基于pic系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器的制作方法

专利名称：基于pic系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试视频信息的视频测试装置，尤其是能测量光端设备的性能、测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻测量、通断测试、二极管测量、电容测量、设置视频参数、控制云台转动、产生与测试彩条、测试网线通断与线序、监视RS485数据、扫描PTZ云台地址、设置测试仪器的智能视频监控测试仪器。
背景技术：
目前，公知的视频监控测试仪器有测试器外壳及内部主PCB板、5V输入电源接口、12V/1A临时输出电源接口、RS485接口、视频输入输出接口、RS232接口、音频输入接口、矩阵按键及复位键、RJ45网线测试接口、液晶显示屏、网线测试盒及内部从PCB板，两块PCB板都通过相关电路与外接接口保持联通。主从PCB板均由单片机控制主控制模块及各个子功能物理模块的运转，通过先关的连接线把外部设备和测试器连接起来，并通过按键操作，即 可实现所需功能。但是，当前现有的视频监控测试仪器不足以满足人们的需求，还有一些功能可以实现和许多问题需要改进。现有的测试仪不具备光端设备测量光端设备、电流、电压、阻值、容值、二极管、通断等功能，给测试带来不便。外接电源在为锂电池充电时，由于没有响应的充电控制电路，以至于造成锂电池由于被充电过量而烧坏。锂电池的容量过小，并且测试器的起始工作高达3. 7V，致使测试器在输出12V/1A时的工作时间过段。RS485接口和RS232接口在测试器外科的位置设计不合理，造成操作不方便。当前的测试器屏幕在显示菜单式经常出现乱码，以及外部输入视频和自身彩条信号的显示不清晰，这是由于硬件设计及软件编码两方面造成的，也需改进。有些测试器的按键实现方式不合理，按键费力且操作部灵敏。另外，还有一些测试器的参数设置范围过小和支持的PTZ控制协议过少，导致测试器的应用环境受限。
发明内容为了克服现有的视频监控测试仪器功能的局限性、锂电池充电过量、工作电压高、接口设计不合理、显示屏乱码、彩条及视频显示不清晰、按键不灵敏、参数范围小以及PTZ控制协议少的不足，本实用新型提供一种新型的全功能型智能视频监控测试仪器，该测试仪器不仅能够测量光端设备的性能、测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻测量、通断测试、二极管测量、电容测量、稳定实现设置视频参数、控制云台转动、产生与测试彩条、测试网线通断与线序、监视RS485数据、扫描PTZ云台地址、设置测试仪器，并且易于操作，性能稳定可靠，耗电量低，坚固耐用。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是基于PIC系列单片机控制ES51967P芯片以实现万用表和光功率计功能，万用表测试接口实现了交直流电压、交直流电流、电阻、电容、二极管、通断等测试，光功率计测试接口实现了 850nm 1550nm波长的精确测量；以单片机PIC18F67K22作为其微处理器，控制系统内所有芯片的工作，工作电压为3. 3V，采用的外部晶振为11. 0592MHz，通过两个引脚实现ICSP编程，单片机通过多个单引脚控制其他集成芯片的正常工作，单片机通过内部模块、多个引脚及其他集成芯片配合实现RS485/RS422串口通信、AD转换、按键音及音频放大等功能；该全功能智能视频监控仪器有双电源供电和丰富的高低电压转换功能，仪器支持5V外接电源供电和3. 7V/2500mA锂电池供电两种供电方式，转换为3. 3V和1.8V电压供集成芯片引脚和内核工作；转换为12V/1A的电压以临时工外部摄像机工作，转换为18V电压供液晶屏工作；基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器具有稳定的视频输入/输出、视频还通输出、产生彩条视频信号、OSD菜单的功能；仪器采用视频解码芯片TW8817实现对外接视频信息的解码处理，叠加ROM和RAM的字库信息后，产生符合视频信号并输出至3. 7寸液晶屏TM035⑶H04进行显示；仪器采用视频编码芯片SAA7121产生多种视频制式的彩条信号，经由TW8817传输至液晶屏进行显示；解码芯片和编码芯片均采用外设晶振27MHz作为主晶振驱动芯片工作；变压器转换主板电压为-3. 