基于單片機控制的博物館彩燈設計探討

摘 要：肩負“中國彩燈收藏、保護、研究和展示”的歷史使命，中國彩燈博物館得以建立并取得可喜發展，為我國燈文化的研究以及傳統文化的傳承發揮了重要的作用。為了滿足時代發展以及人民對彩燈文化不斷變化的需求，對博物館彩燈設計進行探討則成為重要議題。作為一名機械工程師，從博物館展陳設計的角度以及彩燈園區工程建設管理的角度出發，基于機械傳動核心部分模塊進行研究，以期能更好地實現彩燈設計在形、色、聲、光、動方面的統一與融合，從而讓人們觀賞并感受更具有中國特色和時代特色的彩燈文化。

關鍵詞：博物館;彩燈設計;單片機;彩燈文化

作為一個專門研究具有上千年彩燈文化的機構，中國彩燈博物館在豐富人們精神文化生活方面發揮了重要的作用。隨著科技的不斷進步，人們對博物館以及自貢燈會中彩燈的多元追求越來越強烈，傳統單一依靠燈光技術的彩燈已經無法滿足人們對新事物的追求。如何從機械視角設計更多“形、色、聲、光、動”相統一的彩燈，則成為重要議題。鑒于此，本文基于單片機，對其進行探討。

1 基于單片機控制轉動的博物館彩燈設計

運動是彩燈的神韻。以往的彩燈設計多以“靜”為主，在“動”方面的設計較為欠缺。而基于單片機控制，則能設計能夠自由運動的機械傳動系統，通過對機械傳動系統進行不斷的優化和升級，能讓彩燈實現“飛躍向前”“扭動擺臂”等各種運動姿態，讓彩燈的燈光效果變得更加顯著。例如，可以采用STC15L104W單片機作為核心控制系統，通過一個電源用電刷供電的形式讓兩個或多個電機能夠同時通電，從而實現多種運動的同步進行。通過這樣的方式，讓彩燈能夠在基于單片機控制的機械傳動系統的輔助下，實現彩燈展示的動靜結合，從而更好地吸引觀眾的注意力。通常，這種基于單片機控制的機械傳動系統其結構設計都不會太復雜，多用曲柄搖塊機構和圓盤搭配的方式，彩燈的旋轉、起伏等各種姿態都能通過將曲柄搖塊固定到圓盤上得以實現[1]。比起傳統模式下的手工機械轉動系統，這種基于單片機的轉動式彩燈設計和制作都較為方便，且運動效果較好。

在博物館中華彩燈廳中，薈萃了各民族、各地域的彩燈精品，單片機控制轉動系統的運用，為這些彩燈增添了“活力”，動靜結合下，其姿態更姣好，動態的燈景將靜態的燈文化及民間風情娓娓道來，無不在向人們展示著風土人情及中華風貌。

2 基于單片機控制色彩的博物館彩燈設計

色彩是彩燈的生命。彩燈在彰顯博物館以及城市內涵方面發揮著重要的作用，其斑斕多姿的色彩是其吸引人們關注的最重要因素。傳統的彩燈多以全硬件電路實現對色彩的控制，這種電路設計不僅較為復雜，而且還成本較高、燈光閃爍較為單一，由此難以滿足人們對彩燈視覺的需求及對高品質彩燈的追求。而基于單片機（如AT89C51）與輔助硬件相結合來控制色彩，不僅體積小，需要的開關按鍵較少，電路結構簡單，而且操作起來還非常方便且資源環保?；谲浖O計控制，在開關按鈕的相互配合下，彩燈的閃爍快慢節奏得以有效調節，相應的圖案也能隨之被點亮或熄滅。通過在大數據等技術的支持下，還可實現對燈光的自主編程及儲存，從而實現彩燈閃爍速度及顯示方式的靈活展現，通過將編程數據永久存放在數據存儲器里，可以使其不受斷電等因素的影響。

在中國彩燈博物館策劃組織的多次國內外展出，以及自貢燈展中，基于單片機控制的大型彩燈展示，給予觀眾視覺的盛宴，通過燈光的千變萬化讓彩燈的磅礴氣勢、巧妙設計、精湛工藝等都一一展示在觀眾面前，讓觀眾們在燈廊燈亭燈花燈樹下仿佛步入夢幻般的境界，身臨其境地感受中國的山川美景、地方風情、神話傳說等，從而在彩燈觀賞中更好地感受和了解中國的傳統文化及民族特色[2]。

3 基于單片機控制節奏的博物館彩燈設計

節奏是彩燈的靈魂。彩燈講究在不同的環境及狀態下要有節奏地切換燈光的效果，從而使彩燈展示與意境相吻合。僅有燈光閃爍而無法跟上節奏的彩燈，已經被時代所淘汰?；趩纹瑱C的核心控制，配合藍牙音頻、芯片、彩燈模塊等設計一種基于頻譜分析的音樂節奏控制系統，則成為博物館彩燈設計的重要方向。通過將該系統運用到博物館大型燈組的設計與開發中，藍牙音頻模塊在接收到音樂信號后，傳送至MSGEQ7芯片對音樂的頻譜進行解析，并將解析結果發送給單片機主機。在頻譜解析的幫助下，單片機主機再對音樂的節奏進行分析，隨后單片機從機對固態繼電器的開關進行控制，能夠精準地判斷音樂的鼓點節奏及氛圍，讓彩燈跟隨音樂的節奏而不斷地變化效果，從而使彩燈的展示效果更加的豐富，營造更好的音樂氛圍從而讓人們有更佳的代入體驗[3]。

以自貢燈會精品瀏覽廳中的燈組效果為例，通過音樂氛圍的變化，彩燈效果或同時漸亮或漸暗，并在一段時間內保持住效果，不會出現急劇的變化，影響觀感;同時，彩燈的音樂節奏也能變得豐富，諸如流水效果、呼吸效果等都能完美的展現。形、色、聲、光、動的統一與融合，充分展示了中國彩燈博物館以及自貢燈會的藝術特色，以特有之格韻展示無窮之魅力。

4 結束語

中國的傳統文化儀態萬千，彩燈文化是其中的一顆耀眼明珠。千年的彩燈，凝聚了勞動人民的豐富情感及智慧[4]，對彩燈進行收藏、保護、研究和展示成為中國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中華彩燈文化，作為一名機械工程師，跟進時代潮流，不斷將新技術、新理念融入彩燈的設計與研發中，將對彩燈的展示及彩燈園區工程建設管理都起到重要的作用。因此，對基于單片機控制的彩燈進行深入的研究和探索，成為工作的重要方向，以期能更好地實現彩燈設計在形、色、聲、光、動方面的統一與融合，從而讓人們觀賞并感受更具有中國特色和時代特色的彩燈文化。

參考文獻

[1]靳龍，關敏丹，李昌琪，龐淞文.一種基于運載式機構的音樂彩燈的設計[J].機械管理開發，2016，31（03）：39-40+98.

[2]祝睿.淺談彩燈藝術與裝飾色彩的關系——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 單片機的音樂頻譜儀的設計[J].電腦知識與技術，2019（27）：211-212.

[4]鄧軍.傳統手工藝類非物質文化遺產生產性保護的經驗與反思——以自貢彩燈制作技藝為例[J].四川理工學院學報（社會科學版），2016，31（01）：86-99.

作者簡介

唐勇（1963-），男，漢族，四川自貢人，中國彩燈博物館，科長，機械工程師，大專，研究方向：中國彩燈博物館展陳設計研究，傳統彩燈機械傳動核心部件模塊研究，彩燈燈組制作新材料研究，彩燈園區工程建設管理研究。