摘? 要: 介紹了上大眾芯微電子有限公司推出的專用字符疊加芯片SD01C01的性能特點" title="性能特點">性能特點及其在攝像監(jiān)視系統(tǒng)" title="監(jiān)視系統(tǒng)">監(jiān)視系統(tǒng)中的應(yīng)用。給出了固定字符疊加和可變字符疊加部分的硬件電路" title="硬件電路">硬件電路設(shè)計。采用這種純硬件電路實現(xiàn)的方法,無需使用單片機,無需軟件編程。

　　關(guān)鍵詞: 視頻字符疊加? 同步信號" title="同步信號">同步信號? 攝像監(jiān)視

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　　近年來,隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,系統(tǒng)容量在不斷擴大。字符疊加電路是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的一部分。因此,它的顯示編輯功能、可靠性以及電路的規(guī)模和復(fù)雜程度,也就成為設(shè)計者十分關(guān)注的一個問題。

　　為了保證在系統(tǒng)容量較大的情況下實現(xiàn)低成本、高性能的字符疊加,使用上大眾芯微電子公司推出的專用字符疊加芯片SD01C01來完成。實踐證明,以這種芯片為核心設(shè)計的字符疊加電路具有可靠性高、顯示編輯功能強、硬件電路簡化等優(yōu)點。采用SD01C01不僅可以在視頻中疊加固定字符,而且經(jīng)過巧妙地設(shè)計存儲器中的內(nèi)容,還可以實現(xiàn)可變字符疊加。下面對這種芯片的性能特點以及它們在字符疊加電路中的具體應(yīng)用進(jìn)行簡要的介紹。

1 性能特點

　　SD01C01是一種能在攝像機輸出的視頻信號中疊加入16個16×16點陣字符信息(如文字字符、圖標(biāo)等)的專用集成電路。SD01C01由視頻同步信號處理、內(nèi)部時序控制、自激振蕩環(huán)路、地址碼生成和疊加字符信息處理等若干功能單元組成。它能將片外E/E2PROM、雙口RAM或Flash中儲存的字符信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭莎B加在視頻信號上的信息,通過內(nèi)部時序控制功能單元,還可調(diào)節(jié)字符在監(jiān)視器上的疊加位置。

　　用SD01C01組成的字符疊加設(shè)備以獨特的掛接方式工作在由攝像機和監(jiān)視器組成的圖像監(jiān)控系統(tǒng)中,對原系統(tǒng)無插入損耗,如圖1所示。在銀行、大型超市、大型停車場、倉庫、高速公路收費站、高樓電梯、道路、居民小區(qū)等地的安裝有攝像機的攝像監(jiān)控系統(tǒng)中,均能使用由SD01C01芯片開發(fā)的低成本的字符疊加設(shè)備。

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2 存儲器中信息的存儲格式

　　在SD01C01中,疊加入1個16×16點陣字符信息,占用存儲器32字節(jié),最多可以疊加16個字符,共占用512字節(jié)。16個字符要分成兩行疊加在視頻信號上面。一般數(shù)據(jù)的存儲格式如表1所示。表1中只給出了一行8個字符的點陣信息內(nèi)容。假設(shè)在視頻信號中還需要疊加第二行文字,如“上海安心居民超市”,則只需將相應(yīng)字符點陣信息存放在地址0100H～01FFH所對應(yīng)的存儲空間中。SD01C01通過地址線訪問存儲器,讀出字符點陣信息并將其轉(zhuǎn)換為可以疊加在原有視頻圖像" title="視頻圖像">視頻圖像上的信息。如果將本例中存儲器的內(nèi)容用于疊加,則在監(jiān)視器中可看到如圖2所示的兩行疊加字符。

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　　現(xiàn)就一般單個字符的點陣信息格式及其在存儲器中的存儲方式作一個簡單介紹。表1中第六個字符“0”在存儲器中的地址范圍為:00A0H～00BFH,共32個字節(jié)。表2和表3分別給出了字符“0” 的點陣信息格式和其在存儲器中的具體存儲格式。