3V和-4. 5V万用表模块工作，主控芯片PIC18的3个管脚通过串并转换芯片控制ES51967的测量模式及测量范围，并读取器测量 结果；实现了 0-660V手动自动量程的交流流电压测量、660uA IOA的交直流电流测量、660ohm 66Mohm的电阻测量、6. 6nF 66000uF的电容测量、O 2V正向电压测量以及通断测试等，还具备了锁定显示、差值测量等功能；外接的光信号经由两个多路输出选择器处理后，不同强度光信号的电流大小不同，可通过测量光信号的电流值大小反应其光强度大小；把经由多路输出选择其后的光信号输入ES51967,即可获得光信号的强度大小；本仪器实现了 850nm、1300nm、1310nm、1480nm、1550nm等五种波长的光信号强度值测量，灵敏度为O. OOlnff ;将摄像机的电源接口与测试仪器的12V/1A临时输出电源接口直接连接起来，摄像机即可正常工作；将外接设备(如云台、球机等)的RS485/RS232与测试器的RS485接口或者RS232接口直接连接起来，便控制外接设备工作或读取外接设备的数据；将外部视频设备通过视频线接到视频输入接口，测试仪即可显示外接视频；把显示终端通过视频线接到视频输出接口，测试仪即可实现视频的还通输出或把自身的彩条信号输出至显示终端；把外部音频产品器通过音频线和音频输入接口连接，测试仪实现放大音频信号，同时还兼产生按键音的功能；通过RJ45网线测试接口，实现测试网线通断及线序的功能；最后，按键作为用户的交互输入接口，用户通过控制按键操作，选择以上所需功能。本实用新型的有益效果是，通过硬件和软件设计实现了性能稳定、高可靠性的33/4位(6600计数)数字万用表和光功率计等功能，电池充满时自动保护，3. 3V低电平仪器启动工作、屏幕显示清晰、支持多种彩条格式、按键灵敏、支持的参数和协议范围扩大、内部电路板及外部接口结构设计合理紧凑，功耗低，工作稳定可靠，简单易用。

下面是结合附图和实施实例对本实用新型做进一步说明.图I是本实用新型的视频监控测试仪器的功能模块图。图2是本实用新型的微处理器PIC18F67K22引脚分配的电路图。图3是本实用新型的测试器双电源供电的电路图。图4是本实用新型的12V/1A临时摄像机供电的外围电路图。图5是本实用新型的锂电池电压转换为5V的外围电路图。[0013]图6是本实用新型的液晶屏背光电压18V升压电路的电路图。图7是本实用新型的锂电池电压降压为3. 3V的外围电路图。图8是本实用新型的锂电池电压降压为I. 8V的外围电路图。图9是本实用新型的微处理器在线编程接口的电路图。图10是本实用新型的微处理器引脚控制外设的外围电路图。图11是本实用新型的从板LED指示灯的外围电路图。图12是本实用新型的电池剩余电量AD转换的外围电路图。 图13是本实用新型的4*4矩阵键盘的外围电路图。图14是本实用新型的矩阵键盘按键背光的外围电路图。图15是本实用新型的串口通信RS485的外围电路图。图16是本实用新型的按键与外接音频放大的外围电路图。图17是本实用新型的解码芯片TW8817的外围电路图。图18是本实用新型的解码芯片视频输入输出接口的外围电路图。图19是本实用新型的从板数字地和模拟地的外围电路图。图20是本实用新型的液晶显示屏TM035⑶H04的外围电路图。图21是本实用新型的解码芯片SAA7121的外围电路图。图22是本实用新型的万用表测试芯片ES51967P引脚分配的电路图。图23是本实用新型的万用表PCB板的电源管理模块图。图24是本实用新型的PIC18与ES51967的通信控制模块图。图25是本实用新型的万用表功能选择的开关电路块图。图26是本实用新型的电流和光功率计检测模块。在图2，PIC18F67K22.系统单片机，RJ45.网线接口，RNl. 47R 排阻，RN2. 47R 排阻，C12. 22PF 电容，C14. 22PF 电容，Yl. 11. 0592M 晶振。在图3，5V POWER，外接电源接口 ；BATTERY，3. 7V 锂电池；C33，47UG/10V 电容。在图4，C20，20UF/10V 电容；C22,0. IUF 电容;C25，25NF 电容；R34, IOK 电阻；R37,100R 电阻；C24, IUF 电容；C23, IUF 电容；L1, IOUH 电感;R35，33R 电阻;R38，33R 电阻；D6,SS34 三极管;R32，88R 电阻；R39, IOK 电阻；C21,120UF 电容；C19,0. IUF 电容；R31,0. IR 电阻；R33,0. IR电阻；0utput，12V/lA临时电源输出接口 ；MIC2196，增压控制芯片；SI4884,逻辑级别 FET TrenchMOS 。