楊春梅 張 萍

（長春電視臺播出傳送中心，吉林 長春 130000）

1 工作原理

本系統(tǒng)屬于單機(jī)型微機(jī)控制器，可以輸入16路視頻信號，每個(gè)云臺及攝像機(jī)鏡頭有一個(gè)接收解碼器來控制。接收解碼器接受主控制器傳來的串行控制碼，并解碼控制云臺及鏡頭的動作。控制動作包括云臺的上、下、左、右轉(zhuǎn)動，鏡頭的光圈大小，聚焦遠(yuǎn)近，變焦進(jìn)出等。主控制器有一組面板開關(guān)即互鎖型進(jìn)行手動切換，另一組面板開關(guān)即自鎖型決定那一路攝像機(jī)參與自動切換，另有4個(gè)互鎖型開關(guān)決定自動切換的定時(shí)級別，主控制器還有一個(gè)小鍵盤對其一路信號的云臺進(jìn)行控制及對攝像機(jī)鏡頭的焦距進(jìn)行調(diào)整。另外，主控制器有兩組數(shù)碼顯示器分別用于自動切換和手動切換。自動切換用于定時(shí)巡回監(jiān)視16個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，手動切換用于隨機(jī)監(jiān)視某一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，并對某一監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行云臺控制及鏡頭調(diào)整。系統(tǒng)上電后，自動切換電路開始工作，定時(shí)巡回切換某一路攝像機(jī)與自動切換監(jiān)視器相連，同時(shí)主控制器數(shù)碼顯示器顯示自動切換的攝像機(jī)號。這時(shí)，操作員可以通過手動切換開關(guān)切換某一路攝像機(jī)與手動切換監(jiān)視器相連，同時(shí)顯示手動切換的攝像機(jī)號，并可通過鍵盤對云臺及鏡頭進(jìn)行控制及調(diào)整。如想改變自動切換的定時(shí)時(shí)間，可通過定時(shí)開關(guān)實(shí)現(xiàn)；如想在自動切換隊(duì)列中增加或減少某一路或幾路攝像機(jī)，則通過自動切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件構(gòu)成控制設(shè)備的硬件系統(tǒng)由切換器、主控制器及接收解碼器3大部分構(gòu)成。

2 切換器

切換器通過主控制器發(fā)來的切換控制信號，實(shí)現(xiàn)自動或手動切換過程中16選1的切換功能。由二分器、鉗位及低輸出阻抗電路、集成模擬開關(guān)、高輸入阻抗及放大電路組成。由于一路視頻信號可能同時(shí)被送到手動切換及自動切換監(jiān)視器上，所以要用二分器分配出兩路視頻信號接入模擬開關(guān)電路。為防止視頻信號調(diào)制上低頻干擾，對對每一路視頻信號要加一鉗位電路。鉗位電路要求后級輸入阻抗要高，模擬開關(guān)要求前級的輸出阻抗要低。這樣，在其中間加一射級跟隨器，降低輸出阻抗。在集成模擬開關(guān)的后面加一高輸入阻抗電路，由于模擬開關(guān)的輸入損耗，切換后信號電壓減小，為保證輸出信號幅度有1VP-P用深負(fù)反饋寬帶放大器將信號放大，再經(jīng)75歐輸出匹配電路輸出。這里選用4片8選1的CD4051集成模擬開關(guān)構(gòu)成兩套16選1的切換電路以實(shí)現(xiàn)自動和手動切換。

3 主控制器

主控制器是由8031單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，程序存儲器使用2764，通過4片244三態(tài)緩沖器讀入自動和手動開關(guān)的開關(guān)量，切換控制信號的輸出由273鎖存。通過8031的P1口送4個(gè)數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)，通過125總線緩沖器讀入鍵盤行碼，通過273鎖存器送出數(shù)據(jù)顯示。為防止二者串?dāng)_，在掃描鍵盤時(shí)，P1口送OOH以關(guān)斷顯示。

