专利名称：一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术、视频技术与魔术表演技术，具体地，涉及一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统。
背景技术：
随着电子技术的不断发展，计算机自动控制技术与图形学技术正在越来越广泛地被应用到各个行业领域。近年来，除了传统工业、电视行业上的应用之外，自动控制技术正在越来越多的应用到艺术表演上，它们逐渐也成为了艺术表演的手段甚至成为真正的表演形式。例如自动化在灯光控制上的广泛应用使得晚会节目拥有了更加绚丽的灯光，而自动化的舞台设计更是让节目的表现形式愈加丰富起来。图形、图像识别系统也在人脸识别、指纹识别等各种领域，但还很少涉足表演行业。近几年，中国的魔术事业蒸蒸日上，中国杂技家协会主办了一系列魔术盛会，并成功申办被誉为魔术界的奥林匹克的2009FISM国际魔术大会。此期间，国内的魔术人才辈出，节目不断的推陈出新，逐渐恢复了中国魔术昔日的辉煌。但是在科技含量上，中国戏法一直与欧美一些国家存在着很大的差距。在国外魔术市场上，电子技术、控制技术、声光技术及视频技术越来越多地应用在大型幻术及近距离魔术的道具设计中，使魔术表演走进了科技时代。就广义来说，凡是呈现于视觉上不可思议的事，都可称之为魔术。魔术作为一个保密的艺术形式，常人很少可意涉足其中，对其发展与其所包含的内容也是知之甚少。其实，为了达到人们视觉上的魔术效果，魔术舞台上不仅仅需要娴熟的手法，更重要的是道具一尤其是有一定技术含量的道具协助魔术表演者达到魔术效果。近几年来，越来越多的魔术厂商和魔术公司将最新的科技成果运用到魔术表演中来，其中以机械的自动控制与声画的结合最为普遍。其中不少成果已经广泛运用到其他的行业领域，例如人体飞翔魔术技术经过简化，已经很广泛地应用到电影电视的特技拍摄中。这样的例子还有很多，鉴于版面限制及其他特殊原因，这里就不详细的一一列举了。总之，中国国内的魔术在国际环境的推动下发展很快，各魔术团体在科技与艺术的结合上正在逐渐加大投入，中国的魔术事业必将掀起一次科技革命！在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在表演者手动工作量大、节目内容单调、可操作性弱与可靠性低等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，以实现表演者手动工作量小、节目内容丰富、可操作性强与可靠性高的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，包括第一魔术桌、第二魔术桌与马达；在所述第一魔术桌的桌面上，间隔放置有第一道具、控制按键与第二道具；在所述第二魔术桌的桌面上，放置有自动控制集成单元、以及与所述自动控制集成单元配合设置的显示屏；在所述第二魔术桌的桌面下，放置有计算机；所述第二道具，通过第一隐形线，分别与马达及自动控制集成单元连接；所述控制按键，通过第二隐形线，与计算机连接；所述计算机，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接。进一步地，上述基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，还包括遥控器，所述遥控器与自动控制集成单元无线连接。进一步地，所述自动控制集成单元包括单片机，与所述单片机配合连接的电信号/物理信号转换元件，与显示屏配合连接的VGA接口，以及与马达配合连接的型号为 MCT1413P的驱动芯片。进一步地，所述单片机的型号为89C52。进一步地，所述马达为微型直流式电动马达。进一步地，与所述第一道具及第二道具相配合，分别设有型号为AU-1624P的直流吸盘式电磁铁、以及型号为TAU-0730的直流微型伸缩式电磁铁。进一步地，与所述第一道具相配合，还设有弹簧。进一步地，所述第一道具为牛奶杯或扑克牌盒，所述第二道具为丝绸手帕。