電動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭控制.ppt

第10章 電動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭控制,10.1 基本驅(qū)動(dòng)電路 10.2 串行傳送控制信號(hào) 10.3 單片機(jī)解碼器 10.4 硬件解碼器 10.5 控制器和解碼器的連接,10.1 基本驅(qū)動(dòng)電路,在控制室，除了要對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行切換，在視頻信號(hào)上疊加地點(diǎn)、日期、時(shí)間等附加信息外，還要對(duì)攝像機(jī)的電動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭進(jìn)行控制。 電動(dòng)云臺(tái)通常有水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)兩個(gè)電機(jī)可以進(jìn)行正、反向旋轉(zhuǎn)，四個(gè)動(dòng)作分別稱為上、下、左、右。電動(dòng)云臺(tái)的電機(jī)大部分是交流電機(jī)，這種電機(jī)有兩個(gè)繞組，兩個(gè)繞組有一個(gè)公共端，當(dāng)一個(gè)繞組接交流電壓時(shí)，,另一繞組經(jīng)移相電容接入交流電壓，當(dāng)交流電壓分別從兩個(gè)繞組接入時(shí)，可使電機(jī)作正向或反向旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)電機(jī)的公共端接在一起，一共有五根控制線。 變焦鏡頭通常連接有光圈、聚焦和變倍三個(gè)控制電機(jī)，可以正、反向旋轉(zhuǎn)。六個(gè)動(dòng)作分別稱為光圈大、光圈小、聚焦遠(yuǎn)、聚焦近、變倍進(jìn)、變倍出。變焦鏡頭的電機(jī)大部分是直流電機(jī)，直流電機(jī)加正向電壓后正轉(zhuǎn)，加反向電壓后就會(huì)倒轉(zhuǎn)。三個(gè)電機(jī)共用一個(gè)接地端，共有四根控制線。,在攝像機(jī)離控制室比較近的情況下，可用多芯電纜將10個(gè)動(dòng)作的控制電壓從控制室傳到攝像機(jī)處。圖101是用多芯電纜傳送電動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭控制電壓的電路圖。在控制室利用琴鍵開關(guān)將交直流電壓加到電機(jī)的控制線上。電動(dòng)云臺(tái)虛線框內(nèi)的線路中4個(gè)常閉觸點(diǎn)是4個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)云臺(tái)旋轉(zhuǎn)到壓住限位開關(guān)后，常閉觸點(diǎn)斷開，云臺(tái)不再往該方向旋轉(zhuǎn)。 這種電路使用很多機(jī)械開關(guān)，因電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流和電機(jī)斷開時(shí)的高反壓，開關(guān)容易損壞，目前已很少采用這種電路。在控制器大都采用單片機(jī)的情況下，要用鎖存的TTL電平去控制云臺(tái)和鏡頭。,圖101 用多芯電纜傳送電動(dòng)云臺(tái)和 變焦鏡頭控制電壓電路圖,10.1.1 電動(dòng)云臺(tái)的驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)用鎖存器輸出的TTL電平來控制電動(dòng)云臺(tái)。通常有繼電器驅(qū)動(dòng)和雙向可控硅驅(qū)動(dòng)兩種方法。 1.繼電器驅(qū)動(dòng) 用繼電器驅(qū)動(dòng)云臺(tái)的電路如圖102所示。當(dāng)輸入控制信號(hào)D3D0的電平是0001B時(shí)，繼電器J0吸合，云臺(tái)向右旋轉(zhuǎn)；當(dāng)D3D0的電平是0010B時(shí)，繼電器J1吸合，云臺(tái)向左旋轉(zhuǎn)；當(dāng)D3D0的電平是0100B時(shí)，繼電器J2吸合，云臺(tái)向下旋轉(zhuǎn)；當(dāng)D3D0的電平是1000B時(shí)，繼電器J3吸合，云臺(tái)向上旋轉(zhuǎn)。,圖102 繼電器電動(dòng)云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電路,常用來驅(qū)動(dòng)云臺(tái)的繼電器有JZC22FA型。其體積為22.5mm16.5mm16.5mm,觸點(diǎn)負(fù)荷為220V(AC)、3A或28V(DC)、10A,JZC22FA有005、006、009、012、024等五種規(guī)格,其額定電壓分別是5V、6V、9V、12V、24V(DC)；線圈電阻分別是70、100、220、400、1600；吸合電壓分別為4V、4.8V、7.2V、9.6V、19.2V；釋放電壓分別為0.5V、0.6V、0.9V、1.2V、2.4V。,2.雙向可控硅驅(qū)動(dòng) 與繼電器相比，可控硅驅(qū)動(dòng)有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。所以，目前較多的產(chǎn)品是用雙向可控硅來控制電動(dòng)云臺(tái)的。 圖103是雙向可控硅和電路符號(hào)。面對(duì)雙向可控硅正面，左邊的引腳是主電極MT1或稱A1，中間的引腳是主電極MT2或稱A2，右邊的引腳是控制極G或稱門極。觸發(fā)信號(hào)加在MT2和G兩極之間。,圖103(a)是雙向可控硅的常用引腳排列。比如，BTA06C就是這種排列，也可能會(huì)有與此圖不同的排列。