專利名稱：路、橋收費(fèi)系統(tǒng)中的集成數(shù)字視頻混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字視頻混合裝置，尤其是路、橋收費(fèi)系統(tǒng)中集成數(shù)字視頻混合裝置。
背景技術(shù)：
路、橋收費(fèi)一般采用的收費(fèi)方式為″人工收費(fèi)、檢測(cè)器校核、閉路電視監(jiān)視、計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)管理″的半封閉式人工收費(fèi)方式。在常規(guī)的收費(fèi)系統(tǒng)中，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)是相互脫節(jié)的，從閉路電視系統(tǒng)的錄像帶中無法看到過往車輛的收費(fèi)金額等數(shù)據(jù)信息，從計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)報(bào)表中也無法看到所收金額對(duì)應(yīng)的車輛、車情等。CN00241185給出了一種收費(fèi)系統(tǒng)中的數(shù)字視頻混合裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻混合裝置，即數(shù)字視頻混合器(Video Digtal Mixer，簡(jiǎn)稱VDM)，對(duì)路橋收費(fèi)的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)管理兩套系統(tǒng)通過數(shù)字視頻混合裝置進(jìn)行聯(lián)系，使其成為一套完整的監(jiān)督檢查機(jī)制，以便更好地服務(wù)于智能交通系統(tǒng)。CN00241185包括輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護(hù)電路；輸出模塊電路則由視頻放大電路和兩路射級(jí)跟隨器組成，且設(shè)有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；通信模塊電路采用ICL232集成芯片；控制模塊電路主要由微處理器構(gòu)成，所述字符疊加模塊由同步提取、陰影發(fā)生器、字符發(fā)生器以及陰影深淺調(diào)節(jié)和字符亮度調(diào)節(jié)電路組成同步電路由同步芯片構(gòu)成，陰影字符發(fā)生器包括模擬開關(guān)電路、陰影字符產(chǎn)生電路，第一個(gè)模擬開關(guān)的兩路輸入分別是未經(jīng)衰減及經(jīng)過電位器衰減的視頻信號(hào)，由陰影控制邏輯電路(即陰影發(fā)生器)來控制，輸出圖像具有陰影，它同時(shí)又是第二路模擬開關(guān)的一路輸入；第二路模擬開關(guān)的另外一路輸入為電平可調(diào)的直流信號(hào)，開關(guān)由字符控制邏輯電路(即字符發(fā)生器)控制，從而使輸出圖像疊加上字符。另設(shè)有硬件看門狗電路，采用可編程監(jiān)控器件，以提高系統(tǒng)的抗干擾、抗死機(jī)性能。但其電路結(jié)構(gòu)集成化不夠，功能仍有欠缺，如不能提供全字庫(kù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和斷電后無法工作。此外，還有用微處理器MPU來計(jì)時(shí)，不但斷電后無法計(jì)時(shí)，而且負(fù)荷較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種集成度高的基于GB2312全字庫(kù)的數(shù)字視頻混合裝置，尤其是在輸入模塊采用集成電路代替分立元件電路?？梢圆扇屋斎?、雙輸出(其中一路可以選擇有字符疊加和無字符疊加)，斷電時(shí)能夠保證有一路正常輸出視頻信號(hào)。并使用專用計(jì)時(shí)電路來計(jì)時(shí)，斷電后能恢復(fù)計(jì)時(shí)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護(hù)電路；視頻輸出模塊電路由專用視頻通道芯片組成，且設(shè)有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；控制模塊電路由微處理器構(gòu)成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加芯片構(gòu)成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，從行同步分離電路連接視頻字符疊加芯片，同步電路由同步芯片構(gòu)成，另設(shè)有滿屏字符點(diǎn)陣存儲(chǔ)器與視頻字符疊加芯片連接，視頻字符疊加芯片的輸出端通過視頻通道芯片構(gòu)成的通道開關(guān)并連接輸出驅(qū)動(dòng)電路后至視頻輸出滿屏顯示，其特征是另設(shè)有全字符存儲(chǔ)模塊、全字符存儲(chǔ)模塊由大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成；并連接微處理器的輸入端口。
