基于单片机的应用于视频监控的矩阵切换器设计

根据视频监控系统对矩阵切换器的基本要求，设计了基于单片机的32×8视频矩阵切换器。文中详细论述了其接口电路设计，最后给出了由此矩阵切换器组成的视频监控系统实例。

关键词：单片机；视频矩阵切换器；视频监控

作者简介：彭芬（1971-），女，讲师，主要研究方向：单片机应用系统开发。

1 引言

在重大事件、零售场、交通控制等方面，都需要进行视频监控。视频监控系统中存在多点分布与集中监控的矛盾，不适合采用一对一的监视。一对一的监视即一部摄像机对应一台监视器，这样监控室体积庞大，投资高。一般采用一对多的监控，即一台监视器对应多台摄像机，用足够少的监视设备实现多点监控，这样视频切换控制设备在监控系统中具有极其重要的地位。在视频切换控制中，矩阵切换应用十分广泛。

2 视频矩阵切换原理

视频矩阵切换控制将多路输入信号任意选择一路或多路分别输出给一路或多路显示设备，用于规模较大的监控系统中。它可以选择性地观察图像，指定在某台监视器上输出显示。

在多路视频输入的情况下有多路的输出选择，形成矩阵结构，即每一路输出都可与不同的输入信号“短接”，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可(同时)接通不同的输出，如图1。

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图中“·”表示某一路输出与某一路输入相连，如输出4与输入3相连，也就是说4路输出此时输出的3路输入信号。只要进行合适的切换选择，就可以实现将多路信号从输入通道切换输送到输出通道中的任一通道上，并且输出通道间彼此独立，也就便于进行视频信号切换和分配。

3 基于单片机的32×8视频矩阵切换器硬件设计

视频监控行业中，信号只经过摄像，传输(一般是基带传输)，控制与显示，且显示时对图像的质量要求相对较低，只要能看清，并不作转播等工作，因此监控行业对视频切换矩阵的要求是指标低、功能多(能带云台控制等)、便于远程控制。视频监控系统的矩阵切换系统应包括以下基本功能：视频信号切换、控制云台和摄像机镜头的动作、可实现远程控制。

3.1 视频矩阵切换器基本接口电路
　　32×8视频矩阵切换器基本接口原理电路如图2所示。整个视频矩阵切换器主要由89C2051单片机和两片MT8816组成。MT8816是MITEL公司生产的8×16模拟开关矩阵，采用CMOS工艺制作。AT89C2051单片机是由美国ATMEL公司推出的高效单片机，它的指令与INTEL公司的MCS-51系列单片机完全兼容，本身带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器，AT89C2051芯片作为微控制器用于对切换矩阵各单元进行切换控制以及用于构成人机界面和构建RS485串行通信接口。