基于單片機的應用于視頻監(jiān)控的矩陣切換器設(shè)計

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圖中用P_0.0-P_0.6作為兩片MT8816的行地址和列地址控制線，P_0.7作為兩個芯片的片選信號。P_3。2-P_3。4分別作為選通脈沖ST、數(shù)據(jù)輸入DI、復位信號RESET。兩片的ROW₀-ROW₁₅都作為輸入，兩片的COL₀-COL₇依次并聯(lián)作為輸出。即32路輸入，8路輸出。
　　實際應用中，視頻矩陣切換器輸入部分加匹配電路，輸出部分加緩沖放大器。這里省略未畫。

模擬開關(guān)芯片的地址選擇信號依次接單片機的地址線，分別對32路輸入和8路輸出進行譯碼控制。通過數(shù)據(jù)線DI寫入的邏輯“1”或“0”將決定地址譯碼對應的X_iY_j(i=0,…,31; j=0,…,7)交叉點開關(guān)的通斷，邏輯“1”將其打開，Y_j路輸出上就有X_i路輸入信號，反之，邏輯 “0”將其關(guān)閉，從而實現(xiàn)對視頻信號的切換控制。

3.2 實現(xiàn)多功能控制的接口電路

多功能控制的實現(xiàn)是通過人機界面控制鍵盤，一方面實現(xiàn)對視頻信號的本地切換，另一方面實現(xiàn)對于云臺、鏡頭等的遠程控制。解碼器能是把控制碼轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出，實現(xiàn)對云臺、鏡頭等的動作進行調(diào)整。然而解碼器不能直接接收鍵盤發(fā)來的控制信號，需要設(shè)計一個連接兩者的接口電路。

這里利用AT89C0251的串行通信口進行通信實現(xiàn)接口。串口通信標準有RS-232C和RS-485。RS-232C是廣泛應用的串口通信標準，但數(shù)據(jù)傳輸速度慢（最快傳輸速度為20Kbit/s）、傳輸距離短(最大電纜長度為15m)、接口處各信號間容易產(chǎn)生干擾，并且只能進行一對一的通信。RS-485是一個多發(fā)送器的電路標準，一個發(fā)送器最多可允許驅(qū)動32個負載設(shè)備，RS-485的最大傳輸距離為1200m，最大傳輸速度可達10Mbit/s，它在遠程通信和多機總線系統(tǒng)中具有很大的吸引力。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控點與監(jiān)控室的距離往往超過15m，且存在多點監(jiān)控的問題，因此串行通信標準選用RS-485。本設(shè)計采用75176（ RS-485專用的收發(fā)芯片）完成RS-485標準接口通信。

切換矩陣主機AT89C2051與控制鍵盤及解碼器的接口電路框圖如圖3所示。

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圖中控制鍵盤通過搖桿或按鍵發(fā)出RS485差分控制信號，經(jīng)過75176收發(fā)器，將485差分信號轉(zhuǎn)換成AT89C2051可以接收的TTL電平信號。89C2051串口接收數(shù)據(jù)后，進行控制信號判斷，如為本地視頻切換控制信號則進行譯碼，變成對應地址碼，并在數(shù)據(jù)線寫入相應數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對視頻信號的切換控制；如為遠程控制信號則轉(zhuǎn)換協(xié)議，發(fā)送TTL電平控制信號，再經(jīng)75176把TTL電平信號轉(zhuǎn)換成可以遠距離傳輸?shù)?85差分信號，這個485差分控制信號就可以被解碼器接收，從而命令繼電器開合來控制云臺和鏡頭等的動作。

4 以視頻矩陣切換器為核心組成的視頻監(jiān)控應用系統(tǒng)

由視頻切換控制矩陣組成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)如圖4。

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圖中最多有32路輸入，8路監(jiān)視器輸出。攝像機圖像經(jīng)過光纜傳送到視頻矩陣切換器主機；通過控制鍵盤可對所有輸入的視頻信號進行切換，選擇其中1路輸出到監(jiān)視器上（可置于控制臺上）；對云臺與鏡頭的控制，由監(jiān)控人員操作控制鍵盤發(fā)出控制信號，主機收到控制信號，由解碼器對傳送來的信號進行譯碼，即確定執(zhí)行何種控制動作，在經(jīng)繼電器功率放大，驅(qū)動云臺或鏡頭完成相應的控制動作，以實現(xiàn)對監(jiān)控點攝像機的鏡頭、云臺等設(shè)備的遙控。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計中采用AT89C2051單片機作為控制核心部分，使得系統(tǒng)電路的設(shè)計大大簡化。在矩陣切換上選用專用的模擬開關(guān)矩陣切換芯片雖價格較高，但穩(wěn)定性好，可形成的矩陣規(guī)模較大。RS-485電氣接口，在不加總線驅(qū)動的情況下，方便實現(xiàn)對多個終端設(shè)備的控制。以此視頻矩陣切換器為核心組成的視頻監(jiān)控應用系統(tǒng)中監(jiān)視器的數(shù)量可以大量減少，并使得整個監(jiān)控系統(tǒng)所占有的空間大為減少，大量減少設(shè)備投資。