本實(shí)用新型的改進(jìn)還包括微處理器另連接精確時(shí)鐘電路。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是采用專用模塊使裝置的信息流速度更高，可以達(dá)到19200bps波特率。是現(xiàn)有裝置的二倍。單輸入、雙輸出(其中一路可以選擇有字符疊加和無字符疊加)，斷電時(shí)能夠保證有一路正常輸出視頻信號(hào)。視頻字符疊加模塊，由MCS51系列CPU、字符點(diǎn)陣發(fā)生器、字符明暗調(diào)節(jié)、陰影深淺調(diào)節(jié)、陰影發(fā)生器、模擬開關(guān)。該模塊可以提供全屏15行16列字符顯示，提供4種字符大小，字符有8級(jí)灰度或者8種色彩顯示，字符有4種勾邊方式，可以選擇顯示原始圖像或者隱藏原始圖像字符寬度和字符陰影可以通過外接電位器調(diào)節(jié)，采用I2C總線控制，5V單電源供電。疊加模塊則是VDM設(shè)備的核心，將該設(shè)備接入到閉路電視系統(tǒng)中，并隨時(shí)從計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中接收收費(fèi)情況的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地插入到帶有車輛圖像的視頻畫面中，這樣，車型、車況、收費(fèi)情況、操作員工號(hào)、車道等信息在監(jiān)控系統(tǒng)中就一目了然；隨著收費(fèi)操作員的按鍵操作動(dòng)態(tài)刷新，便完成了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻的結(jié)合，從而達(dá)到了監(jiān)督檢查的需要。
本實(shí)用新型能夠同時(shí)顯示字母、數(shù)字以及GB2312全漢字和時(shí)間等信息，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、功能可靠靈活、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種電視監(jiān)控系統(tǒng)中。本實(shí)用新型根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令在輸入視頻圖像上疊加字符數(shù)據(jù)信息，并有選擇地設(shè)置一塊矩形透明陰影，滿足高速公路收費(fèi)系統(tǒng)要求，擴(kuò)大并完善收費(fèi)站系統(tǒng)信息顯示，形成一種良好的收費(fèi)站監(jiān)督核查機(jī)制。
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實(shí)用新型字符疊加模塊框圖圖3為本實(shí)用新型VDM功能框圖圖4為本實(shí)用新型漢字存儲(chǔ)模塊電路圖圖5為本實(shí)用新型圖2中字符點(diǎn)陣發(fā)生器電路圖圖6為本實(shí)用新型時(shí)鐘芯片結(jié)構(gòu)圖圖7為本實(shí)用新型視頻通道模擬開關(guān)電路圖圖8為本實(shí)用新型MCU和抗干擾電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型將視頻疊加技術(shù)應(yīng)用于高速公路和橋梁的監(jiān)控、收費(fèi)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中。數(shù)字視頻裝置主要是針對(duì)智能交通系統(tǒng)(1T5)設(shè)計(jì)的，基于ITS的通信協(xié)議，要保證疊加信息在高亮度背景條件下清晰可見，保證設(shè)備在公路現(xiàn)場(chǎng)惡劣的工作環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。主要包括如下電路，圖1-圖8，并參見附圖圖1所示的框圖中，采用MC52單片機(jī)控制技術(shù)及RS232計(jì)算機(jī)通信電路，RS485亦可。該電路使設(shè)備可以與計(jì)算機(jī)的COM端口直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，便于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，根據(jù)需要完成多種功能。字符疊加模塊完成視頻輸入與字符疊加，疊加信息與疊加時(shí)機(jī)由計(jì)算機(jī)控制。單片機(jī)采用華幫公司的W78E516B，利用單片機(jī)的串行口和串行通信功能、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)R232口通信功能，從計(jì)算機(jī)接收控制命令，控制字符疊加功能的實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)在33M的頻率下工作，運(yùn)算能力強(qiáng)，內(nèi)部有三個(gè)定時(shí)器，兩個(gè)地址指針，20K的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。采用外部Watchdog(如圖解所示的X25045)，如果在16384個(gè)機(jī)器周期沒有對(duì)Watchdog復(fù)位的話，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)給RESET腳置高電位的方式強(qiáng)行復(fù)位。這樣就實(shí)現(xiàn)了程序在意外情況下的自我恢復(fù)功能，軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮了意外斷電的情況，在重新上電后可以恢復(fù)到上次的設(shè)定狀況。軟件提供了二次開發(fā)的接口，提供了一系列通訊命令，用戶可以動(dòng)態(tài)載入所存儲(chǔ)的字符，顯示的字符不僅限于漢字和字母，任何符合大小(24*24)的點(diǎn)陣圖像均可以顯示。
由圖可見，來自攝像機(jī)的原始視頻和來自計(jì)算機(jī)的字符信息，經(jīng)VDM設(shè)備處理后，輸出圖象即為疊加了字符信息的視頻信號(hào)。每一個(gè)VDM設(shè)備內(nèi)部有兩塊完全一樣且互相獨(dú)立的電路板；每一塊板子都有一個(gè)視頻輸入端口，兩個(gè)視頻輸出端口，因此，整個(gè)VDM設(shè)備有兩個(gè)視頻輸入端，四個(gè)視頻輸出端。由于原理完全相同，僅取一塊電路板作為研究對(duì)象，展開分析討論。
