專利名稱:動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，其特征是可根據(jù)音樂的特色設(shè)計焰火的種類、數(shù)目，以及焰火在燃放的同時，平移、旋轉(zhuǎn)、擺動及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果，提供焰火的動態(tài)表現(xiàn)形式。
背景技術(shù)：
目前，隨著焰火燃放技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子點火系統(tǒng)，目前電子焰火燃放系統(tǒng)主要有下面兩種
1.如國家知識產(chǎn)權(quán)局公布的申請?zhí)枮椤?00620050247. 5”的實用新型專利申請所述，該發(fā)明可以實現(xiàn)在計算機上設(shè)計焰火燃放，然后由計算機控制電子設(shè)備實施點火。該發(fā)明的計算機端沒有專業(yè)的焰火設(shè)計系統(tǒng)，需要采用第三方的音樂軟件查看音樂波形，然后在excel表格中編輯燃放需要的煙花產(chǎn)品。該發(fā)明的集成度低，操作復(fù)雜，控制的計算機采用第三方的操作系統(tǒng)，容易受到病毒感染。編輯燃放數(shù)據(jù)時，沒有真正和音樂相關(guān)，燃放不能做到和音樂的完全同步。
2.如國家知識產(chǎn)權(quán)局公布的申請?zhí)枮椤?00510136640. 6”的發(fā)明專利申請所述， 該發(fā)明實現(xiàn)了燃放在計算機上有專業(yè)的焰火編輯軟件設(shè)計，由電子設(shè)備實施點火，解決了焰火和音樂編輯相關(guān)以及焰火燃放時和焰火的同步問題。該發(fā)明沒有針對動態(tài)焰火的特征提供相應(yīng)的解決方案，要在焰火燃放中加入動態(tài)焰火的平移、旋轉(zhuǎn)、擺動及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果時，需加入第三方設(shè)備，這增加了焰火燃放部署的復(fù)雜性，而且需要解決點三方設(shè)備的同步問題。
從上述系統(tǒng)的解決方案可以了解到目前的要實現(xiàn)動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，有如下幾個問題
1.燃放系統(tǒng)只負(fù)責(zé)點火，在焰火表現(xiàn)效果時，不能由設(shè)備本身實現(xiàn)焰火的移動、擺動、旋轉(zhuǎn)及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果。表現(xiàn)形式單一。
2.如果要實現(xiàn)焰火的表現(xiàn)效果，需要引入第三方的輔助運動設(shè)備，由第三方的設(shè)備實現(xiàn)一個平臺的旋轉(zhuǎn)、移動、擺動及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果，再將焰火固定在平臺上面。這種解決方案一方面增加了施工難度，另一方面第三方的輔助設(shè)備需要單獨啟動，不能做到和音樂的完全同步。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有焰火燃放系統(tǒng)不能滿足動態(tài)焰火設(shè)計和實施的需要，本實用新型提供一種焰火的動態(tài)燃放和音樂播放完全同步的動態(tài)焰火燃放設(shè)計方法和控制系統(tǒng)。讓焰火除具有傳統(tǒng)的色彩、閃光、聲音、煙霧效果外，還具有隨音樂節(jié)奏而表現(xiàn)的移動、擺動、旋轉(zhuǎn)及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果，增加了焰火的表現(xiàn)形式。動態(tài)的運動特性和焰火的點火系統(tǒng)集成在同一個控制系統(tǒng)中，減少了實施過程的復(fù)雜度。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是使用動態(tài)焰火設(shè)計系統(tǒng)和動態(tài)焰火控制系統(tǒng)完成動態(tài)焰火燃放的設(shè)計、實施和燃放的全過程。其中，動態(tài)焰火設(shè)計系統(tǒng)將音樂加載到軟件的時間軸上，根據(jù)音樂的節(jié)奏、色彩，從焰火設(shè)計系統(tǒng)的焰火數(shù)據(jù)庫中選擇焰火到時間軸的時間點上，并對在燃放過程中所處的靜止、移動、旋轉(zhuǎn)及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果的運動特性進行編輯。動態(tài)焰火控制系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)焰火設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計，在指定時間點完成焰火的點火，以及焰火所固定平臺的運動，實現(xiàn)動態(tài)的焰火視覺效
^ ο
