[发明专利]一种基于嵌入式ARM系统的舞台灯光控制台

权利要求书

1.一种基于嵌入式ARM系统的舞台灯光控制台，包括供电电源电路、多路DMX512通信电路、音频输入输出电路、显示VGA输出电路、处理器电路、5路按键采集电路；供电电源电路分别与多路DMX512通信电路、音频输入输出电路、显示VGA输出电路、处理器电路、5路按键采集电路电源连接，5路按键采集电路、多路DMX512通信电路、音频输入输出电路、显示VGA输出电路都与处理器电路信号连接，其特征在于：

供电电源电路包括变压器T1，一级电源转换芯片U1，二级电源转换芯片U2，电感L1，电阻R1，发光二极管LED0，二极管D5和D6，整流二极管D1、D2、D3、D4，四个电解电容C2、C3、C5和C7，三个瓷片电容C1、C4和C6；变压器T1的第1引脚接输入220V正极；变压器T1的第2引脚接输入地AGND；变压器T1的第3引脚接整流二极管D3的阴极和整流二极管D4的阳极，整流二极管D3的阳极接地GND，整流二极管D4的阴极与整流二极管D2的阴极相连，作为12V电压输出端；变压器T1的第4引脚接整流二极管的D1的阴极和整流二极管D2的阳极，整流二极管D1的阳极接地GND；一级电源转换芯片U1的第1引脚接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极接供电电源电路中的12V电压输出端；一级电源转换芯片U1的第1引脚接电解电容C2的正极和瓷片电容C1的一端，电解电容C2的负极和瓷片电容C1的另一端接地GND；一级电源转换芯片U1的第2引脚和3引脚接地GND；一级电源转换芯片U1的第4引脚接二极管D6的阴极和电感L1的一端，二极管D6的阳极接地GND，电感L1的另一端接电解电容C3的正极和一级电源转换芯片U1的第5引脚，电解电容C3的负极接地GND，一级电源转换芯片U1的第5引脚为5V电压输出端；二级电源转换芯片U2的第1引脚与电源模块电路中的5V电压输出端、电解电容C5的正极和瓷片电容C4的一端，电解电容C5的负极和瓷片电容C4的另一端接地GND；二级电源转换芯片U2的第2引脚接地GND，第3引脚接电解电容C7的正极、瓷片电容C6的一端和电阻R1的一端，电解电容C7的负极和瓷片电容C6的另一端接地GND，电阻R1的另一端接发光二极管LED0的阳极，发光二极管LED0的阴极接地GND；二级电源转换芯片U2的第3引脚输出为3.3V，作为供电电源电路3.3V电压输出端；

多路DMX512通信电路包括光电耦合器U3，EIA485电平控制芯片U4，电源隔离芯片U5，DMX512分流芯片U6，接插件J1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，电解电容C8，陶瓷电容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16，晶振Y1，二极管D7、D8；电源隔离芯片U5的第1引脚接GND，第2引脚接5V，第3引脚分别接电解电容C8负极、电阻R2的一端、瓷片电容C9的一端，作为经隔离芯片后的地GND1；电阻R2的另一端接瓷片电容C9的另一端和电解电容C8的正极；电源隔离芯片U5的第4引脚接电解电容C8正极，作为经电源隔离芯片后的电压输出VCC1；光电耦合器U3的第1引脚、第4引脚悬空；光电耦合器U3的第2引脚接电源模块电路中的5V电压输出端，第3引脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接DMX TXD1；光电耦合器U3的第5引脚接GND1，第6引脚接电阻R4的一端和EIA485电平控制芯片U4的第4引脚，电阻R4的另一端接VCC1；光电耦合器U3的第7引脚、第8引脚接VCC1；EIA485电平控制芯片U4的第1引脚悬空，第2和3引脚接VCC1，第5引脚接GND1，第6引脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接二极管D7的阴极和接插接J1的第1引脚，二极管D7的阳极接地GND1；EIA485电平控制芯片U4的第7引脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接二极管D8的阴极和接插接J1的第2引脚，二极管D8的阳极接地GND1；接插件J1的第3引脚接地GND1；EIA485电平控制芯片U4的第8引脚接VCC1；DMX512分流芯片U6的第1、32、48、64、19、13引脚接3.3V电压，瓷片电容C10、C11、C12、C13、C14的一端接3.3V电压，瓷片电容C10、C11、C12、C13、C14的另一端接地GND；DMX512分流芯片U6的第5引脚接晶振Y1的一端和瓷片电容C15的一端，瓷片电容C15的另一端接地GND；晶振Y1的另一端接DMX512分流芯片U6的第6引脚和瓷片电容C16的一端，瓷片电容C16的另一端接地GND；DMX512分流芯片U6的第31、47、63、18、12引脚接地GND；DMX512分流芯片U6的第42引脚接TXD1，TXD1接DMX1；DMX512分流芯片U6的第16引脚接TXD2，TXD2接DMX2，DMX2内部接线与DMX1相同；DMX512分流芯片U6的第29引脚接TXD3，TXD3接DMX3，DMX3内部接线与DMX1相同；DMX512分流芯片U6的第51引脚接TXD4，TXD4接DMX4，DMX4内部接线与DMX1相同；DMX512分流芯片U6的第54引脚接处理核心板U11的第69引脚；