在图5，C30, IUF 电容;L2，22UF 电感；D7, SS14 三极管；R40,45. 3K 电阻；C26, IUF电容;C29，10UF 电感;R41，1K 电阻；MIC2287CBD5，5V 增压芯片。在图6，Rl，18K 电阻；C30, IUF 电容；Cl，10UF/20V 电容；L3, IOUH 电感；D1，BRA340T3 三极管;C5，33NF 电容;R2，68K 电阻；R4，3. 6K 电阻；R5,1. 8K 电阻；C2,10UF/35V电容；ADP1613，18V升压芯片。在图7，C30，IUF 电容；C27,0. OlUF 电容；C28, IUF 电容；SGM2007-3. 3,3. 3 转换芯片。在图8，C6，IUF 电容;C7，0.01UF 电容;C8，IUF 电容;SGM2007_1. 8，I. 8 电压转换芯片。在图9，ICSP，在线编程接口 ；[0042]在图10，R45, IOK 电阻；R42, IOK 电阻；R36, IOK 电阻；R3, IOK 电阻；FDS6679AZ,P-Channel PowerTrenchRMOSFET ；FDG328P, P-Channel MOSFET ；在图11，R17，330R 电阻；R18,330R 电阻；R19,330R 电阻；R20,330R 电阻。在图12，R46，3. 6K 电阻;R47，2K 电阻；R47, IK 电阻；R43,0. 15K 电阻；R28, IOK 电阻;R30，36K 电阻；C34,0. IUF 电容；Q2，TZTZ788B 三极管；R29, IK 电阻；R48,1. 5M 电阻;R49，l. 5M 电阻。在图13，R26，10K电阻；R27，4K电阻；SW1，薄膜弹片按键；SW2，薄膜弹片按键；Sff3,薄膜弹片按键；SW4，薄膜弹片按键；SW5，薄膜弹片按键；SW6，薄膜弹片按键；SW7，薄膜弹片按键；SW8，薄膜弹片按键；SW9，薄膜弹片按键；SW10，薄膜弹片按键；SW11，薄膜弹片按键；SW12，薄膜弹片按键；SW13，薄膜弹片按键；SW14，薄膜弹片按键；在图14，D1，发光二极管；D2，发光二极管；D3，发光二极管；D4，发光二极管；D5，发 光二极管；D6，发光二极管；D7，发光二极管；D8，发光二极管；D9，发光二极管；D10，发光二极管；D11，发光二极管；D12，发光二极管；D13，发光二极管；D14，发光二极管；在图15，R7，1K 电阻；R3, IOK 电阻；Q1, MMBT3904 三极管；C2,0. IUF 电容;R1，1K电阻;D1，P5KE6. 8CA 三极管；R5,120R 电阻；R4,10R/1W 电阻；R6,10R/1W 电阻；R8, IK 电阻，D2, P6KE6. 8CA 三极管；RS485，RS485 接口 ；MAX485，低功耗限摆率 RS485/RS422 收发器。在图16，mic,外接音频；R21，20K 电阻；R24，24K 电阻；R22，100K 电阻；C10，
O.39UF 电容；R20,100K 电阻；R23,100K 电阻；C7,0. OlUF 电容；C9, IUF 电容；R25，47K 电阻；speaker,扩音器；SGM4890,1. I瓦音频功率放大器。在图17，C26，0. IUF 电容；C25,0. IUF 电容；C28,0. IUF 电容;R6，0R 电阻;R7，0R电阻;R8，10K 电阻;R9，10K 电阻；R10, IOK 电阻；R12, IM 电阻；Y1，27M 晶振;R12，80R 电阻；C27，20PF电容；C29，20PF电容；TW8817，视频解码芯片。在图18，C4，0. IUF 电容；C1，0. IUF 电容；C3，IOUF 电容；R2，75R 电阻；C5，220UF/6. 3V电容Jl，视频输出接口 BNC-5 ；SGM9111,8MHz轨到轨复合视频放大芯片。在图19，C12，4. 7UF 电容；C13,0. IUF 电容；C14,0. IUF 电容；C15,0. IUF 电容;C16，4. 7UF 电容；C17,0. IUF 电容；C18,4. 7UF 电容；C19,0. IUF 电容；C20,0. IUF 电容；C21,