包括動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器兩部分，動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器之間通過總線或者無線進行通信，動態(tài)焰火控制主機由以太網(wǎng)通信接口、總線通信接口、音頻解碼接口、內(nèi)部時鐘系統(tǒng)、液晶數(shù)碼管顯示模塊、掃描鍵盤和無線模塊組成，所述以太網(wǎng)通信接口和計算機相連，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，總線通信接口用于總線數(shù)據(jù)處理、控制，音頻解碼接口用于接收，解調(diào)音頻時間信息，為內(nèi)部時鐘系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)，液晶數(shù)碼管顯示模塊用于顯示數(shù)據(jù)信息，掃描鍵盤用于輸入控制命令和數(shù)據(jù)，無線模塊用于接收和發(fā)送無線信息；動態(tài)焰火點火器包括總線通信接口、點火接口、檢測控制接口、馬達(dá)模塊、電源模塊，電源模塊和馬達(dá)模塊相連，對馬達(dá)模塊工作電源進行管理，馬達(dá)模塊用于控制馬達(dá)運動的起始和狀態(tài)，點火接口用以對點火通道進行加電斷電操作，檢測控制接口用以對點火通道連通、斷開進行判斷，總線接口用于總線數(shù)據(jù)處理、控制。
上述的動態(tài)焰火設(shè)計系統(tǒng)有如下技術(shù)特點
1.使用TimeCode進行同步為保證音樂播放和焰火燃放的完全同步，本系統(tǒng)采取 TimeCode進行時間同步。具體方法是，在音樂播放的右聲道插入表示時間信息的波形，左聲道保持音樂信息不變。這樣在播放左聲道音樂的同時，右聲道的波形通過有線或無線的方式傳輸?shù)絼討B(tài)焰火主機上，從而完成音樂和燃放的同步。本系統(tǒng)支持FSK方式的TimeCode 的解碼，也支持了 SMPTE國際通用TimeCode格式的解碼，滿足各種不同場合的音頻同步需要。
2.集成的系統(tǒng)環(huán)境本控制系統(tǒng)焰火燃放系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)集成在同一個系統(tǒng)中，統(tǒng)稱動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)。該集成包括兩個部分，第一是控制方式是集成的，動態(tài)焰火控制主機通過總線或者無線向動態(tài)焰火點火器發(fā)送命令，命令包括點火命令、測試命令和馬達(dá)運動命令，即動態(tài)焰火燃放主機通過同一條通信線路控制燃放系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)； 第二整個系統(tǒng)架構(gòu)是集成的，在動態(tài)焰火點火器上集成了燃放和馬達(dá)控制的全部功能，沒有引入其他控制設(shè)備。
本實用新型的有益效果是，可以實現(xiàn)動態(tài)焰火和音樂的完全同步，在傳統(tǒng)音樂焰火的基礎(chǔ)上，增加了動態(tài)的表現(xiàn)形式，增強了焰火的視覺沖擊力。


下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是動態(tài)焰火主機結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是動態(tài)焰火點火器結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
[0019]參見圖1，圖中動態(tài)焰火控制主機102，動態(tài)焰火點火器103是本實用新型的組成部分。根據(jù)動態(tài)焰火燃放的規(guī)模，計算機焰火設(shè)計軟件101設(shè)計了焰火燃放的方案，可以使用1到100臺動態(tài)焰火控制主機102，每一臺動態(tài)焰火控制主機102可以連接1到100臺動態(tài)焰火點火器103。
參見圖1，圖中動態(tài)焰火控制主機102也具有設(shè)計功能，可以將動態(tài)焰火的點火時間和運動特征通過掃描鍵盤202輸入，并通過IXD液晶顯示205提示編輯信息。在動態(tài)焰火規(guī)模比較小時，可以使用動態(tài)焰火控制主機102代替計算機焰火設(shè)計軟件101.
參見圖2，動態(tài)焰火控制主機由音頻處理模塊200，以太網(wǎng)通信接口 201，掃描鍵盤 202，動態(tài)焰火主機主板203，總線通信模塊204，IXD液晶顯示205，電源管理模塊206，無線通信模塊207以及系統(tǒng)時鐘208組成。其中以太網(wǎng)通信接口 201可以接收計算機焰火設(shè)計軟件101傳輸過來的燃放信息，并保存在動態(tài)焰火主機主板203上的FLASH中。音頻處理模塊200可以接收同步時間碼，并對時間碼進行分析轉(zhuǎn)化為時間信息，更新系統(tǒng)時鐘208， 保證動態(tài)焰火控制主機和音樂播放的時間一致。電源管理模塊206有外部交流電源和24V 蓄電池兩個供電通道，兩個供電通道都打開時，電源管理模塊206可以自動選擇電量高的做為供電通道。掃描鍵盤202用于切換動態(tài)焰火控制主機模式和輸入控制命令和數(shù)據(jù)。IXD 液晶顯示205用于顯示動態(tài)焰火控制主機狀態(tài)?？偩€通信模塊204和無線通信模塊207連接了動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器，將動態(tài)焰火控制主機的控制命令傳送給動態(tài)焰火點火器，并將動態(tài)焰火點火器的狀態(tài)傳回動態(tài)焰火控制主機。
