基于單片機(jī)控制的博物館彩燈設(shè)計(jì)探討

摘 要：肩負(fù)“中國(guó)彩燈收藏、保護(hù)、研究和展示”的歷史使命，中國(guó)彩燈博物館得以建立并取得可喜發(fā)展，為我國(guó)燈文化的研究以及傳統(tǒng)文化的傳承發(fā)揮了重要的作用。為了滿足時(shí)代發(fā)展以及人民對(duì)彩燈文化不斷變化的需求，對(duì)博物館彩燈設(shè)計(jì)進(jìn)行探討則成為重要議題。作為一名機(jī)械工程師，從博物館展陳設(shè)計(jì)的角度以及彩燈園區(qū)工程建設(shè)管理的角度出發(fā)，基于機(jī)械傳動(dòng)核心部分模塊進(jìn)行研究，以期能更好地實(shí)現(xiàn)彩燈設(shè)計(jì)在形、色、聲、光、動(dòng)方面的統(tǒng)一與融合，從而讓人們觀賞并感受更具有中國(guó)特色和時(shí)代特色的彩燈文化。

關(guān)鍵詞：博物館;彩燈設(shè)計(jì);單片機(jī);彩燈文化

作為一個(gè)專門研究具有上千年彩燈文化的機(jī)構(gòu)，中國(guó)彩燈博物館在豐富人們精神文化生活方面發(fā)揮了重要的作用。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)博物館以及自貢燈會(huì)中彩燈的多元追求越來(lái)越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)單一依靠燈光技術(shù)的彩燈已經(jīng)無(wú)法滿足人們對(duì)新事物的追求。如何從機(jī)械視角設(shè)計(jì)更多“形、色、聲、光、動(dòng)”相統(tǒng)一的彩燈，則成為重要議題。鑒于此，本文基于單片機(jī)，對(duì)其進(jìn)行探討。

1 基于單片機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)的博物館彩燈設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)是彩燈的神韻。以往的彩燈設(shè)計(jì)多以“靜”為主，在“動(dòng)”方面的設(shè)計(jì)較為欠缺。而基于單片機(jī)控制，則能設(shè)計(jì)能夠自由運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，通過對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和升級(jí)，能讓彩燈實(shí)現(xiàn)“飛躍向前”“扭動(dòng)擺臂”等各種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，讓彩燈的燈光效果變得更加顯著。例如，可以采用STC15L104W單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)，通過一個(gè)電源用電刷供電的形式讓兩個(gè)或多個(gè)電機(jī)能夠同時(shí)通電，從而實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行。通過這樣的方式，讓彩燈能夠在基于單片機(jī)控制的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的輔助下，實(shí)現(xiàn)彩燈展示的動(dòng)靜結(jié)合，從而更好地吸引觀眾的注意力。通常，這種基于單片機(jī)控制的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都不會(huì)太復(fù)雜，多用曲柄搖塊機(jī)構(gòu)和圓盤搭配的方式，彩燈的旋轉(zhuǎn)、起伏等各種姿態(tài)都能通過將曲柄搖塊固定到圓盤上得以實(shí)現(xiàn)[1]。比起傳統(tǒng)模式下的手工機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，這種基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)式彩燈設(shè)計(jì)和制作都較為方便，且運(yùn)動(dòng)效果較好。

在博物館中華彩燈廳中，薈萃了各民族、各地域的彩燈精品，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用，為這些彩燈增添了“活力”，動(dòng)靜結(jié)合下，其姿態(tài)更姣好，動(dòng)態(tài)的燈景將靜態(tài)的燈文化及民間風(fēng)情娓娓道來(lái)，無(wú)不在向人們展示著風(fēng)土人情及中華風(fēng)貌。

2 基于單片機(jī)控制色彩的博物館彩燈設(shè)計(jì)

色彩是彩燈的生命。彩燈在彰顯博物館以及城市內(nèi)涵方面發(fā)揮著重要的作用，其斑斕多姿的色彩是其吸引人們關(guān)注的最重要因素。傳統(tǒng)的彩燈多以全硬件電路實(shí)現(xiàn)對(duì)色彩的控制，這種電路設(shè)計(jì)不僅較為復(fù)雜，而且還成本較高、燈光閃爍較為單一，由此難以滿足人們對(duì)彩燈視覺的需求及對(duì)高品質(zhì)彩燈的追求。而基于單片機(jī)（如AT89C51）與輔助硬件相結(jié)合來(lái)控制色彩，不僅體積小，需要的開關(guān)按鍵較少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且操作起來(lái)還非常方便且資源環(huán)保。基于軟件設(shè)計(jì)控制，在開關(guān)按鈕的相互配合下，彩燈的閃爍快慢節(jié)奏得以有效調(diào)節(jié)，相應(yīng)的圖案也能隨之被點(diǎn)亮或熄滅。通過在大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持下，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的自主編程及儲(chǔ)存，從而實(shí)現(xiàn)彩燈閃爍速度及顯示方式的靈活展現(xiàn)，通過將編程數(shù)據(jù)永久存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里，可以使其不受斷電等因素的影響。