本发明各实施例的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，由于包括第一魔术桌、第二魔术桌与马达；在第一魔术桌的桌面上，间隔放置有第一道具、控制按键与第二道具；在第二魔术桌的桌面上，放置有自动控制集成单元、以及与自动控制集成单元配合设置的显示屏；在第二魔术桌的桌面下，放置有计算机；第二道具，通过第一隐形线，分别与马达及自动控制集成单元连接；控制按键，通过第二隐形线，与计算机连接；计算机，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接；可以将演员表演、自动控制及图像识别有机的融合在一起，通过电视视频的表现形式，加入演员的自身表演，更多地解放表演者，让其在魔术表演中更多地解放双手的束缚；在表演时，只需点击按键，便开始启动自动控制集成单元的控制程序，控制程序按照预先的设定对各元件的驱动电路发出指令，完成一系列的机械动作；从而可以克服现有技术中表演者手动工作量大、节目内容单调、可操作性弱与可靠性低的缺陷，以实现表演者手动工作量小、节目内容丰富、可操作性强与可靠性高的优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中
图1为根据本发明基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统的布局示意图； 图2为根据本发明基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统的第一控制方法流程示意图3为根据本发明基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统的第二控制方法流程示意图。结合附图，本发明实施例中附图标记如下1-第一道具；2-控制按键；3-第二道具；4-马达；5-遥控器；6-显示屏；7-单片机； 8_计算机。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。根据本发明实施例，如图1-图3所示，提供了一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统。如图1所示，本实施例包括第一魔术桌、第二魔术桌、遥控器5与马达4;在第一魔术桌的桌面上，间隔放置有第一道具1、控制按键2与第二道具3 ；在第二魔术桌的桌面上，放置有自动控制集成单元、以及与自动控制集成单元配合设置的显示屏6 ；在第二魔术桌的桌面下，放置有计算机8 ；第二道具3，通过第一隐形线，分别与马达4及自动控制集成单元连接；控制按键2，通过第二隐形线，与计算机8连接；计算机8，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接；遥控器5与自动控制集成单元无线连接。这里，第一至三隐形线(Invisible Thread)，均为魔术专用。在上述实施例中，自动控制集成单元包括单片机7，与单片机7配合连接的电信号 /物理信号转换元件，与显示屏6配合连接的VGA接口，以及与马达4配合连接的型号为 MCT1413P的驱动芯片。在上述实施例中，单片机7的型号为89C52，马达4为微型直流式电动马达4 ；与第一道具1及第二道具3相配合，分别设有型号为AU-1624P的直流吸盘式电磁铁、以及型号为TAU-0730的直流微型伸缩式电磁铁；与第一道具1相配合，还设有弹簧；第一道具1为牛奶杯或扑克牌盒，第二道具3为丝绸手帕或有线电话。上述实施例的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，在自动控制技术和视频技术的协助下，将演员表演、自动控制及图像识别有机的融合在一起，通过电视视频的表现形式，加入演员的自身表演，来设计一套魔术道具，完成一套完整的创新魔术节目上述实施例所选用的机械元件基本均为电子元器件，包括马达4、电磁铁等，外加一些弹簧、魔术专用的隐形线(Invisible Thread)等配件；可以更多地解放表演者，让其在魔术表演中更多地解放双手的束缚，打破以往“魔术师手快”的传统观念，让魔术节目内容更加丰富、效果更加神奇。具体地，由于魔术的特殊需要，对机械元件的要求有一定限制，而且考虑到魔术表演的特殊性，即“魔术为一次性艺术”，在表演中的失误是不可挽回的，具有一定风险，因此可靠性至关重要。在设计中，应该力求简洁，杜绝复杂的机械结构，以提高可操作性和可靠性；而芯片的选择要符合外围机械、电子原件的特性。具体实施时，要根据需要选取不同的器件，来完成既定的目标。元器件的选用一方面要有能力完成要求，实现所需要的功能；另一方面，器件的选取要适中，不宜过高，因为性能过高会造成不必要的浪费，而且越精密的器件稳定性相对更低一些；为了提高适用性兼顾可靠性，要选取性能合适的元器件。在上述实施例中，马达4控制Invisible Thread连接的丝绸手帕，要求其有较高的转速和较小的牵引力，因此选取微型直流式电动马达4，工作电压5V，转速1800转。