O.IUF 电容；C22,4. 7UF 电容；C23,0. IUF 电容；C24,0. IUF 电容。在图20，R14，4. 7R 电阻；RN1，33R 排阻；RN2，33R 排阻；RN3，33R 排阻；RN4，33R 排阻；RN5，33R排阻；RN6，33R排阻；TM035，3. 7寸液晶屏。在图21，R20，10K 电阻；R21,10K 电阻；R23, IOK 电阻；R25,4. 7R 电阻；R26, IK 电阻;C30，390PF电容;C31，560PF电容；SAA7121，视频编码芯片。在图22，CT5,0. 47UF 电容；CT7, IOUF 电容；CT8,0. IUF 电容;，C81, IOUF 电容；C82，0. IUF 电容；CT28,0. IUF 电容；C113，220n 电容;C85，220n 电容;C89，300p 电容；C90,47η 电容；C91, IUF 电容；C95, IUF 电容；C94,0. 47UF 电容；CT38,0. IUF 电容;C97，330n 电容；CT45,220n 电容；C99,470n 电容;C100，22n 电容；C102,220n 电容;RT9，0R 电阻；R60,45. 3K 电阻；R61,150K 电阻；R69,100R 电阻；R116,20K 电阻；R110, IK 电阻;R112，200R 电阻；R113，1K 电阻;R114，11K 电阻;R77，20M 电阻；RT36, IOK 电阻；RT39,15K 电阻；RT40,19K 电阻；RT41，27K 电阻；Rt42，56. 9K 电阻；R83, IOK 电阻；R89, Ik 电阻；Rt44，9. 09K 电阻；R177,0 电阻;Y3，4M 晶振；DT6,1N4737 (7. 5V) 二极管；T37, BAT54S 肖特基二极管；U17,ES51967模数转换芯片。在图23，CT4，0. Iu 电容；CT5，0.47u 电容;C105，O. 47η 电容;C110，10u 电容；C106,220η 电容；C112,0. IUF 电容；C93,0. Iu 电容；RT18，47R 电阻;RT19，39K 电阻；RT20, IOK 电阻；RT22，1K 电阻；R91，100K 电阻；R95，100R 电阻；T16，Τ17, ΒΑΤ54Α 肖特基二极管；U28，PS2801-1光耦；U24，MIC2287YD5电源管理芯片；U30，变压器；DT21，TL431三极管。在图24，CT4,0. Iu 电容;C86，O. Iu 电容；RT23,100K 电阻；RT24RT25, IOK 电阻；RT27，470R 电阻；R88R63R64R86, IK 电阻；R102R85,4. 7K 电阻；T Τ26, BAT54C 肖特基二极管；U19, U20, U22，U23，PS2801-1 光耦；U18, U21，HCF4094 通信控制芯片；P17，外接电路接□。在图25，C96，300p 电容；R57，20K 电阻；R66，100R 电阻；R65，100K 电阻；R68，PTC (SP MZ6) I. 5K 热敏电阻;R78，R79，4. 99M 电阻；R104, R92RT11,100K 电阻；RT10,100K 排 阻；D19, D22, D30, D31,1N4735 (6V) 二极管；QT2, NDS352P 场效应管；QT3, Q10, QT12, QT13,Q16，Q17，Q18，2N7002 场效应管；DT1，1N4007，二极管；K1, ΒΡ-5，继电器；Ρ15, Ρ16，表笔插孔。在图26，CT29, C114，0. Iu 电容；RT30,4. 99K 电阻；RT31,49. 9K 电阻；RT32,4. 99M电阻;R97,499R 电阻;R103,0 电阻;R58，O. 5R 电阻；R59,4. 3R 电阻；RT46，O. 2R 电阻；RT47,2R 电阻；RT48，43R 电阻；RS6，1K 排阻；D20,D21,1N4001 二极管；Q8，Q9，NDS352P 场效应管；Q10,2N7002 场效应管；DT1，1N4007, U25, HCF4051，8 通道模拟多路复用器；U27，HCF4052，4通道模拟多路复用器；F1，保险丝；D28，音频白色底座。
具体实施方式
