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1、摘 要本文介绍的是四选一智能音视频切换器，可以实现4路音频，4路视频输入，并从4路输入信号中选择1路有效的信号送到输出端（包括1路音频、1路视频信号输出）。本切换器采用单片机AT89S52作为系统微控制器。在手动状态下，可由开关控制，手动切换任意输入的音视频信号至输出端；在自动状态下，通过单片机对各路输入信号的检测，智能的选出一路正常的音视频信号作为输出信号。该切换器具备可设置时间表，通过单片机使其能工作时间自动工作。在无正常信号时，可自动报警。选择可用信号的当前切换通道可在LCD显示屏上动态显示。且该切换器具备以太网接口（独立IP地址），并可通过以太网连接上位计算机。通过上位机进行系统参数配
2、置，并监测和控制系统的工作状态。无上位机时，系统可独立工作。该切换器设计的特点是具备手动和自动切换，能够智能选择控制输出，硬件结构简单，方便易用。 关键词： 音视频切换 单片机AT89S52 LCD显示 智能选控Smart Audio Video SwitcherAbstractThis article describes the four selected audio and video of a smart switch allows 4-channel audio, 4 video inputs, and input signal from 4 to select a way of ef
3、fective signal to the output (including 1 channel audio, 1 channel video signal output). The switch used as a system microcontroller AT89S52 microcontroller. In manual mode, controlled by the switch to manually switch any input to output audio and video signals; in the automatic mode, through the mi
4、crocontroller on the alto signal detection, intelligent elected the way of normal audio and video signals as output signals. The switch has to set a timetable to let them work through the MCU time to work automatically. In the absence of normal signal, the alarm automatically. Select available signa
5、l current switch channel dynamic display in LCD display. And the switch with Ethernet interface (separate IP address), and can host computer via an Ethernet connection. Of system parameters through the PC configuration, and monitoring and control system working state. Without PC, the system can work
6、 independently. The design of switch is characterized with manual and automatic switching, intelligent choice to control the output, hardware structure is simple, easy to use.Key Words: Audio and video switching MCU AT89S52 LCD display Intelligent Choice and Control目 录摘 要IABSTRACTII第 一 章 引 言11.1 研究背
7、景及意义11.2 本文的选题和研究内容1第 二 章 智能音视频切换器硬件设计方案及步骤22.1 系统硬件整体设计思路22.2 硬件整体构成22.4 本章小结4第 三 章 智能音视频切换器的硬件电路设计43.1 中央处理模块53.1.1 AT89S52功能特性介绍53.1.2 AT89S52引脚结构功能介绍63.1.3 AT89S52空闲模式和掉电模式83.1.4 中央处理模块原理分析93.2 时钟模块设计123.2.1 芯片DS3231介绍123.2.1 原理分析153.3 报警模块设计163.4 显示模块设计163.4.1 1602LCD介绍173.4.1 LCD原理图分析183.5 音频切