初次使用時(shí)最好用多用表判別，方法如下：先找MT2極，多用表置于R100擋，將黑表筆接任意一個(gè)電極，用紅表筆碰另外兩個(gè)電極，如果表針都不動(dòng)，說明黑表筆接的是MT2極。剩下兩電極間有210的正反向電阻差，可用多用表R10擋或R1擋來量，電阻小時(shí)，接黑表筆的是MT1極，紅表筆接的是G極。因?yàn)殡娮璨詈苄?，要仔?xì)觀察才能判別出來。,圖104是觸發(fā)電路。其中，光電耦合器MOC3021是一種雙向可控硅輸出結(jié)構(gòu)的光電耦合器，用來觸發(fā)雙向可控硅時(shí)電路最簡(jiǎn)單，而且能將單片機(jī)系統(tǒng)與可控硅、電機(jī)、市電隔離開來，以免電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和火花影響單片機(jī)工作。表101是MOTOROLA公司MOC3000系列光電耦合器的主要參數(shù)。,圖 103 雙向可控硅和電路符號(hào) (a)引腳排列；(b)電路符號(hào),圖104 雙向可控硅觸發(fā)電路,表101 MOC3000系列光電耦合器主要參數(shù),對(duì)MOC3021，有下列典型值： 輸入端電流II=1015mA。 發(fā)光管上的電壓降U12=1.21.5V。 最大輸出電流Ip=1A。 MOC3021的輸入端限流電阻R,(101),當(dāng)MC1413輸出V2為低電平0.4V時(shí)，要求 MOC3021導(dǎo)通，這時(shí),式中,Up為交流電壓峰值，交流電壓為220V，波動(dòng)10%，最高電壓有效值為242V，峰值電壓為 。因而有,限流電阻R1用來限制MOC3021的輸出電流Ip不要超 過極限值1A。,(102),可取R1=360。,最小觸發(fā)電壓UT：由于串入電阻R1，使觸發(fā)電路有一個(gè)最小觸發(fā)電壓，低于這個(gè)電壓時(shí)，雙向可控硅不導(dǎo)通。UT按下式計(jì)算： UT=R1IGT+UGT+UTM 式中:IGT為雙向可控硅最小觸發(fā)電流；UGT為雙向可控硅最小觸發(fā)電壓；UTM為MOC3021輸出端壓降,典型值1.8V，最大值3V。,對(duì)常用的雙向可控硅BTA06C，在第13象限觸發(fā)時(shí)，IGT為25mA；在第4象限觸發(fā)時(shí)（A2電壓為負(fù)，G觸發(fā)電流為正），IGT為50mA，而UGT為1.5V。這時(shí) UT=3600.025+1.5+3=13.5V 最小控制角,(103),對(duì)于電動(dòng)云臺(tái)，控制角在2.26以下時(shí)，雙向可控硅不導(dǎo)通不會(huì)影響云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)雙向可控硅所帶的負(fù)載是較大的電感時(shí)，電感在接通與斷開瞬間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)容易引起光耦與雙向可控硅的誤觸發(fā)。圖105是防止誤導(dǎo)通的雙向可控硅保護(hù)電路。,圖105 防止誤導(dǎo)通的雙向可控硅保護(hù)電路,雙向可控硅一旦導(dǎo)通，控制極對(duì)雙向可控硅就不起控制作用。要關(guān)斷雙向可控硅，必須使流過可控硅中的電流小于保持可控硅導(dǎo)通所需的電流，即維持電流。導(dǎo)通的可控硅從一個(gè)方向過零進(jìn)入反向阻斷狀態(tài)只是一個(gè)十分短暫的時(shí)間,由于電機(jī)是感性負(fù)載，電流滯后于電壓，有可能會(huì)使得電壓在過零時(shí)電流仍然存在而導(dǎo)致雙向可控硅失控。在這種情況下，可在雙向可控硅主電極MT1和MT2之間并聯(lián)RC串聯(lián)回路以減小電壓上升率dUdt，常常R取51，C取0.1F。,在阻斷狀態(tài)下，雙向可控硅的PN結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容，如果突然受到正向電壓，充電電流流過控制極PN結(jié)時(shí)，起了觸發(fā)電流的作用，易造成MOC3021輸出可控硅的誤導(dǎo)通，在MOC3021的輸出回路中加R2和C1，組成的RC回路，可降低電壓上升率dUdt。一般情況下，R2為4701k，C1為0.050.15F。,MOC3021在輸出關(guān)斷狀態(tài)下，也有小于或等于400A的電流，R3可以消除這個(gè)電流對(duì)外部雙向可控硅的影響，防止雙向可控硅誤觸發(fā)，提高可靠性。R3一般取3001k。圖106是雙向可控硅云臺(tái)控制電路。這里沒有畫出防止誤觸發(fā)誤導(dǎo)通的保護(hù)電路，因?yàn)樵谝话闱闆r下沒有這些保護(hù)電路也能正常工作。在印制板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)留有安裝這些保護(hù)電路中電阻、電容的位置，當(dāng)出現(xiàn)誤導(dǎo)通現(xiàn)象時(shí)再加上這些器件。,圖106 雙向可控硅云臺(tái)控制電路,在選取雙向可控硅的電流、電壓極限值時(shí)，應(yīng)留有較大的余量。云臺(tái)的電壓是220V，電流不超過200mA。一般取雙向可控硅的電流為36A，耐壓為600800V。 固態(tài)繼電器是對(duì)雙向可控硅及其光電隔離電路和附加電路進(jìn)行了一體化封裝的產(chǎn)品，使用起來比分立元件方便。GJH1L和GJH3L是常用于云臺(tái)控制的固態(tài)繼電器，它們的輸入控制電壓是312V(DC)，15mA，輸出負(fù)載電壓是380V(AC)。GJH1L的負(fù)載電流為1A，適用于小型電動(dòng)云臺(tái)；GJH3L的負(fù)載電流為3A，適用于室外云臺(tái)和防爆云臺(tái)。