摘? 要: 介紹了上大眾芯微電子有限公司推出的專(zhuān)用字符疊加芯片SD01C01的性能特點(diǎn)" title="性能特點(diǎn)">性能特點(diǎn)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(jì)。采用這種純硬件電路實(shí)現(xiàn)的方法,無(wú)需使用單片機(jī),無(wú)需軟件編程。

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

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　　近年來(lái),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(kuò)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(jì)者十分關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

　　為了保證在系統(tǒng)容量較大的情況下實(shí)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(zhuān)用字符疊加芯片SD01C01來(lái)完成。實(shí)踐證明,以這種芯片為核心設(shè)計(jì)的字符疊加電路具有可靠性高、顯示編輯功能強(qiáng)、硬件電路簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)。采用SD01C01不僅可以在視頻中疊加固定字符,而且經(jīng)過(guò)巧妙地設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容,還可以實(shí)現(xiàn)可變字符疊加。下面對(duì)這種芯片的性能特點(diǎn)以及它們?cè)谧址B加電路中的具體應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

1 性能特點(diǎn)

　　SD01C01是一種能在攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)中疊加入16個(gè)16×16點(diǎn)陣字符信息(如文字字符、圖標(biāo)等)的專(zhuān)用集成電路。SD01C01由視頻同步信號(hào)處理、內(nèi)部時(shí)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(chǔ)存的字符信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭莎B加在視頻信號(hào)上的信息,通過(guò)內(nèi)部時(shí)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(dú)特的掛接方式工作在由攝像機(jī)和監(jiān)視器組成的圖像監(jiān)控系統(tǒng)中,對(duì)原系統(tǒng)無(wú)插入損耗,如圖1所示。在銀行、大型超市、大型停車(chē)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、高速公路收費(fèi)站、高樓電梯、道路、居民小區(qū)等地的安裝有攝像機(jī)的攝像監(jiān)控系統(tǒng)中,均能使用由SD01C01芯片開(kāi)發(fā)的低成本的字符疊加設(shè)備。

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2 存儲(chǔ)器中信息的存儲(chǔ)格式

　　在SD01C01中,疊加入1個(gè)16×16點(diǎn)陣字符信息,占用存儲(chǔ)器32字節(jié),最多可以疊加16個(gè)字符,共占用512字節(jié)。16個(gè)字符要分成兩行疊加在視頻信號(hào)上面。一般數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如表1所示。表1中只給出了一行8個(gè)字符的點(diǎn)陣信息內(nèi)容。假設(shè)在視頻信號(hào)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(diǎn)陣信息存放在地址0100H～01FFH所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間中。SD01C01通過(guò)地址線訪問(wèn)存儲(chǔ)器,讀出字符點(diǎn)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(chǔ)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(gè)字符的點(diǎn)陣信息格式及其在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)方式作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。表1中第六個(gè)字符“0”在存儲(chǔ)器中的地址范圍為:00A0H～00BFH,共32個(gè)字節(jié)。表2和表3分別給出了字符“0” 的點(diǎn)陣信息格式和其在存儲(chǔ)器中的具體存儲(chǔ)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(shí),其電路的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。在該電路設(shè)計(jì)中,視頻信號(hào)中的行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)的分離工作采用LM1881來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)然也可以使用分立元件來(lái)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(guò)地址線A0～A7訪問(wèn)存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)地址存儲(chǔ)的信息,將其讀出并疊加在原有的視頻圖像上。通過(guò)A8確定疊加的行:當(dāng)A8等于0時(shí),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(shí),疊加下面一行的文字,如“上海安心居民超市”。從存儲(chǔ)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(jì)數(shù)脈沖會(huì)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(gè)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(gè)攝像機(jī),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(gè)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)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(duì)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(shí)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(huà)面上,在同一個(gè)監(jiān)視器上一起顯示出來(lái)。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(shí)為在0000~9999之間可變的進(jìn)入超市的顧客累計(jì)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(shí)考慮到由統(tǒng)計(jì)適配器傳輸來(lái)的是四組BCD碼,對(duì)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(hào),將0～9字符對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣信息存儲(chǔ)于不同的存儲(chǔ)空間。這樣只要改變高位地址,便可選出存儲(chǔ)器中相應(yīng)BCD碼對(duì)應(yīng)的字符點(diǎn)陣信息。圖4中1D3、1D2、1D1、1D0對(duì)應(yīng)著一組BCD碼1D,表示顧客累計(jì)數(shù)目的千位。2D3、2D2、2D1、2D0對(duì)應(yīng)著一組BCD碼2D,表示顧客累計(jì)數(shù)目的百位。依次類(lèi)推,BCD碼3D表示顧客累計(jì)數(shù)目的十位,4D表示顧客累計(jì)數(shù)目的個(gè)位。

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　　在電路中,圖4位BCD碼的選擇使用了兩個(gè)雙4—1線數(shù)據(jù)選擇器74LS253;字符信息存儲(chǔ)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(gè)問(wèn)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(gè)字符,是固定的。

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

　　由表4可見(jiàn),當(dāng)疊加4個(gè)可變字符時(shí)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(hào),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(hào),用于選擇統(tǒng)計(jì)設(shè)備送過(guò)來(lái)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(shí),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(duì)兩個(gè)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(shí)選擇4個(gè)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(chǔ)器中的信息讀出并疊加在視頻信號(hào)上。

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　　(4)由于芯片內(nèi)部A8是個(gè)換行顯示信號(hào),顯示第一行字符時(shí),A8必須等于0,所以第一行可變字符在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址一定要注意不能在A8=1的地址上。在本設(shè)計(jì)中“0～9”十個(gè)數(shù)字字符在存儲(chǔ)器中對(duì)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(duì)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(shí)通過(guò)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(gè)數(shù)字時(shí)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(chǔ)器中讀出“5”疊加在視頻信號(hào)上;顯示第二個(gè)數(shù)字時(shí)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(chǔ)器中讀出“2”疊加在視頻信號(hào)上;顯示第三個(gè)數(shù)字時(shí)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(chǔ)器中讀出“5”疊加在視頻信號(hào)上;顯示第四個(gè)數(shù)字時(shí)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(chǔ)器中讀出“0”疊加在視頻信號(hào)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(shí)候?qū)⑵帘?4LS253的使能信號(hào),74LS253輸出高阻。A12、A11、A10、A9接在VCC上,處于高電平,這時(shí)地址碼為1F00～1FFF。芯片將讀取存儲(chǔ)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(shí)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(wú)需使用單片機(jī),因此不需要軟件編程。這樣整個(gè)系統(tǒng)的成本大大降低,同時(shí)也降低了系統(tǒng)的調(diào)試難度,節(jié)約了調(diào)試時(shí)間,系統(tǒng)運(yùn)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(yǔ)信息,可以采用32K的E2PROM(AT28C256),它能存儲(chǔ)16×64個(gè)字符信息,能滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)文字的變化疊加。

　　當(dāng)然,如果采用單片機(jī)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(gè)字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)信息可以由專(zhuān)用字符輸入鍵盤(pán)或由PC軟件等產(chǎn)生,字符內(nèi)容是可以任意修改和隨時(shí)變化的。

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