8、换模块设计183.5.1 芯片M309介绍213.5.1 芯片DS1808介绍223.6 视频切换模块设计243.6.1 芯片MAX7450介绍253.6.1 芯片MAX4314介绍253.7 网络接口模块设计263.7.1 芯片EN28J60介绍283.8 本章小结28第 四 章 总结与展望29参考文献29致 谢31第 一 章 引 言1.1 研究背景及意义电视台播出电视信号时，常因为设备故障、自然气候影响或人为失误等原因造成加到发射机的图像信号衰落或中断，这对安全优质播出和发射设备的不良影响是不言而喻的。视频自动切换报警电路是在发生图像信号衰落或中断时能自动将视频输入切换到图像图形发生器所哦
9、供信号（如彩条信号、测试卡、“信号中断请稍候”文字信号）上，以保持视音频切换器视频输出（即加到发射机的图像信号）的连续性，并同时告警，提示值机人员检查和排除故障。正常图像信号恢复时，该电路又能自动将视频输入切换回到正常播出图像信号位置。此外，在监控录像、闭路电视的设备中，音视频切换器也是主要的功能器件。因此研究音视频切换器，增加它的功能，提高他的稳定性，对于实际应用时具有重大意义的。11.2 本文的选题和研究内容基于音视频切换技术应用需求，以及本人所掌握知识情况，确定研究题目为智能音视频切换器，本文主要根据对音视频切换技术的研究及设计，并基于实际应用中的需求，对切换器主要功能研究如下：1.具有
10、4路音频、4路视频信号输入（同一节目内容的不同信号来源）。2.从4路输入信号中选择一路有效的信号送到输出端（具有1路音频、 1路视频信号输出）3.具备手动切换和自动切换功能。4.具备可设置的时间表，在工作时间内能自动工作。5.可调节（数控）各路输入输出信号的电平。6.可显示各路信号电平。7.可检测各路音频、视频信号的状态。无信号时自动报警。8.具备以太网接口（独立IP地址），并可通过以太网连接上位计算机。9.可通过上位机进行系统参数配置，并监测和控制系统的工作状态。无上位机时，系统可独立工作。第 二 章 智能音视频切换器硬件设计方案及步骤2.1 系统硬件整体设计思路任何智能化电子产品的设计，不
11、外乎都采用模块化设计方案，智能音视频切换器的设计业不例外，本设计是采用单片机作为核心控制，配以相应的外围模块共同构成整机电路。整个系统硬件在设计开发过程中，遵循下列步骤：（1） 对于智能音视频切换器来说，首先需要明确它的设计目标，除了要达到其基本的设计功能外，还要满足其特定的性能指标。根据要实现的预期功能确定硬件系统的总体构成。设计出系统的总体结构框图。（2） 综合考虑其功能要求、性能指标，即可靠性、抗干扰性等各方面因素，确定系统核心单片机，建立开发平台。（3） 明确各部分模块功能，确定外围模块芯片，绘制每个部分的原理图。（4） 综合各部分模块，最后绘制整个系统电路原理图。2.2 硬件整体构成
12、智能音视频切换器硬件设计时采用模块化设计方案，围绕系统功能要求，系统设计分为几个大功能模块，分别是：中央处理模块、显示模块、时钟模块、报警模块、音频切换模块和视频切换模块。其硬件结构图如图2-1所示：音频输入 中央处 理模块时钟模块视频切换 音频切换报警模块网络接口显示模块音频放大视频输入视频输出音频输出 图2-1 硬件整体结构图下面分别介绍一下各个模块的功能： （1） 显示模块 显示模块为显示各路信号电平。 （2） 时钟模块 时钟模块可进行时间设置，通过单片机控制，可使智能音视频切换器在工作时间内自动工作。（3） 报警模块 当音视频信号输入异常时，比如说无音视频信号输入，报警模块会自动报警以
13、提示，使整个工程处于被监控过程中，增强智能音视频切换器的安全性，可靠性和智能化。（4） 音频切换模块 音频输入信号通过音频切换模块，可对四路输入信号进行检测并自动输出一路正常信号，实现智能音频切换功能。（5） 视频切换模块视频输入信号通过视频切换模块，可对四路输入信号进行检测并自动输出一路正常信号，实现智能视频切换功能。（6） 网络接口模块 网络接口模块具备以太网接口（独立IP地址），并可通过该网络接口连接上位计算机。（7） 中央处理模块 中央处理模块是整个系统的中枢，任何模块都不能独立的完成相应的任务，必须通过与中央处理模块配合才能完成相应的功能。2.4 本章小结本章介绍了硬件整体结构，各部
14、分模块功能，以及各部分模块的功能元件的旋影，根据系统要求确定了硬件电路的模块化设计方案。第 三 章 智能音视频切换器的硬件电路设计 在第2章中，我们对智能音视频切换器的基本结构和工作原理进行了介绍，在此基础上形成了智能音视频切换器的硬件设计方案。根据此方案，智能音视频切换器的设计分为两部分，一部分是中央处理模块的设计，另一部分是外围模块电路的设计，对于每个模块的设计，主要是进行关键元器件的选择，然后根据所选器件完成相应的电路连接，最后整合成完整的智能音视频切换器的电路。原理图如图3-1所示：音频输入音频检测电路单片机AT89S52M309LCD1602音频输出蜂鸣器ADC0809DS1808E