在图I中，基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器由10大功能模块组成，即网线测试模块实现测试网线的通断、线序以及测试盒编号；测试器设置模块主要是设置测试器参数，确定测试器工作方式；视频设置模块实现设置视频参数，以及在有外接视频输入的情况下检测外接视频的视频制式和视频信号强度；云台控制模块主要通过RS485/RS422端口进行通信，控制外接云台、球机等视频设备的转动方式；云台地址扫描模块主要是通过RS485/RS422端口向云台、球机发送某一控制指令以判断并确认云台、球机的地址；数据监视模块通过RS485/RS422端口接收并读取其他测试仪器的PTZ控制协议，以检查其他工程宝协议的正确性；编码芯片模块主要是产生多种视频制式的彩条视频信号，以及把这些彩条信号输出至外接的视频终端或者其他视频测试仪等；解码芯片模块主要实现了接收外界输入的视频以及输出自身视频信息的解码功能，在解码外接视频信息后并与OSD菜单进行叠加，最终输出至液晶屏予以显示；液晶显示屏实现了显示外界和自身视频信息，显示OSD菜单以及根据用户按键操作进行界面跳转的功能；按键模块主要实现了用户开关机、以及其他按键功能；电源管理模块实现了双电源供电前提下的不同电压值的转换以及对这些电压值的管理；音频控制模块实现了对外接音频信号的放大播放以及产生按键音；PIC18单片机模块通过自身的引脚以及内置功能模块控制以上9个模块的工作，使这个9个模块相互协作实现其各自的功能。在图2中，单片机RGO RG3和REO RE3的8个引脚作为网线测试端口，经由2个47R的排阻和网线接口相连接，RJ45剩余的3个引脚接地。RE4 RE7和RDO RD3实现4*4矩阵按键。VDDCORE、AVDD、VDDI、VDD2、VDD3接3. 3V电源，MCLR用于系统复位和编程接口，LCD_PWR勇于驱动液晶屏逻辑电平，485_C0N用于使能RS485/RS422串口通信模块，Dl和D2用于指示RS485/RS422数据的收发的指示灯，TFT_LED用于使能产生18V液晶屏背光电压，LED_PWR用于使能按键背光，VDD_C0N用于驱动5V电压和视频放大芯片，CHA_ST用于检测锂电池充电芯片的状态；12_C0N用于使能12V电压，八耶10_6和AUDI0_SHDN用于控制音频，ANO被配置为ANALOG INPUT检测电池剩余电量，TXl和RXl作为RS485/RS422串口接口输入输出数据，LCD_SPCK、LCD_SPDA、LCD_SPEN、LCd_RST用于控制3. 7寸液晶屏工作，8817_SCL、8817_SDA、8817_RST 用于和解码芯片 TW8817 通信，7121_RST、7121_SCL、7121_SDA用于和编码芯片SAA7121通信。MCLR、PGC、P⑶构成芯片的在线编程接口，单片机采用外接OSCl和0SC2提供的11. 0592M晶振。在图3中，基于PIC系列单片机的智能视频监控测试仪器有5V POWER和3. 7V锂电池BATTERY两种供电方式，BATTERY有6根线盒测试仪器连接，3根底线，3根电源线。在图4中，VCCV低电平驱动MIC2196工作，产生12V电压后经由LI和MOS芯片SI4884处理后，最后由Output电源接口输出12V/1A电源电压。在图5中，集成芯片MIC2287CBD5用于产生5V电压，VDD驱动MIC2287CBD5工作后，产生5V电压经由SW输出。在图6中，集成升压芯片ADP1613用于产生18V液晶背光电压，VDD和TFT_IXD低电平驱动集成芯片开始工作，引脚SW产生并输出18V电压。在图7中，集成芯片SGM2007-3. 3用于产生3. 3V芯片引脚工作电压，VCC驱动芯片SGM2007-3. 3开始工作，芯片工作后产生的电压经由引脚OUT输出3. 3V电压。在图8中，集成芯片SGM2007-1.8用于产生I. 8V芯片内核工作，VCC驱动芯片SGM2007-1.8开始工作，芯片工作后产生的电压经由引脚OUT输出I. 8V电压。在图9中，ICSP，即在线编程接口，由单片机的MCLR、P⑶、PGC和一个接地引脚，一个3. 3V电压引脚组成，该接口和编程器连接后，即可对单片机进行编程。在图10中，集成芯片FDS6679AZ和FDG328P主要用于实现通过引脚控制外围芯片的功能模块工作。12_C0N低电平驱动FDS6679AZ芯片产生并输出VCCV信号，VDD_C0N低电平驱动FDG328P芯片产生并输出VDD信号，LED_PWR低电平驱动FDG328P产生并输出LED_3V3 信号。