基于單片機的應用于視頻監控的矩陣切換器設計

根據視頻監控系統對矩陣切換器的基本要求，設計了基于單片機的32×8視頻矩陣切換器。文中詳細論述了其接口電路設計，最后給出了由此矩陣切換器組成的視頻監控系統實例。

關鍵詞：單片機；視頻矩陣切換器；視頻監控

作者簡介：彭芬（1971-），女，講師，主要研究方向：單片機應用系統開發。

1 引言

在重大事件、零售場、交通控制等方面，都需要進行視頻監控。視頻監控系統中存在多點分布與集中監控的矛盾，不適合采用一對一的監視。一對一的監視即一部攝像機對應一臺監視器，這樣監控室體積龐大，投資高。一般采用一對多的監控，即一臺監視器對應多臺攝像機，用足夠少的監視設備實現多點監控，這樣視頻切換控制設備在監控系統中具有極其重要的地位。在視頻切換控制中，矩陣切換應用十分廣泛。

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備，用于規模較大的監控系統中。它可以選擇性地觀察圖像，指定在某臺監視器上輸出顯示。

在多路視頻輸入的情況下有多路的輸出選擇，形成矩陣結構，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)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路輸出此時輸出的3路輸入信號。只要進行合適的切換選擇，就可以實現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立，也就便于進行視頻信號切換和分配。

3 基于單片機的32×8視頻矩陣切換器硬件設計

視頻監控行業中，信號只經過攝像，傳輸(一般是基帶傳輸)，控制與顯示，且顯示時對圖像的質量要求相對較低，只要能看清，并不作轉播等工作，因此監控行業對視頻切換矩陣的要求是指標低、功能多(能帶云臺控制等)、便于遠程控制。視頻監控系統的矩陣切換系統應包括以下基本功能：視頻信號切換、控制云臺和攝像機鏡頭的動作、可實現遠程控制。

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。整個視頻矩陣切換器主要由89C2051單片機和兩片MT8816組成。MT8816是MITEL公司生產的8×16模擬開關矩陣，采用CMOS工藝制作。AT89C2051單片機是由美國ATMEL公司推出的高效單片機，它的指令與INTEL公司的MCS-51系列單片機完全兼容，本身帶有2K字節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行切換控制以及用于構成人機界面和構建RS485串行通信接口。