舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现

舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现

Prepared on 22 November 2020

舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现

摘要：追光灯作为一种重要的灯光配置，直接影响到舞台的艺术效果。本文介绍的舞台灯光控制系统实现了舞台上利用追光灯来跟踪演员的移动。该系统的实现很好地完成灯光随动功能，降低演出成本，节省人力、物力，完善舞台灯光技术中追光灯的功能和自动化控制的程度。文章介绍了舞台中追光灯控制系统的设计方案的原理、总体结构及特点，并对该系统开发中的一些技术上的实现进行了详细阐述。

关键字：舞台灯光系统追光灯鼠标摄像头TheRealizationofAutomaticTrackingFunctionofTheSpotlightLampi

nStageLightingSystem

Abstract：

Thespotlightlamp,asanimportantlightin gconfiguration,’,andcanreducethe performancecost,概述

追光灯的运用是舞台艺术中不可或缺的重要手段，达到突出重点、塑造人物形象、烘托环境气氛的目的。本文提出舞台灯光随动系统的一些方案设想及实现的方式。该系统的实现很好地完成灯光随动功能，降低演出成本，节省人力、物力，完善舞台灯光技术中追光灯的功能和自动化控制的程度。

2舞台追光灯跟踪系统的设计方案

一种实用的舞台灯光随动系统的总体结构如图1所示。利用摄像头与主机的串口（USB）连接，系统运行专用驱动软件后，屏幕上显示出活动的视频图像。屏幕的下端建立一个VB应用软件的界面，设置一些命令控件和状态控件。工作

人员根据屏幕上演员的位置情况移动鼠标，将位置信息通过单片机处理部件传送到电脑追光灯来控制光斑对准演员。下面就该方案的软、硬件的设计作一介绍。

图1舞台灯光随动系统

3单片机跟踪定位子系统的设计

单片机与PS2鼠标（TP8472）、主机接口的电路图（见图2）

图2单片机与PS2鼠标、主机接口的电路图

单片机与PS/2鼠标的通讯

3.2.1 PS/2鼠标的工作原理

目前大多数计算机与鼠标的连接采用PS/2协议。其特点：

✧主机与PS/2鼠标之间为双向同步串行通讯，即鼠标可以发送数据到主机，

主机也可以发送数据到鼠标；

✧主机在总线上具有优先控制权。只要将时钟线拉低，任何时候均可以禁

止鼠标的发送；

✧通讯过程中，发送/接受每帧数据所需的时钟信号均由鼠标产生；

✧传送一个字节数据需要11位（一帧）来实现：1个起始位（低电平有

效）、8个数据位（低位在前）、1个奇校验位和1个停止位（高电平有

效）；在DATA线上每传送一位，鼠标下拉一次CLK线；

✧电气接口包括：+5V、电源地及两条信号线（CLK时钟信号线和DATA数据

信号线）；

✧CLK时钟信号线和DATA数据信号线均为双向、集电极开路结构。端口空闲

时，为高电平；

3.2.2单片机与鼠标的通讯

表1单片机向鼠标发送命令或叁数的通讯过程

单片机鼠标

（初始状态：CLK时钟信号线和DATA数据信号线均为高电平）

1)把时钟线拉低至少100微秒（主机请求传送）

2)把数据线拉低（起始位）

3)释放时钟线4)把时钟线拉低

5)发送一个数据位6)释放时钟线（读取一个数据位）

（重复4-6步，发送剩下的7个数据位、1个校验位及1个停止位。

发送规律：鼠标拉低时钟线时，主机发送一个数据位；鼠标释放时钟线时，读取一个数据位；）

7)把数据线拉低

8)把时钟线拉低

9)释放数据线和时钟线（应答）

10)把时钟线拉低（禁止鼠标工作，主机准备接收）

表2鼠标向单片机发送数据的通讯过程

鼠标单片机

（初始状态：CLK时钟信号线和DATA数据信号线均为高电平）

1)发送一个数据位

2)把时钟线拉低

3)释放时钟线（读取一个数据位）

（重复1-3步，发送8个数据位、1个校验位及1个停止位。

发送规律：鼠标拉低时钟线时，主机读取一个数据位；鼠标释放时钟线时，发送一个数据位；）

4）把时钟线拉低（禁止鼠标发送直到主机准备好接收）

鼠标的工作模式

鼠标有四种标准的工作模式

复位（Reset）模式：鼠标在加电或收到复位指令FFH后进入该模式；鼠标执行自检并进行初始化设置。设置的默认值为：采样速率100采样点/秒，分辨率4个计数值/mm，非自动速度、流模式，禁止数据报告。然后鼠标回送代码FAH，AAH，00H 响应。第一个字节FAH表示对主机命令的响应；第二个字节AAH表示完成命令，

若为FCH表示出错，主机收到后需要重新给鼠标发复位指令；第三个字节00H表示鼠标的设备号ID。

流（Stream）模式：Reset执行后的缺省模式，也是多数软件使用鼠标的模式。流模式中，一旦鼠标检测到位移或按键状态的改变就会发送位移数据包。发送速率可编程，缺省值是100采样点/秒。主机的EAH命令可以使鼠标从其它模式进入流模式。

遥控（Remote）模式：仅在主机请求数据时鼠标才报告位移和按键状态.主机可通过EBH指令获得数据。

卷绕（Wrap）模式:鼠标收到的每个字节都会回送主机，亦称回声模式。但复位指令FFH及复位卷绕指令ECH作为有效的命令执行。

鼠标的命令描述

PS/2鼠标有16种有效命令。接收系统有效命令后，鼠标控制器首先以FAH代码响应（除重发命令外）。

HexCodeCommandEM84502echocode

FF复位（Reset）FA,AA,00

FE重发（Resend）XX,(XX,XX)

F6默认（SetDefault）FA

F5禁止（Disable）FA

F4允许（Enable）FA

F3,XX采样速率（SetSamplingRate）FA,FA

F2读设备号（ReadDeviceType）FA,00

F0遥控模式（SetRemoteMode）FA

EE卷绕模式（SetWrapMode）FA

EC复位卷绕模式（ResetWrapMode）FA

EB读数据（ReadData）FA,XX,XX,XX

EA流模式（SetStreamMode）FA

E9状态请求（StatusRequest）FA,XX,XX,XX

E8,XX精度（SetResolution）FA,FA