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基于FPGA的全彩景观灯控制系统的实现

作　者: 陈晓鸽
导　师: 王丹
学　校: 大连海事大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 全彩LED景观灯 DMX512协议 IP核嵌入式操作系统
分类号: TM923.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

景观照明产业近年来由于第四代光源—LED光源的加入得到飞速发展,市场需求不断增长,而国内LED景观照明控制系统技术差异大,标准不统一,尚有很大的研究空间。市场上的LED景观灯控制系统多采用单片机或ARM来实现,单片机和ARM的有限的控制速度和硬件接口无法满足大型的景观灯系统全彩、动态、多变、远程的控制效果。在这样广阔的市场空间和巨大的研究空间的背景下,针对传统控制方法在技术上的不足和控制效果上的缺陷,本文设计了一套基于FPGA的全彩景观灯控制系统的实现方案。论文首先对LED景观灯控制系统的功能特点进行了分析,并结合市场上不同控制方案与技术的优缺点,确定系统总体设计方案为管理主机、网络节点控制器、驱动显示单元三层结构网络控制,选择基于DMX512灯光传输协议、NiosⅡ嵌入式处理器和uC/OSⅡ操作系统的控制技术来实现网络节点控制器,并从全彩LED的发光原理角度出发,选择PWM技术控制LED。确定了控制方案和开发工具后,论文对网络节点控制器的设计与实现进行了详细的研究,分别从硬件和软件两个方面详细阐述了节点控制器的实现过程。在硬件方面设计了DMX512信号IP核和全彩LED控制IP核,之后完成基于SOPC技术的硬件设计,构建NiosⅡ系统。在NiosⅡ集成开发环境中设计了基于uC/OSⅡ操作系统和LwTCP/IP协议的软件应用程序,最后下载调试。针对LED的驱动显示单元,为符合DMX512协议的全彩LED灯具设计了信号驱动电路,并用全彩LED点光源构建全彩LED灯具,为其设计相应的解码器、驱动电源和控制电路。针对管理主机用C#语言编写了上位机管理软件,实现了友好的人机界面和网络通信控制功能。论文最后介绍了系统级调试结果并对整体研究进行了总结和展望。

基于FPGA的全彩景观灯控制系统的实现

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