基于3D打印的民族特色建筑文化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

都朋超，游正容，馮 沖，施 展，高 暢，李佳寧，李樹金

（大連民族大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，遼寧大連116600）

0 引 言

民族文化是一個(gè)民族保持發(fā)展與進(jìn)步的動(dòng)力與源泉。目前，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人員外出務(wù)工導(dǎo)致在少數(shù)民族地區(qū)的一些民族傳統(tǒng)正在慢慢消失；同時(shí)，隨著年輕人接觸越來越多外來文化，導(dǎo)致許多喜聞樂見的民族歌舞、民族文藝在年輕人中傳承減少，民族文化保護(hù)問題已經(jīng)受到廣泛關(guān)注［1-2］。國(guó)家為了保護(hù)民族文化，不斷完善、健全民族文化權(quán)利保障法律機(jī)制，建立現(xiàn)代傳播渠道，并在高等學(xué)校建立特色民族學(xué)科［3-5］。在這些保護(hù)措施中，以音視頻的方式傳播和保護(hù)民族文化受到青睞。本論文設(shè)計(jì)了一種以音頻形式展示少數(shù)民族風(fēng)俗習(xí)慣、語言、文字、建筑的藝術(shù)品，旨在為弘揚(yáng)與傳播民族文化發(fā)揮積極的推動(dòng)作用。本文對(duì)此擬展開研究論述如下。

1 總體設(shè)計(jì)方案

本次研究提出的播放器系統(tǒng)如圖1所示。該設(shè)計(jì)主要以寶塔為外形，在每一層塔上均添加有獨(dú)具民族特色的標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)作為音頻播放器的開關(guān)，用戶觸碰開關(guān)即可播放對(duì)應(yīng)民族的概況簡(jiǎn)介。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案Fig.1 System design scheme

根據(jù)以上功能，本設(shè)計(jì)的核心部分是STC12控制器。其中，微處理器用于判斷鍵盤的鍵值，鍵值通過藍(lán)牙無線傳輸給微處理器，微處理器將數(shù)據(jù)接收后通過MP3語音模塊來播放對(duì)應(yīng)的音頻資料。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 藍(lán)牙無線傳輸模塊

藍(lán)牙無線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)連接如圖2所示。藍(lán)牙無線傳輸模塊直接與單片機(jī)的串口相連，配對(duì)成功后可以作為全雙工串口使用，無需了解任何藍(lán)牙協(xié)議。在未建立藍(lán)牙連接時(shí)，可通過AT指令設(shè)置波特率、名稱和配對(duì)密碼。

圖2 藍(lán)牙模塊連接圖Fig.2 Bluetooth module connection diagram

2.2 音頻播放模塊

音樂播放的系統(tǒng)連接如圖3所示。MP3-TF-16P是一個(gè)提供串口的語音模塊，完美地集成了MP3、WAV、WMA的硬解碼。同時(shí)軟件支持 TF卡驅(qū)動(dòng)，支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng)。通過簡(jiǎn)單的串口指令即可完成播放指定的音樂，以及如何播放音樂等功能。

圖3 音頻播放器模塊Fig.3 Audio player module

2.3 鍵盤模塊

鍵盤模塊的系統(tǒng)連接如圖4所示。此設(shè)計(jì)的控制器選用了單片機(jī)系統(tǒng)，接口較少，為了減少I／O口的占用，所以本次設(shè)計(jì)將采用矩陣鍵盤設(shè)計(jì)。并且在應(yīng)用過程中，指定每一個(gè)矩陣鍵盤對(duì)應(yīng)一個(gè)少數(shù)民族。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和3D打印設(shè)計(jì)

3.1 主程序

單片機(jī)將掃描按鍵是否被按下，按鍵的鍵值通過藍(lán)牙無線傳輸，傳輸后單片機(jī)會(huì)判斷所接收的對(duì)應(yīng)按鍵值，再通過串口把TF內(nèi)存卡中的音頻資料進(jìn)行播放。主程序的流程設(shè)計(jì)即如圖4所示。

3.2 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙無線傳輸模塊在配對(duì)成功后，將鍵值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到STC12控制器，控制器根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)控制播放器播放對(duì)應(yīng)的音頻資料，從而達(dá)到無線傳輸數(shù)據(jù)的目的。藍(lán)牙無線傳輸模塊的設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

圖4 主程序流程圖Fig.4 Main program flow chart

圖5 藍(lán)牙模塊程序流程圖Fig.5 Bluetooth module program flow chart

3.3 音頻播放模塊

音頻播放器上電后，模塊會(huì)自動(dòng)進(jìn)入設(shè)備播放等待狀態(tài)，檢測(cè)到串口數(shù)據(jù)即可播放。該模塊的程序設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

圖6 播放器程序流程圖Fig.6 Player program flow chart

3.4 3D打印藝術(shù)品模型

應(yīng)用Z-suit軟件對(duì)模型進(jìn)行切片處理，并用M200打印機(jī)對(duì)模型進(jìn)行加工制造，選用的材料為PLA可降解型材料，對(duì)人體無害，符合環(huán)保要求。后期經(jīng)過上色組裝成實(shí)物模型。研究得到的3D打印設(shè)計(jì)和模型實(shí)物效果如圖7所示。

圖7 3D打印設(shè)計(jì)圖和模型實(shí)物圖Fig.7 3D printed design drawings and model physical maps

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套具有音頻播放功能的3D打印的塔形工藝品。該系統(tǒng)通過碰觸塔身的裝飾人物觸發(fā)對(duì)人物所代表民族的音頻介紹，推介范圍涵蓋民族的歷史、語言、經(jīng)典故事、歌曲等多種內(nèi)容，并且該工藝品平臺(tái)的音頻內(nèi)容可根據(jù)不同的民族地區(qū)進(jìn)行隨意定制。該工藝品可以作為民族地區(qū)旅游紀(jì)念品進(jìn)行銷售，在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也達(dá)到了宣傳民族文化的目的。