电视监控系统的设计与功能设计

2010-08-15杨春梅

中国新技术新产品 2010年21期

杨春梅张萍

（长春电视台播出传送中心，吉林长春 130000）

1 工作原理

本系统属于单机型微机控制器，可以输入16路视频信号，每个云台及摄像机镜头有一个接收解码器来控制。接收解码器接受主控制器传来的串行控制码，并解码控制云台及镜头的动作。控制动作包括云台的上、下、左、右转动，镜头的光圈大小，聚焦远近，变焦进出等。主控制器有一组面板开关即互锁型进行手动切换，另一组面板开关即自锁型决定那一路摄像机参与自动切换，另有4个互锁型开关决定自动切换的定时级别，主控制器还有一个小键盘对其一路信号的云台进行控制及对摄像机镜头的焦距进行调整。另外，主控制器有两组数码显示器分别用于自动切换和手动切换。自动切换用于定时巡回监视16个监测点，手动切换用于随机监视某一个监测点，并对某一监测点进行云台控制及镜头调整。系统上电后，自动切换电路开始工作，定时巡回切换某一路摄像机与自动切换监视器相连，同时主控制器数码显示器显示自动切换的摄像机号。这时，操作员可以通过手动切换开关切换某一路摄像机与手动切换监视器相连，同时显示手动切换的摄像机号，并可通过键盘对云台及镜头进行控制及调整。如想改变自动切换的定时时间，可通过定时开关实现；如想在自动切换队列中增加或减少某一路或几路摄像机，则通过自动切换开关实现。系统硬件构成控制设备的硬件系统由切换器、主控制器及接收解码器3大部分构成。

2 切换器

切换器通过主控制器发来的切换控制信号，实现自动或手动切换过程中16选1的切换功能。由二分器、钳位及低输出阻抗电路、集成模拟开关、高输入阻抗及放大电路组成。由于一路视频信号可能同时被送到手动切换及自动切换监视器上，所以要用二分器分配出两路视频信号接入模拟开关电路。为防止视频信号调制上低频干扰，对对每一路视频信号要加一钳位电路。钳位电路要求后级输入阻抗要高，模拟开关要求前级的输出阻抗要低。这样，在其中间加一射级跟随器，降低输出阻抗。在集成模拟开关的后面加一高输入阻抗电路，由于模拟开关的输入损耗，切换后信号电压减小，为保证输出信号幅度有1VP-P用深负反馈宽带放大器将信号放大，再经75欧输出匹配电路输出。这里选用4片8选1的CD4051集成模拟开关构成两套16选1的切换电路以实现自动和手动切换。

3 主控制器

主控制器是由8031单片机系统构成，程序存储器使用2764，通过4片244三态缓冲器读入自动和手动开关的开关量，切换控制信号的输出由273锁存。通过8031的P1口送4个数码管的显示数据，通过125总线缓冲器读入键盘行码，通过273锁存器送出数据显示。为防止二者串扰，在扫描键盘时，P1口送OOH以关断显示。

4 接收解码器

接收解码器也由8031单片机系统构成，通过244读入本地地址，通过8031的P1口及P3.1及P3.3口送出云台及镜头的控制信号，云台及镜头的驱动电路通过继电器构成，为防止解码器受干扰出现软件故障，加一软件故障诊断自动复位电路，该电路由两个单稳（74LS123）组成。当程序正常执行时，由P2.6不断输出正脉冲，使电路不产生复位信号，当程序执行不正常时，P2.6不输出正脉冲，自动复位电路使8031复位，使程序执行恢复正常。通过解码器的串行通讯口想主控制器的串行通讯口发送串行控制码，主控制器为发送方式，各解码器为接收方式，主控制器、解码器通讯方式为总线型连接的8031多机通讯方式，各解码器可直接挂接在总线上。系统软件设计软件设计包括两部分，即主控制器和接收解码器的软件设计。主控制器的程序设计主要包括主程序设计、串行通讯程序设计、显示程序设计、键盘扫描程序设计、串行控制码形成程序设计和自动切换程序设计等。由于主控制器要同多个接收解码器进行通讯，所以串行通讯为多机通讯方式，数码显示为动态显示方式，所以显示程序要设计成通用子程序，要显示的数据放在固定的数据区内，系统可在任何时候调用显示子程序进行显示。键盘为动态扫描方式，所以键盘程序要有键盘扫描判决子程序，根据键盘按键情况形成串行控制码，并调用串行发送程序发出该串行控制码。自动切换程序根据自动切换开关及定时开关的情况定时进行自动切换。

主程序的主要功能为：

a.进行动态显示；b.读切换开关，对于自动切换开关，要把开关状态送到数据区供自动切换程序使用，对于手动切换开关要实时进行视频切换；c.读定时级别开关，根据开关情况设定8031定时器，以便定时进行自动切换；d.进行键盘扫描，根据键盘情况调用形成串行控制码形成程序，形成串行控制码并发出。接收解码器的软件设计主要有主程序设计、串行通讯接收程序设计和串行控制码解码程序设计等。由于接收解码器只接收来自主控制器的串行控制码，所以串行通讯只接受且为多机通讯方式。串行控制码解码程序根据所接收到的串行控制码，形成电动云台及变焦镜头的控制信号，并送出进行控制。

主程序的功能主要是读取本机的地址码，在多机通讯中使用，对串行通讯进行初始化，向软件故障诊断自动复位电路发出正脉冲。