視頻監(jiān)控系統(tǒng)中矩陣切換——字符疊加的兩種實(shí)現(xiàn)方案

作者：南京理工大學(xué)電子工程技術(shù)研究中心（210094）郭 欣 顧 紅 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：介紹了兩種基于不同芯片組合的矩陣切換-字符疊加系統(tǒng)，包括這兩種實(shí)現(xiàn)方案的元件構(gòu)成、結(jié)構(gòu)框架、工作原理和它們各自的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。 關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng) 矩陣切換 字符疊加 近年來(lái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、商業(yè)、金融、軍事及安全保衛(wèi)等領(lǐng)域，是現(xiàn)代化管理、監(jiān)測(cè)、控制的重要手段之一，極大地提高了管理效率和自動(dòng)化水平。通用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般包括以下幾個(gè)部分：攝像機(jī)、云臺(tái)、***、中心控制系統(tǒng)、矩陣切換系統(tǒng)、字符疊加系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。其中矩陣切換和字符疊加是監(jiān)控系統(tǒng)中兩個(gè)比較重要的部分，本文將對(duì)這兩部分的工作原理和實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行介紹。 由于監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)圖象切換的要求不如廣播電視嚴(yán)格，切換過(guò)程中所引起的圖象抖動(dòng)是可以容忍的。因此為了降低成本，在矩陣切換方面一般不采用同步切換，而大多利用集成模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行異步切換。字符疊加部分的實(shí)現(xiàn)方案比較多，其基本原理都是cpu從字庫(kù)rom中取出要顯示字符的占陣數(shù)據(jù)，根據(jù)所設(shè)定的在屏幕上的顯示位置，送到對(duì)應(yīng)的顯示ram中去，然后由計(jì)數(shù)電路對(duì)顯示ram進(jìn)行掃描，將字符點(diǎn)陣信號(hào)并行讀出并轉(zhuǎn)換為串行碼，再與視頻圖象信號(hào)疊加后送監(jiān)視器屏幕顯示。 考慮到用戶所需的功能和系統(tǒng)容量的不同，先后開(kāi)發(fā)了兩種基于不同芯片組合的矩陣切換-字符疊加實(shí)現(xiàn)方案。每種方案都力求簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠。 1 小容量、非漢字字符疊加系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)視、音頻信號(hào)的輸入、輸出通道不是很多，尤其在輸出通道較少且不需要漢字字符疊加的情況下，該文豪以獲得較高的性價(jià)比。 1.1 元件構(gòu)成 在該設(shè)計(jì)中矩陣切換部分采用8選1模擬開(kāi)關(guān)cc4051，圖1和圖2分別給出了利用該芯片進(jìn)行視、音頻信號(hào)切換的實(shí)用電路。若還需要對(duì)音量進(jìn)行控制，可以在音頻切換的cc4051后再加一級(jí)cc4051。第二級(jí)cc4051的各輸入端接不同阻值的電阻，從而獲得不同的音量衰減。 字符疊加部分采用了nec公司推出的專(zhuān)用視頻字符疊加芯片μpd6450，該芯片的顯示編輯功能非常強(qiáng)，控制方式也很簡(jiǎn)單。在芯片內(nèi)部固化了128個(gè)12×18點(diǎn)陣的日文、英文字母和數(shù)字等字符的字模，顯示字符的大小、閃爍頻率可以進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)芯片還提供5種顏色的內(nèi)部視頻信號(hào)，可以根據(jù)要求在內(nèi)部視頻信號(hào)和外部視頻信號(hào)之間進(jìn)行切換，使用非常方便。但由于該芯片內(nèi)部沒(méi)有提供空的ram空間以供用戶填入自定義字符，因此使用該芯片時(shí)只能顯示其內(nèi)部固化的128個(gè)字符，無(wú)法外擴(kuò)漢字，在某些場(chǎng)合的使用上存在一些局限性。 1.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理 在設(shè)計(jì)中，輸入8路視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)標(biāo)題、時(shí)間疊加后送去錄像，同時(shí)送往矩陣切換電路選出一路進(jìn)行監(jiān)視。監(jiān)視時(shí)可采用自動(dòng)定時(shí)切換或手動(dòng)切換。 為了方便用戶操作，設(shè)計(jì)了較多的面板按鍵。同時(shí)8路疊加芯片的片選線、數(shù)據(jù)線、clk線以及切換模塊cc4051的地址線也較多，從而造成89c52單片機(jī)的i/o口比較緊張。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采取了三種辦法：（1）使用移位寄存器，用cpu串口擴(kuò)展i/o口來(lái)控制面板按鍵；（2）視、音頻信號(hào)切換和音量切換的6根地址線均從p1口引出，同時(shí)8路疊加芯片共用數(shù)據(jù)線、clk線，這兩根線也從p1口引出；（3）cpu的p0口蚋射為總線方式，控制時(shí)鐘芯片ds12887。同時(shí)p2口映射為i/o口方式，控制8路疊加芯片的片選信號(hào)。 在設(shè)置存儲(chǔ)系統(tǒng)的信息時(shí)，若信息量不是很多，可以不外擴(kuò)ram，而將設(shè)置信息保存在時(shí)鐘芯片ds12887中，其內(nèi)部含有114個(gè)字節(jié)不揮發(fā)的ram。另外在設(shè)置標(biāo)題、時(shí)間等信息時(shí)，采有了菜單界面方式，同時(shí)使用疊加芯片μpd6450提供的內(nèi)部彩色視頻信號(hào)，既美觀也方便用戶操作。 實(shí)踐證明，該方案對(duì)于小容量、非漢字字符疊加系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、成本較低等特點(diǎn)，是一種比較好