另外，需要控制两个直流式电磁铁。考虑使用两种类型的电磁铁第一种为 AU-1624P型直流吸盘式电磁铁，工作电压12V，工作电阻8. 8 Ω，额定电流136mA，行程 0-3mm,吸引力500g ；另一种为TAU-0730型直流微型伸缩式电磁铁，工作电压12V，工作电阻 18 Ω，额定电流666mA，行程O-lOmm，吸引力IOOOg ；两种电磁铁额定电压相同，需要实现的效果为弹开扑克牌盒或断开电话线。其中，弹开扑克牌盒需要较大行程、断开线需要较大吸引力，因此选取TAU-0730型直流微型伸缩式电磁铁更为符合设计要求。同时，上述实施例需要一路复合视频信号和一路VGA信号的切换，通过VGA接口输出。另外需要遥控原件作为遥控形式的程序启动信号。由于选取了工作电压在5V以上的机械和电子元件，且工作电流较大，不能够直接用单片机7的输出电平脉冲作为驱动电源。因此需要采用MCT1413P芯片的输出管脚作为 5V电动马达4的驱动电源。而12V电磁铁需要由MCT1413P芯片控制两个相同型号的继电器作为电磁铁的电源开关，实现对TAU-0730型直流微型伸缩式电磁铁的驱动。89C52 是一种可编程可擦除只读存储器(FPEROM — FaIsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CM0S8位微处理器，俗称单片机7。单片机 7的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中。89C系列单片机7为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。型号为89C52的单片机7，主要管脚功能如下:Ρ3· 0 RXD (串行输入口) ；Ρ3. 1 TXD (串行输出口);P3.2 /INTO (外部中断0);P3. 3 /INTl (外部中断1);P3. 4 TO (记时器0外部输入);P3.5 Tl (记时器1外部输入);P3.6 /WR (外部数据存储器写选通);Ρ3. 7 /RD (外部数据存储器读选通)；Ρ3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。由于需要遥控模块对单片机7进行输入控制，要应用到单片机7的两个中断源，同时要有3个输出管脚作为控制信号；考虑到以上需要，选用89C52型号的单片机7，作为整体的控制中心。如图2所示的控制方式，是最简单而可靠性最高的时序程序设计方案。用户不可修改源程序，也不可修改各硬件资源的运动情况。源程序设置好单片机7各管脚输出脉冲的间隔时间，在程序运行后自动给出脉冲信号，通过MCT1413P芯片驱动个硬件资源进行顺序动作。此种设计方法简便易行，不需要输入设备，可靠性强。在程序编写前，即时间的设定前，需要人工地计算好各个机械元件运行的顺序、间隔时间、运行时间，然后一一预设在程序中。在表演时，只需点击按键，便开始启动程序，程序按照预先的设定对各元件的驱动电路发出指令，完成一系列的机械动作。程序结束后机械运行也随之结束。下一次点击确认键后再次重复相同的流程。这是最简单的时序控制方式流程，也是后面将要设计的两种更高级的程序结构的基础。这种程序结构没有密码的设置，使用者只有一个按键可以操控，而且操控方式也是单一的。只需按下，即开始运行程序，程序运行结束后再次按键则将重复同样的程序。这种控制方式的缺点是显而易见的，即其灵活性较差，流程无法修改，使用者必须提前确认自己的表演需要，确认后将永远表演同样的魔术节目流程，无法修改，因此很难市场化。
