数控灯光的短距离无线通信系统方案

　　引言
　　随着数字化技术和计算机技术的广泛普及，舞台和演播厅等灯光控制系统
由传统的模拟控制转变为数字控制。为了解决各厂家设备兼容性问题，美国剧场
技术协会（

USITT）制定了 DMX512 协议标准。由于该协议简单实用，目前几乎

所有的灯光及舞台设备生产厂商都支持该控制协议，使之成为灯光控制的国际
标准。由于协议规定

DMX512 信号通过 EIA-485 有线线缆进行传输，这就造成

在条件不利于有线布线的环境下设备安装困难。因此，设计一种短距离无线通信
系统来代替有线线缆完成信号的传输就显得十分必要。
　　

1  DMX512 协议简介

　　

DMX512 协议适用于一点对多点的主从式灯光控制系统，主控制器往总线

发送控制时序，总线上的其他从灯光设备接收总线数据，提取其对应通道的数
据，完成控制信号的接收。
　　协议规定控制信号数据包的传输通过异步通信的方式进行。一个

DMX512

数据包包含起始码和

512 个数据帧。数据帧内包含 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。DMX512 的信号数据传输率为

250kbps，数据帧每位宽度为 4μs，发送一帧需要 44μs。一个数据帧代表了一路
控制通道，因此该协议支持

512 路控制通道。一般舞台灯光设备可以同时接受多

路通道控制。接受的通道数越多，接收的控制数据量也越大，灯光的表现能力也
就越强。譬如，某些舞台激光灯可以根据需要投射出不同图案、颜色甚至字符 。
DMX512 数据包的传输要符合一定的格式和时序要求。主要包含 1 个至少 88μs
的低电平输出起始标志（

Break）、起始码帧、512 个数据帧和最后的数据包结束

标志（高电平）。控制器和接收器只有满足

DMX512 数据包的时序要求，才能

正常完成主从机之间的通信。具体的信号时序如图

1 所示。

　　

2  系统硬

件设计
　　

2.1 系统设

计框图
　　系统设计的
目的是利用无线
传输代替有线电缆，解决有线布线困难的问题，因此在设计上必须满足轻便易
安置的条件，以保证与原有线系统无缝结合。如图

2 所示，整个系统的硬件结构

由微控制器单元（

MCU）、射频收发单元和电源管理单元 3 部分组成。

　　在工作方式
上，一方面发射
模块的

MCU 单

元接收
DMX512 控制
端的总线数据，
分析并拆解总线数据，然后将数据经过适当处理之后通过射频发送单元发送出