15、NC28J60MAX4314MAX7450DS3231视频输出MAX7450视频输入图3-1 音视频切换器电路原理图3.1 中央处理模块3.1.1 AT89S52功能特性介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节F
16、lash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。23.1.2 AT89S52引脚结构功能介绍VCC : 电源GND: 地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”
17、时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。 在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1
18、.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入)，时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用
19、16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下
20、表所示。引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2INTO(外部中断0)P3.3INTO(外部中断0)P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器写选通)在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信
21、号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号
22、。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.1.3 AT89S52空闲模式和掉电模式空闲模式 在空闲工作模式下，CPU 处于睡眠状态，而所有片上外部设备保持激活状态。这种状态可以通过软件产生。在这种状态下，
23、片上RAM和特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可以被任一个中断或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲模式只需两个机器周期有效复位信号，在这种情况下，片上硬件禁止访问内部RAM，而可以访问端口引脚。空闲模式被硬件复位终止后，为了防止预想不到的写端口，激活空闲模式的那一条指令的下一条指令不应该是写端口或外部存储器。掉电模式在掉电模式下，晶振停止工作，激活掉电模式的指令是最后一条执行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉电模式终止。掉电模式可以通过硬件复位和外部中断退出。复位重新定义了SFR 的值，但不改变片上RAM 的值。在VCC未恢复到正常工作电压时，硬件复位不能无效，并且应保持足够长
24、的时间以使晶振重新工作和初始化。3.1.4 中央处理模块原理分析电路原理图如图3-2。图3-2 中央控制模块电路图 AT89S52共有I/O接口32个。其中网卡接口占P10至P13这4个I/O接口，分别为NSO,NSI,NSCK和NCS。通过这四个来实现上位机对单片机的控制。P14接口与蜂鸣器模块相连接，通过对输入音视频信号的检测由单片机控制蜂鸣器是否报警。P15、P16和P17接口分别于视频选择切换芯片MAX4314中的A0，A1端口和视频输出检测芯片MAX7450中的LOS端口相连接。通过这些端口来实现单片机对这两个芯片的控制。P30和P31分别于音频选择切换芯片M309中的A0和A1相连
25、，以此通过单片机对音频电路对其输入信号进行选择切换。P32、P34和P35接口分别于时钟芯片DS3231中的-INT/SQW，SCL和SDA对口相连接，通过此端口对时钟芯片进行控制。为节省I/O资源，共享I/O口，同时也为了读取外部设备方便，对LCD和ADC0809进行总线时序操作。P0接外设的数据端，P2端口接高位地址。总线端口计算如下表：P0P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4/5/6/7外设口低位地址ADC0809CS1602CS（EN）1602RS1602RW空任意值00000AD读/写数据口（0x00 00）任意值11000液晶写指令口（0x03 00）任意值11100液晶写数据