,10.1.2 變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)用鎖存器輸出的TTL電平來控制變焦鏡頭。常有繼電器驅(qū)動(dòng)和運(yùn)算放大器與晶體管驅(qū)動(dòng)兩種方法。 1.繼電器驅(qū)動(dòng) 圖107是用繼電器的變焦鏡頭驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)輸入控制信號(hào)D5D0的電平是100000B時(shí)，J5吸合，U+加到光圈電機(jī)正端，光圈變大；當(dāng)D5D0的電平是010000B時(shí)，J4吸合，U -加到光圈電機(jī)正端，光圈變小。當(dāng)D5D0的電平是001000B時(shí)，J3吸合，U +加到聚焦電機(jī)的正端，聚焦變遠(yuǎn)；,當(dāng)D5D0的電平是000100時(shí)，J2吸合，U -加到聚焦電機(jī)的正端，聚焦變近。當(dāng)D5D0的電平是000010B時(shí)，J1吸合，U +加到變倍電機(jī)的正端，變倍變進(jìn)；當(dāng)D5D0的電平是000001B時(shí)，J0吸合，U -加到變倍電機(jī)正端，變倍變出。變焦鏡頭控制常用JRC5M型超小型密封繼電器。,圖107 用繼電器的變焦鏡頭驅(qū)動(dòng)電路,2. 運(yùn)算放大器與晶體管驅(qū)動(dòng) 運(yùn)算放大器與晶體管驅(qū)動(dòng)與繼電器驅(qū)動(dòng)相比，有壽命長(zhǎng)，可靠性高和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。 圖108是用運(yùn)算放大器與晶體管驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭的實(shí)用電路。圖中當(dāng)輸入控制信號(hào)D5D0的電平是100000B時(shí)，運(yùn)算放大器N1輸出正電壓，晶體管V1導(dǎo)通，電壓U+加到光圈電機(jī)正端，電機(jī)正轉(zhuǎn)，光圈變大；當(dāng)D5D0的電平是010000B時(shí)，運(yùn)算放大器N1輸出負(fù)電壓，,晶體管V2導(dǎo)通，電壓U-加到光圈電機(jī)正端，電機(jī)反轉(zhuǎn)，光圈變小；當(dāng)D5D0的電平是001000B時(shí)，運(yùn)算放大器N2輸出正電壓，晶體管V3導(dǎo)通，電壓U +加到聚焦電機(jī)正端，電機(jī)正轉(zhuǎn)，聚焦變遠(yuǎn)；當(dāng)D5D0的電平是000100B時(shí)，運(yùn)算放大器N2輸出負(fù)電壓，晶體管V4導(dǎo)通，電壓U-加到聚焦電機(jī)正端，電機(jī)反轉(zhuǎn)，聚焦變近；,當(dāng)D5D0的電平是000010B時(shí)，運(yùn)算放大器N3輸出正電壓，晶體管V5導(dǎo)通，電壓U +加到變倍電機(jī)正端，電機(jī)正轉(zhuǎn)，變倍變進(jìn)；當(dāng)D5D0的電平是000001B時(shí)，運(yùn)算放大器N3輸出負(fù)電壓，晶體管V6導(dǎo)通，電壓U -加到變倍電機(jī)正端，電機(jī)反轉(zhuǎn)，變倍變出。 當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)太快，不易對(duì)鏡頭進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)時(shí)，可以降低U +、U -的幅度，或在輸出電壓與電機(jī)之間串接電阻來使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低。,圖108 用運(yùn)算放大器的變焦鏡頭驅(qū)動(dòng)電路,10.2 串行傳送控制信號(hào),前面介紹的驅(qū)動(dòng)電路中，變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng)電壓有4根控制線，電動(dòng)云臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電壓有5根控制線，再加上攝像機(jī)電源控制，雨刷控制等，控制線較多。當(dāng)控制器與攝像機(jī)距離較遠(yuǎn)時(shí)，浪費(fèi)大量線材，很多能量也消耗在傳輸線上，所以常常采用發(fā)串行控制信號(hào)的辦法來節(jié)省線材和能量損失。具體做法是在控制器部分由單片機(jī)發(fā)出串行的控制信號(hào)，,在攝像機(jī)附近配置一個(gè)接收解碼器，對(duì)接收到的串行命令進(jìn)行解碼，形成云臺(tái)和變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng)電壓。這樣控制線改為二芯,可以節(jié)約線材，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓就地供給，避免了驅(qū)動(dòng)電壓長(zhǎng)距離傳送時(shí)的能量損失。 下面介紹串行通訊中的一些基本概念和標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。,10.2.1 異步通訊和同步通訊 設(shè)備之間的通訊有并行通訊和串行通訊兩種基本方式。若有多位數(shù)據(jù)，比如8位、16位數(shù)據(jù)同時(shí)傳送稱為并行通訊；若數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，則稱為串行通訊。顯然，串行通訊的速度比并行通訊慢，但在應(yīng)用電視系統(tǒng)中設(shè)備之間要傳送的數(shù)據(jù)量很少，所以常采用串行通訊。 