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1、前 言 在以前的一段时期视频转换器是比较广泛使用的，比如，普通视频转换器又称为顺序切换器或跳台器，它可以从输入的多路视频信号中任意取一路输出，也可以选择多路视频信号按一定顺序输出。也就是说，它只有一路输出信号，可以切换到不同的输入信号。普通视频切换器是简单的单刀N掷机械开关，后来发展出继电器切换的开关，再发展到集成模拟切换器。集成模拟切换器有2选1、4选1、8选1、16选1等规格，常用的集成模拟切换器有MAX453、MAX454、eD4o52、eD4o67等，都是一路输出，多路输入的。还有分组式视频转换器它的本质是将多个集成模拟切换器并联使用，用同一个控制信号对多个视频信号进行同步切换，如CD
2、4O52就是包含两组4选1的切换器，将两组的控制端口并联使用，就可实现同一控制信号完成不同通道的同步切换。还有矩阵式视频切换器矩阵式视频切换器也称为视频矩阵。视频矩阵的最大特点是多路输入和多路输出，可以实现任一路输出与任一路输入的连接切换，同时保证一路输出在同一时刻只连接一路输入信号，反过来，一路输入却可以接到多路输出上。视频矩阵的出现，是视频切换技术的重大进步，它为切换技术的高集成化提供了先决条件。而在现今社会，音视频转换器是广为普遍应用的，它一般是使用在进行广播电视信号分配的仪器,而在此之前，广播电视是党和国家重要的宣传工具与舆论阵地,为了能够保证广播电视的安全播出是因为关系到国家政治安全
3、、文化安全、社会稳定、经济发展。党中央、国务院对广播电视安全播出的工作是非常重视的,也对广播电视安全播出工作提出了非常高的要求。对于有线电视前端系统,做好中央一套节目的信号源备份工作,实现中央一套节目的不间断、高质量是安全播出工作的重中之重,因此在有线电视中央一套节目播出系统中必须需要使用音视频转换器来保证节目的安全播出。目前市场还是较难以买到我们切实需要的、性价比较高的音视频转换设备。而音视频转换器也在其他地方应用的比较广泛，而此次毕业设计的是智能音视频转换器，它主要是依靠程序切换来实现转换器的自动化，智能化。本次电路采用了单片机AT89S51作为中央处理器。使音视频转换器的使用更加智能化。
4、实现数字控制音视频转换,这种控制可以通过手动操作和自动切换方式来实现。而根据系统功能的要求,音视频智能转换系统可以分为6个模块:中央处理模块、显示模块、时钟模块、报警模块、音频切换模块和视频切换模块。而此次设计中对时钟模块用到了LCD显示器，LCD （ Liquid Crystal Display）对于许多的用户而言可能是非常熟悉的名词，不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想象，在 1888 年，一位奥地利的植物学家 F. Renitzer 便发现了液晶特殊的物理特性。在 85 年之后，这一发现才产生了商业价值，1973 年日本的夏普公司首次将它运用于制作电子计算器的数字显示。现在，LC
5、D 是笔记型计算机和掌上计算机的主要显示设备，在投影机中，它也扮演着非常重要的角色，而且它开始逐渐渗入到桌面显示器市场中。其实LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃制造。大约只有 1.1-0.4 毫米厚，由于玻璃生产中，设备不同会造成玻璃厚度不同。所以，显示器只能在一套模具中制造。玻璃底层镀有一层非晶硅，从而在每个像素单元上可以制造半导体组件。经过一系列的平板照相、蚀刻、覆膜和沉积步骤，在每个像素上都生成了开关晶体管、滤色器及其它部分。在所有的元器件上沉积有一个透明数组膜，在顶层上贴上另一个相似的透明的数组膜。这些膜运用光化学工艺流程进行刻蚀或印刷，在每层膜上形成极小的刻槽。当液晶材料注入时，液晶