26、口(0x07 00)任意值11010液晶读状态口(0x0B 00)其中空白处为任意数值皆可（0/1），缺省为0由于采用了总线结构，P0和P2口作为数据总线和地址总线本来是不可以再复用外接其他外设，但是有一种特殊情况：在不影响总线结构条件下：作为输入，且只能作为输入，如V*LOST就只能是输入的。因此将V1LOST，V2LOST，V3LOST和V4LOST接至剩余的P2口。3.2 时钟模块设计3.2.1 芯片DS3231介绍 DS3231是低成本、高精度I2C实时时钟(RTC)，具有集成的温补晶体振荡器(TCXO) 和晶体。该器件包含电池输入端，断开主电源时仍可保持精确的计时。集成晶体振荡器提高
27、了器件的长期精确度，并减少了生产线的元件数量。DS3231提供商用级和工业级温度范围，采用16 引脚、300mil 的SO封装。RTC保持秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31 天的月份，将自动调整月末日期，包括闰年补偿。时钟的工作格式可以是24 小时或带AM/PM 指示的12 小时格式。提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。地址与数据通过I2C双向总线串行传输。精密的、经过温度补偿的电压基准和比较器用来监视VCC状态，检测电源故障、提供复位输出，并在必要时自动切换到备用电源。另外，RST监视引脚可以作为手动按钮输入以产生外部复位信号。（1） 引脚说明如下表2引脚名称功能132kH
28、z32kHz输出。此漏极开路输出引脚要求外接上拉电阻。如不使用，可保持开路2Vcc用于主电源的DC电源引脚。该引脚应使用0.1F至1.0F电容进行去耦。3INT/SQW低电平有效中断或方波输出。该漏极开路输出引脚要求外接上拉电阻。如未使用，可保持开路。该多功能引脚的功能由控制寄存器(0Eh) 的INTCN位决定。当INTCN设定为0 时，引脚输出方波，其频率由RS2和RS1位决定。当INTCN设定为1 时，计时寄存器与任一闹钟寄存器相匹配时都会触发INT/SQW引脚(如果使能闹钟功能)。由于首次上电时INTCN位设定为1，因此引脚缺省设置为中断输出并禁止闹钟。4RST低电平有效复位引脚。该引脚
29、为漏极开路输入/输出。引脚指示VCC相对于VPF指标的状态。如果VCC下降至低于VPF，RST引脚被拉低。若VCC超过VPF并持续tRST时间，RST引脚驱动为高阻抗。低电平有效、漏极开路输出还具有去抖的按钮输入功能。该引脚可由按钮复位请求来触发。引脚内部通过标称值为50k的上拉电阻连接至VCC。无需外接上拉电阻。如果禁止晶体振荡器，tRST延时会延长一个振荡器的启动时间。5-12N.C.无连接。外部必须接地。13GND地14VBAT备用电源输入。该引脚应使用0.1F至1.0F的低泄漏电容进行去耦。15SDA串行数据输入/输出。该引脚为I2C串口的数据输入/输出。此漏极开路引脚要求外接上拉电阻
30、。16SCL串行时钟输入。该引脚为I2C串口的时钟输入，用于串口上同步数据传输。DS3231 为由32kHz 温补晶体振荡器驱动的串行RTC。TCXO提供稳定、精确的基准时钟。在-40C 至+85C 范围内，RTC的精度保持在2 分钟/年之内。TCXO频率在32kHz 引脚输出。RTC为低功耗时钟/日历，提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。INT/SQW提供由闹钟条件决定的断信号或者方波输出。时钟/日历提供秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31 天的月份，将自动调整月末的日期，并包括闰年补偿。时钟可工作在24 小时或带AM/PM 指示的12 小时格式。内部寄存器通过I2C总线接口
31、访问。温补电压基准和比较器电路用于监视VCC 电平，以检测电源故障，并在必要时自动切换至备用电源。RST 引脚提供外部按钮输入功能，并可用于指示电源故障情况。（2） 工作原理DS3231可划分为四个功能组：TCXO、电源控制、按钮复位功能和RTC。他们的工作原理在以下各部分加以说明。32kHz TCXOTCXO包括温度传感器、振荡器和控制逻辑。控制器读取片上温度传感器的输出，使用查找表确定所需的电容，加上AGE寄存器的老化修正，然后设置电容选择寄存器。仅在温度值发生变化时，或者用户启动的温度转换完成时，才加载包括AGE寄存器变化的新值。VCC初次上电时就会读取温度值，然后每64 秒读取一次。电