音频输入输出电路包括光耦隔离芯片U7，电压反向芯片U8，光耦隔离芯片U9，接插件J2，电阻R7、R8、R9、R10、R11，二极管D9、D10、D11、D12、D13，电容C17；接插件J2的第2引脚接5V；接插件J2的第3引脚接地GND；接插件J2的第5引脚接二极管D11的阴极，二极管D11的阳极接二极管D10的阴极和光耦隔离芯片U7的第3引脚，接插件J2的第4引脚接二极管D9的阴极，二极管D9的阳极接二极管D10的阳极和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接光耦隔离芯片U7的第2引脚；光耦隔离芯片U7的第5引脚接地GND；光耦隔离芯片U7的第6引脚接电阻R8的一端和处理核心板U11的第72引脚，电阻R8的另一端接3.3V；光耦隔离芯片U7的第7引脚、第8引脚接3.3V；接插件J2的第1引脚接二极管D13的阴极，二极管D13的阳极接电压反向芯片U8的第4引脚；电压反向芯片U8的第13、14、9、11、5引脚接5V；电压反向芯片U8的第7引脚接二极管D12的阴极、电容C17的一端、光耦隔离芯片U9的第5引脚，电容C17的另一端接5V，二极管D12的阳极接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接电压反向芯片U8的第2引脚、第3引脚；电压反向芯片U8的第1引脚接电阻R9的一端和光耦隔离芯片U9的第6引脚，电阻R9的另一端接5V；光耦隔离芯片U9的第7引脚、第8引脚接5V；光耦隔离芯片U9的第3引脚接处理核心板U11的第73引脚，光耦隔离芯片U9的第2引脚接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接3.3V；