串行通訊分異步通訊和同步通訊。,1.異步通訊 異步通訊規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳送格式，即數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送。8031的串行通訊口，在方式1時(shí)規(guī)定為8位異步通訊口，傳送格式是起始位(0)、8位數(shù)據(jù)、停止位（1）。在方式2和方式3時(shí)規(guī)定為9位異步通訊口，傳送格式是起始位(0)、8位數(shù)據(jù)、第9數(shù)據(jù)位、停止位(1)。由此可見，異步串行通訊的幀格式總是由起始位、數(shù)據(jù)位和停止位組成。在通訊線上沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)處于1狀態(tài)，要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先送一位0，作為起始位；接收設(shè)備在接收到0狀態(tài)后就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，發(fā)送完規(guī)定的數(shù)據(jù)以后是停止位，在發(fā)送的間隙中，通訊線路總是處于1狀態(tài)。,2. 同步通訊 與異步通訊不同,同步通訊不是靠起始位在每幀數(shù)據(jù)開始時(shí)使發(fā)送和接收同步，而是通過同步碼在每個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送開始時(shí)使收發(fā)雙方同步的。后面將要介紹的編解碼電路VD5026與VD5027之間的通訊采用的就是同步通訊方式。,10.2.2 單工、半雙工、全雙工通訊 串行通訊中，要把數(shù)據(jù)從一臺(tái)設(shè)備傳送到另一臺(tái)設(shè)備，要使用通訊線路，數(shù)據(jù)在通訊線路的兩端的設(shè)備之間傳送。按照通訊方式可以有三種通訊線路。 1.單工(Simplex)方式 單工方式時(shí)，通訊線路一端連接發(fā)送設(shè)備，另一端連接接收設(shè)備。,2.半雙工(HalfDuplex)方式 半雙工方式時(shí)，通訊線路兩端的設(shè)備都有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器，通過由單片機(jī)控制的電子開關(guān)接到通訊線路上。數(shù)據(jù)能從這一端傳送到那一端，也能從那一端傳送到這一端，但是不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送，即每次只能一端發(fā)，另一端收。,3. 全雙工(FullDuplex)方式 全雙工方式不但兩端的設(shè)備都有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器，而且還增加了通訊線路，不是交替發(fā)送和接收，而是可以同時(shí)發(fā)送和接收，數(shù)據(jù)可同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。在應(yīng)用電視系統(tǒng)中，因?yàn)閿?shù)據(jù)量少，常采用單工方式和半雙工方式通訊。,10.2.3 串行通訊標(biāo)準(zhǔn)接口 應(yīng)用電視系統(tǒng)中常用的異步串行通訊接口有三類：RS232C、RS449和20mA電流環(huán)。 1.RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口 RS232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)正式公布的在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。它包括按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定，適合于短距離和帶調(diào)制解調(diào)器的通訊場(chǎng)合。,RS232C接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座，后改為9芯插頭座，每個(gè)引腳有定義。RS232C接口采用負(fù)邏輯，即邏輯1，-5-15V；邏輯0，+5+15V。RS232C電平與TTL電平接口時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的芯片是傳輸線驅(qū)動(dòng)器MC1488和傳輸線接收器MC1489。圖109是RS232C電平轉(zhuǎn)換芯片MC1488和MC1489的引腳圖。,圖109 MC1488和MC1489的引腳圖,MC1488內(nèi)部有三個(gè)與非門和一個(gè)反相器，供電電壓為12V，輸入為TTL電平，輸出為RS232C電平。MC1489內(nèi)部有四個(gè)反相器，輸入為RS232C電平，輸出為TTL電平，供電電壓為+5V。MC1489中每個(gè)反相器都有一個(gè)響應(yīng)控制端，高電平有效。圖1010是RS232C接口電平轉(zhuǎn)換電路。 RS232C接口設(shè)備之間通訊距離不大于15m，傳輸速率為20kbs。在實(shí)際使用中，距離遠(yuǎn)大于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)傳輸速率為1.2kbs時(shí)，傳輸距離達(dá)1km以上。,圖1010 RS232C接口電平轉(zhuǎn)換電路,2. RS449、RS422A、RS432A和RS485標(biāo)準(zhǔn)接口 RS232C是早期標(biāo)準(zhǔn)。