動(dòng)態(tài)視頻字符發(fā)生器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孟召議

（無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214153）

在圖像顯示系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在視頻信號(hào)上疊加字符信息（如漢字標(biāo)識(shí)字符、時(shí)間日期、溫度等）一同顯示在監(jiān)視器上，以方便使用人員知道該圖像信息以何種方式來(lái)自何處，以及對(duì)應(yīng)圖像的其他相關(guān)信息，如當(dāng)前的站址號(hào)、時(shí)間、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息顯示到屏幕上。因此，設(shè)計(jì)一種視頻圖形字符疊加系統(tǒng)，使各種視頻信號(hào)能夠同時(shí)疊加顯示在電視屏幕上，就顯得格外重要。針對(duì)目前大部分顯示系統(tǒng)均采用分立元器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于維護(hù)等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于MB90092 屏顯芯片的動(dòng)態(tài)視頻字符發(fā)生器。

1 系統(tǒng)概述

目前電視技術(shù)中采用順序（輪流）傳送像素的方法。在發(fā)送端按照各個(gè)像素的行列位置逐個(gè)發(fā)送到接收端；在接收端的顯示屏幕上，各個(gè)像素也是一個(gè)一個(gè)顯現(xiàn)的。如果想在接收端得到預(yù)期的影像，發(fā)送端與接收端必須同步。所謂疊加，就是在保證經(jīng)視頻信號(hào)提取電路分離出的行和場(chǎng)信號(hào)與所需疊加的圖像信號(hào)符合同步要求的條件下，在視頻信號(hào)相應(yīng)的位置疊加圖標(biāo)信號(hào)的電平。字符疊加系統(tǒng)主要由視頻輸入鉗位和放大模塊、視頻信號(hào)同步分離模塊、字符疊加器MB90092模塊和視頻輸出緩沖放大模塊組成。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體框圖

考慮到疊加信息的多樣性和擴(kuò)展性，字符疊加芯片選用富士通公司的MB90092 視頻疊加芯片。同步信號(hào)分離采用LM1881芯片，控制電路采用AT89S52 單片機(jī)，漢字字庫(kù)采用128K ×8位（1M）FLASH 存儲(chǔ)器W29EE011，溫度采集利用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20。為了得到較好的視頻輸出信號(hào)，還設(shè)計(jì)了視頻輸出電路，以保障視頻信號(hào)的清晰輸出。圖1是該視頻疊加系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 視頻疊加系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.2 字符疊加模塊MB90092

MB90092是一種通用的字符疊加芯片，它分為主屏顯示和副屏顯示。主屏顯示又分為普通模式和擴(kuò)展圖形模式。普通模式下可以顯示24×12行字符，而在擴(kuò)展圖形模式下，整個(gè)屏幕可以顯示192個(gè)水平點(diǎn)和384個(gè)垂直點(diǎn)；副屏顯示分為普通模式和全屏模式，普通模式下可以顯示32×16行字符或256個(gè)水平點(diǎn)和384個(gè)垂直點(diǎn)。全屏模式下可以顯示32×16行字符或256個(gè)水平點(diǎn)和512個(gè)垂直點(diǎn)。MB90092 內(nèi)部集成串行輸入控制單元、行場(chǎng)分離電路、視頻信號(hào)發(fā)生器、顯示內(nèi)存控制器、顯示內(nèi)存模擬開(kāi)關(guān)以及時(shí)鐘振蕩器等，其內(nèi)部構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 MB90092內(nèi)部構(gòu)圖

圖3 MB90092外部接口時(shí)序

2.3 視頻同步分離LM1881

2.4 控制芯片AT89S52

在信號(hào)疊加的過(guò)程中，由于疊加信號(hào)內(nèi)容的更新不是很快，所以，MCU 可選用ATMEL 公司的低功耗、高性能CMOS 工司的AT89S52 單片機(jī)。在外加11.05926 MHz晶振下，其處理和反應(yīng)速度完全可以滿(mǎn)足信號(hào)疊加與內(nèi)容更新的要求。AT89S52在系統(tǒng)中一方面通過(guò)串口與上位機(jī)相聯(lián)，以接收疊加和控制命令；另一方面，可通過(guò)端口P1.7、P1.6、P1.5 與MB90092 的、SIN、SCLK 控制位分別相連，以發(fā)送字符疊加位置和疊加內(nèi)容的控制命令，同時(shí)通過(guò)P3.3 口連接到DS18B20上，以采集實(shí)時(shí)溫度。

2.5 字庫(kù)存儲(chǔ)芯片W29EE011

MB90092 的外接字庫(kù)接口最大能接2MB 的存儲(chǔ)器。字庫(kù)芯片選擇應(yīng)考慮到每個(gè)漢字要96個(gè)字節(jié)。這樣，要疊加通用的GB2312漢字，加上一些常用符號(hào)，512KB的存儲(chǔ)容量即可以滿(mǎn)足使用需求，所以選擇FLASH 型存儲(chǔ)器W29EE011作為本系統(tǒng)的字庫(kù)存儲(chǔ)芯片。

3 軟件設(shè)計(jì)

MB90092根據(jù)單片機(jī)的軟件命令來(lái)實(shí)現(xiàn)字符的疊加，工作過(guò)程如下：

（1）通過(guò)SIN 引腳接收單片機(jī)發(fā)送的字符地址及字符代碼，確定字符在屏幕上的坐標(biāo)；

（2）通 過(guò) ADR0～ADR17 引 腳 訪 問(wèn)W29EE011讀取字符數(shù)據(jù)，MB90092在接收到字符代碼后訪問(wèn)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器通過(guò)DQ0～DQ7把字符數(shù)據(jù)傳送回MB90092。

（3）把字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，并根據(jù)字符坐標(biāo)與原有的視頻信號(hào)疊加地顯示屏幕上。單片機(jī)程序流程圖見(jiàn)圖4。

圖4 單片機(jī)程序流程圖

4 結(jié) 語(yǔ)

MB90092可以外掛字庫(kù)，并允許用戶(hù)自定義疊加的字符，使用時(shí)只要3根線與單片機(jī)相連，用戶(hù)可以應(yīng)用單片機(jī)方便控制疊加顯示的字符內(nèi)容和屬性。本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了視頻圖像中任意字符的疊加，其硬件電路抗干擾能力強(qiáng)。MB90092 有豐富的顯示模式可供選擇，具有很好的應(yīng)用前景，可以利用無(wú)線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

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2 孫泓波，顧紅，蘇為民.視頻字符疊加技術(shù)的發(fā)展及四種實(shí)現(xiàn)方案［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000，（11）：44～46.

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5 蘇 凱，劉慶國(guó)，陳國(guó)平.MCS－51系列單片機(jī)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003（3）.

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