显示VGA输出电路包括视频D/A转换芯片U10，VGA接头J3，二极管D14，电感Ｌ2、L3，电阻R12、R13、R14、R15、R16，瓷片电容C18、C19、C20、C21、C22；视频D/A转换芯片U10的第13、24、25、37引脚悬空；视频D/A转换芯片U10的第1、14、15、27、28、38、39、48引脚相连后接电阻 R12、R13、R14的一端、瓷片电容C19、C20、C21的一端、电感L3的一端和二极管D14的正极，电感L3的另一端连接地GND；瓷片电容C19、C20、C21的另一端接视频D/A转换芯片U10的第31引脚、瓷片电容C22的一端和电感L2的一端，电感L2的另一端接5V；瓷片电容C22的另一端接视频D/A转换芯片U10的第35引脚和二极管D14的负极；电阻R12的另一端接视频D/A转换芯片U10的第32引脚和VGA接头J3的第2引脚，电阻R13的另一端接视频D/A转换芯片U10的第33引脚和VGA接头J3的第1引脚，电阻R14的另一端接视频D/A转换芯片U10的第29引脚和VGA接头J3的第3引脚；VGA接头J3的第5、6、7、8、10引脚接地GND；VGA接头J3的第13引脚接处理核心板U11的第24引脚，第14引脚接处理核心板U11的第23引脚；视频D/A转换芯片U10的第12引脚、第30引脚接第31引脚和瓷片电容C18的一端，瓷片电容C18的另一端接视频D/A转换芯片U10的第34引脚；视频D/A转换芯片U10的第36引脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接地GND；视频D/A转换芯片U10的第40引脚接处理核心板U11的第149引脚；视频D/A转换芯片U10的第41引脚接处理核心板U11的第150引脚；视频D/A转换芯片U10的第42引脚接处理核心板U11的第8引脚；视频D/A转换芯片U10的第43引脚接处理核心板U11的第7引脚；视频D/A转换芯片U10的第44引脚接处理核心板U11的第6引脚；视频D/A转换芯片U10的第45引脚接处理核心板U11的第5引脚；视频D/A转换芯片U10的第46引脚接处理核心板U11的第4引脚；视频D/A转换芯片U10的第47引脚接处理器芯片IC0的第3引脚；视频D/A转换芯片U10的第2引脚接处理核心板U11的第147引脚；视频D/A转换芯片U10的第3引脚接处理核心板U11的第148引脚；视频D/A转换芯片U10的第4引脚接处理核心板U11的第14引脚；视频D/A转换芯片U10的第5引脚接处理核心板U11的第13引脚；视频D/A转换芯片U10的第6引脚接处理核心板U11的第12引脚；视频D/A转换芯片U10的第7引脚接处理核心板U11的第11引脚；视频D/A转换芯片U10的第8引脚接处理核心板U11的第10引脚；视频D/A转换芯片U10的第9引脚接处理核心板U11的第9引脚；视频D/A转换芯片U10的第16引脚接处理核心板U11的第145引脚；视频D/A转换芯片U10的第17引脚接处理核心板U11的第146引脚；视频D/A转换芯片U10的第18引脚接处理核心板U11的第20引脚；视频D/A转换芯片U10的第19引脚接处理核心板U11的第19引脚；视频D/A转换芯片U10的第20引脚接处理核心板U11的第18引脚；视频D/A转换芯片U10的第21引脚接处理核心板U11的第17引脚；视频D/A转换芯片U10的第22引脚接处理核心板U11的第16引脚；视频D/A转换芯片U10的第23引脚接处理核心板U11的第15引脚；视频D/A转换芯片U10的第26引脚接处理核心板U11的第25引脚；视频D/A转换芯片U10的第11引脚接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接5V；视频D/A转换芯片U10的第10引脚接处理核心板U11的第21引脚；

处理器电路包括一个处理核心板U11，二个按键S1、S2，一个电阻R17；处理核心板U11的第1引脚接5V；处理核心板U11的第2引脚连接地GND；处理核心板U11的第3引脚连接视频D/A转换芯片U10的第47引脚；处理核心板U11的第4引脚连接视频D/A转换芯片U10的第46引脚；处理核心板U11的第5引脚连接视频D/A转换芯片U10的第45引脚；处理核心板U11的第6引脚连接视频D/A转换芯片U10的第44引脚；处理核心板U11的第7引脚连接视频D/A转换芯片U10的第43引脚；处理核心板U11的第8引脚连接视频D/A转换芯片U10的第42引脚；处理核心板U11的第9引脚连接视频D/A转换芯片U10的第9引脚；处理核心板U11的第10引脚连接视频D/A转换芯片U10的第8引脚；处理核心板U11的第11引脚连接视频D/A转换芯片U10的第7引脚；处理核心板U11的第12引脚连接视频D/A转换芯片U10的第6引脚；处理核心板U11的第13引脚连接视频D/A转换芯片U10的第5引脚；处理核心板U11的第14引脚连接视频D/A转换芯片U10的第4引脚；处理核心板U11的第15引脚连接视频D/A转换芯片U10的第23引脚；处理核心板U11的第16引脚连接视频D/A转换芯片U10的第22引脚；处理核心板U11的第17引脚连接视频D/A转换芯片U10的第21引脚；处理核心板U11的第18引脚连接视频D/A转换芯片U10的第20引脚；处理核心板U11的第19引脚连接视频D/A转换芯片U10的第19引脚；处理核心板U11的第20引脚连接视频D/A转换芯片U10的第18引脚；处理核心板U11的第21引脚连接视频D/A转换芯片U10的第10引脚；处理核心板U11的第25引脚连接视频D/A转换芯片U10的第26引脚；处理核心板U11的第61引脚连接按键S2的一端，按键S2的另一端接地GND；处理核心板U11的第63引脚连接按键S1的一端，按键S1的另一端接地GND；处理核心板U11的第101引脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接3.3V；处理核心板U11的第145引脚连接视频D/A转换芯片U10的第16引脚；处理核心板U11的第146引脚连接视频D/A转换芯片U10的第17引脚；处理核心板U11的第147引脚连接视频D/A转换芯片U10的第2引脚；处理核心板U11的第148引脚连接视频D/A转换芯片U10的第3引脚；处理核心板U11的第149引脚连接视频D/A转换芯片U10的第40引脚；处理核心板U11的第150引脚连接视频D/A转换芯片U10的第41引脚；处理核心板U11的第69引脚接DMX512分流芯片U6的第54引脚；处理核心板U11的第72引脚接光耦隔离芯片U7的第6引脚，处理核心板U11的第73引脚接光耦隔离芯片U9的第3引脚；处理核心板U11的第24引脚接VGA接头J3的第13引脚，处理核心板U11的第23引脚接VGA接头J3的第14引脚；