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3 固定字符疊加的硬件電路

　　采用芯片SD01C01進(jìn)行固定字符疊加時,其電路的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。在該電路設(shè)計中,視頻信號中的行同步信號和場同步信號的分離工作采用LM1881來實現(xiàn),當(dāng)然也可以使用分立元件來完成。關(guān)于其具體電路在很多文獻(xiàn)中都有詳細(xì)論述,本文不再介紹。

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　　SD01C01通過地址線A0～A7訪問存儲器中對應(yīng)地址存儲的信息,將其讀出并疊加在原有的視頻圖像上。通過A8確定疊加的行:當(dāng)A8等于0時,疊加的是上面一行的文字,如“總顧客數(shù)1000”;當(dāng)A8等于1時,疊加下面一行的文字,如“上海安心居民超市”。從存儲器的地址碼可以看出,上面一行文字的地址碼為0000～00FF,下面一行文字的地址碼為0100～01FF。在SD01C01中每次顯示完第一行文字以后,計數(shù)脈沖會將A8置1,這樣將接著顯示第二行的文字。當(dāng)?shù)诙形淖诛@示結(jié)束以后A8清零,繼續(xù)顯示第一行的文字。

4 可變字符疊加的硬件電路

　　本文還將介紹一個應(yīng)用在超市攝像監(jiān)視系統(tǒng)中的可變字符疊加電路。在超市攝像監(jiān)視系統(tǒng)中,一般在超市入口處安裝一個攝像機,用于監(jiān)視進(jìn)入超市的顧客情況;在超市入口處配備一個相應(yīng)的統(tǒng)計適配器,用于記錄進(jìn)入超市的顧客數(shù)目,并能產(chǎn)生一組對應(yīng)顧客數(shù)目變化的BCD碼;這組BCD碼傳輸給可變字符疊加電路,用于實現(xiàn)將進(jìn)入超市的顧客數(shù)目疊加在超市入口處的監(jiān)視畫面上,在同一個監(jiān)視器上一起顯示出來。假設(shè):該攝像監(jiān)視系統(tǒng)要求在圖像中疊加兩行字符。第一行是:“總顧客數(shù) * * * *”,第二行是:“上海安心居民超市”。 其中:第一行的后四位字符“* * * *”實為在0000~9999之間可變的進(jìn)入超市的顧客累計數(shù)目。

　　現(xiàn)就超市攝像監(jiān)視系統(tǒng)中的可變字符疊加電路作一詳細(xì)的介紹。圖4為該可變字符疊加的硬件電路。從疊加字符內(nèi)容分析可知,第一行后四位字符均是在0～9之間變化的;同時考慮到由統(tǒng)計適配器傳輸來的是四組BCD碼,對應(yīng)的二進(jìn)制碼正好在0000～1001之間變化。因此將相應(yīng)的BCD碼作為高位地址的選擇信號,將0～9字符對應(yīng)的點陣信息存儲于不同的存儲空間。這樣只要改變高位地址,便可選出存儲器中相應(yīng)BCD碼對應(yīng)的字符點陣信息。圖4中1D3、1D2、1D1、1D0對應(yīng)著一組BCD碼1D,表示顧客累計數(shù)目的千位。2D3、2D2、2D1、2D0對應(yīng)著一組BCD碼2D,表示顧客累計數(shù)目的百位。依次類推,BCD碼3D表示顧客累計數(shù)目的十位,4D表示顧客累計數(shù)目的個位。

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　　在電路中,圖4位BCD碼的選擇使用了兩個雙4—1線數(shù)據(jù)選擇器74LS253;字符信息存儲在8K的E2PROM中;地址線A8A7作為74LS253的輸出控制。另外還需要注意以下幾個問題:

　　(1)疊加第一行字符中前四位是固定的,后四位數(shù)字是變化的(由輸入的四組BCD碼確定)。

　　(2)第二行最多可以疊加8個字符,是固定的。

　　(3)74LS253數(shù)據(jù)選擇信號A和B的確定。當(dāng)要顯示第一行后4個可變數(shù)字時,由表1可知:在疊加的一行8個字符中,后4個可變字符的地址碼為**80H～**FFH。