在图11中，本图的4个LED用于指示测试仪器的工作状态，当测试仪连接5V外接电源时，VIN5V高电平驱动D15LED点亮；当测试仪器连接5V外接电源，电池处于充电状态，BAT_STATE高电平驱动D16LED点亮，若电池充满电，BAT_STATE低电平指示D16LED熄灭；当测试仪器的RS485/RS422接口发送数据时，Dl高电平驱动D17LED点亮；当测试仪器的RS485/422接口接收数据时，D2高电平驱动D18LED点亮。在图12中，集成芯片BQ2057C用于管理外接电源VIN5V对3. 7V锂电池的充电过程，该芯片通过单片机引脚ANO检测电池的剩余电量，BQ2057C的引脚STAT反应电池的充电过程，当电池充满电后STAT为低电平；否则，若电池为充满电，则引脚STAT为高电平。在图13中，4*4矩阵键盘通过单片机的RE4 RE7和RDO RD3实现，RDO RD3通过寄存器配置为弱上拉和输入放下，RE4 RE7设置为输出；RE4 RE7每次输出一个低电平和三个高电平，逐行检测RDO RD3的输入寄存器以确定那个按键被按下。其中，SWl是测试仪器的复位引脚，实现测试仪器的复位和把测试仪器从休眠状态唤醒，SW4是本仪器的电源按键，用于实现开关机以及使仪器进入休眠状态。在图14中，本图所示的LED指示灯是4*4矩阵键盘的按键背光电路图，根据用于操作选择打开按键背光后，LED_3. 3V高电平输出以电量Dl D14供14个LED。在图15中，单片机引脚485_C0N高电平使芯片MAX485处于发送状态，低电平使芯片处于接收状态；该芯片的RO和DI分别和单片机的RXl和TXl连接，经由MAX485的A和B与RS485外接端口进行串口通信；在图16中，集成芯片SGM4890是音频功率放大器，用于播放外接音频信息或者产生按键音；外接音频通过mic接口接入测试仪器后，AUDI0_SHDN低电平驱动SGM4890放大外接音频信息，经由speaker播放外接音频信息；BUZZER、AUDI0_G、AUDI0_SHDN按照一定的频率相互配合工作，即可产生按键音，按键音也经由speaker输出。在图17中，视频解码芯片TW8817的内核工作电压为I. 8V，引脚工作电压为3. 3V， 该芯片用于对外部视频信息进行处理、叠加，然后再把处理后的复合视频信号输出至液晶屏。该芯片经由8817_RST、8817_SDA、8817_SCL接收来自单片机的控制信息，其晶振来自于XTI和XTO之间外接晶振27MHz，该外接晶振还兼做SAA7121的外部晶振。外部视频经由 Ν1或 Ν0输入TW8817，然后经由YOUT输出处理后的视频信息。TW8817通过FPCLK、FPVS、FPHS控制液晶屏的时钟信号和行场信号控制液晶屏的工作状态，在通过RO R3、G0 G3、BO B3输出OSD菜单及相关的颜色信息到液晶屏进行显示。在图18中，JlO和Jll分别是外接视频输入接口和内部视频输出接口，集成芯片SGM9111是视频功率放大芯片，TW8817输出的视频信息经由YOUT输出至SGM9111处理后的视频功率被放大，得到的视频准确度更高。在图19中，测试仪器的显示电路板分为模拟地和数字地，解码芯片TW8817、编码芯片SAA7121、液晶显示屏均需按照芯片手册要求把各自芯片的模拟地和数字地接到AGND和 DGND。在图20中，3. 7寸液晶屏TM035的逻辑工作电压为3. 3V，背光电量的驱动电压为18V，芯片通过LCD_RST、LCD_SPEN、LCD_SPCK、LCD_SPDA接收来自单片机的控制信息，通过FPCLK、FPVS、FPHS接收来自TW8817的控制信息，然后根据来自TW8817经由RO R3、G0 G3、BO B3送来的显示信息进行显示。在图21中，编码芯片SAA7121工作电压为3. 3V，工作频率为来自7121_SCL的27MHz外接晶振；编码芯片通过7121_RST、7121_SCL、7121_SDA接收来自单片机的控制信息，产生多种制式的彩条视频信号在通过引脚CVBS输出至解码芯片TW8817，再由TW8817把彩条信号发送到液晶屏进行显示。在图22中，ES51967是高性能，低功耗、带微处理器的模数转换芯片，可实现高精度、全自动的数字万用表功能。其工作电压为3V，采用4M晶振外接到芯片的OSCl和0SC2管脚，0VH, 0VX, VRU VBAR, IVSH信号均来自外围信号采集模块。该芯片通过I/O进行逻辑功能控制，用单片机控制FCl FC4进行管脚编码组合来实现测量模式的选择，同时通过设置REL、RANGE、SLA⑶C、HOLD等来实现量程的选择和功能的切换，以及测量数据的输出。