如圖1所示，VDM設(shè)備大致可以劃分為輸入模塊、輸出模塊、全字符存儲(chǔ)模塊、字符疊加模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊、控制模塊等部分。其中輸入模塊主要是實(shí)現(xiàn)75歐姆輸入阻抗匹配及過壓保護(hù)；輸出模塊則專用芯片組成，可以驅(qū)動(dòng)兩路75歐姆的視頻輸出；通信模塊采用ICL232集成芯片實(shí)現(xiàn)邏輯電平的轉(zhuǎn)換，可通過串行口直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信(也可以用285串行接口)；控制模塊主要是單片機(jī)，通過它實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能；硬件看門狗采用X25045可編程監(jiān)控器件，以提高系統(tǒng)的抗干擾、抗死機(jī)性能；而字符疊加模塊則是VDM設(shè)備的核心。下面根據(jù)VDM設(shè)備的框圖，依次分析各模塊的工作原理。
圖2中同步提取圖中，為了滿足陰影和字符定位的準(zhǔn)確性，需要提取視頻信號(hào)中的場(chǎng)同步和行同步。同步提取部分具體電路如圖6所示。它采用同步分離芯片LM1881，從視頻信號(hào)中把行同步和場(chǎng)同步分離出來提供給單片機(jī)和字符芯片。
圖3中VDM采用了基于ITS的通信協(xié)議。在智能交通系統(tǒng)ITS中，VDM需要顯示車道、車型、車情、入口、工號(hào)等信息，基于ITS的通信協(xié)議規(guī)定顯示命令為8個(gè)字節(jié)，其中第1個(gè)字節(jié)為0BBH，用于通信同步，車道、車型、入口、車情各占用1個(gè)字節(jié)，工號(hào)占用3個(gè)字節(jié)。這樣，既緊密結(jié)合了ITS中的應(yīng)用，又能僅僅通過收發(fā)8字節(jié)就可以顯示兩行漢字，大大節(jié)省了串行通信的時(shí)間，有利于對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車輛的視頻圖像疊加字符信息后進(jìn)行快速采集和實(shí)時(shí)壓縮。
視頻輸入主要是對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行75歐姆輸入阻抗匹配，并且實(shí)現(xiàn)隔離以及過壓保護(hù)作用。經(jīng)9014射級(jí)跟隨后，視頻信號(hào)被傳送給字符疊加模塊。為現(xiàn)有技術(shù)。
如圖7所示，視頻通道電路主要是對(duì)字符疊加后的視頻信號(hào)進(jìn)行放大、分成兩路，分別驅(qū)動(dòng)兩路75歐姆的視頻輸出(1Vp·p)。要求阻抗匹配。
圖4中漢字存儲(chǔ)模塊采用AT27C020。
圖6中時(shí)鐘芯片采用DS12887A。
其它電路在電路圖均給出。
權(quán)利要求1.路、橋收費(fèi)系統(tǒng)中的集成數(shù)字視頻混合裝置，包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護(hù)電路；視頻輸出模塊電路由專用視頻通道芯片組成，且設(shè)有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；控制模塊電路由微處理器構(gòu)成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加芯片構(gòu)成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，從行同步分離電路連接視頻字符疊加芯片，同步電路由同步芯片構(gòu)成，另設(shè)有滿屏字符點(diǎn)陣存儲(chǔ)器與視頻字符疊加芯片連接，視頻字符疊加芯片的輸出端通過視頻通道芯片構(gòu)成的通道開關(guān)并連接輸出驅(qū)動(dòng)電路后至視頻輸出滿屏顯示，其特征是另設(shè)有全字符存儲(chǔ)模塊、全字符存儲(chǔ)模塊由大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成；并連接微處理器的輸入端口。
2.如權(quán)利要求1所述的路、橋收費(fèi)系統(tǒng)中的集成數(shù)字視頻混合裝置，其特征是微處理器另連接精確時(shí)鐘電路。
專利摘要路、橋收費(fèi)系統(tǒng)中的集成數(shù)字視頻混合裝置，包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時(shí)鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成控制模塊電路由微處理器構(gòu)成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加芯片構(gòu)成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，視頻字符疊加芯片的輸出端通過視頻通道芯片構(gòu)成的通道開關(guān)并連接輸出驅(qū)動(dòng)電路后至視頻輸出滿屏顯示，另設(shè)有全字符存儲(chǔ)模塊、全字符存儲(chǔ)模塊由大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成；并連接微處理器的輸入端口。本實(shí)用新型能夠同時(shí)顯示字母、數(shù)字以及GB2312全漢字和時(shí)間等信息，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、功能可靠靈活、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種電視監(jiān)控系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G07B15/06GK2699602SQ20042002730
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者袁杰, 沈慶宏, 王杰, 王鵬 申請(qǐng)人:南京金曉電子信息有限公司