它有數(shù)據(jù)傳輸速度慢，通訊距離短，接口處各位信號(hào)間易產(chǎn)生串?dāng)_等缺點(diǎn)。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率和通訊距離，EIA制定了新標(biāo)準(zhǔn)RS449標(biāo)準(zhǔn)。 1) RS449標(biāo)準(zhǔn)接口 RS449接口與RS232C接口的主要差別是信號(hào)在導(dǎo)線上的傳輸方法不同。RS232C接口是利用傳輸信號(hào)線與公共地之間的電壓差，RS449接口是利用信號(hào)導(dǎo)線之間的信號(hào)電壓差。,RS449規(guī)定了兩種標(biāo)準(zhǔn)接口連接器:一種為37腳，一種為9腳。在應(yīng)用電視系統(tǒng)中，進(jìn)行單工、半雙工通訊，只有2根信號(hào)線，常采用三芯插座，因?yàn)殡娨暠O(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中設(shè)備基本上是自成系統(tǒng)，所以沒有必要采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯、37芯和9芯插頭座。 RS449接口不使用調(diào)制解調(diào)器，傳輸速率為90kbs時(shí)，在24AMG雙絞線上能傳送1200m以上。因?yàn)橛闷胶庑盘?hào)差分電路傳送高速信號(hào)，所以噪波低，可以多點(diǎn)并聯(lián)接收。,2) RS422A標(biāo)準(zhǔn)接口 RS422A文本給出了RS449應(yīng)用中對(duì)電纜、驅(qū)動(dòng)器和接收器的要求，規(guī)定了雙端電氣接口型式，其標(biāo)準(zhǔn)是雙端線傳送信號(hào)。它通過傳輸驅(qū)動(dòng)器，把邏輯電平變成電位差，完成始端的信息傳送；通過傳輸線接收器，把電位差轉(zhuǎn)變成邏輯電平，實(shí)現(xiàn)終端的信息接收。,RS422A接口在最大傳輸速率10Mbs時(shí)；最大傳送距離為300m；當(dāng)傳輸速率為90kbs時(shí)，最大傳送距離達(dá)1200m。RS422A接口每個(gè)通道要用兩條信號(hào)線，一條信號(hào)線的信號(hào)是另一條線信號(hào)的反相信號(hào)。RS422A接口規(guī)定驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓為26V，接收器可以檢測(cè)到的輸入信號(hào)電平可低到0.2V。RS422A接口規(guī)定每個(gè)通道只許有一個(gè)發(fā)送器，可以有多個(gè)接收器。,AM26LS31是符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的有三態(tài)輸出的四驅(qū)動(dòng)器。四個(gè)驅(qū)動(dòng)器共有一個(gè)三態(tài)輸出控制，三態(tài)輸出允許有兩個(gè)：一個(gè)高電平有效，另一個(gè)低電平有效。AM26LS32是符合RS-422A標(biāo)準(zhǔn)的，有三態(tài)輸出的四接收器。四個(gè)接收器共用一個(gè)三態(tài)輸出控制，三態(tài)輸出允許有兩個(gè)：一個(gè)高電平有效，另一個(gè)低電平有效。,MC3487是符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的四驅(qū)動(dòng)器。每?jī)蓚€(gè)驅(qū)動(dòng)器共用一個(gè)三態(tài)輸出允許端，該端為低電平時(shí)允許三態(tài)輸出。MC3486是符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的四接收器，每?jī)蓚€(gè)接收器共用一個(gè)三態(tài)輸出允許端，該端為低電平時(shí)允許三態(tài)輸出。MC34050是符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的雙驅(qū)動(dòng)器和雙接收器，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)使能端，兩個(gè)接收器共用一個(gè)接收使能端，使能端都是低電平有效。MC34051是符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的雙驅(qū)動(dòng)器和雙接收器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)使能端，都是低電平有效，而接收器沒有接收使能端。,3) RS423A標(biāo)準(zhǔn)接口 RS422A和RS423A文本中，分別給出RS449應(yīng)用中對(duì)電纜、驅(qū)動(dòng)器和接收器的要求。RS422A給出平衡信號(hào)差的規(guī)定，RS423A給出不平衡信號(hào)差的規(guī)定。 RS423A規(guī)定為單端線，而且與RS232C兼容，參考電平為地，規(guī)定正信號(hào)邏輯電平為0.26V，負(fù)信號(hào)邏輯電平為-0.2-6V。,RS423A驅(qū)動(dòng)器在90m長(zhǎng)電纜上傳送數(shù)據(jù)最大速率為100kbs，若傳輸速率降為1kbs，則允許電纜長(zhǎng)度為1km。RS423A允許在傳送線上接多個(gè)接收器，接收器為平衡傳輸接收器，因此允許驅(qū)動(dòng)器和接收器之間有個(gè)地電位差。這時(shí)邏輯“1”狀態(tài)必須是46V，邏輯“0”狀態(tài)必須是-6-4V。 常用的符合RS423A標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器有MC3488雙驅(qū)動(dòng)器和DS3691四驅(qū)動(dòng)器。