CN101420814A - 多通道灯光控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种多通道灯光控制方法，该方法包括步骤：设置计算机及控制器的通讯参数；计算机接收用户输入的灯光亮度数据信息；发送灯光亮度数据信息给控制器；控制器接收并处理灯光亮度数据信息，产生灯光亮度数字信号及编码地址；将灯光亮度数字信号及编码地址发送给数字/模拟转换器；数字/模拟转换器将灯光亮度数字信号转换成灯光亮度模拟信号，并根据编码地址将该灯光亮度模拟信号输出给相应通道的功率放大器；及功率放大器对灯光亮度模拟信号进行放大并控制相应通道灯光电路中的灯光亮度。本发明采用基于控制器控制的两级控制系统，可以对多通道灯光进行亮度调节，结构简洁，安全性高。

Description

多通道灯光控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种多通道灯光控制系统及方法。
背景技术
灯光控制在精密测量中起着非常重要的作用，其控制效果直接影响测量的精度。现有影像量测机台的灯光控制系统最多能对八个通道的灯光进行调节，在通道的选择及亮度调节方面存在缺陷，难以对一些复杂的零件进行测量。参阅图1所示，为现有灯光控制系统的架构图，该灯光控制系统系统包括计算机1、单片机2、数字/模拟信号转换器31、32、33及功率放大器41、42、43。数字/模拟信号转换器31、32、33分别与功率放大器41、42、43串联，用于控制灯光电路51、52、53的亮度调节。图1的灯光控制系统有三组数字/模拟信号转换器与功率放大器串联电路，可以控制三个通道的灯光，若增加通道数目，必须增加相应的数字/模拟信号转换器与功率放大器串联电路。现有灯光控制系统的通道数目有限，且增加通道时灯光控制系统的成本和体积相应增加。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种能够对多个通道灯光进行亮度调节的多通道灯光控制系统及方法。
一种多通道灯光控制系统，包括计算机与多个功率放大器，所述计算机用于接收及发送用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息，所述多个功率放大器用于控制多个通道灯光电路的亮度调节，该系统还包括：控制器，与计算机相连，用于接收及处理计算机发送的各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址；及数字/模拟转换器，该数字/模拟转换器与控制器及多个功率放大器相连，用于接收控制器产生的各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址，将所接收的各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，并根据所接收的各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号发送给相应通道的功率放大器，以控制各个通道灯光电路的亮度调节。
一种多通道灯光控制方法，包括如下步骤：设置计算机及控制器的通讯参数；计算机接收用户输入的各个通道的灯光亮度数据信息；计算机发送各个通道的灯光亮度数据信息给控制器；控制器接收并处理各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址；控制器将各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址发送给数字/模拟转换器；数字/模拟转换器将所接收的各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，并根据所接收的各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号输出给相应通道的功率放大器；及各个通道的功率放大器对相应通道的灯光亮度模拟信号进行放大并控制相应通道灯光电路中的灯光亮度。
本发明多通道灯光控制系统及方法，采用基于控制器控制的两级控制系统，可以对多通道灯光进行亮度调节；本发明多个通道共用一个数字/模拟转换器，精简了系统结构，节约了成本。
附图说明
图1为现有灯光控制系统的方框图。
图2为本发明多通道灯光控制系统的方框图。
图3为本发明多通道灯光控制系统的流程图。
图4为图3中步骤S303的详细流程图。
具体实施方式
参阅图2所示，为本发明多通道灯光控制系统较佳实施例的方框图。在本较佳实施例中，以16通道灯光控制系统为例进行说明。
该多通道灯光控制系统包括计算机1、控制器2、数字/模拟(Digital/Analog，D/A)转换器3、功率放大器401、402、……、416。功率放大器401控制通道1，功率放大器402控制通道2，……，功率放大器416控制通道16。
