一种基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统。

背景技术：

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

ZigBee是一种便宜的低功耗物联网组网技术，本实用新型基于这种技术开发了的基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统，能够实时监控现场音乐情况、根据现场自动匹配和适用相应舞台灯效果、监控现场环境自动调节现场音乐的音调和音量，并且在局域网环境下能够在智能终端直接选择和自定义控制方案调节现场舞台效果。

现有的舞台灯光系统仍以太网进行数据的有线传输，存在着综合布线及通信电缆选择等实际问题，并且现有的舞台灯光系统仍要进行人工调节灯光、音乐播放的音调音量等，对工作人员的专业水平要求较高，不利于控制演出成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种使用低耗能局域网无线通信的、实现自动感应现场气氛进行调节的舞台灯光系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术措施：

本实用新型提供一种基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统，包括音乐信息采集提取单元、现场音乐调节单元、舞台灯光照明控制单元、Zigbee无线网络通信系统，所述音乐信息采集提取单元、所述现场音乐调节单元和所述舞台灯光照明控制单元与所述Zigbee无线网络通信系统之间采用Zigbee通信；

所述音乐信息采集单元包括声音传感器、与所述声音传感器连接的滤波器、与所述滤波器连接的电子分频器、与所述电子分频器连接的A/D转换及特征量提取器、与所述A/D转换及特征量提取器连接的第一CPU、与所述第一CPU连接的第一射频收发器以及与所述射频收发器连接的第一天线，所述第一CPU上还连接有数据传送单元和存储器，其中，所述第一天线用于发射信号到所述Zigbee无线网络通信系统；

所述Zigbee无线网络通信系统包括网络协调器、与所述网络协调器连接的路由器和控制主机，所述路由器与所述音乐信息采集提取单元、所述现场音乐调节单元和所述舞台灯光照明控制单元无线连接；

所述网络协调器包括Zigbee无线单片机，用于与所述路由器和所述控制主机建立无线连接；

所述现场音乐调节单元包括第二天线、与所述第二天线连接的第二射频收发机、与所述第二射频收发机连接的所述第二CPU、与所述第二CPU连接的音调音量调节器、与所述音调音量调节器连接的功率放大器以及与所述功率放大器连接的扬声器，其中，所述第二天线用于接收来自所述Zigbee无线网络通信系统的信号；

所述舞台灯光照明控制单元包括步进电机、与所述步进电机连接的电机驱动装置、安装在所述步进电机上的LED灯组、与所述LED灯组连接的LED驱动装置，其中，所述电机驱动装置和所述LED驱动装置接收来自所述Zigbee无线网络通信系统的信号，所述电机驱动装置根据所述信号控制所述步进电机运行，所述LED驱动装置根据所述信号控制所述LED灯组运行。

作为进一步改进的，所述基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统还包括智能终端显示控制单元，所述智能终端显示控制单元与所述Zigbee无线网络通信系统无线连接。

作为进一步改进的，所述网络协调器还包括与所述Zigbee无线单片机连接的液晶显示屏和网络状态指示电路。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、利用ZigBee技术来搭建所述音乐信息采集提取单元、所述现场音乐调节单元和所述舞台灯光照明控制单元与所述Zigbee无线网络通信系统之间的近程无线通信网络，组网简单，成本低，待机时间长，无需连接互联网即可实现局域网内通信连接。

2、通过所述音乐信息采集单元、所述现场音乐调节单元、所述舞台灯光照明控制单元、所述Zigbee无线网络通信系统建立起来的所述基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统，能够充分拜托工作人员能力限制，自动根据现场情况对各组件输出进行调节，实现自动完成一定舞台灯光系统的调节调动，提高整个系统对现场环境的应变能力，提高现场音乐气氛的感染力以及灯光和音乐节奏的协调性。

3、采用智能移动终端控制音乐节奏感应系统，在局域网覆盖环境下实现实时实地控制灯光系统，同时系统可智能自动调节音乐音量音调和根据现场情况加强灯光特效，提高了工作人员对现场环境的控制能力，能够帮助工作人员在不同的位置感受调节现场气氛，提高了产品的易用性。

