基于單片機(jī)的應(yīng)用于視頻監(jiān)控的矩陣切換器設(shè)計(jì)

根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)矩陣切換器的基本要求，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的32×8視頻矩陣切換器。文中詳細(xì)論述了其接口電路設(shè)計(jì)，最后給出了由此矩陣切換器組成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；視頻矩陣切換器；視頻監(jiān)控

作者簡(jiǎn)介：彭芬（1971-），女，講師，主要研究方向：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

1 引言

在重大事件、零售場(chǎng)、交通控制等方面，都需要進(jìn)行視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存在多點(diǎn)分布與集中監(jiān)控的矛盾，不適合采用一對(duì)一的監(jiān)視。一對(duì)一的監(jiān)視即一部攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)監(jiān)視器，這樣監(jiān)控室體積龐大，投資高。一般采用一對(duì)多的監(jiān)控，即一臺(tái)監(jiān)視器對(duì)應(yīng)多臺(tái)攝像機(jī)，用足夠少的監(jiān)視設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控，這樣視頻切換控制設(shè)備在監(jiān)控系統(tǒng)中具有極其重要的地位。在視頻切換控制中，矩陣切換應(yīng)用十分廣泛。

2 視頻矩陣切換原理

視頻矩陣切換控制將多路輸入信號(hào)任意選擇一路或多路分別輸出給一路或多路顯示設(shè)備，用于規(guī)模較大的監(jiān)控系統(tǒng)中。它可以選擇性地觀(guān)察圖像，指定在某臺(tái)監(jiān)視器上輸出顯示。

在多路視頻輸入的情況下有多路的輸出選擇，形成矩陣結(jié)構(gòu)，即每一路輸出都可與不同的輸入信號(hào)“短接”，每路輸出只能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時(shí))接通不同的輸出，如圖1。

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圖中“·”表示某一路輸出與某一路輸入相連，如輸出4與輸入3相連，也就是說(shuō)4路輸出此時(shí)輸出的3路輸入信號(hào)。只要進(jìn)行合適的切換選擇，就可以實(shí)現(xiàn)將多路信號(hào)從輸入通道切換輸送到輸出通道中的任一通道上，并且輸出通道間彼此獨(dú)立，也就便于進(jìn)行視頻信號(hào)切換和分配。

3 基于單片機(jī)的32×8視頻矩陣切換器硬件設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控行業(yè)中，信號(hào)只經(jīng)過(guò)攝像，傳輸(一般是基帶傳輸)，控制與顯示，且顯示時(shí)對(duì)圖像的質(zhì)量要求相對(duì)較低，只要能看清，并不作轉(zhuǎn)播等工作，因此監(jiān)控行業(yè)對(duì)視頻切換矩陣的要求是指標(biāo)低、功能多(能帶云臺(tái)控制等)、便于遠(yuǎn)程控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的矩陣切換系統(tǒng)應(yīng)包括以下基本功能：視頻信號(hào)切換、控制云臺(tái)和攝像機(jī)鏡頭的動(dòng)作、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

3.1 視頻矩陣切換器基本接口電路
　　32×8視頻矩陣切換器基本接口原理電路如圖2所示。整個(gè)視頻矩陣切換器主要由89C2051單片機(jī)和兩片MT8816組成。MT8816是MITEL公司生產(chǎn)的8×16模擬開(kāi)關(guān)矩陣，采用CMOS工藝制作。AT89C2051單片機(jī)是由美國(guó)ATMEL公司推出的高效單片機(jī)，它的指令與INTEL公司的MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，本身帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，AT89C2051芯片作為微控制器用于對(duì)切換矩陣各單元進(jìn)行切換控制以及用于構(gòu)成人機(jī)界面和構(gòu)建RS485串行通信接口。