视频监控系统中矩阵切换——字符叠加的两种实现方案

作者：南京理工大学电子工程技术研究中心（210094）郭 欣 顾 红 来源：《电子技术应用》 摘要：介绍了两种基于不同芯片组合的矩阵切换-字符叠加系统，包括这两种实现方案的元件构成、结构框架、工作原理和它们各自的特点及应用范围。 关键词：视频监控系统 矩阵切换 字符叠加 近年来视频监控系统已广泛应用于工业、交通、商业、金融、军事及安全保卫等领域，是现代化管理、监测、控制的重要手段之一，极大地提高了管理效率和自动化水平。通用的视频监控系统一般包括以下几个部分：摄像机、云台、***、中心控制系统、矩阵切换系统、字符叠加系统和报警系统。其中矩阵切换和字符叠加是监控系统中两个比较重要的部分，本文将对这两部分的工作原理和实现方案进行介绍。 由于监控系统对图象切换的要求不如广播电视严格，切换过程中所引起的图象抖动是可以容忍的。因此为了降低成本，在矩阵切换方面一般不采用同步切换，而大多利用集成模拟开关进行异步切换。字符叠加部分的实现方案比较多，其基本原理都是cpu从字库rom中取出要显示字符的占阵数据，根据所设定的在屏幕上的显示位置，送到对应的显示ram中去，然后由计数电路对显示ram进行扫描，将字符点阵信号并行读出并转换为串行码，再与视频图象信号叠加后送监视器屏幕显示。 考虑到用户所需的功能和系统容量的不同，先后开发了两种基于不同芯片组合的矩阵切换-字符叠加实现方案。每种方案都力求简单、稳定、可靠。 1 小容量、非汉字字符叠加系统 当系统视、音频信号的输入、输出通道不是很多，尤其在输出通道较少且不需要汉字字符叠加的情况下，该文豪以获得较高的性价比。 1.1 元件构成 在该设计中矩阵切换部分采用8选1模拟开关cc4051，图1和图2分别给出了利用该芯片进行视、音频信号切换的实用电路。若还需要对音量进行控制，可以在音频切换的cc4051后再加一级cc4051。第二级cc4051的各输入端接不同阻值的电阻，从而获得不同的音量衰减。 字符叠加部分采用了nec公司推出的专用视频字符叠加芯片μpd6450，该芯片的显示编辑功能非常强，控制方式也很简单。在芯片内部固化了128个12×18点阵的日文、英文字母和数字等字符的字模，显示字符的大小、闪烁频率可以进行调整，同时芯片还提供5种颜色的内部视频信号，可以根据要求在内部视频信号和外部视频信号之间进行切换，使用非常方便。但由于该芯片内部没有提供空的ram空间以供用户填入自定义字符，因此使用该芯片时只能显示其内部固化的128个字符，无法外扩汉字，在某些场合的使用上存在一些局限性。 1.2 电路结构和工作原理 在设计中，输入8路视频信号经过标题、时间叠加后送去录像，同时送往矩阵切换电路选出一路进行监视。监视时可采用自动定时切换或手动切换。 为了方便用户操作，设计了较多的面板按键。同时8路叠加芯片的片选线、数据线、clk线以及切换模块cc4051的地址线也较多，从而造成89c52单片机的i/o口比较紧张。为了解决这个问题，采取了三种办法：（1）使用移位寄存器，用cpu串口扩展i/o口来控制面板按键；（2）视、音频信号切换和音量切换的6根地址线均从p1口引出，同时8路叠加芯片共用数据线、clk线，这两根线也从p1口引出；（3）cpu的p0口蚋射为总线方式，控制时钟芯片ds12887。同时p2口映射为i/o口方式，控制8路叠加芯片的片选信号。 在设置存储系统的信息时，若信息量不是很多，可以不外扩ram，而将设置信息保存在时钟芯片ds12887中，其内部含有114个字节不挥发的ram。另外在设置标题、时间等信息时，采有了菜单界面方式，同时使用叠加芯片μpd6450提供的内部彩色视频信号，既美观也方便用户操作。 实践证明，该方案对于小容量、非汉字字符叠加系统具有实现简单、稳定可靠、成本较低等特点，是一种比较好