256×32大容量中文矩陣系統(tǒng)的設計

2。2視頻切換模塊

視頻切換方框圖如圖3所示。選用MAXIM公司最新推出的MAX4358做為視頻矩陣切換芯片。16片MAX4358完成256×32視頻矩陣切換。2片MAX4358組成一塊視頻輸入插板，其中第1片和第9片組成第一塊視頻輸入插板，第2片第第10片組成第二塊視頻輸入插板，依此類推，第8片和第16片組成第八塊視頻輸入插板。每塊視頻輸入插板完成32路視頻信號輸入、16或32路視頻信號切換輸出。如果系統(tǒng)只需16路視頻輸出，則每塊視頻輸入插板只需一片MAX4358。MAX4358的主要特點如下：①其輸出均帶緩沖放大，工作電壓可選擇±3V、±5V或+5V；既可對16個輸出一起編程，也可以對某個輸出單獨編程。②其輸出緩沖器的增益可編程設定為Av=+1V/V或+2V/V；當某輸出端設定為禁止輸出時，對外呈現(xiàn)高阻態(tài)，因而，多片MAX4358的輸出端可直接用導線并接以組成大容量切換矩陣。③它的最小串擾為-62dB，6MHz時的隔離度為-110dB，微分增益為0。05%，微分相位為0。1度，功率消耗為195mW，工作溫度為-40℃～+85℃，它可直接驅動75Ω視頻負載。顯然，該芯片的性能要優(yōu)于目前常用的矩陣切換芯片如MT8816或MAX4456。④上電復位后，所有的輸出均初始化成禁止狀態(tài)，以避免大容量系統(tǒng)中MAX4358的輸出互相干擾。

MAX4358有兩種矩陣開關編程模式，分別稱為模式0和模式1。模式0可對單個輸出通道編程，模式1可一次性對16個輸出通道編程。本設計選模式1，該模式的編程數(shù)據包含112位，每個輸出通道占7位。軟件編程時應特別注意：編程數(shù)據串行輸入時，第15輸出通道的數(shù)據先輸入，然后是第14輸出通道，最后是第0輸出通道的數(shù)據，且高位在前，低位在后。

2。3漢字疊加、緩沖放大模塊

由視頻切換模塊輸出的32位視頻信號分別加到4塊視頻輸出插板上。每塊視頻輸出插板將8路視頻信號疊加上漢字、時間日期信息，

然后經緩沖放大后輸出到8個監(jiān)視器。每路視頻信號的疊加及緩沖放大電路均是一樣的，圖4為第一路視頻漢字疊加緩沖放大原理圖。

（1）圖4中同步分離由LM1881完成，分離出復合同步信號送到字符疊加芯片供字符疊加使用。

（2）漢字疊加由MB90092芯片來完成。該芯片可外接2M字節(jié)的ROM，支持24×32點陣顯示方式，可在屏幕上疊加12×24個漢字。它有視頻信號輸入腳，在其內部可完成視頻信號與漢字信號的疊加，直接輸出復合視頻信號。MB90092內部可自行產生同步信號，無需外加視頻信號和同步信號，可直接輸出漢字信號至監(jiān)視器，在監(jiān)視器上顯示不同背景顏色、不同漢字顏色的文本，可利用此特點來設計系統(tǒng)的設置菜單。字庫芯片采用AT27C080，該芯片的存儲容量為1M字節(jié)，可存儲8K漢字。國標所規(guī)定的1、2級漢字均可包含，每個字占用128字節(jié)。漢字占陣為24×24。為適應MB90092，每個漢字的24～31字節(jié)、56～63字節(jié)、88～127字節(jié)應為空白。

（3）輸出緩沖放大采用MAX470，該芯片內容4個相同的視頻放大器。各輸入端之間、各輸出端之前均采用地線或電源線隔開，每塊視頻輸出插板需要2片MAX470。該芯片的主要特點是：帶寬為90MHz，增益為2V/V；微分增益為0。01%，微分相位0。03度；轉換速率為300/μs，切換時間為20ns；5pF輸入電容，輸出可設定為高阻態(tài)以減少功率消耗。