计算机1是用户进行灯光控制的接口设备，该计算机1主要实现三个功能：提供用户界面，接收用户的验证码及用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息；与控制器2通讯，将用户的验证码及用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息发送给控制器2；显示系统运行过程中的各种错误提示，错误提示包括串口设置错误提示、非法用户提示及数据传输错误提示。验证码用于对用户进行合法性验证，用户仅当输入正确的验证码并经控制器2验证为合法用户后才能控制多通道灯光。
所述的控制器2可以是单片机、数字信号处理器(DSP)、可编程控制器(PLC)，也可以是其他适用的控制元件，以下以单片机为例进行说明。
单片机通过RS232串口与计算机1连接，用于接收用户的验证码及用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息，根据所接受的验证码进行用户合法性验证，并处理用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址。通道的编码地址为通道的二进制编码，本实施例用四位二进制数表示，0000表示通道1，0001表示通道2，……，1111表示通道16，所述的0000、0001、……、1111即为通道的编码地址。
为实现计算机1与单片机的通讯，首先应将计算机1与单片机的串口参数设置为一致，该串口参数包括波特率、数据位、停止位及校验位等。
D/A转换器3与单片机及功率放大器401、402、……、416相连。该D/A转换器3用于接收单片机发出的各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址，将该各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，根据该各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号输出给相应通道的功率放大器401、402、……、或416。例如D/A转换器3接收到灯光亮度数字信号00011111及编码地址0000(通道1的编码地址)，则D/A转换器3将灯光亮度数字信号00011111转换为灯光亮度模拟信号，并将该灯光亮度模拟信号输出给功率放大器401(控制通道1)。本实施例中16个通道共用一个D/A转换器3，该D/A转换器3有16个输出口，分别连接16个功率放大器401、402、……、416。若要控制更多通道，只需相应增加D/A转换器3及相关电路。本实施例选用8位的D/A转换器。
功率放大器401、402、……、416分别与灯光电路501、502、……、516串联，用于放大各个通道的灯光亮度模拟信号并控制各个通道灯光电路。每个功率放大器中有一个三极管，该三极管既有电流放大的作用，又有作为灯光电路的开关元件以开通和断开灯光电路中电流的作用。
参阅图3所示，是本发明多通道灯光控制方法的流程图。
步骤S300，设置计算机1及单片机的通讯串口参数。计算机1的串口参数包括串口号、波特率、数据位、停止位和校验位等，单片机的串口参数包括波特率、数据位、停止位和校验位等。
步骤S301，计算机1判断串口是否设置正确。
步骤S302，若串口设置错误，则在计算机1的用户界面上反馈错误信息给用户并返回步骤S300。串口设置错误可能为步骤S300中串口号、波特率、数据位、停止位或校验位的设置错误，例如所设置的串口已被占用，或波特率不是合法的数值。
步骤S303，若串口设置正确，则进行用户合法性验证。该步骤的详细流程在图4中进行说明。
步骤S304，若是合法用户，则计算机1接收用户输入的各个通道的灯光亮度数据信息。本实施例可实现各个通道的灯光亮度数据信息的手动及自动输入。手动输入是用户利用鼠标移动亮度滑块的位置，或是利用键盘输入灯光亮度的具体数值，还可以是其他适用的方式。自动输入是通过量测软件设定灯光亮度后调用软件接口来实现。假定灯光亮度数据信息为0~255之间的整数，则用户输入的合法的灯光亮度数据信息为0~255之间的整数，亮度滑块的位置也表示0~255之间的整数。
步骤S305，计算机1通过串口发送各个通道的灯光亮度数据信息给单片机。本实施例中计算机1发送16个通道的灯光亮度数据信息给单片机。
步骤S306，单片机接收并处理各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址。