RS423A的接收器與RS422A通用，前面介紹的符合RS422A標(biāo)準(zhǔn)的接收器全部可用于RS-423A接口。,4) RS485標(biāo)準(zhǔn)接口 RS485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，是RS422A性能的擴(kuò)展。它允許在雙絞線上，一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。RS485允許共同電話線通訊。電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器和組合收發(fā)器。 RS485標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定在何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送或接收器接收數(shù)據(jù)的規(guī)則，但對(duì)電纜的選擇要求很嚴(yán)格。,因?yàn)镽S485標(biāo)準(zhǔn)與RS422A兼容，所以所有符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器和接收器都適用于RS422A標(biāo)準(zhǔn)；反之，則不然。 75172、75174是符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的四驅(qū)動(dòng)器。在75172中，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器共用一個(gè)三態(tài)輸出控制。 三態(tài)輸出允許有兩個(gè)，一個(gè)高電平有效，另一個(gè)低電平有效。75174每?jī)蓚€(gè)驅(qū)動(dòng)器共用一個(gè)三態(tài)輸出控制，低電平有效。,75173、75175是符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的四接收器。75173中四個(gè)接收器共用一個(gè)三態(tài)輸出控制。 三態(tài)輸出允許有兩個(gè)，一個(gè)高電平有效，另一個(gè)低電平有效。75175每?jī)蓚€(gè)接收器共用一個(gè)三態(tài)輸出控制，低電平有效。 圖1011是RS485電平轉(zhuǎn)換芯片7517275175的引腳圖。,圖1011 RS485電平轉(zhuǎn)換芯片7517275175的引腳圖,圖1012是RS485接口電平轉(zhuǎn)換電路。圖中用虛線隔開三臺(tái)設(shè)備，三臺(tái)設(shè)備都用了光電隔離。光電隔離前后的電壓要獨(dú)立，否則起不了光電隔離的效果。在設(shè)備之間距離不遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較少的情況下，也可省去光電隔離。,圖1012 RS485接口電平轉(zhuǎn)換電路,75176是一種符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器和接收器。圖1013是其引腳圖與真值表。利用75176可以進(jìn)行半雙工通訊，即在同一對(duì)線上分時(shí)完成雙向通訊，只要控制芯片的DE、 兩個(gè)引腳的電平，75176便可以處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)或者處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。當(dāng)只有一個(gè)RS485通道時(shí)，兩端可以都用75176。在應(yīng)用電視系統(tǒng)中，控制器要多路輸出，常用四驅(qū)動(dòng)器75172或75174。而在解碼器端只需一個(gè)接收器，常采用75176。利用75176可以組成總線型結(jié)構(gòu)的串行通訊，如圖1014所示。長(zhǎng)線兩端都可以帶32組收發(fā)器，圖1014中一端只帶了三組。,圖1013 75176的引腳圖和真值表,圖1014 利用75176可以組成總線型結(jié)構(gòu)的串行通訊,3.20mA電流環(huán) 20mA電流環(huán)是一種非標(biāo)準(zhǔn)的串行接口電路，但由于它有線路簡(jiǎn)單，對(duì)電氣噪波不敏感的特點(diǎn)，在環(huán)境電磁干擾較多的場(chǎng)合被廣泛采用。20mA電流環(huán)是一種異步串行接口電路。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須以無電流的起始位作為一幀數(shù)據(jù)的開始，接收端檢測(cè)到起始位后接收一幀數(shù)據(jù)。,圖1015是一個(gè)20mA電流環(huán)線路圖。在發(fā)送端，將TTL電平轉(zhuǎn)換成環(huán)路電流信號(hào)，在接收端又將環(huán)路電流轉(zhuǎn)換成TTL電平。其最大的優(yōu)點(diǎn)是低阻傳輸線對(duì)電氣噪聲不敏感，即使傳輸線上感應(yīng)有較高電壓也不會(huì)損壞器件。解碼器接收端光電耦合器件的發(fā)光二極管正向工作電流典型值為15mA，最大連續(xù)正向電流極限值在60mA以上，至于不連續(xù)的脈沖正向電流可達(dá)數(shù)百毫安。瞬時(shí)性的感應(yīng)電流一般不會(huì)損壞光耦，所以用20mA電流環(huán)接口，其平均故障間隔時(shí)間MTBFMTBF:Mean Time Between Failures,平均故障間隔時(shí)間。較長(zhǎng)。表102是常用光電耦合器的參數(shù)表，供選用時(shí)參考。