32、源控制 该功能由温补电压基准和监视VCC 电平的比较器电路提供。当VCC 高于VPF 时，器件由VCC 供电。当VCC 低于VPF 但高于VBAT 时，DS3231 由VCC 供电。当VCC 低于VPF并低于VBAT时，器件由VBAT供电。参考下表。SUPPLY CONDITIONPOWERED BYVCC VPF, VCC VBATVBATVCC VBATVCCVCC VPF, VCC VPF, VCC VBATVCC为保护电池，VBAT 首次加到器件上时振荡器并不启动，除非加载VCC ，或者向器件写入一个有效的I2C 地址。典型的振荡器启动时间在1 秒以内。在VCC加电后或者有效的I2C地
33、址写入后大约2 秒钟，器件会测量一次温度，并使用计算的修正值校准振荡器。一旦振荡器运行起来，只要电源(VCC或者VBAT) 有效就会一直保持运行状态。器件每隔64 秒钟进行一次温度测量并校准振荡器频率。 按钮复位功能 DS3231 提供连接至RST 输出引脚的按钮开关功能。若DS3231 不在复位周期，会持续监视RST信号的下降沿。如果检测到一个边沿转换，DS3231 通过拉低RST完成开关去抖。内部定时器定时结束(PBDB) 后，DS3231 继续监视RST信号线。如果信号线依旧保持低电平，DS3231持续监视信号线以检测上升沿。一旦检测到按钮释放，DS3231强制RST引脚为低电平并保持t
34、RST时间。同一引脚RST，还用来指示电源故障报警情况。当VCC低于VPF时，会产生内部电源故障报警信号，并强制拉低RST引脚。当VCC返回至超过VPF电平时，RST引脚保持低电平大约250ms (tREC)，以使供电电源稳定下来。如果在VCC加载时振荡器没有工作(参考电源控制部分)，将会跳过tREC，RST立刻变为高电平。实时时钟 以TCXO作为时钟源，RTC提供秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31 天的月份，将自动调整月末日期，其中包括闰年的修正。时钟可工作在24 小时或带AM/PM指示的12 小时格式。时钟提供两个可编程定时闹钟和一个可编程方波输出。INT/SQW引脚可产生由闹钟
35、条件决定的中断信号，或者输出方波信号。功能选择通过INTCN位来控制。3.2.1 原理分析时钟模块原理图如图3-3。图3-3 时钟模块电路图 在图中，电阻RC1，RC2和RC15为外接上拉电阻，以满足芯片工作要求。引脚Vbat为备用电源输入端，外接备用电源BT1需使用0.1F的低泄漏电容CC14进行去耦。引脚SDA和SCL分别为串行数据输入/输出端和串行时钟输入端，引脚-INT/SQW为低电平有效中断或方波输出。上诉3个引脚对应连接至中央处理模块中的单片机AT89S52上（如图3-2所示），以对其控制。3.3 报警模块设计 报警模块原理图如图3-4所示 图3-4报警模块电路图 通过ALARM端
36、口与单片机AT89S52相连，当高电平输入时，三极管9013导通，蜂鸣器报警，当低电平输入时，三极管不导通，蜂鸣器不报警。其中三极管9031为推动电流放大，电阻RC14作限流用。3.4 显示模块设计显示模块电路原理图如图3-5所示。图3-5 显示模块电路图3.4.1 1602LCD介绍首先介绍一下1602的主要参2：显示容量：16x2个字符芯片工作电压：4.5-5.5V芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm然后对1602LCD的引脚进行说明介绍。1602LCD采用的是标准的16脚（带背光）接口，各个引脚说明如
37、下表所示：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极3.4.1 LCD原理图分析原理图如图3-5，第3脚VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高。此处我们将其接地，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此我们通过一个10K的电位器可调整其对比度。第4脚RS为寄存器选择，在高电平时选择数据寄存器，在低电平时选择指令寄存器。 第5脚R/W为读写信号线，在高电平时
38、进行读操作，在低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时，LCD可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平而R/W为高电平时，LCD可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时，LCD可以写入数据。 第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。3.5 音频切换模块设计音频切换模块电路原理图如图3-6，图3-7和图3-8所示。图3-6 输入音频放大电路图 NE5532 是高性能低噪声运放，与很多标准运放（如1458）相似，它具有较好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号与电源带宽。其参数如下：（1）小信号带宽：10MHz；（2）输出驱动能力：600，10V；（