如图3所示的控制方法，这种改进的时序程序设计思路免去了用户繁琐的输入步骤，同时减小了因时间记录误差带来的不同步。为了提高可操作性和可靠性，设计了这种单一按键的输入方式，即用一个按键(可以是遥控按键)来完成全部的输入工作。在这种设计思路下，单片机7可以直接从微机获取同步时钟信号，由单片机7自行记录时间流逝的长短。在选择硬件资源调用顺序和确认计时开始后，单片机7将开始记录时间，之后每一次接收到中断源给出的脉冲信号单片机7都将记录两次按键的间隔时间，作为程序运行时输出管脚给出的脉冲信号时间间隔。这样一来就确保了时间的准确性，避免了人为的时间输入误差。在连续输入6位密码后(或连按6次控制键后)，系统即进入编写模式。再次按下确认键，单片机7选择第一次触发的外围设备。外围设备在上述实施例中共包括3个，分别设为编号1、2、3，则单片机7选择设备的方式为在三秒钟内连续按下控制键的次数。在每次按键后，单片机7会自动记录接下来三秒钟内按键的次数，一下即为对第1号元件进行触发，以此类推；四下即为确认。在确认后，单片机7不再记录一段时间内的按键次数，在再次按键后进入计时状态。此时将按照之前设定好的驱动顺序为每一次间隔设定时间。每一次按下确定建，都会记录本次按键和上次按键之间的时间差，一次记录为T1、T2、T3……Τη，全部设定结束后再次确认即进入动作模式，单片机7输出管脚将按照之前设定的顺序和时间逐个输出各外围设备的驱动信号。对于使用者来说，他只需提前设定表演顺序，再演示一遍即可，即在每次需要运行外围设备的时候按下确认键即可。这样避免了由于人工计时和单片机7及时之间的差别所带来的误差，是实践输入更加人性化，提高了表演的可操作性和可靠性。在每次表演后，可以再次按确认重复之前的运行程序，也可以连按6位密码，进入下次的设备顺序选择和运行时间的设定。密码的引入提高了安全性。89C52型号的单片机7具备两个外部中断Ρ3. 2和Ρ3. 3(12、13引脚)、两个定时中断Ρ3.4和Ρ3.5 (14、15引脚)。选取RX-2B五个输出端引脚中的四个，与单片机7该四个引脚向连，便可以将RX-2B的输出电平作为单片机7的中断源，多单片机7进行输入操作及多种控制。上述实施例中将RX-2B的6、7管脚分别与单片机7的分别与89C52单片机7的 12、13引脚相连，将RX-2B的10、11管脚分别与单片机7的分别与89C52单片机7的14、15 引脚相连。视频播放如果采用普通的视频播放器，则很难实现与自动控制程序的同步运行。 因此考虑调用Visual Basic中的AVI格式视频播放插件，同时加入控制程序使视频播放与其他程序同步协同工作。这样，就可以在源程序中设置视频部分和物理机部分同时开启程序，同步运行。与此同时，将产生新的问题，即接下来引出的第四部分复合视频信号与VGA通路输出与自动切换的解决方案。在上述实施例中，魔术表演的第一步为魔术师手持家用式DV摄像机，拍摄表演现场的画面。在用黑布盖住摄像机后，摄像机会消失掉，然后转入提前录制好的视频内容。其中播放的视频内容需要通过Vb编写的播放程序来播放，在播放的同时协同运行自动控制程序以达到画面于机械设备的同步运行。在这个前提下，视频画面势必通过计算机8的VGA 接口输出。因此需要一个切换器，至少包括一路VGA输入、一路复合视频信号输入、一路VGA 输出和一路控制信号；控制信号由单片机7给出，主要控制VGA信道和复合视频信号的选ο在上述实施例中，采用了 1路视频输入、1路S端子输入、1路VGA信号输入、3路输入可以切换、1路VGA信号输出。因此可以完成一路由家用DV摄像机(或家用照相机)给出的复合视频信号和一路由计算机8给出的VGA信号的同时输入和通路切换输出，将DV和计算机8同时连接到液晶显示器进行图像输出。该视频信号切换器采用DC-5V电源，并使用USB供电，可直接接驳供视频播放用的计算机8的USB接口 ；视频信号格式转换_将CVBS、S-VIDE0信号转换为倍频处理的高分辨率的VGA信号；支持多种输入信号格式-CVBS、S-VIDEO、VGA，支持PAL/NTSC两种彩色制式自动识别；支持输出分辨率800Χ600@60ΗΖ，800Χ600@75ΗΖ，1024Χ 768060ΗΖ ；可以将画面连接到纯平显示器或者液晶显示器；连接完成后，可通过89C52单片机7的输出管脚提供控制信号，实现不同信号的切换。上述实施例的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，具有以下特点⑴ 机械元件与芯片选用整体设计方案；⑵自动控制的三种流程形式不可修改的控制程序、 逐步设定时间的控制程序、面向用户的单一按键直接输入控制程序；⑶遥控方式的选择 SC2262与SC2272遥控解码集成电路、ΤΧ-2Β与RX-2B遥控解码集成电路、利用遥控模块输出电平作为单片机7中断源的控制方法、视频与自动控制模块的同步；⑷复合视频信号与 VGA同路输出与自动切换的解决办法。