时再直接调则会方便很多。
硬件系统设计
  1、总体结构
  该系统共包括5个模块:CPU模块、电源模块、电机模块、灯控模块和通信模块。其中,通信模块又包括红外通信模块、激光通信模块和指示灯显示模块,总体硬件原理框图如
图1所示。
  红外接收模组接收红外信号后送入CPU进行分析,以确定命令的性质,遥控器发送的激光信号由光电池接收,经放大后送入CPU。由光电继续器、电机驱动及电机组成的闭环电
路用来控制电机的位置,以控制探照灯的照射点,在电源模块中产生一个2倍工频的信号,该信号连接到CPU的中断脚,中断程序通过可控硅控制灯的亮度,EEPROM用来存储频道、
探照灯位置和亮度,指示灯用来显示探照灯当前的状态。
  2、CPU模块
  处于成本的考虑,该系统的各个子功能模块须尽量减少硬件,并尽可能用软件代替硬件,所以该系统的红外通信模块、激光通信模块的解调都完全由软件实现,这就使得CPU中
无需这些专用模块,从而降低了成本,电机的驱动也没有采用专用的驱动芯片,而是由通用I/O接口通过三极管来驱动电机转动。
  由于节省了许多专用模块,因此必然会增加对CPU通用I/O的需要,这就要求CPU中要有足够的通用I/O接口,此外,系统还必须能稳定可靠地工作,并具有较强的抗干扰能力。
  基于以上原因,本方案选择了Holtek公司的低价位I/O型单片机HT48R50A-1,这是一款基于RISC结构、低功率、安全静态CMOS设计的高性能8位单片机,该单片机的工作电压在
8MHz时为3.3V-5.5V,4MHz时为2.2V-5.5V,它的功率损耗低,在5V/4MHz条件下的典型值为2mA,不使用看门狗定时器和RTC时,3V下静态电流小于1μA,此外,它还具有工业级的工
作温度(-40℃-85℃)。
  HT48R59A-1器件的其他特性还包括:具有4096×14位程序存储器ROM、160×8位数据存储器RAM、6级堆栈;具有表格读取功能,支持直接和间接两种寻址模式;共有63条功能强
大的指令。支持位操作,大多数指令
  执行时间只需要一个指令周期;
  片内有32个具有上拉功能的双向输入输出接口,PA接口具有唤醒功能;有一个外部中断输入和事件计数输入。蜂鸣器驱动并支持PFD;内置晶体及电阻电容振荡电路,拥有看门
狗定时器;具有预分频器及中断功能的定时器;CPU在没有任务时可以进入暂停模式以降低功耗,且具有低电位复位(LVR)特性。
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