39、3）输入噪声电压：5nV/HZ（典型值）；（4）DC 电压增益：50000；（5）AC 电压增益：10KHz 时2200；（6）电源带宽：140KHz；（7）转换速率：9V/S；（8）大电源电压范围：320V。 如图3-6为音频输入前级放大，主要实现输入阻抗匹配，前级放大，输图3-7音频检测电路图出至音频多路选择切换和音频检测3。 如图3-7为音频检测电路，通过A1LOST输出至ADC转换器，通过检测输出电平大小，当给定阈值时，输出大于此阈值，输入音频信号正常，反之，小于该阈值，则输入信号不正常。该阈值选取通过实验确定。图3-8音频多路选择切换及输出音量控制电路图 如图3-8所示电路中，通过端
40、口NO1A至NO4A，切换器MAX309对输入后放大的音频信号进行多路选择，由COMA输出至DS1808进行后级程控放大后输出。（详见图3-9）音频信号输入音频放大音频多路选择切换音量控制音频放大音频检测音频放大单片机音频输出图3-9 音频多路选择切换输出电路3.5.1 芯片M309介绍首先对芯片引脚说明如下表：引脚名称功能1，16A0，A1地址输入2EN使能端3V-负极电源电压输入4-7NO1A-NO4A双向模拟输入8,9COMA,COMB双向模拟输出10-13NO4B-NO1B双向模拟输出14V+正极电源电压输入15GND接地端使用小于15V的电源电压将降低模拟信号的范围。交换机MAX30
41、9工作在4.5V至20V的双极电源或+4.5 V至+30 V单极电源下。单极电源电压供电下，-V接地。3.5.1 芯片DS1808介绍 DS1808是一款双通道数字控制音频分压电位器。下面介绍各个引脚。Vcc为电源输入端。此引脚充当正轨。DS1808将支持从5V到13.2V的正极性电源电压。当VccVB少于8V 系列抽头电阻将增长至1k。VB衬底偏压。此引脚充当负轨。DS1808将支持0到-13.2V的负极性输入电压。当VccVB少于8V时，系列抽头电阻将增长至1k。VDD为直流电源输入端。为5V直流电压供电端。VDD的电压值绝不能超过VCC。GND为接地端。SDA为串行数据输入/输出。该引脚
42、为IIC串口的数据输入/输出。此漏极开路引脚要求外接上拉电阻。SCL为串行时钟输入。该引脚为IIC串口的时钟输入，用于串口上同步数据传输。/CE使能端。当CE=0时，芯片正常工作；当CE=1时，芯片不能正常工作。A0，A1，A2为地址输入端。H0，H1这些是电位器的高端终端。对于这两个电位器，它不要求这些终端连接到一个潜在的比低端终端更大电位器。电压适用于高端的电位不能超过电源电压的VCC，或低于VB。L0，L1这些是电位器的低端终端。W0，W1为电位器的滑片端，加在电位器滑片端的电压不能高于VCC或低于VB。2图3-10 继电器 如图3-10电路为继电器电路，是配合DS1808工作，为DS1
43、808提供满足要求的电压和电压偏置。在正常情况下，DS1808的供电电压+12V要先于VDD和VB加到芯片上。 3.6 视频切换模块设计视频切换模块电路原理图如图3-11和图3-12所示。图3-11 视频检测电路图图3-12 视频多路选择切换输出电路 如图3-11和图3-12所示电路中，视频输入信号先通过MAX7450进行检测在输出至视频多路选择切换芯片MAX4314中，进行选择输出一路正常的视频信号，在通过MAX7450进行输出检测，最后输出一路视频信号。3.6.1 芯片MAX7450介绍 MAX7450作为完整的前端视频信号调节器，是为改善标准清晰度视频信号的质量设计的。这些器件重建视频输
44、入的DC电平、修正幅度误差达6dB、检测故障、过滤带外噪声。MAX7450对信号质量进行优化，以便通过矩阵开关或视频解码器(ADC)作进一步的处理。每一款器件都集成了输入视频箝位器、自动增益控制(AGC)、同步丢失(LOS)检测器和带外噪声/低通滤波器。器件还包含可以由用户选择的缓冲器增益(0或+6dB)以及AGC禁止功能。MAX7450采用5V的双电源供电，可将视频消隐电平重建到GND。器件采用8脚SO封装，具有一个裸露焊盘，规定工作在扩展级温度范围内(-40C到+85C)。2引脚说明引脚名称功能1Vcc电源正极。MAX7450的Vcc接+5V。尽可能的靠近该引脚接1F和0.1F旁路电容到GND2IN视频输入。通过0.1F电容AC耦合视频信号。3GND地4Vss电源负极。MAX7450的Vss接-5V。尽可能靠近引脚接1F和0.1F旁路电容到GND5AGCD自动增益控制禁止输入。将AGCD拉到Vcc，可禁止AGC。将AGCD拉到GND，可使能AGC。6OUT视频输出。7GSET增益设置输入。将GSET拉高，可设置缓冲器+6dB的增益。将GSET拉低，可设置缓冲器的0dB增益。8LOS同步逻辑输出。当失去了15行以上的视频同步时，LOS为高。当视