　　由表4可見,當(dāng)疊加4個可變字符時A7恒等于1,A4作為左半字符字節(jié)和右半字符字節(jié)的選擇信號,在0～1之間變化。結(jié)合表5可知:A6、A5可作為74LS253的輸入選擇信號,用于選擇統(tǒng)計設(shè)備送過來的BCD碼,將BCD碼翻譯成十進(jìn)制的數(shù)字顯示疊加在視頻圖像上面。由表5可知,當(dāng)G為低電平時,74LS253根據(jù)A、B的值選擇數(shù)據(jù)輸入端相應(yīng)的數(shù)據(jù)作為Y端的輸出。在一片74LS253中,選擇輸入端A和B對兩個部分是共用的,在這里使用兩片74LS253共同接在同一組AB上。這樣同一組AB可以同時選擇4個數(shù)據(jù)(一組BCD碼),與SD01C01芯片上的A8~A0組成一組地址碼,將存儲器中的信息讀出并疊加在視頻信號上。

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　　(4)由于芯片內(nèi)部A8是個換行顯示信號,顯示第一行字符時,A8必須等于0,所以第一行可變字符在存儲器中的存儲地址一定要注意不能在A8=1的地址上。在本設(shè)計中“0～9”十個數(shù)字字符在存儲器中對應(yīng)地址分配及相應(yīng)8421 BCD碼如表6所示。A12、A11、A10、A9正好對應(yīng)一組BCD碼D3、D2、D1、D0。

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　　在地址1E00H～1E7FH中存放著“總顧客數(shù)”。假設(shè)此時通過超市入口的顧客是第5250人,四組BCD碼分別為:1D=0101、2D=0010、3D=0101、4D=0000。顯示第一個數(shù)字時A6A5=00,74LS253選擇輸出第一組BCD碼1D=0101,與A8A7=01組成一組地址碼:0A80H～0A9FH,從存儲器中讀出“5”疊加在視頻信號上;顯示第二個數(shù)字時A6A5=01,74LS253選擇輸出第二組BCD碼2D=0010,與A8A7=01組成一組地址碼:04A0H～04BFH,從存儲器中讀出“2”疊加在視頻信號上;顯示第三個數(shù)字時A6A5=10,74LS253選擇輸出第三組BCD碼3D=0101,與 A8A7=01組成一組地址碼0AC0H～0ADFH,從存儲器中讀出“5”疊加在視頻信號上;顯示第四個數(shù)字時A6A5=11,74LS253選擇輸出第四組BCD碼3D=0000,與 A8A7=01組成一組地址碼:00E0H～00FFH,從存儲器中讀出“0”疊加在視頻信號上。在第一行顯示結(jié)束以后,A8=1,顯示第二行固定字符信息。

　　(5)當(dāng)A8=1的時候?qū)⑵帘?4LS253的使能信號,74LS253輸出高阻。A12、A11、A10、A9接在VCC上,處于高電平,這時地址碼為1F00～1FFF。芯片將讀取存儲器1F00～1FFF中的信息,顯示第二行固定文字,如“上海安心居民超市”。雖然SD01C01將兩行字符分時顯示,但是芯片執(zhí)行速度很快,所以疊加的字符是連貫的。

　　由SD01C01構(gòu)建的字符疊加器采用純邏輯電路組成,無需使用單片機,因此不需要軟件編程。這樣整個系統(tǒng)的成本大大降低,同時也降低了系統(tǒng)的調(diào)試難度,節(jié)約了調(diào)試時間,系統(tǒng)運行速度大大加快。

　　以上的應(yīng)用系統(tǒng)中變化的字符是數(shù)字,但如果變化的是文字或者標(biāo)語信息,可以采用32K的E2PROM(AT28C256),它能存儲16×64個字符信息,能滿足一般的應(yīng)用。這樣只需要按二進(jìn)制改變地址碼,選擇需要的變化文字信息,就可以實現(xiàn)文字的變化疊加。

　　當(dāng)然,如果采用單片機和雙口RAM,也可以使SD01C01工作在疊加字符內(nèi)容任意變化模式。在這種工作模式下,16個字符的點陣數(shù)據(jù)信息可以由專用字符輸入鍵盤或由PC軟件等產(chǎn)生,字符內(nèi)容是可以任意修改和隨時變化的。

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參考文獻(xiàn)

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