舞臺(tái)燈光系統(tǒng)中追光燈自動(dòng)跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)

Preparedon22November2020舞臺(tái)燈光系統(tǒng)中追光燈自動(dòng)跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)摘要：追光燈作為一種重要的燈光配置，直接影響到舞臺(tái)的藝術(shù)效果。本文介紹的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了舞臺(tái)上利用追光燈來跟蹤演員的移動(dòng)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)很好地完成燈光隨動(dòng)功能，降低演出成本，節(jié)省人力、物力，完善舞臺(tái)燈光技術(shù)中追光燈的功能和自動(dòng)化控制的程度。文章介紹了舞臺(tái)中追光燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的原理、總體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，并對(duì)該系統(tǒng)開發(fā)中的一些技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。關(guān)鍵字：舞臺(tái)燈光系統(tǒng)追光燈鼠標(biāo)攝像頭TheRealizationofAutomaticTrackingFunctionofTheSpotlightLampi

nStageLightingSystemAbstract：Thespotlightlamp,asanimportantlightingconfiguration,',andcanreducetheperformancecost,概述追光燈的運(yùn)用是舞臺(tái)藝術(shù)中不可或缺的重要手段，達(dá)到突出重點(diǎn)、塑造人物形象、烘托環(huán)境氣氛的目的。本文提出舞臺(tái)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)的一些方案設(shè)想及實(shí)現(xiàn)的方式。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)很好地完成燈光隨動(dòng)功能，降低演出成本，節(jié)省人力、物力，完善舞臺(tái)燈光技術(shù)中追光燈的功能和自動(dòng)化控制的程度。2舞臺(tái)追光燈跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案一種實(shí)用的舞臺(tái)燈光隨動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。利用攝像頭與主機(jī)的串口（USB）連接，系統(tǒng)運(yùn)行專用驅(qū)動(dòng)軟件后，屏幕上顯示出活動(dòng)的視頻圖像。屏幕的下端建立一個(gè)VB應(yīng)用軟件的界面，設(shè)置一些命令控件和狀態(tài)控件。工作

