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系统主机简介
资料来源:
广州市名骏电子科技有限公司
| 发布日期:2009-06-30 | 浏览量:3197
系统主机是大中型电视监控系统的核心设备,它通常是将系统控制单元与视频矩阵切换器集成为一体,简称系统主机,而系统主机的核心部件则为微处理器(
CPU
)。常用的微处理器有
Inter
公司的
8031
、
89C51
、华邦公司的
78E58
。
系统主机的主要任务是实现多路视
/
音频信号的选择切换(输出到指定的监视器或录像机)并在视频信号上叠加时间、日期、视频输入号及标题、监视状态等重要信息在监视器上显示,并通过通信线对指定地址的前端设备(云台、电动镜头、雨刷、照明灯或摄像机电源等)进行各种控制。
工作中,微处理通过扫描通信端口是否由控制面板、主控键盘、副控键盘、报警接口箱、多媒体传来的控制指令,还会扫描主机本身报警接口板是否有报警输出。当控制面板或控制键盘上有键被按下时,微处理器可正确判断该按键的功能含义,并向相应控制电路发出控制指令信号。例如,向视频矩阵切换器中的多路模拟开关芯片发出
8-4-2-1
选通码使其选通指定通道摄像机的视频信号输入,同时在该路视频信号上叠加字符,然后将该路输入信号在指定的输出口输出、显示。如系统主机同时含有内置(或外挂)音频矩阵切换器,则同样的控制码还可将选定摄像机外所对应的监听头的声音信号一并选不定,并送到与上述视频输出通道编号相同的音频矩阵输出端口,使视频信号与音频信号同步切换。如果控制键盘发出的是对于前端设备的控制指令(含有地址码信息),则该指令经编码后通过双绞线传送到远端指定地址的解码器。解码器经过通信接口芯片收到系统主机传来的控制指令后对其进行解码,解出主控端的命令,使解码器内的相应继电器吸合,输出相应的控制信号(电压量或开关量)至指定的外接设备,使外接设备做与主控端指令相符合的动作。这些受控的外接设备包括云台、电动三可变镜头、室外防护罩的雨刮器及除霜器、摄像机的电源、红外灯或其他可控制设备。系统主机主要型号有
SP8000
、
SP8200
、
SP8300
系列。
报警接口箱、多媒体将报警信号控制指令通过
RS-485
通讯线回传到系统主机,因此系统主机在扫描通信端口时不仅要判断是否有分控键盘的控制指令,还要判断是否有报警接口箱送来的报警信息,如有则联动该现场图像的切换。并把报警信息传送给多媒体。
3. 1 SP8000
、
SP8200
系列
该系列有
OSD Con Screen Display
菜单设置,通控制面板或键盘的编程锁可发进入菜单,在菜单中可以进行下列设置:系统设置,监视器设置、摄像机设置、键盘设置、报警设置、权限设置。它们的结构及功能如下:
3. 1. 1
系统设置

时间日期:进入此项可设置年、月、日、时、分、秒。

程序切换:就是预先设置好摄像机切换队列,在队列中摄像机号,停留时间、预置号,辅助功能可设置,。同时整个系统可以设置
32
个队列,每个队列可设置
32
个摄像机。这样就可以通过键盘直接在某一监视器上调年任意队列。

同步切换:将一组摄像机画面顺序切地换到一组连续的监视器上显示。

群组切换:将一组同步队列摄像机画面顺序地切换到一组同步队列的监视器上显示。这功能实际上就是调用多个同步切换。

语言设置:支持中文、英文两种语言。这两种语言可进行选择。

系统复位:使整个系统重新回到出厂状态。进行后用户设置的数据将全部丢失。
3. 1. 2
监视器设置
选择摄像机标题、系统时间日期、当前状态信息是否要在该监视器上显示。
3. 1. 3
摄像机设置
系统可通过标准区位码选择字符来输入摄像机的标题。系统内置二级
16x16
点阵的汉字库及图标。
3. 1. 4
键盘设置

键盘密码:整个系统可带
16
个键盘,而每个键盘操作的权力等级均可设置,总共有
16
级,高优先级的键盘优先于低优先级键盘操作。密码由用户通过自己的键盘输入密码,用户必须要记住此密码。因键盘登录主机时,必须要输入密码,如密码不对,不能登录。如果密码忘记了,可以进入菜单项进行查看。

设置记录:进入此项可查询最近
32
次进入菜单的操作员以及时间日期。
3. 1. 5
报警设置

自动设防:可以设置哪一个报警点在什么时间自动布上防,在什么时间自动撤防。时间是按
24
小时制计算。

报警输出:将多个报警控测器与多个摄像机、监视器进行关联设置,当发现报警时,系统主机就会把关联的摄像机画面切换到关联的监视器上,启动与摄像机相对应的解码器的辅助功能。

