基于AT89C2051單片機的視頻監(jiān)控矩陣切換器設計
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本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/171632.htm
圖中用P0.0-P0.6作為兩片MT8816的行地址和列地址控制線，P0.7作為兩個芯片的片選信號。P3。2-P3。4分別作為選通脈沖ST、數據輸入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。
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。通過數據線DI寫入的邏輯“1”或“0”將決定地址譯碼對應的XiYj(i=0,…,31; j=0,…,7)交叉點開關的通斷，邏輯“1”將其打開，Yj路輸出上就有Xi路輸入信號，反之，邏輯 “0”將其關閉，從而實現對視頻信號的切換控制。
3.2 實現多功能控制的接口電路
多功能控制的實現是通過人機界面控制鍵盤，一方面實現對視頻信號的本地切換，另一方面實現對于云臺、鏡頭等的遠程控制。解碼器能是把控制碼轉換成模擬信號輸出，實現對云臺、鏡頭等的動作進行調整。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，但數據傳輸速度慢（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)送器最多可允許驅動32個負載設備，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。
圖中控制鍵盤通過搖桿或按鍵發(fā)出RS485差分控制信號，經過75176收發(fā)器，將485差分信號轉換成AT89C2051可以接收的TTL電平信號。89C2051串口接收數據后，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，并在數據線寫入相應數據，實現對視頻信號的切換控制；如為遠程控制信號則轉換協議，發(fā)送TTL電平控制信號，再經75176把TTL電平信號轉換成可以遠距離傳輸的485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。
圖中最多有32路輸入，8路監(jiān)視器輸出。攝像機圖像經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，在經繼電器功率放大，驅動云臺或鏡頭完成相應的控制動作，以實現對監(jiān)控點攝像機的鏡頭、云臺等設備的遙控。
5 結束語
本文設計中采用AT89C2051單片機作為控制核心部分，使得系統(tǒng)電路的設計大大簡化。在矩陣切換上選用專用的模擬開關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，在不加總線驅動的情況下，方便實現對多個終端設備的控制。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，大量減少設備投資。
根據視頻監(jiān)控系統(tǒng)對矩陣切換器的基本要求，設計了基于單片機的32×8視頻矩陣切換器。文中詳細論述了其接口電路設計，最后給出了由此矩陣切換器組成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實例。
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