參見圖3，動態(tài)焰火點火器由點火模塊300，總線通信模塊301，動態(tài)焰火點火器主板302，馬達(dá)模塊303，無線通信模塊304，點火通道測試模塊305以及電源模塊306組成。其中總線通信模塊301和無線通信模塊304接收動態(tài)焰火控制主機的命令，根據(jù)命令的類型通知不同模塊進行工作。收到點火命令時，調(diào)用點火模塊300進行點火，收到馬達(dá)控制命令時，調(diào)用馬達(dá)模塊303運動，收到檢測命令時，通知檢測電路對點火通道進行檢測并將檢測結(jié)果通過總線通信模塊301或無線通信模塊304返回給動態(tài)焰火控制主機。電源模塊306 為馬達(dá)提供電源。
參見圖2，以太網(wǎng)通信接口 201，本系統(tǒng)使用以太網(wǎng)接口連接動態(tài)焰火控制主機和計算機，即用網(wǎng)線將計算機和動態(tài)焰火控制主機相連，然后在動態(tài)焰火設(shè)計軟件101中連接以太網(wǎng)通信接口 201，燃放信息就由動態(tài)焰火設(shè)計軟件101下載到動態(tài)焰火控制主機上 102，下載完成后，IXD液晶顯示205會顯示下載結(jié)果。
參見圖2，音頻處理模塊200使用一個3芯卡龍和一個蓮花音頻座，可以接收同步時間信號，將時間信號解碼后，傳送給動態(tài)焰火主板203，動態(tài)焰火主板203可以根據(jù)解碼后的時間信號更新系統(tǒng)時鐘208，也能將信號通過以太網(wǎng)通信接口 201傳送到另一臺動態(tài)焰火控制主機上，使兩臺動態(tài)焰火主機時間同步。
參見圖2，總線通信模塊204使用兩個4芯卡龍，每個卡龍的2芯傳送電源給動態(tài)焰火點火器，2芯傳輸數(shù)據(jù)。這兩個卡龍都是獨自的總線設(shè)備，使用CAN總線控制芯片 SJA1000實現(xiàn)CAN總線通信。具有故障隔離的特征。
參見圖2，電源管理模塊206使用增強型功率MOS管SFP9644實現(xiàn)了 2個電壓源的無縫切換，保證系統(tǒng)的電力供應(yīng)。
參見圖3，點火通道馬達(dá)模塊303，通過控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，方向可以實現(xiàn)馬達(dá)連接平臺的平移，旋轉(zhuǎn)，擺動及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果。
參見圖3，點火通道馬大模塊303通過幾個馬達(dá)模塊的組合，可以實現(xiàn)運動效果的疊加，如擺動和上下移動的兩個平臺組合在一起，可以實現(xiàn)焰火燃放上下移動的同時還進行擺動的燃放效果。
動態(tài)焰火點火器電路分析
電源部分
動態(tài)焰火主機對動態(tài)焰火點火器遠(yuǎn)程供電，給動態(tài)點火器提供控制和點火的電源。線路損耗大。本系統(tǒng)選用電壓轉(zhuǎn)換效率高的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片LM2575-5，將+24V的電壓轉(zhuǎn)換為+5V的電壓輸出為系統(tǒng)供電。
單片機與CAN芯片
本系統(tǒng)采用單片機為帶CAN總線接口的ATMEL系列的芯片，并采用的晶振頻率為 1. 8432MHZ的晶振為CAN通信提供時鐘。本系統(tǒng)采用的ATMEL芯片自帶CAN接口，不需要外接CAN總線控制器，增加了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了成本。為實現(xiàn)各個節(jié)點之間的CAN通信，使用CAN總線收發(fā)器TJA1040進行數(shù)據(jù)收發(fā)、緩沖，在TJA1040中，STB引腳為使能設(shè)置引腳， 置低便能使能CAN總線收發(fā)器，其6、7腳分別接一個5R1電阻，起限流作用，保護TJA1040 免受過流沖擊；CANH和CANL與地之間分別并聯(lián)一個30pF的電容，可以濾除總線上的高頻干擾和一定防電磁輻射能力；在兩根CAN總線接入端和低之間分別反接一個TVS保護二極管，當(dāng)總線上出現(xiàn)負(fù)高壓時，通過二極管導(dǎo)通可起到一定的過壓保護作用。。
單片機與馬達(dá)驅(qū)動芯片
馬達(dá)驅(qū)動芯片采用由美國半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電機驅(qū)動的H型組件LMD18200。LMD18200集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件，最大輸出電流峰值為6A， 連續(xù)輸出電流達(dá)3A，工作電壓高達(dá)55V，該功率器件與主處理器、電機和增量型編碼器構(gòu)成一個完整的運動控制系統(tǒng)。為減少馬達(dá)轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的噪聲干擾以及工作時對電源電壓、電流的高需求，對馬達(dá)電路采用單獨的24V供電系統(tǒng)。
單片機與地址碼解碼電路