设防状态:查看报警探测器在什么时候设防和撤防,不能设置。

报警记录:记录了最近发生的
32
个报警事件,包括报警点号码、报警发生的时间日期。
3. 1. 6
权限

键盘
/
监视器权限:通过设置,可以权限哪些键盘,只能访问哪些监视器,也就是有些操作用户不能看某监视器的图像。

键盘
/
摄像机权限:就是键盘不能调看己被它权限的摄像机,同时也不能操作相对应的前端设备(如解码器)。

键盘
/
摄像机控制权限:键盘能调调看己被它权限的摄像机图像,但不能操作相对应的前端设备(如解码器)。

监视器
/
摄像机权限:监视器只能观看允许它看到的摄像机画面。如果建立了这种权限关系,键盘就不能把摄像机调用到那个监视器上。

键盘
/
警点权限:就是键盘不能设、撤防于己被它权限的报警探测器。
3. 2
控制部分
由图
3-1
可见,系统主机的控制部分主要由微处理器
CPU1
、
CPU2
及周边设备组成,其中微处理器
CPU1
是系统的核心,它不断地对主控制键盘、通讯接口及报警控制单元进行扫描,查询本地及远端控制键盘是否有键按下。如果有键按下,
CPU1
会正确解释该按键的含义,并发出指令控制相应设备的动作;
CPU1
与
CPU2
通过双口
RAM
不断地交换数据,
CPU1
把要显示的时间、日期及字符交给
CPU2
去完成,
CPU2
根据要求从字符图形存储器读出字符送到视频输出模块去显示。如果报警控制电路接收到报警信号,
CPU
则根据报警探测器的端口号将对应于该端口号的摄像机画面切换到主输出监视器其他指定的监视器上,同时将报警信号送到其他外设。
图
3-1
集成监系统的工作原理
3. 3
视音频矩阵切换部分
由图可见,视频信号经驱动电路,提高带负载能力后,直接输入到矩阵交叉的电子开关,控制部分根据控制面板或键盘的指令输出选通码到矩阵交叉电子开关,使其选通指定通道摄像机的视频信号输入到指定的输出口。
矩阵交叉电子开关是视音频矩阵切换部分的核心部件,是由
16
个输入口、
8
个输出口及控制部分组成,型号为
MT8816
,任意一个输入口的信号可输出到任意一个输出口上。图
3-2
示出了
“8
入
4
出
”
矩阵切换方式示意图。
图
3-2 “8
入
4
出
”
矩阵切换方式示意图
由图
3-2
可以看出,矩阵切换方式是由多条视频输入子线与多条视频输出母线构成的,所有子母线的交点均可由开关控制。因此,每一条视频母线都是一个
“N
选
1”
的开关排,母线上的每一个交叉点就是一个开关。当某一子母交叉点接通时,该交叉点对应着的视频输入信号(由子线输入)就被切换到视频母线的输出端。视图中第
3
行第
6
列处的交叉点闭合,则可把第
6
路视频输入信号切换到第
3
路输出端口上。上述切换方式中,同一母线上的各子母交叉点可以按一定的次序依次闭合,但不能同时闭合。因而上述切换方式可以将任意一路或多路输入视频信号以一定的次序输出在任意一路输出端口上。
由于图
3-2
中的各交叉点排成了一个
8*4
的矩阵(一般为
M*N
矩阵),故此种切换器被形象地称为矩阵切换器。
3. 4
通信部分
系统主机与分控键盘、解码器、报警接口箱等之间的通信采用
RS-485
通讯方式。
RS—485
通信方式是目前国内厂家应用比较多的一种编码通信方式。使用的芯片主要是
MAXIM
公司的
MAX1487
以及
TI
公司(
Texas Instruments
)的
SN75176
、
SN65KBC184
和
SN75LBC184
等。
实际上,
MAXIM
公司的
RS-485
通信
IC
系列包括有多个系列的几十种芯片,例如有
+5V
供电和
+3V
供电系列以及可逻辑选择全双工
/
半双工系列等。由于
MAX487
和
MAX1487
允许在通信总线上并接
128
片同样芯片,使得该主机最多可以挂接
128
个解码器,满足了一般中型监控系统的需要。
RS-485
通信芯片可以有全双工通信或半双工通信两种工作方式,其中全双工通信需要
4
根通信线(两对双绞线)。
MAX487
和
MAX1487
均为半双工通信方式,可以在同一对双绞线上分时完成双向通信(芯片要么处于发送数据状态,要么处于接收芯片状态)。该芯片采用单一
5V
电源供电,可接受
–7 ~ +12V
信号输入电平。图
3-3
示出
MAX487
和
MAX1487
的结构及典型工作电路。
图
3-3 MAX487
和
MAX1487
