2.1.2 行场同步分离模块
又称视频同步信号提取电路。现在市场上已有不少可实现行场同步信号分离的专用集成电路,如LM1881等,但成本较高。文章使用分立模拟元件设计该电路,性能十分稳定可靠,同时大大降低了成本,其设计电路如图3所示。
2.1.3 字符生成模块
如图1所示,四片uPD6453芯片的CS端分别与PIC16C73的RB0,RB1,RB2,RB3相连接;四片uPD6453芯片的BUSY端口共用,与PIC16C73的RC1端口连接;四片uPD6453芯片的CLK端口共用,与PIC16C73的RC3端口连接;四片uPD6453芯片的DATA端口共用,与PIC16C73的RC5端口连接。微处理器PIC16C73对uPD6453进行各种控制命令的操作,产生的字符包括汉字,字母和数字。有关PIC16C73的端口功能和uPD6453的控制命令及控制时序详见NEC公司的数据手册,这里不再讲述。这里需要说明的是,uPD6453显示的字符大小有时不符合要求,我们注意到uPD6453外接的电感电容振荡电路对显示字符的横向长度影响很大,但芯片手册上并未给出具体的参数值,经过反复试验,我们认为,电感取15μH,电容取56pF比较合适。若稍微调整电感值,则可改变显示字符横向尺寸,使用时可根据自己的需要选用。
2.1.4 时钟模块
本设计中加入一片时钟芯片R4543,该芯片采用内置晶振,精度比一般的时钟芯片高。R4543与CPU的连接如图1所示,R4543的信号端CS,WR,DATA,CLK分别与PIC16C73的RB4,RB5,RB6,RB7相连接,时钟芯片R4543的读写时序可参见其用户手册,这里不再讲述。微处理器PIC16C73对R4543可进行读写操作,通过uPD6453在视频图像信号上叠加当前时间,调整校对当前时间。
2.1.5 汉字字库模块
由于uPD6453中固化的字模主要是日文字符,没有所需要的汉字。但它有16个空的RAM区,可以供用户任意填写(详见NEC公司的数据手册),因此,系统需要能够存储汉字点阵的字模芯片,其容量大小取决于系统显示汉字的范围。文章采用ATMEL公司生产的AT24C16作为字模芯片,该芯片容量为2Kbyte,用于存储12×12点阵的字库数据,AT24C16的数据存取方式是I2C串行方式。如图1所示,AT24C16的SCL和SDA端口分别与PIC16C73的I2C功能口RC3(SCL)和RC4(SDA)连接,外接10 kΩ上拉电阻,可实现I2C串行读写操作。PIC16C73通过I2C总线读取字模芯片中的汉字点阵数据,再写入uPD6453片内RAM区,有关I2C总线的读写时序详见参考文献2。
2.1.6 串行通信模块
如图1所示,微处理器PIC16C73的RX(RC6)和TX(RC7)端与MAX202的ROUT和TIN端口相连接。PIC16C73具有完善的串行通信接口SCI,利用RX和TX两个引脚作为通讯线的二线制串行通信接口,可将其定义为全双工异步方式。再通过外接一片MAX202芯片将TTL电平转化为RS232标准电平,可以实现远距离传输与上位机通讯。由上位机下传12×12汉字点阵数据和当前时间数据,可实现AT24C16中字模点阵数据的更新并可下传当前时间数据,与时钟芯片时间相对比以校对调整时间。
2.1.7 字符与视频信号叠加电路
该模块主要通过74HC4053芯片来实现字符信号与视频信号的叠加。电路如图1所示,视频输入信号Video in和字符信号分别接入74HC4053的两路通道,切换信号为uPD6453产生的输出信号VCB,它与74HC4053的通道切换端相连接。其工作原理为:通过切换通道的方法,在要显示字符的时候,切换到字符信号通道,其余时候选通Video in通道,74HC4053产生的输出信号Video out为视频信号与字符信号的叠加信号。
2.1.8 视频输出电路
图1中,由74HC4053输出的字符与视频混合信号Video out不能直接输出到外部终端设备,必须对其进行处理,将基线为2V左右的混合信号还原成基线为0V左右的视频输出信号。图4给出了一种视频输出电路的设计。
2.2 字符叠加系统的软件设计
一般而言,需要在视频图像信号上叠加标题和时间信息,以使将来对录像存档的图像信号进行分辨和查找,这是字符叠加系统应完成的功能。同时,为了使叠加的字符信息不影响正常的图像显示,字符的显示位置也应是可调整的,基于这两点,将整个系统的软件设计分为6种状态,其状态图如图5所示。
3 结束语
本文的四路汉字字符叠加系统是作者为天津信息港甲子科技有限公司开发的监控录像设备的配套产品,已经取得成功应用。在实践中已证明,采用PIC16C73和uPD6453设计视频汉字字符叠加系统时,与传统的字符叠加系统相比较,具有显示字符多、显示编辑功能强、硬件电路简化、软件设计简单、可靠性强、实用性好、价格适中等优点,是视频汉字字符叠加的一种较好的选择方案。
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