基于ＡＴＭＥＧＡ１６的ＬＥＤ舞台调光控制系统的研究与实现 蒋文玲郭耀棠孔凡华 广州市浩洋电子有限公司 广东广州 ５１１４５０ 【摘要】现代灯光技术的进步为我们的舞台增添了绚烂的效果，冲击着我们的视觉，ＬＥＤ在２００８年北京奥运会鸟巢、水立方等场馆惊艳亮相后， 被愈来愈多的应用到舞台的调光控制上。本文是针对基于ＡＴｍｅｇａ１６单片机的ＬＥＤ在舞台上的应用ｒ的研究和实现，简单介绍了在舞台上的应用和舞 台控制系统的硬件软件的设计。 【关键词】ＬＥＤ舞台灯光ＡＴｍｅｇａ１６单片机调光控制系统 中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ｂ文章编号：１００９—４０６７（２０１３）１３・９７—０２ 引言 ＡＴｍｅｇａ１６单片机为控制核心的ＬＥＤ舞台调光控制系统，采用脉宽 调制技术的调节灯光的方式，在调光的过程中不会使＾感觉到光源的闪 烁而带来视觉的不适，并 １．ＬＥＤ舞台调光控制系统 １．１ ＬＥＤ舞台应用 ＥＬＤ是发光二极管（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｉｔｎｇ ｄｉｏｄｅ）的英文缩写，是最新的照 明产品，较之传统的白炽灯耗电更少，并且具有较高的稳定性，间接提 高了安全性能，最重要的是其节能的同时还保护环境，不含有害的金属 物质，减少对环境的污染，是资源稀缺又环境污染严重的当今社会的最 理想的照明产品。而随着各项技术的不断突破，ＬＥＤ的高科技生产业揭 开神秘的面纱，逐渐走入千家万户，成为日常用品，进入平民市场，在 照明产品的市场中有着里程碑式的意义，开创了全新的照明时代。大型 ＥＬＤ灯在舞台上的应用增加了舞台的表现力，更成为舞台表演唱成功与 否的重要判断因素，被应用到舞台上的ＬＥＤ灯具类型主要有显示屏和彩 墙两种。相比之前的投影大屏幕，ＬＥＤ显示屏克服了投影的亮度低的弱 点，而且色彩的还原性好，屏幕上的单元模块结构可以灵活拼制，在面 积更大的基础上显示色彩均匀，色差小，让人在观看大屏幕时更加清晰 也不易疲劳，在清晰度、色彩、稳定性、耗能量和使用寿命上都有显著 的优势。而世界上最大的ＬＥＤ彩墙是北京水立方，在奥运会期间，水立 方的彩墙向世界展示了中国魅力的同时也极大地宣传了ＬＥＤ的良好效 果，彩墙与显示屏的基本原理一样，只在功能上不同，因此采用的电路 板和控制系统的设计上有所区别。 １．２ ＬＥＤ舞台调光控制系统结构 ＥＬＤ舞台调光控制系统结构主要有三个部分，ＥＬＤ舞台灯光操控器、 ＥＬＤ舞台灯具调光控制电路以及基于ＤＭＸ５１２灯光协议的通信线路。主 要是调光电位器通过模拟电压的Ａ，Ｉ）转换，经过的模数转换，换成数量 化的信息，数字信号和调光数据等，从ＲＳ４８５接口，根据ＤＭＸ５１２传输 协议将得到的数据信息和调光数据传送到调光系统的电路板，再经由 Ｍｅｇａｌ６单片机的模数处理，得到ＰＷＭ波形信号，根据最后的信号控制 ＥＬＤ等的恒流源驱动电路，从而达到调节ＬＥＤ灯光亮度的目的，产生想 要的灯光效果。具体流程如图１。 ＬＥＤ■白灯光撮控蕾ＤＭ２９５１２ Ｌ琶Ｄ■ 灯光控射电路 蠼倍缱量 量 耋翰 ２．ＬＥＤ舞台调光控制系统设计 ２．１ ＬＥＤ舞台灯光操控器设计 ２．１．１ ＥＬＤ舞台灯光操控器硬件设计 ＬＥＤ舞台灯光操控器在整个调光系统中是传输具体的操作命令的部 件，操控器的硬件是具象化的，实现操控命令的载体，因此基于ＡＴｍｅｇａｌ６ 的ＬＥＤ调光系统的实现，首先要设计出操控器的硬件。ＡＴｍｅｇａｌ６单片 机在内部进行数学建模，转换电路，把接收到的采样的电位器模拟电压 转化为数字信号，根据ＤＭＸ５１２传输协议进行处理调光数据，并根据功 能数据设置了三个按键调控，最后得到数据包，并将数据包传输到ＬＥＤ 舞台灯具的灯光控制电路中。