在中國(guó)彩燈博物館策劃組織的多次國(guó)內(nèi)外展出，以及自貢燈展中，基于單片機(jī)控制的大型彩燈展示，給予觀眾視覺的盛宴，通過燈光的千變?nèi)f化讓彩燈的磅礴氣勢(shì)、巧妙設(shè)計(jì)、精湛工藝等都一一展示在觀眾面前，讓觀眾們?cè)跓衾葻敉艋魳湎路路鸩饺雺?mèng)幻般的境界，身臨其境地感受中國(guó)的山川美景、地方風(fēng)情、神話傳說等，從而在彩燈觀賞中更好地感受和了解中國(guó)的傳統(tǒng)文化及民族特色[2]。

3 基于單片機(jī)控制節(jié)奏的博物館彩燈設(shè)計(jì)

節(jié)奏是彩燈的靈魂。彩燈講究在不同的環(huán)境及狀態(tài)下要有節(jié)奏地切換燈光的效果，從而使彩燈展示與意境相吻合。僅有燈光閃爍而無(wú)法跟上節(jié)奏的彩燈，已經(jīng)被時(shí)代所淘汰?；趩纹瑱C(jī)的核心控制，配合藍(lán)牙音頻、芯片、彩燈模塊等設(shè)計(jì)一種基于頻譜分析的音樂節(jié)奏控制系統(tǒng)，則成為博物館彩燈設(shè)計(jì)的重要方向。通過將該系統(tǒng)運(yùn)用到博物館大型燈組的設(shè)計(jì)與開發(fā)中，藍(lán)牙音頻模塊在接收到音樂信號(hào)后，傳送至MSGEQ7芯片對(duì)音樂的頻譜進(jìn)行解析，并將解析結(jié)果發(fā)送給單片機(jī)主機(jī)。在頻譜解析的幫助下，單片機(jī)主機(jī)再對(duì)音樂的節(jié)奏進(jìn)行分析，隨后單片機(jī)從機(jī)對(duì)固態(tài)繼電器的開關(guān)進(jìn)行控制，能夠精準(zhǔn)地判斷音樂的鼓點(diǎn)節(jié)奏及氛圍，讓彩燈跟隨音樂的節(jié)奏而不斷地變化效果，從而使彩燈的展示效果更加的豐富，營(yíng)造更好的音樂氛圍從而讓人們有更佳的代入體驗(yàn)[3]。

以自貢燈會(huì)精品瀏覽廳中的燈組效果為例，通過音樂氛圍的變化，彩燈效果或同時(shí)漸亮或漸暗，并在一段時(shí)間內(nèi)保持住效果，不會(huì)出現(xiàn)急劇的變化，影響觀感;同時(shí)，彩燈的音樂節(jié)奏也能變得豐富，諸如流水效果、呼吸效果等都能完美的展現(xiàn)。形、色、聲、光、動(dòng)的統(tǒng)一與融合，充分展示了中國(guó)彩燈博物館以及自貢燈會(huì)的藝術(shù)特色，以特有之格韻展示無(wú)窮之魅力。

4 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)的傳統(tǒng)文化儀態(tài)萬(wàn)千，彩燈文化是其中的一顆耀眼明珠。千年的彩燈，凝聚了勞動(dòng)人民的豐富情感及智慧[4]，對(duì)彩燈進(jìn)行收藏、保護(hù)、研究和展示成為中國(guó)彩燈博物館以及每一位彩燈工作者的歷史使命。為了更好地傳遞和表達(dá)中華彩燈文化，作為一名機(jī)械工程師，跟進(jìn)時(shí)代潮流，不斷將新技術(shù)、新理念融入彩燈的設(shè)計(jì)與研發(fā)中，將對(duì)彩燈的展示及彩燈園區(qū)工程建設(shè)管理都起到重要的作用。因此，對(duì)基于單片機(jī)控制的彩燈進(jìn)行深入的研究和探索，成為工作的重要方向，以期能更好地實(shí)現(xiàn)彩燈設(shè)計(jì)在形、色、聲、光、動(dòng)方面的統(tǒng)一與融合，從而讓人們觀賞并感受更具有中國(guó)特色和時(shí)代特色的彩燈文化。

參考文獻(xiàn)

[1]靳龍，關(guān)敏丹，李昌琪，龐淞文.一種基于運(yùn)載式機(jī)構(gòu)的音樂彩燈的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2016，31（03）：39-40+98.

[2]祝睿.淺談彩燈藝術(shù)與裝飾色彩的關(guān)系——以自貢彩燈為例[J].建材與裝飾，2018（07）：53.

[3]王啟明，郭寧峰，周艷艷.基于 STC8A4K60S2A12 單片機(jī)的音樂頻譜儀的設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019（27）：211-212.

[4]鄧軍.傳統(tǒng)手工藝類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)生產(chǎn)性保護(hù)的經(jīng)驗(yàn)與反思——以自貢彩燈制作技藝為例[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2016，31（01）：86-99.

作者簡(jiǎn)介

唐勇（1963-），男，漢族，四川自貢人，中國(guó)彩燈博物館，科長(zhǎng)，機(jī)械工程師，大專，研究方向：中國(guó)彩燈博物館展陳設(shè)計(jì)研究，傳統(tǒng)彩燈機(jī)械傳動(dòng)核心部件模塊研究，彩燈燈組制作新材料研究，彩燈園區(qū)工程建設(shè)管理研究。