摘要：介绍了视频多路复用芯片MAX440的功能,给出了利用单片机AT89C51控制视频切换器的硬件电路及软件设计方法。同时对单片机与上位IBM-PC机实现串行通信的方法进行了说明。

    关键词：视频多路复用 视频切换器 单片机 IBM-PC机 MAX440

1 MAX440简介

在广播电视、多媒体教学等系统中,时常需要运用视频切换器。笔者用视频多路复用芯片MAX440和微计算机设计了一个视频切换器。经实际使用证明：引设备性能价格比较器,能达到所需效果。

MAX440是MAXIM公司生产的8通道视频高速多路复用芯片,其切换时间为15ns,是一种CMOS集成电路。它的管脚排列如图1所示,功能如表1所列。

图2所示是MAX440的内部功能框图及外部匹配电路。它由多路开关和运算放大器组成。

多路开关部分的EN使能端可作片选用,高电平有效,即当EN=1时选中芯片。A0～A2为三个地址输入端,可选通8路输入,当A0A1A2=000时,选通IN0,也就是IN0输入端与Vout输出端相通;A0、A1、A2有8种不同组合,可以用来决定哪路视频信号与Vout相通。LEVEL/EDGE是地址锁存电平或脉冲有效选择端,它为高电平时,LATCH锁存电平有效,当ALTCH是高电平时,数据将被写入锁存单元。若LEVEL/EDGE为低电平,则LATCH锁存脉冲有效,当LATCH处的脉冲上升沿时,将数据写入锁存单元。在LATCH的控制下,MAX440对视频输入与Vout的联接是锁存的,此状态一直保持到下次地址（信道选择）的更新。

表1 MAX440内部功能框图及典型外部匹配电路

引脚名称	功  能	引脚名称	功  能
IN0～IN7	8路输入端口	Vout	输出端
A0～A2	三个地址输入端	V+	正电源
V-	负电源	GND	接地
LEVEL/EDGE	电平/脉冲触发	EN	使能端
LATCH	锁存端	COMP	内部运放补偿端
IN-	内部运放反相输入,可接入电阻组成反馈电路,同时调节运放的增益

运算放大器在引入反馈后,就形成了一个电压串联负反馈电路,

因而它的输入电阻很大,对输入信号的衰减很小;同时输出电阻很小,因此有很好的输出特性,从而有利于阻抗的匹配。RF和R1接在运放的IN-端,改变它们的大小可改变运放的增益,其增益为：Af=1+RF/R1

2 与AT89C51组成的视频切换器

本视频切换器的功能是实现64通道的视频切换,可同时显示被切换的输入通道号。MAX440是8通道的多路复用芯片,采用1片MAX440作为主模块,8片MAX440作为子模块来完成8×8即64通道的选择。并胜两片LED显示器来显示以十进制表示的输入通道号。AT89C51单片机为该系统的控制部分,它是美国Atmel公司的产品,其中集成了4k字节的PEROM、128字节RAM、三个8位并行输出口、两个16位定时/计数器和一个双工串行口。该产品与Intel公司的MCS-51系列单片机兼容。

图3所示为该视频切换器的原理电路。它用P2口的P2.0～P2.6完成通道显示LED的七段段码输入,P1口的P1.6和P1.7作为两位LED的片选。P1.3、P1.4、P1.2作为8个子MAX440的输入视频地址控制。8个子MAX440的IN0～IN7作为输入,主芯片MAX440的Vout作为输出。这样就构成了一个64路输入、1路输出的视频切换器。

3 单片机与IBM-PC机的通讯

视频切换器通过单片机的串行通讯口与上位IBM-PC机进行联系并接收上位机的切换命令,同时进行信号的切换和显示当前的通道号。以上信号都是由上位机控制的,因此单片机需与上位机通信。本系统用89C51的串行口与上位IBM-PC机的RS-232标准串行口来进行。但因为二者的电气规范不一致,因此必须进行电平转换。其转换电路如图4所示。

采用单电源转换芯片ICL232可将单片机的TXD和RXD的TTL电平转换为RS232标准的-9V～+9V电平。并可通过以上电路实现点对点的双机通信。其中单片机的工作方式设置如下：

MOV TMOD,#20H ;定时器1设为方式1

MOV TL1,#0F3H ;定时器初值

MOV TH1,#0F3H ;8位重载值

SETB TR1 ;启动定时器1

MOV SCON,#50H ;串行口设为方式1,REN为1

将串行口设置为方式1即为8位异步通信接口,一帧信息是10位：1位起始位,8位数据位,1位停止位,单片机的TXD为发送端,RXD为接收端,波特率可以设定,该系统的波特率发生器由定时器1构成。而单片机工作在接收状态,REN设置为1时,允许接收。

该系统的工作程序流程如图5所示。它采用查询方式进行上下位机的通信。其工作方式设置如下：RI是接收中断标志,在方式1中当接收到停止位时由硬件置位。另外,RI必须由软件清零。一旦查询到RI置1,单片机即从接收寄存器SBUF中取出数据。

单片机在数据处理时：如果有LED片选信号,系统则控制P1.6或P1.7来选中对应的LED。如有通道信号时,系统先将二进制数转化为BCD码,然后进行软件译码,并钭对应的LED驱动代码送到P2口来驱动LED的对应发光段。单片机输出数据的次序是：先选中对应的LED,然后输出该LED应显示的数据驱动代码并延时;最后再选中另一片LED,并输出该片应显示的数据驱动代码以及延时;如此循环不断刷新,因为人眼有视觉暂留效应,因此看到的是静止的两位通道号。

4 几点说明

单片机AT89C51在增加键盘后可组成人机对话窗口,如果编制相应软件,则可组成单片机独立控制的视频切换器,而且不必联接IBM-PC机。当然也可以设计成两用的设备。

输入、输出路数的变化可通过改变MAX440的多少来解决。该视频切换器经实践证明效果良好。