,圖1015 20mA電流環(huán)線路圖,表102 常用光電耦合器的參數(shù)表,10.3 單片機(jī)解碼器,控制器發(fā)出串行的控制信號(hào)由解碼器接收。解碼器對(duì)接收到的串行命令進(jìn)行解碼、形成云臺(tái)和變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng)電壓，控制云臺(tái)和變焦鏡頭的電機(jī)動(dòng)作。解碼器可以以單片機(jī)為主加上附加電路構(gòu)成，一般用與控制器相同型號(hào)的單片機(jī)比較方便。,也可以利用專門的編碼、解碼電路來發(fā)送、接收信號(hào)，那么在控制器里就應(yīng)該用專門的編碼電路發(fā)送信號(hào)，在解碼器中要用與之配套的解碼電路接收信號(hào)。下面詳細(xì)介紹這兩種解碼器。,10.3.1 單片機(jī)解碼器的構(gòu)成 單片機(jī)解碼器通常由隔離器、單片機(jī)、自動(dòng)復(fù)位電路、電動(dòng)云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電路和變焦鏡頭驅(qū)動(dòng)電路組成，如圖1016所示。,圖1016 單片機(jī)解碼器方框圖,1.隔離器 為了防止解碼器中的開關(guān)元件影響控制器，在電氣上完全隔離控制器和解碼器，解碼器的輸入端要用隔離器。為了使基帶信號(hào)能進(jìn)行較長(zhǎng)距離的傳送，串行控制碼的波特率取得很低，經(jīng)常取12009600Bd(波特)，所以隔離器可采用頻率較低的光電耦合器，或者用變壓器進(jìn)行耦合。,2.串行控制碼的接收與解碼 當(dāng)控制器和解碼器都用8031單片機(jī)串行口發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送、接收端的8031都置成多機(jī)通訊方式。發(fā)送端的8031先發(fā)8位地址碼，其第9位數(shù)據(jù)為1，再發(fā)8位操作碼，第四位數(shù)據(jù)為9。接收端8031置多機(jī)通訊方式時(shí)，SM2=1，接收數(shù)據(jù)的第9位進(jìn)入RB8，地址字節(jié)會(huì)中斷所有解碼器的單片機(jī)，解碼器單片機(jī)查看地址碼是否與本機(jī)地址相符，相符時(shí)單片機(jī)清SM2，,準(zhǔn)備接收后面發(fā)來的操作碼；當(dāng)?shù)刂反a與本機(jī)地址不符時(shí)，單片機(jī)將保持SM2不變，那么后面發(fā)來的操作碼不會(huì)引起中斷。在這種情況下可取消校驗(yàn)碼，也可以用地址碼和操作碼的某一位作校驗(yàn)碼分別進(jìn)行校驗(yàn)，因?yàn)榈刂反a和操作碼都不需要用8位。,3.解碼器的抗干擾措施 解碼器中的繼電器、可控硅等開關(guān)元件在閉合、斷開時(shí)，容易對(duì)解碼器的單片機(jī)產(chǎn)生干擾，解碼器附近大型設(shè)備的起動(dòng)和關(guān)斷也易引起對(duì)單片機(jī)的干擾，結(jié)果是解碼器的硬件雖然沒有損壞，但程序執(zhí)行出錯(cuò)，且進(jìn)入死循環(huán)，不經(jīng)復(fù)位，回不到正常狀態(tài)，產(chǎn)生軟件故障，俗稱程序跑飛。為了防止干擾，常常采取下列預(yù)防措施：,(1)交流電源濾波:濾波電路如圖1017所示。 (2)直流電源去耦濾波:濾波電路如圖1018所示，C1和C3是容量為0.010.1F的瓷片電容，C2和C4是容量為10004700F的電解電容。 (3)單片機(jī)及其附加電路的電源線和地線直接接到電源濾波電容，不要與開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的電源線和地線交疊，見圖1019。,圖1017 交流電源濾波,圖1018 直流去耦濾波,(4)繼電器線包上接反向偏置二極管防止繼電器線包的反電動(dòng)勢(shì)。繼電器觸點(diǎn)兩端接0.0680.1F電容器，防止繼電器觸點(diǎn)接通和斷開時(shí)產(chǎn)生電弧放電影響單片機(jī)工作。這里要注意電容器耐壓值要大于觸點(diǎn)斷開時(shí)兩點(diǎn)電壓值的數(shù)倍。 (5)用壓敏電阻抑制尖峰電壓。當(dāng)加于壓敏電阻兩端電壓超過壓敏電壓UIMA時(shí)，壓敏電阻上的電流迅速增大，呈短路狀態(tài)，非常適于吸收瞬間尖峰電壓。可以在電源變壓器的初、次級(jí)加壓敏電阻，選取壓敏電壓 。壓敏電阻并聯(lián)在感性負(fù)載兩端，可以吸收電感負(fù)載接通或斷開時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)。,圖1019 直流電源線與地線不交疊,4.解碼器的自動(dòng)復(fù)位 無論采取何種抗干擾措施，只能減少軟件故障產(chǎn)生的次數(shù)，要完全消除軟件故障是不可能的。解碼器在攝像機(jī)附近，離控制器很遠(yuǎn)，無法進(jìn)行按鈕復(fù)位，采用關(guān)斷解碼器總電源的方法又往往不易奏效，給使用者帶來不便，所以應(yīng)該設(shè)置自動(dòng)復(fù)位電路，萬一出現(xiàn)軟件故障能進(jìn)行補(bǔ)救，不致引起不良的后果。自動(dòng)復(fù)位電路通常有硬件自動(dòng)復(fù)位和軟件故障診斷自動(dòng)復(fù)位兩種。,1) 硬件自動(dòng)復(fù)位 硬件自動(dòng)復(fù)位有硬件定時(shí)自動(dòng)復(fù)位和利用串行控制信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)兩種方法。