| 标题 | 基于单片机控制的博物馆彩灯设计探讨 |
| 范文 | 摘 要：肩负“中国彩灯收藏、保护、研究和展示”的历史使命，中国彩灯博物馆得以建立并取得可喜发展，为我国灯文化的研究以及传统文化的传承发挥了重要的作用。为了满足时代发展以及人民对彩灯文化不断变化的需求，对博物馆彩灯设计进行探讨则成为重要议题。作为一名机械工程师，从博物馆展陈设计的角度以及彩灯园区工程建设管理的角度出发，基于机械传动核心部分模块进行研究，以期能更好地实现彩灯设计在形、色、声、光、动方面的统一与融合，从而让人们观赏并感受更具有中国特色和时代特色的彩灯文化。 关键词：博物馆;彩灯设计;单片机;彩灯文化 作为一个专门研究具有上千年彩灯文化的机构，中国彩灯博物馆在丰富人们精神文化生活方面发挥了重要的作用。随着科技的不断进步，人们对博物馆以及自贡灯会中彩灯的多元追求越来越强烈，传统单一依靠灯光技术的彩灯已经无法满足人们对新事物的追求。如何从机械视角设计更多“形、色、声、光、动”相统一的彩灯，则成为重要议题。鉴于此，本文基于单片机，对其进行探讨。 1 基于单片机控制转动的博物馆彩灯设计 运动是彩灯的神韵。以往的彩灯设计多以“静”为主，在“动”方面的设计较为欠缺。而基于单片机控制，则能设计能够自由运动的机械传动系统，通过对机械传动系统进行不断的优化和升级，能让彩灯实现“飞跃向前”“扭动摆臂”等各种运动姿态，让彩灯的灯光效果变得更加显著。例如，可以采用STC15L104W单片机作为核心控制系统，通过一个电源用电刷供电的形式让两个或多个电机能够同时通电，从而实现多种运动的同步进行。通过这样的方式，让彩灯能够在基于单片机控制的机械传动系统的辅助下，实现彩灯展示的动静结合，从而更好地吸引观众的注意力。通常，这种基于单片机控制的机械传动系统其结构设计都不会太复杂，多用曲柄摇块机构和圆盘搭配的方式，彩灯的旋转、起伏等各种姿态都能通过将曲柄摇块固定到圆盘上得以实现[1]。比起传统模式下的手工机械转动系统，这种基于单片机的转动式彩灯设计和制作都较为方便，且运动效果较好。 在博物馆中华彩灯厅中，荟萃了各民族、各地域的彩灯精品，单片机控制转动系统的运用，为这些彩灯增添了“活力”，动静结合下，其姿态更姣好，动态的灯景将静态的灯文化及民间风情娓娓道来，无不在向人们展示着风土人情及中华风貌。 2 基于单片机控制色彩的博物馆彩灯设计 色彩是彩灯的生命。彩灯在彰显博物馆以及城市内涵方面发挥着重要的作用，其斑斓多姿的色彩是其吸引人们关注的最重要因素。传统的彩灯多以全硬件电路实现对色彩的控制，这种电路设计不仅较为复杂，而且还成本较高、灯光闪烁较为单一，由此难以满足人们对彩灯视觉的需求及对高品质彩灯的追求。而基于单片机（如AT89C51）与辅助硬件相结合来控制色彩，不仅体积小，需要的开关按键较少，电路结构简单，而且操作起来还非常方便且资源环保。基于软件设计控制，在开关按钮的相互配合下，彩灯的闪烁快慢节奏得以有效调节，相应的图案也能随之被点亮或熄灭。通过在大数据等技术的支持下，还可实现对灯光的自主编程及储存，从而实现彩灯闪烁速度及显示方式的灵活展现，通过将编程数据永久存放在数据存储器里，可以使其不受断电等因素的影响。 