基于编码器实现16x16视频切换矩阵的设计方案

电子设计 2021-03-17 3520

描述

提出了一种用PT2262/PT2272编解码IC制作的16x16视频切换矩阵的设计方案，给出了具体的电路图，同时在对其原理进行分析的基础上，指出了用该方案派生其它规格视频切换矩阵的基本思路。

随着电子技术的飞速发展，视频切换器已被广泛的应用到闭路电视监控系统、电视演播系统、电视会议系统、微格教学系统、多媒体教学系统等多种领域。多路输入视频切换矩阵更是大型闭路电视监控系统不可缺少的重要设备，但是这种设备的价格都比较高。本文基于计算机控制的设计思想，选用廉价的遥控解码集成电路（PT2262/PT2262）和多路模拟开关芯片（CD4067），采用积木式结构设计了一种16x16视频切换矩阵，从而实现了遥控视频的切换的功能。

1 PT2262/PT2262的特性

PT2262、PT2272是采用18脚双列直插式封装的编解码IC，它们具有很强的抗干扰性能。其中TP2262是一种编码器，它能将数据和地址编译成代码的波形。它最大有12位三态地址，共有531441种地址代码。它最大有12位三态地址，共有531441种地址代码。PT2272是一种与PT2262配对的解码器，它也具有12位三态地址，共有531441种地址代码。PT2262、PT2272都是CMOS电路，因而具有功耗低、工作电压范围宽（3～15V）等特点。

计算机

1.1 PT2262的引脚功能

PT2262的引脚功能如下：

A0～A5（1～6）：地址引脚，这些引脚均有三种状态：“0”、“1”和“浮”；

A6/D0～A11/D5（7、8、10～13）：这六个引脚既可以作为地址码引脚，也可以作为数据码引脚；当作为地址码引脚时，可置成“0”、“1”或“浮”；而作为数据码引脚时，只能置成“0”、“1”。

TE（14）：发送使能端，低电平有效。当其为低电平时，PT2262输出编码波形；

DOUT（17）：数据码输出引脚；

OSC1、OSC2（16、15）：振荡器引脚；

VSS（18）：电源正极；

VSS（9）：电源负极。

1.2 PT2272的引脚功能

PT2272的引脚功能如下：

A0～A5（1～6）、A8/D0～A11～D3（7、8、10～13）：这些引脚的功能与PT2262相同；

DIN（14）：数据输入引脚；

VT（17）：有效传输引脚，高电平有效。当PT2272接收到有效编码波形信号时，VT变为高电平；

OSC1、OSC2（16、15）：振荡器引脚；

VCC（18）：电源正极；

VSS（9）：电源负极。

PT2272的数据输出有“暂存”和“锁存”两种，“暂存”是当输入端信号消失时，PT2272对应的数据位输出变成低电平；“锁存”是当输入端信号消失时，PT2272的数据位输出保持原有状态，直到接收到地址码相同的新输入。

PT2272的数据输出有4、6位之分，具体可用后缓来区分：M代表“暂存”，L代表“锁存”（例如PT2272 L4表示数据位输出为4位，锁存输出）。当编码电路PT2262将数据连同地址码从17脚串行发送出去后，便可经过双线传输到解码器PT2272的14脚（数据输入端），此时若解码器的地址A0～A7与编码器的地址A0～A7相同，解码器将接收发送来的数据，且并行呈现在数据输出端D0～D3端并锁存，同时在VT端输出个脉冲信号。

2 16x16视频切换矩阵的组成

16x16视频切换矩阵由16块16选1视频切换电路板和一块主板组成。16块视频切换电路板依次通过板插座插在主板上，主板上有16个视频输入插座和一个九针插座。16个视频插座可供16路视频输入。九针插座则用于与电脑打印口的9位数据线相连，以供主板上主要由PT2262组成的编码电路进行编码。但是，无论是16路视频、编码信号、直流电源和地，它们均可通过电路板插座给16块视频切换电路板提供接口。

每块视频切换电路板均包括解码电路、16路模拟开关电路和视频放大电路。电路板的后面有一个视频插座输出。图1所示是16选1视频切换电路图。其原理图框如图2所示。

在图1中，编码信号从IC1（PT2272L4）的数据输入引脚（14）输入后，如果它的地址码（由四位编码开关SW1预置）与编码地址相同，电路系统将从数据输出脚（10～13）输出锁定的数据（如03H）。当16路模拟开关IC2（CD4067）的数据输入口（10～14）接收到03H数据后，第3号模拟开关被接通，这样，第7脚输入的第3路视频信号将从I/O口第1脚输出，并经R4、C1输入到共极晶体管（T1）放大电路的发射极，最终由集电极输出放大的视频信号。此视频信号再经射极跟随器（T2）后将输出阻抗为75Ω的1Vp-p视频信号进行输出，此时便完成了16选1的视频切换过程。R4用于调整输出幅度的大小，阻值大约在1kΩ左右；C1是高频补偿电容，约100pF。该电路十分简单，因此，整个切换矩阵的成本也很低。16块视频切换电路板的地址可分别设置为0H～FH。

3 编码电路

图3是由PT2262编码器组成的编码电路原理图，利用该电路可以在电脑打印口输入9位数据。其中最高一位是控制数据，其余8位中的高4位是地址码，低4位是数据码。一般情况下，高4位输入到编码器IC（PT2262）的1～4脚，低4位输入到数据位10～13脚。当有数据输入时，最高一位控控数据输出为高电平，从而使倒相器T的集电极输出低电平，以使PT2262的使能端（14脚）有效，最后在其编码输出端（17脚）输出串行的编码信号。

4 软件编程

4.1 控制界面的设计

计算机

控制界面的设计有两种方案，第一种为16行，每行16个铵键。每行的按键都是互锁。第二种方案是一共两行，每行16个按键。第一行是切换器的选择键，第二行是视频输出选择键，两行的按键也是互锁的。

在上述两种方案中，第一方案只需按一个按键便可切换图像；而第二方案则要按两个键，第一次先选切换器，第二次才切换出图像。

4.2 数据结构

采用VB或Delphi语言编写控制软件可在打印口输出9位数据，以控制电脑分二次分送数据，第一次是低8位，第二次是最高一位。在低8位中，高4位为地址码0H-FH，可用于表示第1至16行视频切换器的地址，低4位为每行16选1的数据码。当在界面上点按按键时，按下时输出数据，放开时数据复零。所有需锁存的数据均由硬件来实现。

在第一种方案中，按每一个按键，打印口都输出数据；而第二种方案只有按第二行时才输出数据，而且同一个按键有16个地址，这要视第一行按键选取哪一个键来定。

5 结束语

视频切换矩阵一般用于比较大型的闭路电路监控系统，本文介绍的16x16视频切换矩阵的成本很低，而且稍作改动，就可变成16x8、16x4、16x2的产品。如果在几路视频输出中不要求重复出现，就可以方便地将其改变成256路视频输入/16路视频输出、128路视频输入/8路视频输出、64路视频输入/4路视频输出等规格的产品。

由于控制电脑不需要对图像进行处理，所以对计算机的配置要求不高，用486以上计算机就可以了。如果不用电脑控制，也可以改为键盘控制。实现时，可选用两行键盘，每行16个按键的结构形式，这样成本可以进一步降低，控制键盘的电路也十分简单。

责任编辑：gt

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