3系統(tǒng)軟件設計

在系統(tǒng)軟件設計中，采用模塊化設計方法，使得程序結構清晰，便于今后系統(tǒng)功能的升級。系統(tǒng)軟件的主要流程如圖5所示。其中初始化模塊包括對矩陣切換芯片、8155接口芯片、字符疊加芯片等硬件的初始化；另外將斷電前保存好的數(shù)據讀入CPU的RAM中，以便系統(tǒng)復位后回到斷電前的狀態(tài)。視頻切換處理模塊是指按照預定的方式（如手動、自動、暫停等）對視頻信號進行各種切換處理；資料設置模塊由以下幾個字設置模塊組成：時間日期及密碼、切換表、監(jiān)視器、攝像機、報警器、鍵盤及音頻；報警處理模塊包含報警隊列、報警記錄的存儲及報警聲音的產生等。除了流程圖中的各模塊外，還有幾個中斷服務子程序，分別接收鍵盤輸入、報警輸入、串行通信及產生0。25秒時間間隔。

4硬、軟件設計應注意的幾個問題

（1）使用DS1248應注意的問題

對DS1248進行時鐘操作的方法是：先通過D0腳連續(xù)輸入8個字節(jié)的命令，然后再連續(xù)定改或讀出8個字節(jié)的時鐘信息。在寫入或讀出過程中，不能再對存儲器進行讀寫操作，否則會出現(xiàn)時鐘存儲器內容被非法修改的現(xiàn)象?；诖?，時鐘的復位腳（RST）不要與Vcc相連接，它應與CPU的I/O腳連接，每次上電復位后，由CPU給出一低電平，使DS1248復位。如果復位腳與Vcc相連，當系統(tǒng)熱復位（此復位可由手動或看門狗電路產生）時，如果此時CPU對時鐘的寫入或讀出仍未完成，那么復位后，任何對存儲器的操作都將變?yōu)閷r鐘的操作（因為此時DS1248并未復位），導致意想不到的錯誤。

（2）使用MB90092應注意的問題

·如果選擇外同步方式，只有當外同步信號存在時，MB90092才能接受控制命令。為了防止當視頻信號由“無”切換到“有”，監(jiān)視器上產生字符丟失的情況，屏幕上疊加的所有字符每隔0。2秒更新一次。這樣就不會發(fā)生字符丟失的現(xiàn)象。

·上電復位后，為了有效設置屏幕及字體的各種屬性、行距、顯示位置等，先選擇內同步方式，待設置完成后，再設定為外同步方式；否則，設置時如無外同步信號，所有的設置均為無效設置。

（3）由于視頻信號頻率較高、頻帶較寬，因而當兩路視頻信號相距較近時，容易產生串擾。為了盡量減少串擾，制板時做到了以下幾點：

·各種視頻信號間用較粗的地線隔開，視頻走線盡量短而粗；

·模擬地和數(shù)字地分開，只在電源處相連；

·設計開關電源時，交流電與直流低壓之間相距較遠，且用地線隔開；直流低壓與開關管的調整電路之間用光耦隔開。

該矩陣系統(tǒng)的主要特點是不僅系統(tǒng)本身可以級連，而且可以與電腦進行通信。在電腦上加一塊視頻卡，將矩陣系統(tǒng)的某一路輸出連至視頻卡，這樣就可以在電腦顯示屏上看到256路輸入中的任一路圖像。此時，可用電腦鍵盤代替矩陣系統(tǒng)鍵盤對系統(tǒng)進行各種操作（如控制云臺及視頻信號切換等），并且可通過Internet實行遠程切換。另一方面，編寫相應的電腦軟件，可在電腦顯示屏上畫一電子地圖，將各監(jiān)控點及報警點標注在圖上。這樣一來，監(jiān)控目標一目了然，可隨時點擊某監(jiān)控點，調出該處的畫面。如某報警點有報警發(fā)生，電子地圖上相應的位置會閃爍，且可將報警信息及對應畫面存入電腦硬盤（即硬盤錄像）。