如图２所示。 ． 卜 蛩 ＡＴｍｃｇ＇ａ１６ 图２ ＬＥＤ舞台灯光操控器硬件电路框图 ２．１．２ＬＥＤ舞台灯光操控器软件设计 将电位器的模拟信号接人单片机，通过软件实现进行Ａ／Ｄ转换，并 将ＡＴｍｅｇａ１６默认的１Ｏ位二进制数雨ＤＭＸ５１２传输协议数据包定义的８ 位二进制数互相转化，然后以ＤＭＸ５１２数据包的形式发送给ＬＥＤ舞台 灯具灯光控制电路。程序流程有；开始、初始化、等待Ａ／Ｄ转换是否完 成、读取数据、数据转换、形成ＤＭＸ５１２数据包头、串口初始化、发送 ＤＭＸ５１２数据包、开端口第一功能、结束。 ２．２ＬＥＤ舞台灯具灯光控制电路设计 ２．２．１ ＥＬＤ舞台灯具灯光控制电路硬件设计 ＥＬＤ舞台灯光操控器是发送部分，则ＬＥＤ灯光控制电路是系统的接 收部分，由ＡＴｍｅｇａ１６为主要控制芯片的控制电路和由ＭＡＸ１６８１９为主 控芯片的恒流源驱动电路，是ＬＥＤ舞台灯光控制电路的两个模块，单片 机接收ＬＥＤ舞台灯光操控器发送出的经过ＤＭＸ５１２处理的数量化的灯光 数据，产生的ＰＷＭ波形信号占空比可调，而后在单片机的电路板匕将 ＰＷＭ信号传送进ＬＥＤ的恒流源驱动电路中，从而达到控制ＬＥＤ灯的亮 度和明暗的变化的目的。ＬＥＤ灯光的开关电源技术相较其他的恒流源驱 动方式，具有驱动时间短、高效、灵活的特点，因为发光的亮度受到驱 动电流的影响，因此，恒流源的驱动方式保证了ＬＥＤ灯的稳定性，以及 安全性、可靠性。ＬＥＤ舞台灯光的控制电路中安装有温度传感器，随时 监测灯具的温度，而单片机上的风扇则根据监测到的灯具温度来调整驱 动风扇进行散热。 ２．２．２ ＥＬＤ舞台灯具灯光控制电路软件设计 图３灯光控制电路程序流程图 （下转２７５页） ２０１３・１３ 中国电子商务．． ９７ 的培养，不仅表现在演唱方式、方法的正确掌握以及韵味方面的运用， 所以，京剧表演是—个充满技巧性的艺术活动，而每个技巧要与剧情的 还要在对曲调，以及调式调性的掌握与分析上下功夫，掌握自主学习曲 人物故事情节相统一，更好地融在戏中，充实着剧目的情感与表现，完 调的方式方法。经调查访谈得知，京剧表演专业的学生尤其是在学习唱 美的表现故事人物情节，从而升华为表演艺术。 段时，对于曲谱以及调式调性的理论掌握方面较为薄弱，由于对曲谱的 （二）京剧表演的认知目标及其培养 掌握不到位，从而会导致学生对唱段的预习以及自学的能力欠缺，阻碍 认知目标主要是指的学生对知识的获得、理解、掌握与运用的一种 教学的顺利实施。 能力。展现知识升华的过程，是引导动作技能有效运用的指挥者，是创 三、现代京剧表演专业培养目标的构建 新能力培养的前提与保障。 （一）动作技能目标及其培养 １．京剧表演艺术特征中的文化知识 京剧表演的技能是京剧演员所必备的素质，表演技能是表现京剧舞 中国京剧是传统文化的显著特征，要想深入研究京剧文化的知识， 台表演的前提条件，只有 ，亦扎实的功底，才 那么势必要了解中国传统文化与京剧艺术之间的渊源。所以，京剧表演 可以完美的表现京剧舞台艺术。 专业的培养对京剧传统艺术中的文化因子的学习也是不可忽视的，它有 １．基本功技能的训练 利于从最根本的源头出发，帮助对剧目等的理解，来完美展现京剧艺术。 因京剧表演的舞台综合性特点，戏曲学院的京剧教师对京剧表演专 第一，京剧艺术特征中的文化因子显著的体现着中国传统文化。第二， 业的学生要求也是相应的较为宽而精的，尤其对京剧表演技能目标的培 京剧的审美特征中的文化因子显著的体现着中国传统文化。 养甚为重要。其中对基本功的训练主要让学生掌握动作的要领是关键。 ２．京剧表演艺术中的艺术理论 “准”是京剧表演中首先要达到的一个标准，这也是在教学的过程中对 京剧表演更多的是动作的展现，然而支撑其动作表演连贯成为完整 教学目标的最初达成的要求。