基于MAX7456的字符疊加系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在監(jiān)視系統(tǒng)或視頻提示系統(tǒng)中有一項(xiàng)重要的技術(shù)就是在視頻信號(hào)中混入字符，從而在屏幕的特定位置上實(shí)現(xiàn)與圖像信號(hào)的同時(shí)顯示。這樣既可以為測(cè)量設(shè)備提供必要的提示信息，作為數(shù)據(jù)分析與解算的依據(jù)；也可以在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中加上日期、時(shí)間等，有效地防止在監(jiān)控端高科技人員的故意造假行為，保證遠(yuǎn)程監(jiān)控的真實(shí)性與可靠性。
字符疊加系統(tǒng)有兩種實(shí)現(xiàn)方案，一種是搭建視頻疊加的主要電路，如場(chǎng)分離電路，顯示內(nèi)存，時(shí)鐘振蕩電路等，這種方法在實(shí)現(xiàn)上比較繁瑣，又因分立元件較多而降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一種是使用專(zhuān)用的字符疊加器件實(shí)現(xiàn)，這種方案元件數(shù)量少、電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
目前視頻字符疊加器件主要有日本NEC公司生產(chǎn)的μPD6453，該器件成本較低，但控制字符內(nèi)容和位置的靈活性較差；韓國(guó)三星公司生產(chǎn)的KS5514B-XX系列的字符疊加器件，可方便顯示日文，韓文，英文，但使用復(fù)雜、不支持中文的顯示；日本FUJITSU公司的MB90092字符疊加器件，使用方便、靈活性好，但需外接視頻分離電路，字符存儲(chǔ)器等；美國(guó)美信公司推出的MAX7456字符疊加器件，內(nèi)部集成視頻分離電路，字符存儲(chǔ)器，而且可方便以任意字符、尺寸顯示所需信息，硬件設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，成本更低，易于滿(mǎn)足實(shí)際需要。因此這里給出一種基于MAX7456的字符疊加系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1．1 MAX7456簡(jiǎn)介
MAX7456視頻疊加器件是單通道、單色隨屏顯示(OSD)發(fā)生器，內(nèi)部集成了視頻驅(qū)動(dòng)、同步分離器、視頻開(kāi)關(guān)以及EEPROM，采用符合NTSC和PAL制式的256個(gè)用戶(hù)可編程字符，能夠方便地以任意字符、尺寸顯示各種信息，預(yù)先裝載了256個(gè)字符和圖形，并可通過(guò)SPI接口進(jìn)行在線(xiàn)編程。器件內(nèi)部包含36個(gè)寄存器，通過(guò)對(duì)寄存器的讀寫(xiě)可以對(duì)屏幕像素，各行字符的亮度，字符的閃爍、反色等進(jìn)行有效的控制?？蓱?yīng)用于安全監(jiān)視系統(tǒng)，安全監(jiān)控?cái)z像機(jī)，室內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)，手持測(cè)量?jī)x器等領(lǐng)域。MAX7456主要具有特性：1)256個(gè)用戶(hù)字符或圖形存儲(chǔ)于EEPROM；2)字符大小為12x18像素；3)閃爍、反色和背景控制字符；4)可逐行設(shè)置亮度；5)最多可顯示16行x30列字符；6)視頻驅(qū)動(dòng)器輸出帶有衰減補(bǔ)償；7)內(nèi)置同步發(fā)生器；8)SPI兼容串行接口。
MAX7456的主要引腳如下：：輸入片選信號(hào)，低電平有效；SDIN：串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)在SCLK上升沿移入；SCLK：串行時(shí)鐘輸入，占空比必須在40％到60％之間；SDOUT：串行數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)在SCLK下降沿輸出，當(dāng)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，變?yōu)楦咦杩?；PGND：驅(qū)動(dòng)器地；PVDD：驅(qū)動(dòng)器電源輸入；VIN：PAL或者NTSC，CVBS視頻輸入；VOUT：視頻輸出；SAG：電壓衰減修正輸入，不使用時(shí)連接至VOUT。
1．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該字符疊加系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括4個(gè)主要模塊電路：AT89C2051單片機(jī)、MAX7456專(zhuān)用字符疊加電路、攝像頭CCD輸入電路、顯示屏。其中AT89C2 051單片機(jī)作為控制電路，MAX7456對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行字符及圖形疊加產(chǎn)生混合信號(hào)，采用顯示屏進(jìn)行顯示。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示．
系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件電路如圖2所示。

選擇27 MHz的晶振G1與MAX7456并聯(lián)，由于器件內(nèi)部包含振蕩器所需要的電容，所以不需要外部負(fù)載電容。視頻信號(hào)輸入通過(guò)一個(gè)RC濾波電路接MAX7456的VIN引腳，視頻輸出信號(hào)由VOUT引腳輸出。MAX7456的，SDIN，SCLK，SDOUT引腳分別與單片機(jī)的P1．5，P1．4，P1.3，P1．2引腳相連。
在電路設(shè)計(jì)中，為了提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和抗干擾性，不僅要考慮電路本身以及元件的各種噪聲干擾以及接地干擾等問(wèn)題。在數(shù)字電路中，由于電路常處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在電源供電端也會(huì)因而產(chǎn)生一些高頻帶噪聲，這些噪聲容易影響到其他電路。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)連接有C8，C9退耦合電容，可有效過(guò)濾掉這些高頻噪聲，使其直接對(duì)地回流。由于系統(tǒng)中包含了數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)，為了防止高頻數(shù)字噪聲耦合至視頻輸
出，必須對(duì)數(shù)字地與模擬地進(jìn)行一些處理。如果將二者完全隔開(kāi)，獨(dú)立設(shè)置雖然可以解決噪聲干擾問(wèn)題，但勢(shì)必在整個(gè)電路中設(shè)置多個(gè)參考電位點(diǎn)，也即設(shè)置2個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)，所以在實(shí)現(xiàn)上很難或者不可能。因此，該設(shè)計(jì)采用將所有數(shù)字地與模擬地各自連接，最后在一點(diǎn)將數(shù)字地與模擬地連接。這種接法實(shí)現(xiàn)了地之間沒(méi)有電流流通，抗干擾性較強(qiáng)。
電路的主要工作原理是單片機(jī)通過(guò)模擬SPI接口模式向MAX7456發(fā)送控制命令，如顯示模式，讀取字符存儲(chǔ)器等，MAX7456根據(jù)單片機(jī)的指令，修改或者讀取字符存儲(chǔ)器中的字符，并將圖像、字符混合后顯示在指定的位置上。