专利名称:动态焰火燃放系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动态焰火燃放系统，其特征是可根据音乐的特色设计焰火的种类、数目，以及焰火在燃放的同时，平移、旋转、摆动及多种运动效果叠加产生的复合运动效果，提供焰火的动态表现形式。
背景技术：
目前，随着焰火燃放技术的发展，出现了电子点火系统，目前电子焰火燃放系统主要有下面两种
1.如国家知识产权局公布的申请号为“200620050247. 5”的实用新型专利申请所述，该发明可以实现在计算机上设计焰火燃放，然后由计算机控制电子设备实施点火。该发明的计算机端没有专业的焰火设计系统，需要采用第三方的音乐软件查看音乐波形，然后在excel表格中编辑燃放需要的烟花产品。该发明的集成度低，操作复杂，控制的计算机采用第三方的操作系统，容易受到病毒感染。编辑燃放数据时，没有真正和音乐相关，燃放不能做到和音乐的完全同步。
2.如国家知识产权局公布的申请号为“200510136640. 6”的发明专利申请所述， 该发明实现了燃放在计算机上有专业的焰火编辑软件设计，由电子设备实施点火，解决了焰火和音乐编辑相关以及焰火燃放时和焰火的同步问题。该发明没有针对动态焰火的特征提供相应的解决方案，要在焰火燃放中加入动态焰火的平移、旋转、摆动及多种运动效果叠加产生的复合运动效果时，需加入第三方设备，这增加了焰火燃放部署的复杂性，而且需要解决点三方设备的同步问题。
从上述系统的解决方案可以了解到目前的要实现动态焰火燃放系统，有如下几个问题
1.燃放系统只负责点火，在焰火表现效果时，不能由设备本身实现焰火的移动、摆动、旋转及多种运动效果叠加产生的复合运动效果。表现形式单一。
2.如果要实现焰火的表现效果，需要引入第三方的辅助运动设备，由第三方的设备实现一个平台的旋转、移动、摆动及多种运动效果叠加产生的复合运动效果，再将焰火固定在平台上面。这种解决方案一方面增加了施工难度，另一方面第三方的辅助设备需要单独启动，不能做到和音乐的完全同步。
发明内容
为了克服现有焰火燃放系统不能满足动态焰火设计和实施的需要，本实用新型提供一种焰火的动态燃放和音乐播放完全同步的动态焰火燃放设计方法和控制系统。让焰火除具有传统的色彩、闪光、声音、烟雾效果外，还具有随音乐节奏而表现的移动、摆动、旋转及多种运动效果叠加产生的复合运动效果，增加了焰火的表现形式。动态的运动特性和焰火的点火系统集成在同一个控制系统中，减少了实施过程的复杂度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是使用动态焰火设计系统和动态焰火控制系统完成动态焰火燃放的设计、实施和燃放的全过程。其中，动态焰火设计系统将音乐加载到软件的时间轴上，根据音乐的节奏、色彩，从焰火设计系统的焰火数据库中选择焰火到时间轴的时间点上，并对在燃放过程中所处的静止、移动、旋转及多种运动效果叠加产生的复合运动效果的运动特性进行编辑。动态焰火控制系统根据动态焰火设计系统的设计，在指定时间点完成焰火的点火，以及焰火所固定平台的运动，实现动态的焰火视觉效
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包括动态焰火控制主机和动态焰火点火器两部分，动态焰火控制主机和动态焰火点火器之间通过总线或者无线进行通信，动态焰火控制主机由以太网通信接口、总线通信接口、音频解码接口、内部时钟系统、液晶数码管显示模块、扫描键盘和无线模块组成，所述以太网通信接口和计算机相连，用于接收和发送数据，总线通信接口用于总线数据处理、控制，音频解码接口用于接收，解调音频时间信息，为内部时钟系统提供时间基准，液晶数码管显示模块用于显示数据信息，扫描键盘用于输入控制命令和数据，无线模块用于接收和发送无线信息；动态焰火点火器包括总线通信接口、点火接口、检测控制接口、马达模块、电源模块，电源模块和马达模块相连，对马达模块工作电源进行管理，马达模块用于控制马达运动的起始和状态，点火接口用以对点火通道进行加电断电操作，检测控制接口用以对点火通道连通、断开进行判断，总线接口用于总线数据处理、控制。
上述的动态焰火设计系统有如下技术特点
1.使用TimeCode进行同步为保证音乐播放和焰火燃放的完全同步，本系统采取 TimeCode进行时间同步。具体方法是，在音乐播放的右声道插入表示时间信息的波形，左声道保持音乐信息不变。这样在播放左声道音乐的同时，右声道的波形通过有线或无线的方式传输到动态焰火主机上，从而完成音乐和燃放的同步。本系统支持FSK方式的TimeCode 的解码，也支持了 SMPTE国际通用TimeCode格式的解码，满足各种不同场合的音频同步需要。
2.集成的系统环境本控制系统焰火燃放系统和马达控制系统集成在同一个系统中，统称动态焰火燃放系统。该集成包括两个部分，第一是控制方式是集成的，动态焰火控制主机通过总线或者无线向动态焰火点火器发送命令，命令包括点火命令、测试命令和马达运动命令，即动态焰火燃放主机通过同一条通信线路控制燃放系统和马达控制系统； 第二整个系统架构是集成的，在动态焰火点火器上集成了燃放和马达控制的全部功能，没有引入其他控制设备。
本实用新型的有益效果是，可以实现动态焰火和音乐的完全同步，在传统音乐焰火的基础上，增加了动态的表现形式，增强了焰火的视觉冲击力。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型系统结构框图。
图2是动态焰火主机结构框图。
图3是动态焰火点火器结构框图。
具体实施方式
[0019]参见图1，图中动态焰火控制主机102，动态焰火点火器103是本实用新型的组成部分。根据动态焰火燃放的规模，计算机焰火设计软件101设计了焰火燃放的方案，可以使用1到100台动态焰火控制主机102，每一台动态焰火控制主机102可以连接1到100台动态焰火点火器103。
参见图1，图中动态焰火控制主机102也具有设计功能，可以将动态焰火的点火时间和运动特征通过扫描键盘202输入，并通过IXD液晶显示205提示编辑信息。在动态焰火规模比较小时，可以使用动态焰火控制主机102代替计算机焰火设计软件101.