5路按键采集电路采用每路完全一样的设计方案；单路按键采集电路包括单片机芯片U12，反相器U13，数字控制模拟电子开关U14，晶振Y2，电阻R18、R19、R20、R21、R22，滑线变阻器R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32，瓷片电容C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35，二极管D15、D16、D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23、D24、D25、D26、D27、D28、D29、D30、D31、D32、D33、D34、D35，发光二极管D36、D37、D38、D39、D40、D41、D42、D43、D44、D45，按键S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21、S22；单片机芯片U12的第1引脚接数字控制模拟电子开关U14的第11引脚；单片机芯片U12的第2引脚接数字控制模拟电子开关U14的第10引脚；单片机芯片U12的第4引脚接处理核心板U11的第68引脚，单片机芯片U12的第5引脚接处理核心板U11的第67引脚；单片机芯片U12的第8引脚接滑线变阻器R32的滑动端和瓷片电容C35的一端，瓷片电容C35的另一端接地GND，滑线变阻器R32的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R32的另一个固定端接地GND；单片机芯片U12的第13引脚接数字控制模拟电子开关U14的第9引脚；单片机芯片U12的第15引脚接数字控制模拟电子开关U14的第3引脚；单片机芯片U12的第16引脚接滑线变阻器R31的滑动端和瓷片电容C34的一端，瓷片电容C34的另一端接地GND，滑线变阻器R31的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R31的另一个固定端接地GND；单片机芯片U12的第18引脚接发光二极管D36、D37、D38、D39的正极和按键S3、S4、S5、S6的一端，发光二极管D36的负极接LED1，发光二极管D37的负极接LED2，发光二极管D38的负极接LED3，发光二极管D39的负极接LED4，按键S3的另一端接二极管D15的负极，二极管D15的正极接单片机芯片U12的第23引脚；按键S4的另一端接二极管D16的负极，二极管D16的正极接单片机芯片U12的第24引脚；按键S5的另一端接二极管D17的负极，二极管D17的正极接单片机芯片U12的第25引脚；按键S6的另一端接二极管D18的负极，二极管D18的正极接单片机芯片U12的第27引脚；单片机芯片U12的第19引脚接发光二极管D40、D41、D42、D43的正极和按键S7、S8、S9、S10的一端，发光二极管D40的负极接LED1，发光二极管D42的负极接LED2，发光二极管D42的负极接LED3，发光二极管D43的负极接LED4，按键S7的另一端接二极管D19的负极，二极管D19的正极接单片机芯片U12的第23引脚；按键S8的另一端接二极管D20的负极，二极管D20的正极接单片机芯片U12的第24引脚；按键S9的另一端接二极管D21的负极，二极管D21的正极接单片机芯片U12的第25引脚；按键S10的另一端接二极管D22的负极，二极管D22的正极接单片机芯片U12的第27引脚；单片机芯片U12的第20引脚接发光二极管D44、D45的正极和按键S11、S12、S21、S22的一端，发光二极管D44的负极接LED1，发光二极管D45的负极接LED2，按键S11的另一端接二极管D23的负极，二极管D23的正极接单片机芯片U12的第23引脚；按键S12的另一端接二极管D24的负极，二极管D24的正极接单片机芯片U12的第25引脚；按键S21的另一端接二极管D33的负极，二极管D33的正极接单片机芯片U12的第24引脚；按键S22的另一端接二极管D34的负极，二极管D34的正极接单片机芯片U12的第27引脚；单片机芯片U12的第21引脚接按键S13、S14、S15、S16的一端，按键S13的另一端接二极管D25的负极，二极管D25的正极接单片机芯片U12的第23引脚；按键S14的另一端接二极管D26的负极，二极管D26的正极接单片机芯片U12的第24引脚；按键S15的另一端接二极管D27的负极，二极管D27的正极接单片机芯片U12的第25引脚；按键S16的另一端接二极管D28的负极，二极管D28的正极接单片机芯片U12的第27引脚；单片机芯片U12的第22引脚接按键S17、S18、S19、S20的一端，按键S17的另一端接二极管D29的负极，二极管D29的正极接单片机芯片U12的第23引脚；按键S18的另一端接二极管D30的负极，二极管D30的正极接单片机芯片U12的第24引脚；按键S19的另一端接二极管D31的负极，二极管D31的正极接单片机芯片U12的第25引脚；按键S20的另一端接二极管D32的负极，二极管D32的正极接单片机芯片U12的第27引脚；单片机芯片U12的第6引脚接晶振Y2的一端和瓷片电容C23的一端，