4、所述网络协调器中的液晶显示屏和网络状态指示电路，能够帮助工作人员直观监控现场网络情况，便于及时了解和应对网络故障。

附图说明

附图1是本实用新型提供的实施例的系统结构图；

附图2是本实用新型提供的实施例的音乐信息采集单元的结构图；

附图3是本实用新型提供的实施例的现场音乐调节单元的结构图；

附图4是本实用新型提供的实施例的舞台灯光照明控制单元的结构图；

附图5是本实用新型提供的实施例的Zigbee无线网络通信系统的结构图；

附图6是本实用新型提供的实施例的网络协调器的结构图；

元件标号：1-Zigbee无线网络通信系统；11-网络协调器；111-Zigbee无线单片机；112-网络状态指示电路；113-液晶显示屏；12-路由器；13-控制主机；2-现场音乐调节单元；21-第二天线；22-第二射频收发机；23-第二CPU；24-音调音量调节器；25-功率放大器；26-扬声器；3-舞台灯光照明控制单元；31-步进电机；32-电机驱动装置；33-LED灯组；34-LED驱动装置；4-音乐信息采集提取单元；41-声音传感器；42-滤波器；43-电子分频器；44-A/D转换及特征量提取器；45-第一CPU；46-第一射频收发器；47-第一天线；48-数据传送单元；49-存储器；5-智能终端显示控制单元。

具体实施方式

为使本专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

请一并参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，本实用新型提供一种基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统，包括音乐信息采集提取单元4、现场音乐调节单元2、舞台灯光照明控制单元3、Zigbee无线网络通信系统1，所述音乐信息采集提取单元4、所述现场音乐调节单元2和所述舞台灯光照明控制单元3与所述Zigbee无线网络通信系统1之间采用Zigbee通信。所述Zigbee无线网络通信系统1是基于Zigbee无线网络通信协议构建的局域网信息交换和控制中心，局域网中的所述音乐信息采集提取单元4、所述现场音乐调节单元2和所述舞台灯光照明控制单元3都使用Zigbee软件栈，实现所述Zigbee无线网络通信系统1对各单元间信息传输的兼容性，应用Zigbee无线网络解决方案构建的所述基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统，帮助解决现场布线复杂，网络搭建耗时过长的问题，提供了一种低功耗、稳定性高、方便搭建的局域网无线通信系统。

所述音乐信息采集4单元包括声音传感器41、与所述声音传感器41连接的滤波器42、与所述滤波器42连接的电子分频器43、与所述电子分频器43连接的A/D转换及特征量提取器44、与所述A/D转换及特征量提取器44连接的第一CPU45、与所述第一CPU45连接的第一射频收发器46以及与所述射频收发器46连接的第一天线47，所述第一CPU45上还连接有数据传送单元48和存储器49。所述存储器49预先存储有多种现场灯光特效文件，还能通过所述数据传送单元48向所述存储器49中添加现场灯光特效文件。所述声音传感器41实时采集现场音乐的特征量，同时，监听人体发出的尖叫、掌声等声音，以及乐器发出的声音，并将现场音乐的特征量和现场声音环境信息发送到所述滤波器42。所述滤波器42完成对高频电磁波的滤出，消除部分干扰，减小音乐特征量的失真，同时防止对电路造成干扰，并将所述过滤后的声音信息发送到所述电子分频器43。所述电子分频器43对不同频率的声音信息进行分离，并将分离后的声音信息发送到所述A/D转换及特征量提取器44。所述A/D转换及特征量提取器44进一步将模拟的声音信号转化成所述第一CPU45能够识别读取的数字信号，进一步对数字信号的特征量进行提取，并将数字信号特征量发送给所述第一CPU45。所述第一CPU45解析所述数字信号特征量，并与所述存储器49中预先存储的现场灯光特效文件进行匹配，选出匹配度最高的现场灯光特效文件，同时对监听到的现场声音环境信息进行判断，得到控制信号，所述第一CPU45一并将所述现场灯光特效文件和所述控制信号经由所述射频收发器46以及所述第一天线47发送到所述Zigbee无线网络通信系统1中，完成对现场音乐的特征量和现场声音环境信息的采集、处理和发送。