单片机内有只读存储区，各个级别灯光亮度所对应的灯光亮度数字信号预先储存在该只读存储区中。本实施例把灯光亮度分为0~255共256个级别，一个级别的灯光亮度存储在该只读存储区中的一个存储单元，每一个存储单元为一个字节，如地址0x0100存储0级亮度的灯光亮度数字信号00000000，0x0101存储1级亮度的灯光亮度数字信号00000001，……，0x01FF存储255级亮度的灯光亮度数字信号11111111。考虑到低级别的亮度(如1级、2级亮度)在经过D/A转换及功率放大后不能开通灯光电路501、502、……、516的电流，而用户期望其输入的灯光亮度数据信息大于0(即亮度级别大于0)时能看到灯光开通，因此在存储灯光亮度数字信号时对灯光亮度数字信号作了一个转换，如把1级亮度00000001转换为00001000，2级亮度02H转换为00001001，……，将转换后的灯光亮度数字信号存储到其对应的存储单元，使得低级别的亮度也能开通灯光电路501、502、……、516的电流。
单片机接收到计算机1输出的各个通道的灯光亮度数据信息后，依次将所接收的各个通道的的灯光亮度数据信息转换成该只读存储区中某个级别的灯光亮度的对应地址，然后取出该地址所对应的灯光亮度数字信号。例如地址0x0100存储0级亮度00000000，0x0101存储1级亮度00001000，……，0x011F存储31级亮度00011111，……，0x01FF存储255级亮度11111111，则若接收的灯光亮度数据信息是31级，单片机先找到31级亮度的存储地址0x011F，再取出0x011F中存储的灯光亮度数字信号00011111，若接收的灯光亮度数据信息是1级，单片机先找到1级亮度的存储地址0x0101，再取出0x0101中存储的灯光亮度数字信号00001000。在这一步骤中，单片机先判断所接收的数据信息是否正确，若是错误数据信息，单片机对该错误数据信息进行清零处理，不向D/A转换器3发送灯光亮度数字信号。例如合法的灯光亮度数据信息在0~255之内，若用户输入50，则对该数据进行清零处理。
需要说明的是，上述仅为单片机处理各个通道的灯光亮度数据信息一个例子，用户还可以选择其他方案来处理各个通道的灯光亮度数据信息。
单片机依次处理各个通道的灯光亮度数据信息时还对各个通道进行地址编码。单片机通常有多个并行输入/输出(Input/Output，I/O)口，如P0、P1、P2及P3，每个I/O口均为8位。本实施例对16通道的灯光进行控制，只需使用P1中4位，例如选择P1的低四位输出地址编码，以二进制数0000表示通道1，0001表示通道2，……，1111表示通道16。若要控制更多通道的灯光，只需使用I/O口的更多位，如使用5位即可控制32个通道。
步骤S307，单片机将各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址发送给D/A转换器3。单片机发出的灯光亮度数字信号是8位的并行数据。
步骤S308，D/A转换器3将单片机发送的各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，并根据各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号输出到相应通道的功率放大器401、402、……、或416。D/A转换器3若收到编码地址0000，则将转换后的灯光亮度模拟信号输出给功率放大器401；若收到编码地址0001，则将转换后的灯光亮度模拟信号输出给功率放大器402；……；若收到编码地址1111，则将转换后的灯光亮度模拟信号输出给功率放大器416。
步骤S309，功率放大器401、402、……、416对各个通道的灯光亮度模拟信号进行放大并控制灯光电路501、502、……、516中的灯光亮度。该功率放大器401、402、……、416通过三极管放大灯光亮度模拟信号，该三极管既有电流放大的作用，又有作为灯光电路501、502、……、516的开关元件以开通和断开灯光电路501、502、……、516中电流的作用。
在步骤S306中，单片机接收各个通道的灯光亮度数据信息之后，还立即将所接收的各个通道的灯光亮度数据信息发送给计算机1，计算机1判断所接收的各个通道的灯光亮度数据信息与所发送的各个通道的灯光亮度数据信息是否相同，若两者不同，则在计算机1的用户界面上反馈错误信息给用户。该步骤是校验串口传输是否有错误，若数据传输过程中发生错误，则计算机1接收到的各个通道的灯光亮度数据信息与发送给单片机的信息不相同。
参阅图4所示，是图3中步骤S303的详细流程图。
步骤S400，计算机1从单片机读取机台配置信息。所述机台是多通道灯光所在的量测机台，机台配置信息包括机台编号、机台生产日期及软件版本号。
步骤S401，计算机1接收用户输入的验证码。计算机1根据上一步骤获取的机台配置信息提供验证界面，在验证界面上显示机台编号、机台生产日期及软件版本号。
步骤S402，计算机1将用户输入的验证码发送给单片机。
步骤S403，单片机将接收到的验证码与单片机内存储的验证码进行比较，若二者相同，则判断为合法用户，否则判断为非法用户。
