電視監控系統的設計與功能設計

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

本系統屬于單機型微機控制器，可以輸入16路視頻信號，每個云臺及攝像機鏡頭有一個接收解碼器來控制。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、右轉動，鏡頭的光圈大小，聚焦遠近，變焦進出等。主控制器有一組面板開關即互鎖型進行手動切換，另一組面板開關即自鎖型決定那一路攝像機參與自動切換，另有4個互鎖型開關決定自動切換的定時級別，主控制器還有一個小鍵盤對其一路信號的云臺進行控制及對攝像機鏡頭的焦距進行調整。另外，主控制器有兩組數碼顯示器分別用于自動切換和手動切換。自動切換用于定時巡回監視16個監測點，手動切換用于隨機監視某一個監測點，并對某一監測點進行云臺控制及鏡頭調整。系統上電后，自動切換電路開始工作，定時巡回切換某一路攝像機與自動切換監視器相連，同時主控制器數碼顯示器顯示自動切換的攝像機號。這時，操作員可以通過手動切換開關切換某一路攝像機與手動切換監視器相連，同時顯示手動切換的攝像機號，并可通過鍵盤對云臺及鏡頭進行控制及調整。如想改變自動切換的定時時間，可通過定時開關實現；如想在自動切換隊列中增加或減少某一路或幾路攝像機，則通過自動切換開關實現。系統硬件構成控制設備的硬件系統由切換器、主控制器及接收解碼器3大部分構成。

2 切換器

切換器通過主控制器發來的切換控制信號，實現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、高輸入阻抗及放大電路組成。由于一路視頻信號可能同時被送到手動切換及自動切換監視器上，所以要用二分器分配出兩路視頻信號接入模擬開關電路。為防止視頻信號調制上低頻干擾，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。在集成模擬開關的后面加一高輸入阻抗電路，由于模擬開關的輸入損耗，切換后信號電壓減小，為保證輸出信號幅度有1VP-P用深負反饋寬帶放大器將信號放大，再經75歐輸出匹配電路輸出。這里選用4片8選1的CD4051集成模擬開關構成兩套16選1的切換電路以實現自動和手動切換。

3 主控制器

主控制器是由8031單片機系統構成，程序存儲器使用2764，通過4片244三態緩沖器讀入自動和手動開關的開關量，切換控制信號的輸出由273鎖存。通過8031的P1口送4個數碼管的顯示數據，通過125總線緩沖器讀入鍵盤行碼，通過273鎖存器送出數據顯示。為防止二者串擾，在掃描鍵盤時，P1口送OOH以關斷顯示。

4 接收解碼器

接收解碼器也由8031單片機系統構成，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，云臺及鏡頭的驅動電路通過繼電器構成，為防止解碼器受干擾出現軟件故障，加一軟件故障診斷自動復位電路，該電路由兩個單穩（74LS123）組成。當程序正常執行時，由P2.6不斷輸出正脈沖，使電路不產生復位信號，當程序執行不正常時，P2.6不輸出正脈沖，自動復位電路使8031復位，使程序執行恢復正常。通過解碼器的串行通訊口想主控制器的串行通訊口發送串行控制碼，主控制器為發送方式，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多機通訊方式，各解碼器可直接掛接在總線上。系統軟件設計軟件設計包括兩部分，即主控制器和接收解碼器的軟件設計。主控制器的程序設計主要包括主程序設計、串行通訊程序設計、顯示程序設計、鍵盤掃描程序設計、串行控制碼形成程序設計和自動切換程序設計等。由于主控制器要同多個接收解碼器進行通訊，所以串行通訊為多機通訊方式，數碼顯示為動態顯示方式，所以顯示程序要設計成通用子程序，要顯示的數據放在固定的數據區內，系統可在任何時候調用顯示子程序進行顯示。鍵盤為動態掃描方式，所以鍵盤程序要有鍵盤掃描判決子程序，根據鍵盤按鍵情況形成串行控制碼，并調用串行發送程序發出該串行控制碼。自動切換程序根據自動切換開關及定時開關的情況定時進行自動切換。

主程序的主要功能為：

a.進行動態顯示；b.讀切換開關，對于自動切換開關，要把開關狀態送到數據區供自動切換程序使用，對于手動切換開關要實時進行視頻切換；c.讀定時級別開關，根據開關情況設定8031定時器，以便定時進行自動切換；d.進行鍵盤掃描，根據鍵盤情況調用形成串行控制碼形成程序，形成串行控制碼并發出。接收解碼器的軟件設計主要有主程序設計、串行通訊接收程序設計和串行控制碼解碼程序設計等。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通訊方式。串行控制碼解碼程序根據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，并送出進行控制。

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

5 結論

由于計算機應用技術的不斷發展，電視機監控系統的控制設備基本上都是由計算機控制系統來構成的。本文用計算機控制系統實現對云臺的控制，實現電視信號的切換，通過串行通訊實現主控制器對各接收解碼器的控制，采用8031單片機構成一個低成本、通用型的電視監控系統。

[1]《穩健性設計》北京理工大學曾鳳章教授編著，兵器工業出版社出版

[2]《新技術新工藝》1997年第三期

[3]《新技術新工藝》1996年第三期