4 接收解碼器

接收解碼器也由8031單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，通過244讀入本地地址，通過8031的P1口及P3.1及P3.3口送出云臺及鏡頭的控制信號，云臺及鏡頭的驅(qū)動電路通過繼電器構(gòu)成，為防止解碼器受干擾出現(xiàn)軟件故障，加一軟件故障診斷自動復(fù)位電路，該電路由兩個(gè)單穩(wěn)（74LS123）組成。當(dāng)程序正常執(zhí)行時(shí)，由P2.6不斷輸出正脈沖，使電路不產(chǎn)生復(fù)位信號，當(dāng)程序執(zhí)行不正常時(shí)，P2.6不輸出正脈沖，自動復(fù)位電路使8031復(fù)位，使程序執(zhí)行恢復(fù)正常。通過解碼器的串行通訊口想主控制器的串行通訊口發(fā)送串行控制碼，主控制器為發(fā)送方式，各解碼器為接收方式，主控制器、解碼器通訊方式為總線型連接的8031多機(jī)通訊方式，各解碼器可直接掛接在總線上。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)包括兩部分，即主控制器和接收解碼器的軟件設(shè)計(jì)。主控制器的程序設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)、串行通訊程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)、串行控制碼形成程序設(shè)計(jì)和自動切換程序設(shè)計(jì)等。由于主控制器要同多個(gè)接收解碼器進(jìn)行通訊，所以串行通訊為多機(jī)通訊方式，數(shù)碼顯示為動態(tài)顯示方式，所以顯示程序要設(shè)計(jì)成通用子程序，要顯示的數(shù)據(jù)放在固定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)可在任何時(shí)候調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示。鍵盤為動態(tài)掃描方式，所以鍵盤程序要有鍵盤掃描判決子程序，根據(jù)鍵盤按鍵情況形成串行控制碼，并調(diào)用串行發(fā)送程序發(fā)出該串行控制碼。自動切換程序根據(jù)自動切換開關(guān)及定時(shí)開關(guān)的情況定時(shí)進(jìn)行自動切換。

主程序的主要功能為：

a.進(jìn)行動態(tài)顯示；b.讀切換開關(guān)，對于自動切換開關(guān)，要把開關(guān)狀態(tài)送到數(shù)據(jù)區(qū)供自動切換程序使用，對于手動切換開關(guān)要實(shí)時(shí)進(jìn)行視頻切換；c.讀定時(shí)級別開關(guān)，根據(jù)開關(guān)情況設(shè)定8031定時(shí)器，以便定時(shí)進(jìn)行自動切換；d.進(jìn)行鍵盤掃描，根據(jù)鍵盤情況調(diào)用形成串行控制碼形成程序，形成串行控制碼并發(fā)出。接收解碼器的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序設(shè)計(jì)、串行通訊接收程序設(shè)計(jì)和串行控制碼解碼程序設(shè)計(jì)等。由于接收解碼器只接收來自主控制器的串行控制碼，所以串行通訊只接受且為多機(jī)通訊方式。串行控制碼解碼程序根據(jù)所接收到的串行控制碼，形成電動云臺及變焦鏡頭的控制信號，并送出進(jìn)行控制。

主程序的功能主要是讀取本機(jī)的地址碼，在多機(jī)通訊中使用，對串行通訊進(jìn)行初始化，向軟件故障診斷自動復(fù)位電路發(fā)出正脈沖。

5 結(jié)論

由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，電視機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制設(shè)備基本上都是由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來構(gòu)成的。本文用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對云臺的控制，實(shí)現(xiàn)電視信號的切換，通過串行通訊實(shí)現(xiàn)主控制器對各接收解碼器的控制，采用8031單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)低成本、通用型的電視監(jiān)控系統(tǒng)。

[1]《穩(wěn)健性設(shè)計(jì)》北京理工大學(xué)曾鳳章教授編著，兵器工業(yè)出版社出版

[2]《新技術(shù)新工藝》1997年第三期

[3]《新技術(shù)新工藝》1996年第三期