6、分子就在这些槽中有序排列。在屏幕的两面间喷洒小隔片，保证在每个像素位置上有一到两个隔片。这样就以分隔开玻璃层的上下面，为液晶材料提供一个存在的空间。接着，在每个显示器的底层玻璃的边沿涂上密封剂，同时在一边上留下一个缺口。最顶层和底层焊接在一起，最后切割成型。先抽出夹层中的空气，然后使用氮气压力将液晶材料从预先留下的缺口注入。密封缺口后经过检测保证其品质。偏振片和其它膜层材料在测试合格后添加。最后的步骤是将电子线路和与计算机或其它设备的接口装上，从而完成显示器的功能配设。为了使能够方便的看到电路工作的状态，所以对时钟显示做了LCD显示。本次设计的资料参考了胡汉才单片机原理及其接口技术，科技资讯中
7、胡彬的“音视频智能切换系统设计”,还有“LCD 原理大剖析”等等。而对于这次的毕业设计也做到了对以前知识的回顾，从而深刻体会到电路的整个设计，并加强了自身的各项知识和能力。第一章 绪论1.1 研究背景及意义我们经常会在超市的监控录像、闭路电视上看到那些转换的图像，或者是在我们观看电视的时候，电视频道会出现一些碎花以至于看不成或者出现此频道正在维修，记得在小时候每周二很多频道都会出现这样子的情况。以前都不是很清楚为什么，现在知道原来是因为出现了设备故障或人为失误，有时候也会因为自然气候影响等原因造成加在发射机上的图像信号衰落或中断，以至于我们看不到优质的画面或是出现终止节目的播出。这样便造成了很
8、多方面的不好影响。在这样的情况下，我们的视频自动转换报警电路便会自动将视频输入转换图像图形发生器所提供信号，便是我们看到的那些类似出现故障或是信号中断请稍候等一些画面，这样便可保障音视频转换器输出的连续性。此刻并发出警告提示有关人员检查和排除故障。等一切恢复正常图像信号后，该电路便可自动转换回到正常播出图像信号位置。一般来说,加到音视频转换器的电视信号有两种,一种是正常的播出的电视信号,另一种是图形发生器产生的信号。两种信号的幅度为1Vp-p的视频信号。音视频转换器的作用是选择加到发射机的信号。当正常播出电视信号出现衰落或中断及其它失误时,值机人员按动转换键使转换器输出图形发生器的信号,保持加
9、到发射机的信号的连续性。现在各级电视台经多年来的设备改造,大都改用轻触键型音视频转换器。有时候造成这种故障是属于使用调整不当，增益衰减不够；也有可能属于放大模块质量出现问题造成的。而最主要的是在这些应用中音视频转换器都是其中主要的功能器件。所以为此研究音视频转化器以便增加其功能性，提高其稳定性和便携性。这样会在现实生活应用中将带来很大的意义。1.2论文的研究内容对于所研究的音视频智能转化器的技术应用，以及自己了解到的一些知识和实际应用中的一些需求，确定其的研究方向和主要内容。本次论文的研究内容主要是将其各个功能的特点发挥出来，主要在其具有2路音频、2路视频信号输入，任意选择一个输出端输出；并充
10、分发挥出其手动和自动转换的功能，最主要的是可以智能选择输入的信号；并可设定时间表，在一定的时间内自动工作；在没有信号输入时自动报警，显示其工作的状态。具有网路连接可以和计算机等设备完美的连接。这些便是此次研究的主要内容。第 二 章 智能音视频切换器硬件设计方案及步骤2.1 系统硬件整体设计思路 在现近的社会发展中，电子产品无疑是发展非常迅速的，并且淘汰的速度也是很快的，最主要的是它们在设计的方案和思路，经过理解知道在任何智能化的电子产品设计中，大多数都采用的是模块化的设计思路来设计，而这次对智能音视频切换器的设计也不例外，采取了模块化的思路。此次设计中采用了单片机AT89S52作为其核心控制，
