基于編碼器實現(xiàn)16x16視頻切換矩陣的設(shè)計方案

提出了一種用PT2262/PT2272編解碼IC制作的16x16視頻切換矩陣的設(shè)計方案，給出了具體的電路圖，同時在對其原理進行分析的基礎(chǔ)上，指出了用該方案派生其它規(guī)格視頻切換矩陣的基本思路。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻切換器已被廣泛的應(yīng)用到閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、電視演播系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)、微格教學(xué)系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng)等多種領(lǐng)域。多路輸入視頻切換矩陣更是大型閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)不可缺少的重要設(shè)備，但是這種設(shè)備的價格都比較高。本文基于計算機控制的設(shè)計思想，選用廉價的遙控解碼集成電路（PT2262/PT2262）和多路模擬開關(guān)芯片（CD4067），采用積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種16x16視頻切換矩陣，從而實現(xiàn)了遙控視頻的切換的功能。

1 PT2262/PT2262的特性

PT2262、PT2272是采用18腳雙列直插式封裝的編解碼IC，它們具有很強的抗干擾性能。其中TP2262是一種編碼器，它能將數(shù)據(jù)和地址編譯成代碼的波形。它最大有12位三態(tài)地址，共有531441種地址代碼。它最大有12位三態(tài)地址，共有531441種地址代碼。PT2272是一種與PT2262配對的解碼器，它也具有12位三態(tài)地址，共有531441種地址代碼。PT2262、PT2272都是CMOS電路，因而具有功耗低、工作電壓范圍寬（3～15V）等特點。

1.1 PT2262的引腳功能

PT2262的引腳功能如下：

A0～A5（1～6）：地址引腳，這些引腳均有三種狀態(tài)：“0”、“1”和“浮”；

A6/D0～A11/D5（7、8、10～13）：這六個引腳既可以作為地址碼引腳，也可以作為數(shù)據(jù)碼引腳；當作為地址碼引腳時，可置成“0”、“1”或“浮”；而作為數(shù)據(jù)碼引腳時，只能置成“0”、“1”。

TE（14）：發(fā)送使能端，低電平有效。當其為低電平時，PT2262輸出編碼波形；

DOUT（17）：數(shù)據(jù)碼輸出引腳；

OSC1、OSC2（16、15）：振蕩器引腳；

VSS（18）：電源正極；

VSS（9）：電源負極。

1.2 PT2272的引腳功能

PT2272的引腳功能如下：

A0～A5（1～6）、A8/D0～A11～D3（7、8、10～13）：這些引腳的功能與PT2262相同；

DIN（14）：數(shù)據(jù)輸入引腳；

VT（17）：有效傳輸引腳，高電平有效。當PT2272接收到有效編碼波形信號時，VT變?yōu)楦唠娖剑?/p>

OSC1、OSC2（16、15）：振蕩器引腳；

VCC（18）：電源正極；

VSS（9）：電源負極。

PT2272的數(shù)據(jù)輸出有“暫存”和“鎖存”兩種，“暫存”是當輸入端信號消失時，PT2272對應(yīng)的數(shù)據(jù)位輸出變成低電平；“鎖存”是當輸入端信號消失時，PT2272的數(shù)據(jù)位輸出保持原有狀態(tài)，直到接收到地址碼相同的新輸入。

PT2272的數(shù)據(jù)輸出有4、6位之分，具體可用后緩來區(qū)分：M代表“暫存”，L代表“鎖存”（例如PT2272 L4表示數(shù)據(jù)位輸出為4位，鎖存輸出）。當編碼電路PT2262將數(shù)據(jù)連同地址碼從17腳串行發(fā)送出去后，便可經(jīng)過雙線傳輸?shù)浇獯a器PT2272的14腳（數(shù)據(jù)輸入端），此時若解碼器的地址A0～A7與編碼器的地址A0～A7相同，解碼器將接收發(fā)送來的數(shù)據(jù)，且并行呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸出端D0～D3端并鎖存，同時在VT端輸出個脈沖信號。

2 16x16視頻切換矩陣的組成

16x16視頻切換矩陣由16塊16選1視頻切換電路板和一塊主板組成。16塊視頻切換電路板依次通過板插座插在主板上，主板上有16個視頻輸入插座和一個九針插座。16個視頻插座可供16路視頻輸入。九針插座則用于與電腦打印口的9位數(shù)據(jù)線相連，以供主板上主要由PT2262組成的編碼電路進行編碼。但是，無論是16路視頻、編碼信號、直流電源和地，它們均可通過電路板插座給16塊視頻切換電路板提供接口。