ES51967可测量种类包括交/直流电压、交/直流电流、电阻、电容、频率、二极管、通断检测等。测量结果从SDO管脚串行传输到单片机模块处理，并在LCD显示出来。电路中的二极管DT6是用于保护芯片，防止逆向电压的冲击在图23中，由单片机控制万用表电路的部分工作电源供给，在未选通万用表功能时，此模块不会给电路供电，从而达到系统的低功耗的要求。万用表部分的芯片工作电压选用的是+4. 3V和-3. 3V，单片机主板部分的VCC-P17电压是5V。将其通过连接PWM调节器MIC2287产生OV到5V的方波电压，再连接到变压器，通过变压器电压转换产生±5V的方波电压，再利用二极管T16和T17的钳位作用，分别产生万用表部分所需的工作电压。TL431部分主要是为了保证工作电压的稳定输出，将TL431接成一个电压比较器，其基准电压为VT，当|v-| > VT时，TL431导通，TL431的2脚输出电压VO = 2V ;当|V_< VT时，TL431截止，TL431的2脚输出电压VO = VCC。TL431动态输出阻 抗很小，因此，该电路的输入输出电压波形跟踪效果很好。TL431部分的输出电压通过光电耦合器U28的调节后，接到MIC2287的反馈引脚FB,从而最终达到VCC和V-稳定输出和测量的安全性。P17是FPC插座，其中I脚连接单片机的RA4引脚，负责单片机给ES51967提供DATA控制信号；2脚连接单片机RCl引脚，向HCF4094提供CLOCK时钟信号；4脚连接单片机RCO引脚，负责接收ES51967发出的串行数据SDO ；5脚连接主板模块的蜂鸣器，输出BUZOUT信号。这四路信号分别通过了光电耦合器U20、U19、U23、U22的隔离措施后，实现单片机主板模块和万用表ES51967模块的通信，完成ES51967功能模块的选通，确保测量的准确性和安全性。在图24中，两个HCF4094的串联使用，主要是用来实现将串行输入的单片机控制信号，转换成万用表ES51967所需模式选择信号的并行输出，这类控制信号包括SLACDC、FCl FC4，HOLD、REL、RANGE 等。T26、RT23、RT24、RT25 和 C86 组成 IC 保护电路，并向 HC4094 提供 STROBE 信号。在图25中，主要功能是保证系统测量时的安全性和系统通信的稳定性，利用MOS管的开关作用，来控制BP5开关的选通和其他模块信号的导通。P16是万用表电压电阻测量端，P15是万用表COM端口。其中R68、R96、R78、R79、R57、R65、R104、R66、C96 等共同构成一个衰减电路，协同D19、D22、D30、D31组成的整流桥共同保证了测量电路的安全性。QT2和QT3分别是P沟道和N沟道的增强型场效应管，利用QT3源极接V-，栅极接单片机的控制信号，当其Vgs > Vth (开启电压)时，QT3导通，单片机控制信号传送到QT2的栅极，当IVgsI > I Vth (开启电压)I时候，QT2导通，从而控制BP5开关的吸合，选通电压电阻测量功能。Q12、Q13、Q16、Q17、Q18同样都是N沟道的增强型场效应管，其源极都与DGND连接，漏极和VCC之间通过IOOk Ω的电阻相连接，以保证它们正常工作。它们的导通条件与QT3相同，主要起到开关保护的作用，确保信号传输的可靠性。在图26中，电流检测模块式负责万用表电流的采样与检测模式的选通。P14是万用表的毫安级电流检测端口，P13是万用表的IOA级大电流检测端口。Q8和Q9是P沟道的增强型场效应管，其源极均是通过一个规格为250V1A的保险丝和毫安级电流检测端口连接，栅极分别和单片机的控制信号相互连接，用来保证测量的安全性和检测结果的准确性。该模块为达到更高的电磁兼容性能，消除电磁干扰，确保器件的正常工作，从而提高测量的可靠性，增加了如RT46、RT47、RT48，R58、R59和RS6所构成的匹配兼容电路。HCF4051是8通道模拟多路复用器，通过单片机控制对HCF4051的B、A、C 端口设置，从而选通不同I/O端口与IVSH端口(ES51967的大电流检测信号输入端)的连接，从而实现不同电流测量档位和范围的选择。
权利要求1.一种基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪，各外部待测设备经由测试仪接口和内部电路板连接，其特征是5V外接电源和3. 7V/2500mA锂电池两种供电方式，其12V/1A输出电源接口通过电源线可供摄像机工作，其RS485/422接口通过数据线可以接收并显示云台等485/422设备信息并控制设备运动，其视频输入输出接口和液晶屏可以接收外接视频、输出外接视频和自身产生的彩条信号、显示外接视频和自身彩条信号，其音频接口实现了接收外接音频并放大播放以及产生按键音，其网线测试接口实现了网线通断及线序测试，万用表测试接口实现了交直流电压、交直流电流、电阻、电容、二极管、通断等测试，光功率计测试接口实现了 850nm 1550nm波长的精确测量。
2.根据权利要求I所述的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器，其特征是单片机PIC18F67K22作为其微处理器，控制系统内所有芯片的工作，工作电压为3. 3V，采用的外部晶振为11. 0592MHz，通过两个引脚实现ICSP编程；单片机通过多个单引脚控制其他集成芯片的正常工作；单片机通过内部模块、多个引脚及其他集成芯片配合实现RS485/RS422串口通信、AD转换、按键音及音频放大等功能。
3.根据权利要求I所述的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器，其特征是双电源供电和丰富的高低电压转换功能，仪器支持5V外接电源供电和3.7V/2500mA锂电池供电，转换为3. 3V和I. 8V电压供集成芯片引脚和内核工作；转换为12V/1A的电压以临时工外部摄像机工作；转换为18V电压供液晶屏工作。
4.根据权利要求I所述的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器，其特征是稳定的视频输入/输出、视频还通输出、产生彩条视频信号、OSD菜单的功能；仪器采用视频解码芯片TW8817实现对外接视频信息的解码处理，叠加ROM和RAM的字库信息后，产生符合视频信号并输出至3. 7寸液晶屏TM035⑶H04进行显示；仪器采用视频编码芯片SAA7121产生多种视频制式的彩条信号，经由TW8817传输至液晶屏进行显示；解码芯片和编码芯片均采用外设晶振27MHz作为主晶振驱动芯片工作。
5.根据权利要求I所述的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器，其特征是变压器转换主板电压为-3. 3V和-4. 5V万用表模块工作，主控芯片PIC18的3个管脚通过串并转换芯片控制ES51967的测量模式及测量范围，并读取器测量结果；实现了 0-660V手动自动量程的交流流电压测量、660uA IOA的交直流电流测量、660ohm 66Mohm的电阻测量、6. 6nF 66000uF的电容测量、O 2V正向电压测量以及通断测试等，还具备了锁定显示、差值测量等功能。
6.根据权利要求I所述的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器，其特征是外接的光信号经由两个多路输出选择器处理后，不同强度光信号的电流大小不同，可通过测量光信号的电流值大小反应其光强度大小；把经由多路输出选择其后的光信号输入ES51967，即可获得光信号的强度大小；本仪器实现了 850nm、1300nm、1310nm、1480nm、1550nm等五种波长的光信号强度值测量，灵敏度为O. OOlnW。
专利摘要一种能够安装、调试、维护、测试视频监控设备的基于PIC系列单片机的全功能型智能视频监控测试仪器。该仪器属于基于PIC单片机的嵌入式系统技术在安防监控器材方面的应用，解决了难以调试、控制视频设备的问题。视频监控测试仪器实现了视频设置、云台转动控制、彩条发生与测试、网线通断与线序测试、RS485数据监视、测试器设置、PTZ云台地址扫描、万用表功能、光强度信号测试等9大功能。视频监控测试仪器的外型粗略为长方体，由外壳、按键、PCB板及各种接口组成；PCB板采用模块化设计，以单片机模块为核心，控制所有外围模块的工作；接口包括音频接口、RS485接口、视频接口、5V直流电源接口、12V/1A直流电源接口、UTP网线接口、万用表接口、光功率计接口。
文档编号G01R31/02GK202634617SQ201220075218
公开日2012年12月26日 申请日期2012年2月26日 优先权日2012年2月26日
发明者华建刚, 柳庆祥, 余玫, 刘慧芳, 李鸿雪, 陈 峰 申请人:上海爱谱华顿电子工业有限公司