步骤S404，单片机发送验证结果给计算机1。
步骤S405，计算机1判断是否是合法用户，若是合法用户，则流程结束。
步骤S406，若不是合法用户，则计算机1在其用户界面上反馈错误信息并返回步骤S401。

Claims (10)

  1. 【权利要求1】一种多通道灯光控制系统，包括计算机与多个功率放大器，所述计算机用于接收及发送用户设置的各个通道的灯光亮度数据信息，所述多个功率放大器用于控制多个通道灯光电路的亮度调节，其特征在于，该系统还包括：
    控制器，与计算机相连，用于接收及处理计算机发送的各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址；及
    数字/模拟转换器，该数字/模拟转换器与控制器及多个功率放大器相连，用于接收控制器产生的各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址，将所接收的各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，并根据所接收的各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号发送给相应通道的功率放大器，以控制各个通道灯光电路的亮度调节。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的多通道灯光控制系统，其特征在于，所述的通道的编码地址是该通道的二进制编码。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的多通道灯光控制系统，其特征在于，所述各个通道的灯光亮度数据信息分为不同的级别，各个级别灯光亮度数据信息所对应的灯光亮度数字信号存储在所述控制器内的只读存储区中。
  4. 【权利要求4】如权利要求1所述的多通道灯光控制系统，其特征在于，所述的控制机是单片机。
  5. 【权利要求5】一种多通道灯光控制方法，其特征在于，该方法包括步骤：
    设置计算机及控制器的通讯参数；
    计算机接收用户输入的各个通道的灯光亮度数据信息；
    计算机发送各个通道的灯光亮度数据信息给控制器；
    控制器接收并处理各个通道的灯光亮度数据信息，产生各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址；
    控制器将各个通道的灯光亮度数字信号及各个通道的编码地址发送给数字/模拟转换器 ；
    数字/模拟转换器将所接收的各个通道的灯光亮度数字信号转换成各个通道的灯光亮度模拟信号，并根据所接收的各个通道的编码地址将该各个通道的灯光亮度模拟信号输出给相应通道的功率放大器；及
    各个通道的功率放大器对相应通道的灯光亮度模拟信号进行放大并控制相应通道灯光电路中的灯光亮度。
  6. 【权利要求6】如权利要求5所述的多通道灯光控制方法，其特征在于，所述设置通讯参数步骤后还包括：
    计算机判断串口是否设置正确；
    若串口设置错误，则在计算机的用户界面上反馈错误信息给用户；及
    若串口设置正确，则进行用户合法性验证。
  7. 【权利要求7】如权利要求6所述的多通道灯光控制方法，其特征在于，所述用户合法性验证的步骤包括：
    计算机从控制器读取多通道灯光所在机台的配置信息；
    计算机接收用户输入的验证码；
    计算机将用户输入的验证码发送给控制器；
    控制器将接收到的验证码与控制器内存储的验证码进行比较，若相同，则判断为合法用户，否则判断为非法用户；
    控制器发送验证结果给计算机；及
    若验证结果为非法用户，则计算机在其用户界面上反馈错误信息并返回接收验证码的步骤。
  8. 【权利要求8】如权利要求7所述的多通道灯光控制方法，其特征在于，所述机台的配置信息包括机台编号、机台生产日期及软件版本号。
  9. 【权利要求9】如权利要求5所述的多通道灯光控制方法，其特征在于，所述的控制器接收并处理各个通道的灯光亮度数据信息的步骤包括：
    依次将所接收的各个通道的灯光亮度数据信息转换成该控制器的只读存储区中某个级别的灯光亮度数据信息的对应地址；及
    取出该地址所对应的灯光亮度数字信号。
  10. 【权利要求10】如权利要求5所述的多通道灯光控制方法，其特征在于，在所述控制器接收各个通道的灯光亮度数据信息的步骤之后，还包括将所接收的各个通道的灯光亮度数据信息发送给计算机，计算机判断所接收的各个通道的灯光亮度数据信息与所发送的各个通道的灯光亮度数据信息是否相同，若不同，则在计算机的用户界面上反馈错误信息给用户。
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