基于單片機(jī)的應(yīng)用于視頻監(jiān)控的矩陣切換器設(shè)計(jì)

根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對矩陣切換器的基本要求，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的32×8視頻矩陣切換器。文中詳細(xì)論述了其接口電路設(shè)計(jì)，最后給出了由此矩陣切換器組成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；視頻矩陣切換器；視頻監(jiān)控

作者簡介：彭芬（1971-），女，講師，主要研究方向：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。

1 引言

在重大事件、零售場、交通控制等方面，都需要進(jìn)行視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存在多點(diǎn)分布與集中監(jiān)控的矛盾，不適合采用一對一的監(jiān)視。一對一的監(jiān)視即一部攝像機(jī)對應(yīng)一臺監(jiān)視器，這樣監(jiān)控室體積龐大，投資高。一般采用一對多的監(jiān)控，即一臺監(jiān)視器對應(yīng)多臺攝像機(jī)，用足夠少的監(jiān)視設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控，這樣視頻切換控制設(shè)備在監(jiān)控系統(tǒng)中具有極其重要的地位。在視頻切換控制中，矩陣切換應(yīng)用十分廣泛。

2 視頻矩陣切換原理

視頻矩陣切換控制將多路輸入信號任意選擇一路或多路分別輸出給一路或多路顯示設(shè)備，用于規(guī)模較大的監(jiān)控系統(tǒng)中。它可以選擇性地觀察圖像，指定在某臺監(jiān)視器上輸出顯示。

在多路視頻輸入的情況下有多路的輸出選擇，形成矩陣結(jié)構(gòu)，即每一路輸出都可與不同的輸入信號“短接”，每路輸出只能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時(shí))接通不同的輸出，如圖1。

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圖中“·”表示某一路輸出與某一路輸入相連，如輸出4與輸入3相連，也就是說4路輸出此時(shí)輸出的3路輸入信號。只要進(jìn)行合適的切換選擇，就可以實(shí)現(xiàn)將多路信號從輸入通道切換輸送到輸出通道中的任一通道上，并且輸出通道間彼此獨(dú)立，也就便于進(jìn)行視頻信號切換和分配。

3 基于單片機(jī)的32×8視頻矩陣切換器硬件設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控行業(yè)中，信號只經(jīng)過攝像，傳輸(一般是基帶傳輸)，控制與顯示，且顯示時(shí)對圖像的質(zhì)量要求相對較低，只要能看清，并不作轉(zhuǎn)播等工作，因此監(jiān)控行業(yè)對視頻切換矩陣的要求是指標(biāo)低、功能多(能帶云臺控制等)、便于遠(yuǎn)程控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的矩陣切換系統(tǒng)應(yīng)包括以下基本功能：視頻信號切換、控制云臺和攝像機(jī)鏡頭的動作、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

3.1 視頻矩陣切換器基本接口電路
　　32×8視頻矩陣切換器基本接口原理電路如圖2所示。整個(gè)視頻矩陣切換器主要由89C2051單片機(jī)和兩片MT8816組成。MT8816是MITEL公司生產(chǎn)的8×16模擬開關(guān)矩陣，采用CMOS工藝制作。AT89C2051單片機(jī)是由美國ATMEL公司推出的高效單片機(jī)，它的指令與INTEL公司的MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，本身帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器，AT89C2051芯片作為微控制器用于對切換矩陣各單元進(jìn)行切換控制以及用于構(gòu)成人機(jī)界面和構(gòu)建RS485串行通信接口。