在中国彩灯博物馆策划组织的多次国内外展出，以及自贡灯展中，基于单片机控制的大型彩灯展示，给予观众视觉的盛宴，通过灯光的千变万化让彩灯的磅礴气势、巧妙设计、精湛工艺等都一一展示在观众面前，让观众们在灯廊灯亭灯花灯树下仿佛步入梦幻般的境界，身临其境地感受中国的山川美景、地方风情、神话传说等，从而在彩灯观赏中更好地感受和了解中国的传统文化及民族特色[2]。 3 基于单片机控制节奏的博物馆彩灯设计 节奏是彩灯的灵魂。彩灯讲究在不同的环境及状态下要有节奏地切换灯光的效果，从而使彩灯展示与意境相吻合。仅有灯光闪烁而无法跟上节奏的彩灯，已经被时代所淘汰。基于单片机的核心控制，配合蓝牙音频、芯片、彩灯模块等设计一种基于频谱分析的音乐节奏控制系统，则成为博物馆彩灯设计的重要方向。通过将该系统运用到博物馆大型灯组的设计与开发中，蓝牙音频模块在接收到音乐信号后，传送至MSGEQ7芯片对音乐的频谱进行解析，并将解析结果发送给单片机主机。在频谱解析的帮助下，单片机主机再对音乐的节奏进行分析，随后单片机从机对固态继电器的开关进行控制，能够精准地判断音乐的鼓点节奏及氛围，让彩灯跟随音乐的节奏而不断地变化效果，从而使彩灯的展示效果更加的丰富，营造更好的音乐氛围从而让人们有更佳的代入体验[3]。 以自贡灯会精品浏览厅中的灯组效果为例，通过音乐氛围的变化，彩灯效果或同时渐亮或渐暗，并在一段时间內保持住效果，不会出现急剧的变化，影响观感;同时，彩灯的音乐节奏也能变得丰富，诸如流水效果、呼吸效果等都能完美的展现。形、色、声、光、动的统一与融合，充分展示了中国彩灯博物馆以及自贡灯会的艺术特色，以特有之格韵展示无穷之魅力。 4 结束语 中国的传统文化仪态万千，彩灯文化是其中的一颗耀眼明珠。千年的彩灯，凝聚了劳动人民的丰富情感及智慧[4]，对彩灯进行收藏、保护、研究和展示成为中国彩灯博物馆以及每一位彩灯工作者的历史使命。为了更好地传递和表达中华彩灯文化，作为一名机械工程师，跟进时代潮流，不断将新技术、新理念融入彩灯的设计与研发中，将对彩灯的展示及彩灯园区工程建设管理都起到重要的作用。因此，对基于单片机控制的彩灯进行深入的研究和探索，成为工作的重要方向，以期能更好地实现彩灯设计在形、色、声、光、动方面的统一与融合，从而让人们观赏并感受更具有中国特色和时代特色的彩灯文化。 参考文献 [1]靳龙，关敏丹，李昌琪，庞淞文.一种基于运载式机构的音乐彩灯的设计[J].机械管理开发，2016，31（03）：39-40+98. [2]祝睿.浅谈彩灯艺术与装饰色彩的关系——以自贡彩灯为例[J].建材与装饰，2018（07）：53. [3]王启明，郭宁峰，周艳艳.基于 STC8A4K60S2A12 单片机的音乐频谱仪的设计[J].电脑知识与技术，2019（27）：211-212. [4]邓军.传统手工艺类非物质文化遗产生产性保护的经验与反思——以自贡彩灯制作技艺为例[J].四川理工学院学报（社会科学版），2016，31（01）：86-99. 作者简介 唐勇（1963-），男，汉族，四川自贡人，中国彩灯博物馆，科长，机械工程师，大专，研究方向：中国彩灯博物馆展陈设计研究，传统彩灯机械传动核心部件模块研究，彩灯灯组制作新材料研究，彩灯园区工程建设管理研究。 |
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