每塊視頻切換電路板均包括解碼電路、16路模擬開關(guān)電路和視頻放大電路。電路板的后面有一個視頻插座輸出。圖1所示是16選1視頻切換電路圖。其原理圖框如圖2所示。

在圖1中，編碼信號從IC1（PT2272L4）的數(shù)據(jù)輸入引腳（14）輸入后，如果它的地址碼（由四位編碼開關(guān)SW1預(yù)置）與編碼地址相同，電路系統(tǒng)將從數(shù)據(jù)輸出腳（10～13）輸出鎖定的數(shù)據(jù)（如03H）。當16路模擬開關(guān)IC2（CD4067）的數(shù)據(jù)輸入口（10～14）接收到03H數(shù)據(jù)后，第3號模擬開關(guān)被接通，這樣，第7腳輸入的第3路視頻信號將從I/O口第1腳輸出，并經(jīng)R4、C1輸入到共極晶體管（T1）放大電路的發(fā)射極，最終由集電極輸出放大的視頻信號。此視頻信號再經(jīng)射極跟隨器（T2）后將輸出阻抗為75Ω的1Vp-p視頻信號進行輸出，此時便完成了16選1的視頻切換過程。R4用于調(diào)整輸出幅度的大小，阻值大約在1kΩ左右；C1是高頻補償電容，約100pF。該電路十分簡單，因此，整個切換矩陣的成本也很低。16塊視頻切換電路板的地址可分別設(shè)置為0H～FH。

3 編碼電路

圖3是由PT2262編碼器組成的編碼電路原理圖，利用該電路可以在電腦打印口輸入9位數(shù)據(jù)。其中最高一位是控制數(shù)據(jù)，其余8位中的高4位是地址碼，低4位是數(shù)據(jù)碼。一般情況下，高4位輸入到編碼器IC（PT2262）的1～4腳，低4位輸入到數(shù)據(jù)位10～13腳。當有數(shù)據(jù)輸入時，最高一位控控數(shù)據(jù)輸出為高電平，從而使倒相器T的集電極輸出低電平，以使PT2262的使能端（14腳）有效，最后在其編碼輸出端（17腳）輸出串行的編碼信號。

4 軟件編程

4.1 控制界面的設(shè)計

控制界面的設(shè)計有兩種方案，第一種為16行，每行16個銨鍵。每行的按鍵都是互鎖。第二種方案是一共兩行，每行16個按鍵。第一行是切換器的選擇鍵，第二行是視頻輸出選擇鍵，兩行的按鍵也是互鎖的。

在上述兩種方案中，第一方案只需按一個按鍵便可切換圖像；而第二方案則要按兩個鍵，第一次先選切換器，第二次才切換出圖像。

4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

采用VB或Delphi語言編寫控制軟件可在打印口輸出9位數(shù)據(jù)，以控制電腦分二次分送數(shù)據(jù)，第一次是低8位，第二次是最高一位。在低8位中，高4位為地址碼0H-FH，可用于表示第1至16行視頻切換器的地址，低4位為每行16選1的數(shù)據(jù)碼。當在界面上點按按鍵時，按下時輸出數(shù)據(jù)，放開時數(shù)據(jù)復(fù)零。所有需鎖存的數(shù)據(jù)均由硬件來實現(xiàn)。

在第一種方案中，按每一個按鍵，打印口都輸出數(shù)據(jù)；而第二種方案只有按第二行時才輸出數(shù)據(jù)，而且同一個按鍵有16個地址，這要視第一行按鍵選取哪一個鍵來定。

5 結(jié)束語

視頻切換矩陣一般用于比較大型的閉路電路監(jiān)控系統(tǒng)，本文介紹的16x16視頻切換矩陣的成本很低，而且稍作改動，就可變成16x8、16x4、16x2的產(chǎn)品。如果在幾路視頻輸出中不要求重復(fù)出現(xiàn)，就可以方便地將其改變成256路視頻輸入/16路視頻輸出、128路視頻輸入/8路視頻輸出、64路視頻輸入/4路視頻輸出等規(guī)格的產(chǎn)品。

由于控制電腦不需要對圖像進行處理，所以對計算機的配置要求不高，用486以上計算機就可以了。如果不用電腦控制，也可以改為鍵盤控制。實現(xiàn)時，可選用兩行鍵盤，每行16個按鍵的結(jié)構(gòu)形式，這樣成本可以進一步降低，控制鍵盤的電路也十分簡單。

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