瓷片电容C23的另一端接地GND；单片机芯片U12的第7引脚接晶振Y2的另一端和瓷片电容C24的一端，瓷片电容C24的另一端接地GND；单片机芯片U12的第3引脚接二极管D35的负极、瓷片电容C25和电阻R18的一端、二极管D35的正极和电阻R18的另一端接地GND，瓷片电容C25的另一端接3.3V；单片机芯片U12的第17引脚接反相器U13的第1、2引脚，单片机芯片U12的第11引脚接反相器U13的第4、5引脚，单片机芯片U12的第26引脚接反相器U13的第9、10引脚，单片机芯片U12的第12引脚接反相器U13的第12、13引脚；反相器U13的第3引脚接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接LED1；反相器U13的第6引脚接电阻R20的一端，电阻R20的另一端接LED2；反相器U13的第8引脚接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接LED3；反相器U13的第11引脚接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接LED4；数字控制模拟电子开关U14的第7引脚接地；数字控制模拟电子开关U14的第13引脚滑线变阻器R23的滑动端和瓷片电容C26的一端，瓷片电容C26的另一端接地GND，滑线变阻器R23的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R23的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第14引脚滑线变阻器R24的滑动端和瓷片电容C27的一端，瓷片电容C27的另一端接地GND，滑线变阻器R24的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R24的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第15引脚滑线变阻器R25的滑动端和瓷片电容C28的一端，瓷片电容C28的另一端接地GND，滑线变阻器R25的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R25的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第12引脚滑线变阻器R26的滑动端和瓷片电容C29的一端，瓷片电容C29的另一端接地GND，滑线变阻器R26的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R26的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第1引脚滑线变阻器R27的滑动端和瓷片电容C30的一端，瓷片电容C30的另一端接地GND，滑线变阻器R27的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R27的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第5引脚滑线变阻器R28的滑动端和瓷片电容C31的一端，瓷片电容C31的另一端接地GND，滑线变阻器R28的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R28的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第2引脚滑线变阻器R29的滑动端和瓷片电容C32的一端，瓷片电容C32的另一端接地GND，滑线变阻器R29的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R29的另一个固定端接地GND；数字控制模拟电子开关U14的第4引脚滑线变阻器R30的滑动端和瓷片电容C33的一端，瓷片电容C33的另一端接地GND，滑线变阻器R30的一个固定端接3.3V，滑线变阻器R30的另一个固定端接地GND；

所述的一级电源转换芯片U1采用国家半导体公司生产的LM2576，二级电源转换芯片U2采用Advanced Monolithic Systems公司的AMS1117-3.3V，光电耦合器U3、光耦隔离芯片U7、光耦隔离芯片U9采用 Avago Technologies公司的 6N137，EIA485电平控制芯片U4采用Maxim公司的MAX485CPA，电源隔离芯片U5采用MORNSUN公司的B0505s，DMX512分流芯片U6采用ST公司的STM32F103芯片，电压反向芯片U8采用六反相斯密特触发器74HC14芯片，视频D/A转换芯片U10采用Analog Devices公司的ADV7120，处理核心板U11采用友善之臂公司的Tiny6410核心板，以Samsung Electronics公司的RISC微处理器S3C6410为主处理器，单片机芯片U12采用STC公司的STC12C5A32S2单片机，反相器U13采用74HC595芯片，数字控制模拟电子开关U14采用单8通道数字控制模拟电子开关CD4051芯片。