参见图2，动态焰火控制主机由音频处理模块200，以太网通信接口 201，扫描键盘 202，动态焰火主机主板203，总线通信模块204，IXD液晶显示205，电源管理模块206，无线通信模块207以及系统时钟208组成。其中以太网通信接口 201可以接收计算机焰火设计软件101传输过来的燃放信息，并保存在动态焰火主机主板203上的FLASH中。音频处理模块200可以接收同步时间码，并对时间码进行分析转化为时间信息，更新系统时钟208， 保证动态焰火控制主机和音乐播放的时间一致。电源管理模块206有外部交流电源和24V 蓄电池两个供电通道，两个供电通道都打开时，电源管理模块206可以自动选择电量高的做为供电通道。扫描键盘202用于切换动态焰火控制主机模式和输入控制命令和数据。IXD 液晶显示205用于显示动态焰火控制主机状态。总线通信模块204和无线通信模块207连接了动态焰火控制主机和动态焰火点火器，将动态焰火控制主机的控制命令传送给动态焰火点火器，并将动态焰火点火器的状态传回动态焰火控制主机。
参见图3，动态焰火点火器由点火模块300，总线通信模块301，动态焰火点火器主板302，马达模块303，无线通信模块304，点火通道测试模块305以及电源模块306组成。其中总线通信模块301和无线通信模块304接收动态焰火控制主机的命令，根据命令的类型通知不同模块进行工作。收到点火命令时，调用点火模块300进行点火，收到马达控制命令时，调用马达模块303运动，收到检测命令时，通知检测电路对点火通道进行检测并将检测结果通过总线通信模块301或无线通信模块304返回给动态焰火控制主机。电源模块306 为马达提供电源。
参见图2，以太网通信接口 201，本系统使用以太网接口连接动态焰火控制主机和计算机，即用网线将计算机和动态焰火控制主机相连，然后在动态焰火设计软件101中连接以太网通信接口 201，燃放信息就由动态焰火设计软件101下载到动态焰火控制主机上 102，下载完成后，IXD液晶显示205会显示下载结果。
参见图2，音频处理模块200使用一个3芯卡龙和一个莲花音频座，可以接收同步时间信号，将时间信号解码后，传送给动态焰火主板203，动态焰火主板203可以根据解码后的时间信号更新系统时钟208，也能将信号通过以太网通信接口 201传送到另一台动态焰火控制主机上，使两台动态焰火主机时间同步。
参见图2，总线通信模块204使用两个4芯卡龙，每个卡龙的2芯传送电源给动态焰火点火器，2芯传输数据。这两个卡龙都是独自的总线设备，使用CAN总线控制芯片 SJA1000实现CAN总线通信。具有故障隔离的特征。
参见图2，电源管理模块206使用增强型功率MOS管SFP9644实现了 2个电压源的无缝切换，保证系统的电力供应。
参见图3，点火通道马达模块303，通过控制马达的转速，方向可以实现马达连接平台的平移，旋转，摆动及多种运动效果叠加产生的复合运动效果。
参见图3，点火通道马大模块303通过几个马达模块的组合，可以实现运动效果的叠加，如摆动和上下移动的两个平台组合在一起，可以实现焰火燃放上下移动的同时还进行摆动的燃放效果。
动态焰火点火器电路分析
电源部分
动态焰火主机对动态焰火点火器远程供电，给动态点火器提供控制和点火的电源。线路损耗大。本系统选用电压转换效率高的DC-DC转换芯片LM2575-5，将+24V的电压转换为+5V的电压输出为系统供电。
单片机与CAN芯片
本系统采用单片机为带CAN总线接口的ATMEL系列的芯片，并采用的晶振频率为 1. 8432MHZ的晶振为CAN通信提供时钟。本系统采用的ATMEL芯片自带CAN接口，不需要外接CAN总线控制器，增加了系统集成度，节约了成本。为实现各个节点之间的CAN通信，使用CAN总线收发器TJA1040进行数据收发、缓冲，在TJA1040中，STB引脚为使能设置引脚， 置低便能使能CAN总线收发器，其6、7脚分别接一个5R1电阻，起限流作用，保护TJA1040 免受过流冲击；CANH和CANL与地之间分别并联一个30pF的电容，可以滤除总线上的高频干扰和一定防电磁辐射能力；在两根CAN总线接入端和低之间分别反接一个TVS保护二极管，当总线上出现负高压时，通过二极管导通可起到一定的过压保护作用。。
单片机与马达驱动芯片
