终端解码器的设计和应用

终端解码器的设计和应用

祁同林蒋虹

摘要介绍了一种在电视摄像监控系统中广泛使用的设备——终端解码器的工作原理、硬件电路设计和控制软件设计。

关键词电视监控系统解码器驱动电路云台

1 概述

云台和变焦镜头是电视摄像监控系统中常用的设备，与摄像机配合使用，可以大大扩大摄像机的监视范围、监视视野和清晰度。常用的电动云台通常可作上、下、左、右4个方向的运动，其控制电压通常为交流24 V和220 V，也有直流12 V控制的电机。变焦镜头通常有光圈、聚焦、变倍3个电机，控制电压一般为直流6 V～9 V。对于安装在室外的摄像机，还需加装室外防护罩，增加风扇、雨刮、加热功能。

由于摄像机一般远离控制室，如用多芯电缆直接传送这十几个控制电压，既浪费线材，又有许多能量损耗在传输电缆上。目前广泛采用计算机进行控制命令的串行传输，只需一根2芯控制电缆，但必须在摄像机附近配置一个终端解码器，将计算机的控制命令进行解码，并转换为相应的控制电压。

2 终端解码器硬件电路设计

终端解码器电路以单片机为核心，包括电平转换、单片机处理器、光电隔离、镜头驱动电路、云台驱动电路、防护罩控制电路、电源控制电路、云台位置控制电路、自动复位电路等，如图1所示。

图 1 解码器电路方框图

远距离传送的控制信号一般均采用RS-485电平，因此，必须把RS-485电平转换成TTL电平。单片机对控制信号解码后，其输出信号端口到驱动电路之间要加光电隔离器件，以防止驱动电路中的继电器、可

控硅等器件对单片机产生干扰。在防护罩控制电路和电源控制电路中，主要是根据输出电流的大小，选用不同功率的继电器来控制防护罩、摄像机电源和照明电源等。

单片机处理电路是解码器的核心部分，一般采用有串行口输入的单片机(如AT89C51)，配合一个地址拨码开关，由单片机内部的控制软件对控制信号接收、校验、确认后，将控制命令解码，由I/O口发出相应的控制命令。由于驱动电路中有继电器、可控硅等器件，闭合、断开时容易对单片机产生干扰，同时解码器附近的大型设备的起动、关断也易引起对微机的干扰，容易引起程序进入死循环，不能回到正常工作状态。为了防止软件死机，需要增加自动复位电路。单片机处理电路方框图见图2。

图 2 单片机处理电路方框图

单片机输出的控制信号是TTL电平，为驱动变焦镜头的电机，需要加驱动电路。镜头驱动电路常用的有继电器驱动、运放和晶体管放大驱动等。

云台电机大多采用交流电机，所以其驱动电路除继电器驱动外，目前一般采用双向可控硅驱动电路。双向可控硅的耐压值一般应该取为被控制电压的3～4倍。

3 终端解码器控制软件设计

单片机控制程序流程如图3所示。

图 3 单片机控制程序流程图

由计算机发出的控制码结构可以有多种形式，但一般均应包含以下几个部分：

(1) 起始码，或称引导码。用于表示一串控制码的开始。

(2) 地址码。因为一个监控系统中可以包含多个解码器，所以每个解码器都有一个地址码。由计算机发出的控制码中必须包含地址码，以便解码器校验，只有接收地址码与本地地址码相符时，解码器才执行后面的操作命令。

(3)操作码。由解码器解码后，控制镜头或云台进行相应的操作。

(4)校验码。为了防止传输和接收过程中发生误码，必须设置一个校验码。当解码器发现校验出错后，即不执行相应的操作。

4 终端解码器在监控系统中的连接

如前所述，终端解码器一般放置在带云台的摄像机附近，通过2芯控制线与控制室的计算机相连。连接方式通常有接力型、星型和总线型等。当采用RS-485电平传输方式时，一般采用总线型连接方式，将一个控制信号发送端同时连接到若干个解码器上。

终端解码器总线型连接如图4所示。

图 4 终端解码器总线型连接图

对于不同的RS-485发送器，其总线上可连接的设备数目是不同的。例如，DS75176最多节点为32个，SN75LBC184最多节点为64个；MAX1483最多节点可达128个。

作者单位:南京三宝系统公司南京，210018

参考文献

1 何立民.MCS-51单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1990

2 中国广播电视设备工业协会应用电视专业协会.应用电视设备原理与工程实践.北京：电子工业出版社，1992