人員根據(jù)屏幕上演員的位置情況移動(dòng)鼠標(biāo)，將位置信息通過單片機(jī)處理部件傳送到電腦追光燈來控制光斑對(duì)準(zhǔn)演員。下面就該方案的軟、硬件的設(shè)計(jì)作一介紹3單片機(jī)跟蹤定位子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3單片機(jī)跟蹤定位子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)與PS2鼠標(biāo)（TP8472）、主機(jī)接口的電路圖（見圖2）圖2單片機(jī)與PS2鼠標(biāo)、主機(jī)接口的電路圖單片機(jī)與PS/2鼠標(biāo)的通訊3.2.1PS/2鼠標(biāo)的工作原理目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與鼠標(biāo)的連接采用PS/2協(xié)議。其特點(diǎn)：?主機(jī)與PS/2鼠標(biāo)之間為雙向同步串行通訊，即鼠標(biāo)可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī),主機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到鼠標(biāo)；?主機(jī)在總線上具有優(yōu)先控制權(quán)。只要將時(shí)鐘線拉低，任何時(shí)候均可以禁止鼠標(biāo)的發(fā)送；?通訊過程中，發(fā)送/接受每幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘信號(hào)均由鼠標(biāo)產(chǎn)生；?傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要11位（一幀）來實(shí)現(xiàn)：1個(gè)起始位（低電平有效）、8個(gè)數(shù)據(jù)位（低位在前）、1個(gè)奇校驗(yàn)位和1個(gè)停止位（高電平有效）；在DATA線上每傳送一位，鼠標(biāo)下拉一次CLK線；?電氣接口包括：+5V、電源地及兩條信號(hào)線（CLK時(shí)鐘信號(hào)線和DATA數(shù)據(jù)信號(hào)線）；?CLK時(shí)鐘信號(hào)線和DATA數(shù)據(jù)信號(hào)線均為雙向、集電極開路結(jié)構(gòu)。端口空閑時(shí)，為高電平；3.2.2單片機(jī)與鼠標(biāo)的通訊表1單片機(jī)向鼠標(biāo)發(fā)送命令或叁數(shù)的通訊過程單片機(jī)鼠標(biāo)（初始狀態(tài)：CLK時(shí)鐘信號(hào)線和DATA數(shù)據(jù)信號(hào)線均為高電平）1） 把時(shí)鐘線拉低至少100微秒（主機(jī)請(qǐng)求傳送）2） 把數(shù)據(jù)線拉低（起始位）3） 釋放時(shí)鐘線4）把時(shí)鐘線拉低5）發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位6）釋放時(shí)鐘線（讀取一個(gè)數(shù)據(jù)位）（重復(fù)4-6步，發(fā)送剩下的7個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位及1個(gè)停止位。發(fā)送規(guī)律：鼠標(biāo)拉低時(shí)鐘線時(shí)，主機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位；鼠標(biāo)釋放時(shí)鐘線時(shí)，讀取一個(gè)數(shù)據(jù)位；）7）把數(shù)據(jù)線拉低8）把時(shí)鐘線拉低9）釋放數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線（應(yīng)答）10）把時(shí)鐘線拉低（禁止鼠標(biāo)工作，主機(jī)準(zhǔn)備接收）表2鼠標(biāo)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊過程鼠標(biāo)單片機(jī)（初始狀態(tài)：CLK時(shí)鐘信號(hào)線和DATA數(shù)據(jù)信號(hào)線均為高電平）1） 發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位2） 把時(shí)鐘線拉低3） 釋放時(shí)鐘線（讀取一個(gè)數(shù)據(jù)位）（重復(fù)1-3步，發(fā)送8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位及1個(gè)停止位。發(fā)送規(guī)律：鼠標(biāo)拉低時(shí)鐘線時(shí)，主機(jī)讀取一個(gè)數(shù)據(jù)位；鼠標(biāo)釋放時(shí)鐘線時(shí)，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位；）4） 把時(shí)鐘線拉低（禁止鼠標(biāo)發(fā)送直到主機(jī)準(zhǔn)備好接收）鼠標(biāo)的工作模式鼠標(biāo)有四種標(biāo)準(zhǔn)的工作模式復(fù)位（Reset）模式：鼠標(biāo)在加電或收到復(fù)位指令FFH后進(jìn)入該模式；鼠標(biāo)執(zhí)行自檢并進(jìn)行初始化設(shè)置。設(shè)置的默認(rèn)值為：采樣速率100采樣點(diǎn)/秒，分辨率4個(gè)計(jì)數(shù)值/mm，非自動(dòng)速度、流模式，禁止數(shù)據(jù)報(bào)告。然后鼠標(biāo)回送代碼FAH,AAH,00H響應(yīng)。第一個(gè)字節(jié)FAH表示對(duì)主機(jī)命令的響應(yīng)；第二個(gè)字節(jié)AAH表示完成命令,若為FCH表示出錯(cuò)，主機(jī)收到后需要重新給鼠標(biāo)發(fā)復(fù)位指令；第三個(gè)字節(jié)00H表示鼠標(biāo)的設(shè)備號(hào)ID。流(Stream)模式：Reset執(zhí)行后的缺省模式，也是多數(shù)軟件使用鼠標(biāo)的模式。流模式中，一旦鼠標(biāo)檢測(cè)到位移或按鍵狀態(tài)的改變就會(huì)發(fā)送位移數(shù)據(jù)包。發(fā)送速率可編程，缺省值是100采樣點(diǎn)/秒。主機(jī)的EAH命令可以使鼠標(biāo)從其它模式進(jìn)入流模式。遙控(Remote)模式：僅在主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)鼠標(biāo)才報(bào)告位移和按鍵狀態(tài)?主機(jī)可通過EBH指令獲得數(shù)據(jù)。卷繞(Wrap)模式:鼠標(biāo)收到的每個(gè)字節(jié)都會(huì)回送主機(jī)，亦稱回聲模式。但復(fù)位指令FFH及復(fù)位卷繞指令ECH作為有效的命令執(zhí)行。鼠標(biāo)的命令描述PS/2鼠標(biāo)有16種有效命令。接收系統(tǒng)有效命令后，鼠標(biāo)控制器首先以FAH代碼響應(yīng)(除重發(fā)命令外)。HexCodeCommandEM84502echocodeFF復(fù)位(Reset)FA,AA,00FE重發(fā)(Resend)XX,(XX,XX)F6默認(rèn)(SetDefault)FAF5禁止(Disable)FAF4允許(Enable)FAF3,XX采樣速率(SetSamplingRate)FA,FAF2讀設(shè)備號(hào)(ReadDeviceType)FA,00F0遙控模式(SetRemoteMode)FAEE卷繞模式(SetWrapMode)FAEC復(fù)位卷繞模式(ResetWrapMode)FAEB讀數(shù)據(jù)(ReadData)FA,XX,XX,XXEA流模式(SetStreamMode)FAE9狀態(tài)請(qǐng)求(StatusRequest)FA,XX,XX,XXE&XX精度(SetResolution)FA,FAE7自動(dòng)速率（SetAutospeed）FAE6復(fù)位自動(dòng)速率（ResetAutospeed）FA鼠標(biāo)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的格式鼠標(biāo)控制器（TP8452、TO8472等）檢測(cè)到滾輪或按鍵動(dòng)作時(shí)，就向主機(jī)發(fā)送3字節(jié)數(shù)據(jù)（位移數(shù)據(jù)包），其格式見表3。表3鼠標(biāo)控制器的位移數(shù)據(jù)包格式字節(jié)位描述10左鍵狀態(tài)：1=按下右鍵狀態(tài)：1=按下中鍵狀態(tài)：1=按下3保留4X數(shù)據(jù)符號(hào)：1=負(fù)5Y數(shù)據(jù)符號(hào)：1=負(fù)6X數(shù)據(jù)溢出：1=負(fù)7Y數(shù)據(jù)溢出：1=負(fù)20-7X數(shù)據(jù)（D0-D7）30-7Y數(shù)據(jù)（D0-D7）單片機(jī)對(duì)鼠標(biāo)控制器的初始化編程單片機(jī)向鼠標(biāo)控制器發(fā)送復(fù)位指令FFH，待收到鼠標(biāo)的響應(yīng)字節(jié)FAH,AAH,00H后再設(shè)置鼠標(biāo)的工作參數(shù)，或直接使用默認(rèn)參數(shù)，最后發(fā)送激活指令F4H，即可使鼠標(biāo)開始工作單片機(jī)與鼠標(biāo)控制器的通訊該系統(tǒng)中單片機(jī)用89C51（其它如89C2051等均可），