11、并结合相应的外围模块共同构成整机的电路。现对于整个系统硬件在设计过程中，考虑到的一些思路和想法做以解释： 首先，对于智能音视频转换器来说，必须明确最终要将其设计成什么样子，确定一个明确的目标。而最主要的是再设计其基本功能外，要把它独特的性能指标表现出来并满足它的功能。 其次，就是要根据最初的预想实现它的功能并确定硬件系统的总体构成，将设计出系统的总体结构框图。在其基础上深入考虑智能音视频转换器的各项功能要求和性能指标，考虑各方面对其会产生的不良影响，比如抗干扰性，稳定性，完整性及可靠性等各方面的因素，并确定出系统将使用单片机AT89S52最为核心，开始此次设计。再次，要详细理解模块化的设计，明
12、确出系统硬件中所要涉及的各部分模块，并确定出在其外围都需要哪些模块及模块芯片，最终设计出各个部分的原理图及相关东西。最后，是比较重要的部分，是整个设计至关重要的，完成以上的思路后，要将各部分的模块综合起来，将整个系统的电路原理图设计整理出来。将这些工作做好后，我想此次设计的思路将会很清晰。2.2 硬件整体构成 智能音视频转换器在硬件设计时采用了模块化的设计方案，结合其整个系统功能的要求，将整个系统设计分为七个大功能的模块，分别是：中央处理模块、显示模块、时钟模块、报警模块、音频切换模块视频切换模块和网络接口模块。硬件结构图如图2-1所示： 图2-1：硬件结构图关于整个硬件结构图中的模块分别介绍
13、其的功能：1.中央处理模块它是整个系统的中枢，其他六个模块都得依附着它而工作，不能独立的完成相应的任务，必须和它配合才能完成其相应的功能。2. 显示模块 它可以显示出系统工作的状态并显示各路信号电平。3. 时钟模块 系统可以通过它来进行时间设置，并通过单片机AT89S52来控制，可以使智能音视频转换器在设定的工作时间内自动工作。4. 报警模块 当音视频信号输入出现状况或是异常时，比如说无音视频信号输入，此时报警模块会自动报警并给于提示，使整个系统处于被监控过程中，增强智能音视频转换器的安全性，可靠性和智能化。5. 音频转换模块 音频输入信号通过音频转换模块输入到系统中，继而可以对两路输入信号进
14、行智能检测并且自动输出一路正常的信号，实现智能音频转换功能。6. 视频转换模块 视频输入信号通过视频转换模块输入到系统中，并且可以对两路输入信号进行智能检测并自动输出一路正常的信号，实现智能视频转换功能。7. 网络接口模块 它具备以太网接口（独立IP地址），并且可以通过此网络接口与计算机连接。第 三 章 智能音视频切换器的硬件电路设计在上一章中，对智能音视频转换器的系统硬件整体设计思路整体构成和工作原理进行了一翻介绍，在此基础上便形成了智能音视频转换器的硬件设计方案。现在便根据这个设计方案，将智能音视频转换器的设计分为两部分，一部分是至关重要的中央处理模块的设计，而另一部分是其分布在外围模块电
15、路的设计，现在对于每个模块的设计最为关键的是进行元器件的选择，然后根据所选器件完成相应的电路连接，最后将这些部分整合成完整的智能音视频转换器的电路。原理图如图示3-1所示：图3-1:音视频转换器电路原理图3.1 中央处理模块3.1.1 AT89S52功能特性介绍 设计中主控制器单片机AT89S52是 MSC-51系列产品的升级版，有世界著名半导体公司 ATMEL 在购买 MSC-51设计结构后，利用自身优势技术（掉电不丢数据）闪存生产技术对旧技术进行改进和扩展，同时使用新的半导体生产工艺，最终得到成型产品。与此同时，世界上其他的著名公司也通过基本的51内核，结合公司自身技术进行改进生产，推广一
16、批如51F020等高性能单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电
