摘 要： 簡要綜述發(fā)光服裝的用途。設計了含有發(fā)光服裝的無線控制單元模塊，采用C51語言開發(fā)了應用程序。實現(xiàn)了上位機與單片機之間的無線數(shù)據(jù)傳輸、遙控切換曲目以及樂譜即時同步控制。
關鍵詞： 微處理器；電致發(fā)光服；無線通信；同步控制
發(fā)光服裝是帶有發(fā)光器件的電子服裝，可應用于各類演出或娛樂活動。在國內(nèi)，發(fā)光服裝已經(jīng)應用于奧運會和部分大型體育表演演出。目前，人們設計出形形色色的發(fā)光服裝，例如：環(huán)衛(wèi)工人、收費站工作人員夜間工作服常帶有發(fā)光器件。事實上發(fā)光服裝會給晚上工作的工人生命安全帶來保障。
在各類演出中，音樂常作為各類團體操或演出的同步控制信號，演員按照音樂的內(nèi)容變更動作。目前多數(shù)演出的發(fā)光服裝是由演員人工控制的，對于同步控制程度高的情況采用人工控制時常會導致發(fā)光服裝控制失誤。本文主要研究帶有無線通信模塊的發(fā)光服裝控制單元設計以及與音樂同步的控制技術。本文討論的內(nèi)容是來自大學生科學訓練項目“電致發(fā)光服裝的創(chuàng)意設計”，并得到學校的課題資助。
該課題的主要研究具有無線同步控制功能的發(fā)光服裝，該類服裝主要用于演出活動。本文將主要討論發(fā)光服控制單元的硬件、軟件設計和音樂播放器同步的發(fā)光服裝的控制方法。
1 音樂播放與同步控制方案
發(fā)光服裝與音樂同步播放的實現(xiàn)方案可以是：（1）樂曲切換式同步控制；（2）音符即時同步控制；（3）音頻信號識別的同步控制。
樂曲切換式同步控制通常是指下位機存儲若干樂曲；上位機或遙控單元發(fā)出切換樂曲的指令，下位機接收到指令后切換到相應的樂曲，開始播放同時按照樂譜更新LED的顯示。
音符即時同步控制是指上位機通過無線模塊逐條發(fā)送音符的指令，下位機接收到音符后，即時按照音符播放音樂同時更新LED的顯示。
音頻信號識別的同步控制是指在播放音樂的環(huán)境下，下位機采集到音頻信號，在線處理識別樂譜，并按照樂譜更新LED的顯示。
音頻信號識別的同步控制需要下位機具有數(shù)據(jù)采集和實時樂譜識別功能。從較為復雜的音頻信號提取出樂譜本身就是還沒有完全解決的技術課題。因此本文主要討論前兩種音樂同步播放與控制方案。
2 控制單元的硬件設計
根據(jù)設計要求，設計了具有無線通信功能的控制單元。在點控的情況，如圖1所示整個系統(tǒng)只包括一臺上位機控制單元和一個無線發(fā)光服裝控制單元。圖1中上位機控制單元主要包括筆記本電腦、USB轉(zhuǎn)RS232適配器和無線通信模塊。圖2是發(fā)光服裝無線控制單元的硬件功能方框圖，主要部件有：單片機最小系統(tǒng)、LED驅(qū)動電路和無線通信模塊。圖2中無線通信模塊采用桑銳公司生產(chǎn)的無線模塊，最大通信速率是19 200 b/s，傳輸距離約為300~500 m。采用不同的跳線，可連接RS232接口或單片機串口。通過跳線，還可以調(diào)整發(fā)射中心頻率、通信速率、數(shù)據(jù)包的格式等通信參數(shù)。
當無線模塊接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)單片機串口發(fā)出串口中斷，啟動串口中斷子程序，將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。主程序掃描發(fā)現(xiàn)接收的數(shù)據(jù)，經(jīng)解碼，調(diào)用音樂播放、LED花型控制子程序播放音樂和更新LED琴鍵的花型。單片機的音樂播放問題在參考文獻[3]中有詳細討論，并給出相應的源程序。在此基礎上，編制和調(diào)試本控制單元的音樂播放子程序。
4 控制單元的測試與應用
發(fā)光服裝的無線控制單元經(jīng)實際測試能夠達到預定的設計要求。實驗結果表明上位機與下位機距離在200 m之內(nèi)能有效實現(xiàn)控制。無線控制響應速度迅捷，可以有效實現(xiàn)樂曲切換或樂譜即時同步控制播放。上述兩種工作模式可以互相切換。下面簡述每種工作模式的具體工作過程。
樂曲切換：能通過無線遙控模塊上A、B、C、D 4個獨立按鍵來選擇播放的曲目，在播放音樂的同時，14路LED音符能與音樂同步。
音符即時同步控制：上位機通過無線通信模塊每發(fā)送一個音符，如果接收正常在下位機的串口會產(chǎn)生串口中斷，接收到音符后程序自動播出相應音符，并使對應的14路LED燈條點亮。
本文簡要綜述發(fā)光服裝的用途。結合發(fā)光演出服裝的實際需要，設計了發(fā)光服裝的無線控制單元。在集成開發(fā)環(huán)境KEIL下用C語言開發(fā)了應用程序。實現(xiàn)了上位機與控制單元之間的無線數(shù)據(jù)傳輸、遙控切換曲目以及樂譜即時同步控制，即能根據(jù)當前收到的音符調(diào)整LED燈條閃亮狀態(tài)與同步播放音樂。
參考文獻
[1] 上海桑銳電子科技有限公司.SRWF-1（V6.1）無線模塊使用說明書[Z].2013.
[2] 雁翎電子.實驗26PC串口控制單片機流水燈，V1.0[Z].2013.
[3] 佚名.單片機音樂播放系統(tǒng)[DB/OL].[2013-11-01]http：//www.doc88.com/p-119719571042.html.