综上所述，本发明各实施例的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，由于包括第一魔术桌、第二魔术桌与马达；在第一魔术桌的桌面上，间隔放置有第一道具、控制按键与第二道具；在第二魔术桌的桌面上，放置有自动控制集成单元、以及与自动控制集成单元配合设置的显示屏；在第二魔术桌的桌面下，放置有计算机；第二道具，通过第一隐形线，分别与马达及自动控制集成单元连接；控制按键，通过第二隐形线，与计算机连接； 计算机，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接；可以将演员表演、自动控制及图像识别有机的融合在一起，通过电视视频的表现形式，加入演员的自身表演，更多地解放表演者，让其在魔术表演中更多地解放双手的束缚；在表演时，只需点击按键，便开始启动自动控制集成单元的控制程序，控制程序按照预先的设定对各元件的驱动电路发出指令，完成一系列的机械动作；从而可以克服现有技术中表演者手动工作量大、节目内容单调、可操作性弱与可靠性低的缺陷，以实现表演者手动工作量小、节目内容丰富、可操作性强与可靠性高的优点。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，包括第一魔术桌、 第二魔术桌与马达；在所述第一魔术桌的桌面上，间隔放置有第一道具、控制按键与第二道且.Z、 9在所述第二魔术桌的桌面上，放置有自动控制集成单元、以及与所述自动控制集成单元配合设置的显示屏；在所述第二魔术桌的桌面下，放置有计算机；所述第二道具，通过第一隐形线，分别与马达及自动控制集成单元连接；所述控制按键，通过第二隐形线，与计算机连接；所述计算机，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接。
2.根据权利要求1所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，还包括遥控器，所述遥控器与自动控制集成单元无线连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，所述自动控制集成单元包括单片机，与所述单片机配合连接的电信号/物理信号转换元件，与显示屏配合连接的VGA接口，以及与马达配合连接的型号为MCT1413P的驱动芯片。
4.根据权利要求3所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，所述单片机的型号为89C52。
5.根据权利要求1所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，所述马达为微型直流式电动马达。
6.根据权利要求1所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，与所述第一道具及第二道具相配合，分别设有型号为AU-1624P的直流吸盘式电磁铁、 以及型号为TAU-0730的直流微型伸缩式电磁铁。
7.根据权利要求1所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，与所述第一道具相配合，还设有弹簧。
8.根据权利要求1、6或7所述的基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，其特征在于，所述第一道具为牛奶杯或扑克牌盒，所述第二道具为丝绸手帕。
全文摘要
本发明公开了一种基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，包括第一魔术桌、第二魔术桌与马达；在第一魔术桌的桌面上放置有第一道具、控制按键与第二道具；在第二魔术桌的桌面上放置有自动控制集成单元与显示屏；在第二魔术桌的桌面下，放置有计算机；第二道具，通过第一隐形线，分别与马达及自动控制集成单元连接；控制按键，通过第二隐形线，与计算机连接；计算机，通过第三隐形线，与自动控制集成单元连接。本发明所述基于自动控制及视频技术的魔术道具控制系统，可以克服现有技术中表演者手动工作量大、节目内容单调、可操作性弱与可靠性低等缺陷，以实现表演者手动工作量小、节目内容丰富、可操作性强与可靠性高的优点。
文档编号G05B19/042GK102360188SQ20111020409
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者王挥琴, 董跃 申请人:中国传媒大学