薛飛，季勇，李玉喜，嚴少奇

（西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西西安，710065）

0 引言

圖像電路板是電視系統(tǒng)整機的核心組成部分?，F(xiàn)有技術(shù)中，在圖像電路板電氣調(diào)試時，都是直接用穩(wěn)壓電源給圖像電路板供電，用電腦連接燒錄器給圖像電路板下載程序，完成后只能在電視整機系統(tǒng)上檢測電路板的功能。而電視整機系統(tǒng)中的另一核心組成CCD是非常敏感的器件，很容易受靜電擊穿損壞。如果圖像電路板供電不穩(wěn)或是有短路，直接在電視整機上測試會損壞CCD和相關(guān)電路。這種調(diào)試方法存在損壞電視整機系統(tǒng)的風(fēng)險。在以往電視整機系統(tǒng)的調(diào)試和試驗中，主要依靠帶有視頻采集卡的計算機，通過機算機上的控制軟件來操控電視系統(tǒng)整機工作，用直流穩(wěn)壓電源供電。這種調(diào)試設(shè)備價格昂貴，配備數(shù)量非常有限。此方法不利于光電轉(zhuǎn)塔的批量生產(chǎn)，浪費資源且效率低下。該裝置針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出了改進，提供了一種基于單片機的電視系統(tǒng)檢測裝置，用該裝置替代電視整機調(diào)試圖像電路板，能有效避免損壞電視整機的風(fēng)險；該裝置集顯示器、計算機、穩(wěn)壓電源與一體，體積小、易攜帶、價格低廉、配備多臺用于批量生產(chǎn)和環(huán)境試驗，極大的提高效率，降低生產(chǎn)成本。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

電視系統(tǒng)檢測裝置是一種以單片機C8051F320[1-3]、液晶顯示屏、CCD、電壓電流表、422通訊控制為核心的檢測裝置，包括圖像顯示模塊、故障顯示模塊、電壓電流監(jiān)測模塊、溫度顯示模塊、視場切換模塊、電源模塊、視頻電纜、檢測電纜、電源電纜和微控制單元。其中，電源電纜接入交流電源、電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源為系統(tǒng)和圖像電路板供電；檢測裝置和圖像板采用422接口通訊；檢測電纜和CCD視頻電纜分別連接圖像電路板的檢測口和視頻輸入接口；視場切換模塊用于控制圖像電路板的大、中、小視頻通道切換。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

2 硬件電路設(shè)計

■2.1 電源電路

電源電路主要由電源適配器AC220v-DC12V、電源轉(zhuǎn)換模塊LM7805、LM7905、AS1117M3-3.3組成，AC220VDC12V模塊將交流電分別轉(zhuǎn)換成正12V和負12V直流電為CCD和相關(guān)電路供電，在220V和12V電路中分別設(shè)置了3A的保險電路，以確保電路中有大電流或短路時快速熔斷保護主電路,12V負載供電支路中設(shè)置了電壓電流監(jiān)測表，可以實時監(jiān)測負載電路電壓和電流的變化。AS1117M3-3.3是一款性能優(yōu)良的高效率低壓差線性穩(wěn)壓器，輸入電壓5V，輸出電壓為3.3V、電流為1A，主要用于開關(guān)電源穩(wěn)壓器、電池充電器、筆記本電腦的電源管理電池供電的儀器。電源電路原理圖如圖2所示。

圖2 電源電路原理圖

■2.2 單片機通訊電路

通訊電路主要是檢測裝置單片機與圖像板單片機之間通過MAX488線路收發(fā)器數(shù)據(jù)雙向通訊，檢測裝置中的視場切換開關(guān)發(fā)出指令，指令經(jīng)過檢測裝置單片機轉(zhuǎn)換后經(jīng)由MAX488傳送到圖像電路板，圖像電路板單片機接收到指令并控制相應(yīng)視頻通道，使相應(yīng)通道的視頻顯示在屏幕上。同時圖像電路板單片機將相應(yīng)視頻通道的狀態(tài)信息和環(huán)境溫度信息經(jīng)由MAX488回傳給檢測裝置單片機[4-5]，在檢測裝置LED和數(shù)碼管上顯示。MAX488是無源開關(guān)，能夠切換速率在5.0Gbps的數(shù)據(jù)，具有較低的功耗，并且提供按信號流向的引腳配置以優(yōu)化PCB布板，每個單向通道可以由一個信號源和兩個終端組成，也可以由兩個信號源和一個終端組成。原理框圖如圖3所示。