的结构及典型工作电路
RS—485
接收器的单位输入阻抗为
12kΩ,
总线上最多可以带
32
个芯片,而
MAX487
和
MAX1487
采用了
1/4
单位负载,即
48KΩ
,因此总线上的最大负载数量增加为原来的
4
倍,达
128
个芯片。
表
3-1
与表
3-2
分别列出了
MAX487
与
MAX1487
芯片的发射与接收真值表,由此表可以看出,只有
RE
为高电平
“1”
及
DE
为低电平
“0”
这两个条件同时满足时,器件才关闭,此时器件消耗电流仅为
0.1μA
。
表
3-1
发射真值表
输入 输出
RE
DE DI Z
(
B
)
Y
(
A
)
× 1 1 0 1
× 1 0 1 0
0 0 ×
高阻 高阻
1 0 ×
关闭 关闭
表
3-2
接收真值表
输入 输出
RE DE A-B R0
0 0 ≥
+
0. 2V 1
0 0 ≤
-
0. 2V 0
0 0
输入开路
1
1 0 ×
关闭
RS—485
通信的标准通信长度约为
1.2km
,如增加双绞线的线径,则通信长度还可延长。实际应用中,用
RVV-2/1.0
的两芯护套线作通信线,其通信长度可达
2km
以上。但是,当
RS—485
通信线的长度再长时,一般就需要使用中继器了,它可以将
RS—485
通信控制信号进行放大、整形后再继续传输。在某些应用场合,使用光隔离型的中继器还可以将前端设备与中心端设备的
“
地
”
隔离开,避免因前端与中心端的地电位不同而造成的干扰。
图
3-4 MAX487
和
MAX1487
的典型网络应用
图
3-4
示出了
MAX487
和
MAX1487
的典型网络应用,整个网络上最多可以并接
128
个同样的芯片。需要注意的是,为减小反射,线路两终端要接上
120Ω
的匹配电阻。
在实际电视监控工程调试过程中,有时可能会出现系统控制
“
时有时无
”
的现象,表现为受控的云台或电动镜头有时可正常动作,有时则不能(或延时)动作,或是动作之后停不住,这些现象大都是因监控系统的
RS—485
通信不良所造成。其原因可解释为:由于系统通信不良,当在中心端持续按住控制键盘上的控制按钮或操纵杆使系统主机连续地发出控制指令码时,前端解码器不一定全部即刻收到,但随后也可能会收到一个正确的控制指令码,于是解码器解出该码的含义,使云台或电动镜头动作;但是当中心端的控制操作完成后,前端解码器又不能马上收到停止动作的指令,因此继续刚才的动作,直到偶尔又收到一个停止操作的控制指令码后才停止动作。
要找出上述故障的原因可以有几种方法:在确认接线无误、线路无误的情况下,首先检查解码器上的
RS—485
通信终端匹配电阻(最远端为
120Ω
端接,其余不接,实际工程中也遇到过全不接终端电阻的效果最好)。或者用万用表测量单个通信芯片的端脚直流电阻
R0
及整个系统的通信端口直流电阻
R2
,并与理论计算值进行比较(
R2=R0/n
,其中
n
为整个系统中所并接的解码器的数量),如果差异过大则可认定是通信芯片的问题,并通过逐点排除找到有问题的芯片。如果通信线路有很多支路,可以断开支路来判断通信故障的大概范围。
3. 5
控制键盘
控制键盘是集成监控系统中必不可少的设备,对于摄像机画面的选择切换、对于云台及电动镜头的全方位控制、对于室外防护罩的雨刷及辅助照明灯的控制等必须通过对控制键盘的操作来实现。
SP8000
、
SP8300
系列都自带控制键盘(直接装于面板上),
SP8200
主机的控制键盘是外置的,它通过通信线与系统主机相连。
在控制键盘上一般有很多数字键及功能键,其中数字键用于选择摄像机输入及监视器输出,功能键则用于对选定的前端设备进行各种控制操作,面板键盘、主控键盘允许对系统进行编程设置。在控制键盘上通常还设有
LED
显示屏或液晶显示屏,用于显示控制指令或系统内各监视点的工作状态。
一个系统只有一个主控键盘,但可以有若干分控键盘,其中分控键盘往往是放置于各主管领导的办公室内,用于对整个电视监控系统进行远端控制操作。
SP8050
、
SP8055
控制键盘实际上也是一个单片机应用系统,内含单片机、程序存储器、控制数据编码器、数据收发器及状态显示驱动器等。它通过通信线向系统主机发送指令。控制键盘都是通过两芯、三芯或四芯屏蔽线以
RS-485
通信方式与主机相连。
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