首先，在京剧表演基本功和良好的乐感与 的作品需要艺术理论的指导。理论知识与动作技能始终贯穿于人才培养 舞感方面，要求学生对京剧理论与技能方面的相关课程要掌握扎实。其 目标的各个层次中，然而，在京剧表演教学中，理论知识与动作技能目 次，在京剧表演中的基本功训练需要达到的熟练层次的技巧，是京剧表 标之间的关系处理不够得当。由于京剧艺术表演的舞台实践特点，使人 演人才培养的一个重点和难点。最后，京剧的做工和武打，是运用整个 们形成了一种思维的定势，认为京剧表演本是动作以及技能的集合，而 身体或身体的某部位的表演动作来刻画人物形象，具有极强的舞蹈性和 理论知识的运用较少。然而，其实质并非如此，由于长期的教育教学经 节奏感，具体到“手、眼、身、步”几个方面都要求要掌握其技巧。 验的积累以及结合对对京剧表演艺术的研究表明，表演技能的高质量展 ２．表演技巧运用 现需要理论知识作为指导。理论知识是深入分析技能技巧的动作结构， 在京剧表演中“艺”与“技”的结合要恰到好处。由于京剧表演艺 能够赋予技能以情感、神态的内涵，能够提高学生对艺术的深入理解， 术的技术性特别强，在探讨京剧表演艺术的美学问题不可避免的要涉及 以支配完美的动作技能来表现艺术。所以，在处理知识理论目标与动作 许多形式上、技术上的问题。但技术与技巧只是艺术的表现手段，如果 技能目标培养的关系时，一定要使两者并驾齐驱。 一味的仅仅注重技巧的展现，而缺乏相应的情感的融入，就会使表演凸 作者简介 显僵化，仅仅美而不真。当然，如果情感体验和艺术表现的成分过重，而 沈越（１９８５一），女，辽宁辽阳人，沈阳师范大学附属艺术学校讲 技术技巧运用不够，也会损害艺术表现，从而导致表演显的真而不美。 师，主要研究方向：戏剧与舞蹈表演。 （上接９８页）２．改造后网络特点及优势 北京邮电大学出版社有限公司． 本次网络优化改造设计的目标是建设一个先进的网络体系架构，为 ［２】《数字音视频及其网络传输技术》，张飞碧，王珏编著 新增的视频会议系统提供安全可靠的网络环境，保障新增业务的顺利进 ２０１０－０５－０１／机械工业出版社． 行。 ［３］《音视频会议系统设计及安装图集》，全国智能建筑技术情报网， 在改造完成后的网络具备高稳定性、高性能、高安全性、高可扩展 中国建筑设计研究院机电院主编２００８－０５－０１／人民交通出版社． 性的设计目标。 作者简介 参考文献 陈虎（１９６８一），性别男，民族汉，籍贯成都，单位四川省通信产 【Ｌ］《视频会议系统及其应用》，张江山，鲁平编著，２００３－０３－０１／ 业服务有限公司．职称工程师，学历本科，研究方向计算机通信网络． （上接９７页）ＡＴｍｅｇａｌ６单片机的定时例 ｒ器有三个，都能产 比较笨重，不便于移动和搬运，功能繁冗，并且实用性不高。因此具有 生无干扰脉冲、相位正确的ＰＷＭ波。在ＬＥＤ舞台灯光的控制 轻巧易操作、便捷简单、性能稳定、便于移动、实用性强的基于ＡＴｍｅｇａｌ６ 电路软件设计模式精确度高，波形可以调节，在控制电路中将相 单片机的ＬＥＤ舞台灯光调控系统逐渐走进＾们的视野，它适合在不同的 应的ＰＷＭ波形送＾恒流源驱动ＬＥＤ灯光亮度变化。如图３所 场合下使用，具有广泛的前景。 示。 参考文献 结语 ［１］杨正忠，耿德根．ＡＶＲ单片机应用开发指南及实例精解【Ｍ】．北 现代灯光技术的发展，自然带动了舞台灯光的进步，人们在当今社 京：中国电力出版社，２００８． 会的各种事物要求愈加的高，对舞台的灯光效果亦然，良好的舞台灯光 ［２】赵亮，侯国锐．单片机Ｃ语言编程与实例［Ｍ】．北京：人民邮电出 效果为观众带来的视觉上的享受，现今应用于舞台的ＬＥＤ调控系统设备 版社，２００３． ２０１３・１３ 中国电子商务■２７５