所述Zigbee无线网络通信系统1包括网络协调器11、与所述网络协调器11连接的路由器12和控制主机13，所述路由器12发送应答信号给所述网络协调器11，所述路由器12把数据转发给射频收发节点，所述射频收发节点发送应答信号给所述路由器12，完成数据的传递。所述路由器12与所述音乐信息采集提取单元4、所述现场音乐调节单元2和所述舞台灯光照明控制单元3无线连接，所述网络协调器11包括Zigbee无线单片机111，用于与所述路由器12和所述控制主机13建立无线连接，所述Zigbee无线单片机111进行程序编写、下载、在线调试等工作，完成对Zigbee无线网路的搭建，并根据各数据下发节点的不同，控制各通信数据流向。

所述Zigbee无线单片机111与所述路由器12连接，获得所述音乐信息采集4发送来的所述现场灯光特效文件和所述控制信号，所述Zigbee无线单片机111控制通信数据流向，将所述现场灯光特效文件发送到所述控制主机13，所述控制主机13根据所述现场灯光特效文件发送操纵指令由所述Zigbee无线单片机111分配经所述路由器12发送到所述舞台灯光照明控制单元3。所述Zigbee无线单片机111分配所述控制信号发送给所述现场音乐调节单元2。

所述现场音乐调节单元2包括第二天线21、与所述第二天线连接的第二射频收发机22、与所述第二射频收发机22连接的所述第二CPU23、与所述第二CPU23连接的音调音量调节器24、与所述音调音量调节器24连接的功率放大器25以及与所述功率放大器25连接的扬声器26。所述第二射频收发机22经由所述第二天线21接收所述控制信号，所述第二CPU23根据所述控制信号编写控制算法并发送指令经所述功率放大器25进行信号放大，并将放大后的信号发送到所述音调音量调节器24，对现场音乐的音调音量进行调节，增强观众的感官体验。

所述舞台灯光照明控制单元3包括步进电机31、与所述步进电机31连接的电机驱动装置32、安装在所述步进电机31上的LED灯组33、与所述LED灯组33连接的LED驱动装置34。所述步进电机31受所述电机驱动装置32驱动控制，所述LED灯组33受所述LED驱动装置34驱动控制，所述控制主机13根据所述现场灯光特效文件向所述电机驱动装置32和所述LED驱动装置34发送操纵指令，所述电机驱动装置32和所述LED驱动装置34根据所述操纵指令驱动所述步进电机31和所述LED灯组33的运行，完成对现场舞台灯光效果的实时控制，获得匹配度契合的舞台灯光效果，增强舞台灯光效果。

本系统默认使用自动播放模式，控制灯组阵列按照预先设定的默认灯光特效播放，如果感应到节拍的，进入上述模式进行特定灯光特效播放，并继续连续感应节拍动作，如果连续时间内没有收到节拍信号，主机恢复默认灯光特效。

所述基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统分智能移动终端模式和自动播放模式。

在本实用新型的其他实施例中，所述基于Zigbee技术的音乐节奏感应舞台灯光系统还包括智能终端显示控制单元5，使用智能移动终端模式，系统可通过智能移动终端进行局域网控制，可通过智能终端进行对预先设定的各种灯光特效进行选择，也可对全部灯光的把控、自定义新的灯光特效以及现场音乐音量和音调的调节。所述智能终端显示控制单元5与所述Zigbee无线网络通信系统无线连接1。所述智能终端显示控制单元5通过与所述Zigbee无线网络通信系统1连接，在智能移动终端上来控制灯光系统的播放模式，该智能移动终端可以是手机，可以在手机上安装控制灯光系统的APP，通过打开APP，对所述现场音乐调节单元2和所述舞台灯光照明控制单元3进行控制，可自定义现场灯光特效以及自定义调节现场音乐的音量和音调，提高了现场工作人员对现场气氛的调节能力，现场人员还能对自动播放模式的灯光效果和音量音调进行微调，以更加契合现场气氛。

在本实用新型的其他实施例中，所述网络协调器11还包括与所述Zigbee无线单片机111连接的液晶显示屏113和网络状态指示电路112。所述液晶显示屏113通过Zigbee无线单片机111的I/O端口直接控制液晶显示，以显示现在网络的状态。网络状态指示电路112方便用户对网络各端口情况进行把握，以方便工作人员及时掌握网络故障情况和位置，及时处理网络波动和故障。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。