圖3 單片機間通信框圖

■2.3 檢測裝置電路

檢測裝置電路以C8051F320單片機為控制核心，主要由電源電路、CCD組合、顯示屏、紐子開關(guān)、LED指示燈、四位七段數(shù)碼管、保險絲、通信電路MAX488和檢測電纜組成。電源電路為檢測裝置和圖像板供電；三個按鈕開關(guān)S1、S2、S3、分別控制大視場、中視場和小視場；CCD1、CCD2、CCD3組合為圖像板提供視頻信號源；三個LED指示燈D2、D3、D4用來顯示圖像電路板中大視場、中視場和小視場的當前狀態(tài)；顯示圖像電路板當前通道的視頻；四位七段數(shù)碼G1管用于顯示圖像電路板所在環(huán)境溫度，檢測裝置電路原理圖如圖5所示。C8051F320單片機是集成的混合信號片上系統(tǒng)SOC（system on chip）,具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標準8051的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常見的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件。內(nèi)部FLASH存儲器可實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，既可以作程序存儲器也可以作非易失性數(shù)據(jù)存儲。C8051F320還提供了一個完整而先進的時鐘系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，片內(nèi)設(shè)置有一個可編程的時鐘振蕩器，可提供2、4、8、16MHz的時鐘編程設(shè)定。檢測裝置實物圖如圖4所示。

圖4 檢測裝置實物圖

圖5 檢測裝置電路原理圖

■2.4 圖像板電路

圖像電路板以C8051F320為控制核心，主要由視頻信號調(diào)理電路MAX7450、視頻通道選擇驅(qū)動器AD8184、視頻放大器AD813、通信電路MAX488和溫度傳感器DS18B20 組成。圖像電路板通過MAX488接口芯片與檢測裝置通信，接收檢測裝置發(fā)來的視場切換指令，控制AD8148選擇相應(yīng)視場通道；MAX7450接收CCD組合發(fā)出的視頻信號，進行視頻前端信號調(diào)理以提高視頻信號質(zhì)量，通過LOS端將當前視頻通道信號的狀態(tài)通過圖像板單片機回傳給檢測裝置并顯示在LED上[6]。AD813將AD8148送來的視頻信號放大，以差分模式經(jīng)檢測電纜傳給顯示屏。AD813是一款低功耗、單電源、單通道視頻放大器。各電流反饋型放大器均提供50μA輸出電流，適合驅(qū)動一個后部端的視頻負載（150W）。0.1dB增益平坦度為50MHz同時差分增益和相位誤差分別為0.03%和0.06度。因此，AD8013堪稱廣播和消費類視頻電子設(shè)備的理想之選。MAX7450作為完整的前端視頻信號調(diào)節(jié)器，集成了輸入視頻鉗位器、自動增益控制（AGC）、同步丟失（LOS）檢測器和帶外噪聲/低通濾波器。AD8148用于寬帶視頻的三路差分驅(qū)動器；差分或單端輸入至差分輸出可以用作差分至差分接收器，可以驅(qū)動1條或 2條100O歐姆UTP電纜。圖像板電路原理圖如圖6所示。

圖6 圖像板電路原理圖

3 結(jié)束語

該裝置使用性能優(yōu)良功能強大的C8051F320單片機代替系統(tǒng)整機控制圖像板切換視場，單片機之間使用422通信協(xié)議來發(fā)送指令和回傳視頻通道狀態(tài)及環(huán)境溫度。用該裝置替代電視整機調(diào)試圖像電路板，能有效避免損壞電視整機的風(fēng)險；該裝置集顯示器、計算機、穩(wěn)壓電源與一體，體積小、易攜帶、價格低廉、配備多臺用于批量生產(chǎn)和環(huán)境試驗，極大的提高效率，降低生產(chǎn)成本。