马达驱动芯片采用由美国半导体公司(NS)推出的专用于直流电机驱动的H型组件LMD18200。LMD18200集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件，最大输出电流峰值为6A， 连续输出电流达3A，工作电压高达55V，该功率器件与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。为减少马达转动时产生的噪声干扰以及工作时对电源电压、电流的高需求，对马达电路采用单独的24V供电系统。
单片机与地址码解码电路
每个动态焰火点火器都应有自己独立、唯一的地址码，地址码采用两个日本日开公司(nikkai)的4位旋转拨动开关.通过解码拨动开关的数字序号得到动态焰火点火器唯一的地址。拨动开关在拨动时可以产生不同的数字序号，单片机IO 口通过读取此数字序号进行软件解码。本系统两个拨动开关实现00-99号地址的译码。
单片机IO 口驱动的点火电路
使用HEF4514译码器驱动16路点火，此译码器能产生16路独立的通道，但驱动能力有限，在后一级电路中加入电压驱动型芯片MOS管可以解决驱动能力低的问题。当对某一路通道进行检测时，单片机通过译码器使能某一路通道，使其打开，再通过单片机IO 口读取检测口，判断其电平状态，如果为低电平表示此通道为通，反之为不通。当对某一路通道进行点火时，首先单片机通过译码器使能相对应的通道，再打开送电电源开关，这样电源流过此通道便进行点火。
AT90CAN32为高性能、低功耗嵌入式芯片，负责动态焰火点火器的控制与计算。
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权利要求
1.一种动态焰火燃放系统，其特征是包括动态焰火控制主机和动态焰火点火器两部分，动态焰火控制主机和动态焰火点火器之间通过总线或者无线进行通信，动态焰火控制主机由以太网通信接口、总线通信接口、音频解码接口、内部时钟系统、液晶数码管显示模块、扫描键盘和无线模块组成，所述以太网通信接口和计算机相连，用于接收和发送数据， 总线通信接口用于总线数据处理、控制，音频解码接口用于接收，解调音频时间信息，为内部时钟系统提供时间基准，液晶数码管显示模块用于显示数据信息，扫描键盘用于输入控制命令和数据，无线模块用于接收和发送无线信息；动态焰火点火器包括总线通信接口、点火接口、检测控制接口、马达模块、电源模块，电源模块和马达模块相连，对马达模块工作电源进行管理，马达模块用于控制马达运动的起始和状态，点火接口用以对点火通道进行加电断电操作，检测控制接口用以对点火通道连通、断开进行判断，总线接口用于总线数据处理、控制。
2.根据权利要求
1所述的动态焰火燃放系统，其特征是动态焰火控制主机通过总线或者无线向动态焰火点火器发送命令，命令包括点火命令、测试命令和马达运动命令，即动态焰火燃放主机通过同一条通信线路控制燃放系统和马达控制系统。
3.根据权利要求
1所述的动态焰火燃放系统，其特征是动态焰火点火器集成了焰火点火以及焰火所处平台的运动效果。
4.根据权利要求
3所述的动态焰火燃放系统，其特征是动态焰火点火器通过控制马达模块的转速、角度、时间实现马达连接平台出现旋转、摆动、平移及多种运动效果叠加产生的复合运动效果。
专利摘要
一种能实现动态焰火燃放的动态焰火燃放系统。主要分为动态焰火控制主机和动态焰火点火器两部分，动态焰火控制主机接收并保存计算机上焰火设计软件传输的点火数据。动态焰火控制主机通过通信线缆向动态焰火点火器发送控制命令。动态焰火点火器包括点火模块和马达运动模块，焰火固定在马达运动模块控制的平台上，根据动态焰火控制主机的命令，进行焰火的点火以及马达运动模块控制平台的平移，旋转，摆动及多种运动效果叠加产生的复合运动效果，达到焰火燃放时出现的色彩、闪光、声音、烟雾和焰火所处平台运动相结合的动态的焰火效果。
文档编号F42B4/00GKCN202153118SQ201120105126
公开日2012年2月29日 申请日期2011年4月12日
发明者刘磊, 彭军, 彭泽彪 申请人:长沙诗格烟花燃放设备有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan