基于編碼器實現16x16視頻切換矩陣的設計方案

提出了一種用PT2262/PT2272編解碼IC制作的16x16視頻切換矩陣的設計方案，給出了具體的電路圖，同時在對其原理進行分析的基礎上，指出了用該方案派生其它規格視頻切換矩陣的基本思路。

隨著電子技術的飛速發展，視頻切換器已被廣泛的應用到閉路電視監控系統、電視演播系統、電視會議系統、微格教學系統、多媒體教學系統等多種領域。多路輸入視頻切換矩陣更是大型閉路電視監控系統不可缺少的重要設備，但是這種設備的價格都比較高。本文基于計算機控制的設計思想，選用廉價的遙控解碼集成電路（PT2262/PT2262）和多路模擬開關芯片（CD4067），采用積木式結構設計了一種16x16視頻切換矩陣，從而實現了遙控視頻的切換的功能。

1 PT2262/PT2262的特性

PT2262、PT2272是采用18腳雙列直插式封裝的編解碼IC，它們具有很強的抗干擾性能。其中TP2262是一種編碼器，它能將數據和地址編譯成代碼的波形。它最大有12位三態地址，共有531441種地址代碼。它最大有12位三態地址，共有531441種地址代碼。PT2272是一種與PT2262配對的解碼器，它也具有12位三態地址，共有531441種地址代碼。PT2262、PT2272都是CMOS電路，因而具有功耗低、工作電壓范圍寬（3～15V）等特點。

1.1 PT2262的引腳功能

PT2262的引腳功能如下：

A0～A5（1～6）：地址引腳，這些引腳均有三種狀態：“0”、“1”和“浮”；

A6/D0～A11/D5（7、8、10～13）：這六個引腳既可以作為地址碼引腳，也可以作為數據碼引腳；當作為地址碼引腳時，可置成“0”、“1”或“浮”；而作為數據碼引腳時，只能置成“0”、“1”。

TE（14）：發送使能端，低電平有效。當其為低電平時，PT2262輸出編碼波形；

DOUT（17）：數據碼輸出引腳；

OSC1、OSC2（16、15）：振蕩器引腳；

VSS（18）：電源正極；

VSS（9）：電源負極。

1.2 PT2272的引腳功能

PT2272的引腳功能如下：

A0～A5（1～6）、A8/D0～A11～D3（7、8、10～13）：這些引腳的功能與PT2262相同；

DIN（14）：數據輸入引腳；

VT（17）：有效傳輸引腳，高電平有效。當PT2272接收到有效編碼波形信號時，VT變為高電平；

OSC1、OSC2（16、15）：振蕩器引腳；

VCC（18）：電源正極；

VSS（9）：電源負極。

PT2272的數據輸出有“暫存”和“鎖存”兩種，“暫存”是當輸入端信號消失時，PT2272對應的數據位輸出變成低電平；“鎖存”是當輸入端信號消失時，PT2272的數據位輸出保持原有狀態，直到接收到地址碼相同的新輸入。

PT2272的數據輸出有4、6位之分，具體可用后緩來區分：M代表“暫存”，L代表“鎖存”（例如PT2272 L4表示數據位輸出為4位，鎖存輸出）。當編碼電路PT2262將數據連同地址碼從17腳串行發送出去后，便可經過雙線傳輸到解碼器PT2272的14腳（數據輸入端），此時若解碼器的地址A0～A7與編碼器的地址A0～A7相同，解碼器將接收發送來的數據，且并行呈現在數據輸出端D0～D3端并鎖存，同時在VT端輸出個脈沖信號。

2 16x16視頻切換矩陣的組成

16x16視頻切換矩陣由16塊16選1視頻切換電路板和一塊主板組成。16塊視頻切換電路板依次通過板插座插在主板上，主板上有16個視頻輸入插座和一個九針插座。16個視頻插座可供16路視頻輸入。九針插座則用于與電腦打印口的9位數據線相連，以供主板上主要由PT2262組成的編碼電路進行編碼。但是，無論是16路視頻、編碼信號、直流電源和地，它們均可通過電路板插座給16塊視頻切換電路板提供接口。

每塊視頻切換電路板均包括解碼電路、16路模擬開關電路和視頻放大電路。電路板的后面有一個視頻插座輸出。圖1所示是16選1視頻切換電路圖。其原理圖框如圖2所示。

在圖1中，編碼信號從IC1（PT2272L4）的數據輸入引腳（14）輸入后，如果它的地址碼（由四位編碼開關SW1預置）與編碼地址相同，電路系統將從數據輸出腳（10～13）輸出鎖定的數據（如03H）。當16路模擬開關IC2（CD4067）的數據輸入口（10～14）接收到03H數據后，第3號模擬開關被接通，這樣，第7腳輸入的第3路視頻信號將從I/O口第1腳輸出，并經R4、C1輸入到共極晶體管（T1）放大電路的發射極，最終由集電極輸出放大的視頻信號。此視頻信號再經射極跟隨器（T2）后將輸出阻抗為75Ω的1Vp-p視頻信號進行輸出，此時便完成了16選1的視頻切換過程。R4用于調整輸出幅度的大小，阻值大約在1kΩ左右；C1是高頻補償電容，約100pF。該電路十分簡單，因此，整個切換矩陣的成本也很低。16塊視頻切換電路板的地址可分別設置為0H～FH。

3 編碼電路

圖3是由PT2262編碼器組成的編碼電路原理圖，利用該電路可以在電腦打印口輸入9位數據。其中最高一位是控制數據，其余8位中的高4位是地址碼，低4位是數據碼。一般情況下，高4位輸入到編碼器IC（PT2262）的1～4腳，低4位輸入到數據位10～13腳。當有數據輸入時，最高一位控控數據輸出為高電平，從而使倒相器T的集電極輸出低電平，以使PT2262的使能端（14腳）有效，最后在其編碼輸出端（17腳）輸出串行的編碼信號。

4 軟件編程

4.1 控制界面的設計

控制界面的設計有兩種方案，第一種為16行，每行16個銨鍵。每行的按鍵都是互鎖。第二種方案是一共兩行，每行16個按鍵。第一行是切換器的選擇鍵，第二行是視頻輸出選擇鍵，兩行的按鍵也是互鎖的。

在上述兩種方案中，第一方案只需按一個按鍵便可切換圖像；而第二方案則要按兩個鍵，第一次先選切換器，第二次才切換出圖像。

4.2 數據結構

采用VB或Delphi語言編寫控制軟件可在打印口輸出9位數據，以控制電腦分二次分送數據，第一次是低8位，第二次是最高一位。在低8位中，高4位為地址碼0H-FH，可用于表示第1至16行視頻切換器的地址，低4位為每行16選1的數據碼。當在界面上點按按鍵時，按下時輸出數據，放開時數據復零。所有需鎖存的數據均由硬件來實現。

在第一種方案中，按每一個按鍵，打印口都輸出數據；而第二種方案只有按第二行時才輸出數據，而且同一個按鍵有16個地址，這要視第一行按鍵選取哪一個鍵來定。

5 結束語

視頻切換矩陣一般用于比較大型的閉路電路監控系統，本文介紹的16x16視頻切換矩陣的成本很低，而且稍作改動，就可變成16x8、16x4、16x2的產品。如果在幾路視頻輸出中不要求重復出現，就可以方便地將其改變成256路視頻輸入/16路視頻輸出、128路視頻輸入/8路視頻輸出、64路視頻輸入/4路視頻輸出等規格的產品。

由于控制電腦不需要對圖像進行處理，所以對計算機的配置要求不高，用486以上計算機就可以了。如果不用電腦控制，也可以改為鍵盤控制。實現時，可選用兩行鍵盤，每行16個按鍵的結構形式，這樣成本可以進一步降低，控制鍵盤的電路也十分簡單。

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