每個動態(tài)焰火點火器都應(yīng)有自己獨立、唯一的地址碼，地址碼采用兩個日本日開公司(nikkai)的4位旋轉(zhuǎn)撥動開關(guān).通過解碼撥動開關(guān)的數(shù)字序號得到動態(tài)焰火點火器唯一的地址。撥動開關(guān)在撥動時可以產(chǎn)生不同的數(shù)字序號，單片機IO 口通過讀取此數(shù)字序號進行軟件解碼。本系統(tǒng)兩個撥動開關(guān)實現(xiàn)00-99號地址的譯碼。
單片機IO 口驅(qū)動的點火電路
使用HEF4514譯碼器驅(qū)動16路點火，此譯碼器能產(chǎn)生16路獨立的通道，但驅(qū)動能力有限，在后一級電路中加入電壓驅(qū)動型芯片MOS管可以解決驅(qū)動能力低的問題。當(dāng)對某一路通道進行檢測時，單片機通過譯碼器使能某一路通道，使其打開，再通過單片機IO 口讀取檢測口，判斷其電平狀態(tài)，如果為低電平表示此通道為通，反之為不通。當(dāng)對某一路通道進行點火時，首先單片機通過譯碼器使能相對應(yīng)的通道，再打開送電電源開關(guān)，這樣電源流過此通道便進行點火。
AT90CAN32為高性能、低功耗嵌入式芯片，負(fù)責(zé)動態(tài)焰火點火器的控制與計算。
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權(quán)利要求
1.一種動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，其特征是包括動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器兩部分，動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器之間通過總線或者無線進行通信，動態(tài)焰火控制主機由以太網(wǎng)通信接口、總線通信接口、音頻解碼接口、內(nèi)部時鐘系統(tǒng)、液晶數(shù)碼管顯示模塊、掃描鍵盤和無線模塊組成，所述以太網(wǎng)通信接口和計算機相連，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)， 總線通信接口用于總線數(shù)據(jù)處理、控制，音頻解碼接口用于接收，解調(diào)音頻時間信息，為內(nèi)部時鐘系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)，液晶數(shù)碼管顯示模塊用于顯示數(shù)據(jù)信息，掃描鍵盤用于輸入控制命令和數(shù)據(jù)，無線模塊用于接收和發(fā)送無線信息；動態(tài)焰火點火器包括總線通信接口、點火接口、檢測控制接口、馬達(dá)模塊、電源模塊，電源模塊和馬達(dá)模塊相連，對馬達(dá)模塊工作電源進行管理，馬達(dá)模塊用于控制馬達(dá)運動的起始和狀態(tài)，點火接口用以對點火通道進行加電斷電操作，檢測控制接口用以對點火通道連通、斷開進行判斷，總線接口用于總線數(shù)據(jù)處理、控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，其特征是動態(tài)焰火控制主機通過總線或者無線向動態(tài)焰火點火器發(fā)送命令，命令包括點火命令、測試命令和馬達(dá)運動命令，即動態(tài)焰火燃放主機通過同一條通信線路控制燃放系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，其特征是動態(tài)焰火點火器集成了焰火點火以及焰火所處平臺的運動效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)，其特征是動態(tài)焰火點火器通過控制馬達(dá)模塊的轉(zhuǎn)速、角度、時間實現(xiàn)馬達(dá)連接平臺出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、擺動、平移及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果。
專利摘要
一種能實現(xiàn)動態(tài)焰火燃放的動態(tài)焰火燃放系統(tǒng)。主要分為動態(tài)焰火控制主機和動態(tài)焰火點火器兩部分，動態(tài)焰火控制主機接收并保存計算機上焰火設(shè)計軟件傳輸?shù)狞c火數(shù)據(jù)。動態(tài)焰火控制主機通過通信線纜向動態(tài)焰火點火器發(fā)送控制命令。動態(tài)焰火點火器包括點火模塊和馬達(dá)運動模塊，焰火固定在馬達(dá)運動模塊控制的平臺上，根據(jù)動態(tài)焰火控制主機的命令，進行焰火的點火以及馬達(dá)運動模塊控制平臺的平移，旋轉(zhuǎn)，擺動及多種運動效果疊加產(chǎn)生的復(fù)合運動效果，達(dá)到焰火燃放時出現(xiàn)的色彩、閃光、聲音、煙霧和焰火所處平臺運動相結(jié)合的動態(tài)的焰火效果。
文檔編號F42B4/00GKCN202153118SQ201120105126
公開日2012年2月29日 申請日期2011年4月12日
發(fā)明者劉磊, 彭軍, 彭澤彪 申請人:長沙詩格煙花燃放設(shè)備有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan