专利名称：路、桥收费系统中的集成数字视频混合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字视频混合装置，尤其是路、桥收费系统中集成数字视频混合装置。
背景技术：
路、桥收费一般采用的收费方式为″人工收费、检测器校核、闭路电视监视、计算机统计管理″的半封闭式人工收费方式。在常规的收费系统中，闭路电视监视系统和计算机统计管理系统是相互脱节的，从闭路电视系统的录像带中无法看到过往车辆的收费金额等数据信息，从计算机统计报表中也无法看到所收金额对应的车辆、车情等。CN00241185给出了一种收费系统中的数字视频混合装置，实现数字视频混合装置，即数字视频混合器(Video Digtal Mixer，简称VDM)，对路桥收费的闭路电视监视系统和计算机统计管理两套系统通过数字视频混合装置进行联系，使其成为一套完整的监督检查机制，以便更好地服务于智能交通系统。CN00241185包括输入模块、输出模块、字符叠加模块、通信模块、控制模块电路组成其中输入模块电路包括75欧姆输入阻抗匹配电路及过压保护电路；输出模块电路则由视频放大电路和两路射级跟随器组成，且设有两路或多路75欧姆的视频输出；通信模块电路采用ICL232集成芯片；控制模块电路主要由微处理器构成，所述字符叠加模块由同步提取、阴影发生器、字符发生器以及阴影深浅调节和字符亮度调节电路组成同步电路由同步芯片构成，阴影字符发生器包括模拟开关电路、阴影字符产生电路，第一个模拟开关的两路输入分别是未经衰减及经过电位器衰减的视频信号，由阴影控制逻辑电路(即阴影发生器)来控制，输出图像具有阴影，它同时又是第二路模拟开关的一路输入；第二路模拟开关的另外一路输入为电平可调的直流信号，开关由字符控制逻辑电路(即字符发生器)控制，从而使输出图像叠加上字符。另设有硬件看门狗电路，采用可编程监控器件，以提高系统的抗干扰、抗死机性能。但其电路结构集成化不够，功能仍有欠缺，如不能提供全字库、实时时钟和断电后无法工作。此外，还有用微处理器MPU来计时，不但断电后无法计时，而且负荷较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种集成度高的基于GB2312全字库的数字视频混合装置，尤其是在输入模块采用集成电路代替分立元件电路。可以采取单输入、双输出(其中一路可以选择有字符叠加和无字符叠加)，断电时能够保证有一路正常输出视频信号。并使用专用计时电路来计时，断电后能恢复计时，克服现有技术的不足。
本实用新型的目的是这样实现的包括视频输入模块、输出模块、字符叠加模块、时钟模块、通信模块、控制模块电路组成其中输入模块电路包括75欧姆输入阻抗匹配电路及过压保护电路；视频输出模块电路由专用视频通道芯片组成，且设有两路或多路75欧姆的视频输出；控制模块电路由微处理器构成，所述字符叠加模块主要由视频字符叠加芯片构成，字符叠加模块包括视频输入端连接输入跟随电路和行同步分离电路，从行同步分离电路连接视频字符叠加芯片，同步电路由同步芯片构成，另设有满屏字符点阵存储器与视频字符叠加芯片连接，视频字符叠加芯片的输出端通过视频通道芯片构成的通道开关并连接输出驱动电路后至视频输出满屏显示，其特征是另设有全字符存储模块、全字符存储模块由大容量FLASH存储器构成；并连接微处理器的输入端口。
本实用新型的改进还包括微处理器另连接精确时钟电路。
本实用新型的特点是采用专用模块使装置的信息流速度更高，可以达到19200bps波特率。是现有装置的二倍。单输入、双输出(其中一路可以选择有字符叠加和无字符叠加)，断电时能够保证有一路正常输出视频信号。视频字符叠加模块，由MCS51系列CPU、字符点阵发生器、字符明暗调节、阴影深浅调节、阴影发生器、模拟开关。该模块可以提供全屏15行16列字符显示，提供4种字符大小，字符有8级灰度或者8种色彩显示，字符有4种勾边方式，可以选择显示原始图像或者隐藏原始图像字符宽度和字符阴影可以通过外接电位器调节，采用I2C总线控制，5V单电源供电。叠加模块则是VDM设备的核心，将该设备接入到闭路电视系统中，并随时从计算机管理系统中接收收费情况的数据，动态地插入到带有车辆图像的视频画面中，这样，车型、车况、收费情况、操作员工号、车道等信息在监控系统中就一目了然；随着收费操作员的按键操作动态刷新，便完成了计算机管理系统中的数据与视频监控系统中的视频的结合，从而达到了监督检查的需要。
本实用新型能够同时显示字母、数字以及GB2312全汉字和时间等信息，具有结构简便、功能可靠灵活、成本低廉等优点，可以广泛应用于各种电视监控系统中。本实用新型根据计算机发出的命令在输入视频图像上叠加字符数据信息，并有选择地设置一块矩形透明阴影，满足高速公路收费系统要求，扩大并完善收费站系统信息显示，形成一种良好的收费站监督核查机制。
以下结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型的结构框图图2为本实用新型字符叠加模块框图图3为本实用新型VDM功能框图图4为本实用新型汉字存储模块电路图图5为本实用新型图2中字符点阵发生器电路图图6为本实用新型时钟芯片结构图图7为本实用新型视频通道模拟开关电路图图8为本实用新型MCU和抗干扰电路图。
具体实施方式
本实用新型将视频叠加技术应用于高速公路和桥梁的监控、收费计算机管理系统中。数字视频装置主要是针对智能交通系统(1T5)设计的，基于ITS的通信协议，要保证叠加信息在高亮度背景条件下清晰可见，保证设备在公路现场恶劣的工作环境下长期稳定可靠地运行。主要包括如下电路，图1-图8，并参见附图图1所示的框图中，采用MC52单片机控制技术及RS232计算机通信电路，RS485亦可。该电路使设备可以与计算机的COM端口直接进行数据通信，便于实现人机交互，根据需要完成多种功能。字符叠加模块完成视频输入与字符叠加，叠加信息与叠加时机由计算机控制。单片机采用华帮公司的W78E516B，利用单片机的串行口和串行通信功能、实现与计算机R232口通信功能，从计算机接收控制命令，控制字符叠加功能的实现。单片机在33M的频率下工作，运算能力强，内部有三个定时器，两个地址指针，20K的内部程序存储器。采用外部Watchdog(如图解所示的X25045)，如果在16384个机器周期没有对Watchdog复位的话，单片机会自动给RESET脚置高电位的方式强行复位。这样就实现了程序在意外情况下的自我恢复功能，软件设计时考虑了意外断电的情况，在重新上电后可以恢复到上次的设定状况。软件提供了二次开发的接口，提供了一系列通讯命令，用户可以动态载入所存储的字符，显示的字符不仅限于汉字和字母，任何符合大小(24*24)的点阵图像均可以显示。
由图可见，来自摄像机的原始视频和来自计算机的字符信息，经VDM设备处理后，输出图象即为叠加了字符信息的视频信号。每一个VDM设备内部有两块完全一样且互相独立的电路板；每一块板子都有一个视频输入端口，两个视频输出端口，因此，整个VDM设备有两个视频输入端，四个视频输出端。由于原理完全相同，仅取一块电路板作为研究对象，展开分析讨论。
如图1所示，VDM设备大致可以划分为输入模块、输出模块、全字符存储模块、字符叠加模块、时钟模块、通信模块、控制模块等部分。其中输入模块主要是实现75欧姆输入阻抗匹配及过压保护；输出模块则专用芯片组成，可以驱动两路75欧姆的视频输出；通信模块采用ICL232集成芯片实现逻辑电平的转换，可通过串行口直接与计算机进行通信(也可以用285串行接口)；控制模块主要是单片机，通过它实现对整个系统的控制功能；硬件看门狗采用X25045可编程监控器件，以提高系统的抗干扰、抗死机性能；而字符叠加模块则是VDM设备的核心。下面根据VDM设备的框图，依次分析各模块的工作原理。
图2中同步提取图中，为了满足阴影和字符定位的准确性，需要提取视频信号中的场同步和行同步。同步提取部分具体电路如图6所示。它采用同步分离芯片LM1881，从视频信号中把行同步和场同步分离出来提供给单片机和字符芯片。
图3中VDM采用了基于ITS的通信协议。在智能交通系统ITS中，VDM需要显示车道、车型、车情、入口、工号等信息，基于ITS的通信协议规定显示命令为8个字节，其中第1个字节为0BBH，用于通信同步，车道、车型、入口、车情各占用1个字节，工号占用3个字节。这样，既紧密结合了ITS中的应用，又能仅仅通过收发8字节就可以显示两行汉字，大大节省了串行通信的时间，有利于对高速运动车辆的视频图像叠加字符信息后进行快速采集和实时压缩。
视频输入主要是对输入的视频信号进行75欧姆输入阻抗匹配，并且实现隔离以及过压保护作用。经9014射级跟随后，视频信号被传送给字符叠加模块。为现有技术。
如图7所示，视频通道电路主要是对字符叠加后的视频信号进行放大、分成两路，分别驱动两路75欧姆的视频输出(1Vp·p)。要求阻抗匹配。
图4中汉字存储模块采用AT27C020。
图6中时钟芯片采用DS12887A。
其它电路在电路图均给出。
权利要求1.路、桥收费系统中的集成数字视频混合装置，包括视频输入模块、输出模块、字符叠加模块、时钟模块、通信模块、控制模块电路组成其中输入模块电路包括75欧姆输入阻抗匹配电路及过压保护电路；视频输出模块电路由专用视频通道芯片组成，且设有两路或多路75欧姆的视频输出；控制模块电路由微处理器构成，所述字符叠加模块主要由视频字符叠加芯片构成，字符叠加模块包括视频输入端连接输入跟随电路和行同步分离电路，从行同步分离电路连接视频字符叠加芯片，同步电路由同步芯片构成，另设有满屏字符点阵存储器与视频字符叠加芯片连接，视频字符叠加芯片的输出端通过视频通道芯片构成的通道开关并连接输出驱动电路后至视频输出满屏显示，其特征是另设有全字符存储模块、全字符存储模块由大容量FLASH存储器构成；并连接微处理器的输入端口。
2.如权利要求1所述的路、桥收费系统中的集成数字视频混合装置，其特征是微处理器另连接精确时钟电路。
专利摘要路、桥收费系统中的集成数字视频混合装置，包括视频输入模块、输出模块、字符叠加模块、时钟模块、通信模块、控制模块电路组成控制模块电路由微处理器构成，所述字符叠加模块主要由视频字符叠加芯片构成，字符叠加模块包括视频输入端连接输入跟随电路和行同步分离电路，视频字符叠加芯片的输出端通过视频通道芯片构成的通道开关并连接输出驱动电路后至视频输出满屏显示，另设有全字符存储模块、全字符存储模块由大容量FLASH存储器构成；并连接微处理器的输入端口。本实用新型能够同时显示字母、数字以及GB2312全汉字和时间等信息，具有结构简便、功能可靠灵活、成本低廉等优点，可以广泛应用于各种电视监控系统中。
文档编号G07B15/06GK2699602SQ20042002730
公开日2005年5月11日 申请日期2004年5月25日 优先权日2004年5月25日
发明者袁杰, 沈庆宏, 王杰, 王鹏 申请人:南京金晓电子信息有限公司