前者是利用定時(shí)器每隔一段固定時(shí)間對(duì)CPU復(fù)位一次，這種方法比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是復(fù)位可能會(huì)發(fā)生在接收串行信號(hào)的過程中，使得該次接收失敗。后者是利用串行控制信號(hào)來產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，要求兩次串行控制信號(hào)之間要有一定的時(shí)間間隔。,圖1020是利用串行控制信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位脈沖的實(shí)用電路。圖中第1個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器D1是不可重觸發(fā)單穩(wěn)74LS221。它的外接電阻R1電容C1要保證0.7R1C1大于串行控制信號(hào)周期，這樣在D1的A端接串行控制信號(hào)，在D1的Q端輸出一個(gè)寬度大于串行控制信號(hào)周期的負(fù)脈沖，見圖1020下部波形圖。這樣保證只有起始位的下降沿產(chǎn)生復(fù)位脈沖，而串行數(shù)據(jù)中的下降沿不產(chǎn)生復(fù)位脈沖。,第2個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器D2是74LS221的另一半，它的外接電阻R2、外接電容C2要使0.7R2C2等于復(fù)位脈沖要求的寬度，這樣將D1的 端的寬脈沖變成窄脈沖在D2的Q端輸出，去復(fù)位CPU。復(fù)位脈沖寬度要盡量窄，不要影響CPU接收串行信號(hào)。這種方法在每次接收串行控制信號(hào)之前復(fù)位CPU，實(shí)際效果很好。它適用于解碼器CPU只有接收串行控制信號(hào)并解碼、驅(qū)動(dòng)這一任務(wù)沒有其他附加工作的場(chǎng)合。,圖1020 利用串行控制信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位脈沖的電路,2) 軟件故障診斷自動(dòng)復(fù)位 當(dāng)解碼器CPU還有檢測(cè)、計(jì)算等多種任務(wù)時(shí)，上述利用串行控制信號(hào)產(chǎn)生復(fù)位脈沖的方法會(huì)使檢測(cè)、計(jì)算工作突然打斷而出錯(cuò)，所以要采用軟件故障診斷復(fù)位。軟件故障診斷要求在程序的各個(gè)可能的支路，都要安排兩條能使某輸出口的某一位輸出一個(gè)正(或負(fù))脈沖的指令。在程序正常執(zhí)行時(shí)，每隔一定的時(shí)間總會(huì)執(zhí)行這條指令，使該位不斷地輸出正脈沖。當(dāng)程序執(zhí)行進(jìn)入異常狀態(tài)時(shí)，該位沒有正脈沖輸出，超過一定時(shí)間，判別電路就會(huì)輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)使CPU復(fù)位，程序執(zhí)行又恢復(fù)正常。,圖1021是一種故障診斷復(fù)位電路。程序正常執(zhí)行時(shí)輸出的正脈沖加到可重觸發(fā)單穩(wěn)D1(74LS123)的輸入端B，D1接成上升沿觸發(fā)，Q端產(chǎn)生的正脈沖寬度由外接電阻R1和外接電容C1決定。當(dāng)程序正常執(zhí)行時(shí)，兩正脈沖之間的間隔小于0.7R1C1，也就是不斷地對(duì)D1觸發(fā)，所以Q端不會(huì)輸出下降沿。當(dāng)有軟件故障時(shí)，電路不再輸入正脈沖，D1的Q端出現(xiàn)下降沿。而單穩(wěn)D2接成下降沿觸發(fā)，其外接電阻R2和外接電容C2的取值使0.7R2C2等于復(fù)位脈沖要求的寬度。當(dāng)D1的Q端出現(xiàn)下降沿，D2的 端會(huì)輸出正脈沖使CPU復(fù)位，從而使程序執(zhí)行恢復(fù)正常。,圖1021 故障診斷復(fù)位電路,有些單片機(jī)如增強(qiáng)型的51系列單片機(jī)83C51FA，具有監(jiān)視跟蹤定時(shí)器(WATCHDOG，俗稱看門狗)，就是把軟件故障診斷復(fù)位電路集成在單片機(jī)內(nèi)。也可以采用單片看門狗電路，如MAX813等。,10.3.2 單片機(jī)解碼器的實(shí)用電路 圖1022是用89C51單片機(jī)組成的解碼器實(shí)用電路。由撥動(dòng)開關(guān)決定的本機(jī)地址經(jīng)P0.0P0.7讀入。串行接口采用20mA電流環(huán)，串行控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器4N25隔離并送到89C51的RXD端。“看門狗”電路由一片74LS123組成，價(jià)格比專用“看門狗”電路要便宜。編程序時(shí)要求每一可能支路安排能使P1.7輸出一個(gè)正脈沖的指令，在程序正常運(yùn)行時(shí)，P1.7每隔一定時(shí)間總會(huì)輸出正脈沖，該脈沖的輸入使D1不斷地被重觸發(fā)；當(dāng)程序跑飛，電路不再輸入正脈沖，Q2端輸出正脈沖經(jīng)或門送CPU的復(fù)位端，復(fù)位CPU使程序執(zhí)行恢復(fù)正常。,圖1022 單片機(jī)解碼器實(shí)用電路,串行控制信號(hào)被單片機(jī)89C51接收、解碼后，經(jīng)P1.0P1.5輸出變焦鏡頭控制信號(hào)，經(jīng)如圖108所示的變焦鏡頭驅(qū)動(dòng)電路去控制變焦鏡頭。89C51的P2.0P2.3輸出電動(dòng)云臺(tái)控制信號(hào)，經(jīng)如圖106所示的電動(dòng)云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電路去控制電動(dòng)云臺(tái)。,10.4 硬件解碼器,用單片機(jī)的解碼器必須采取種種抗干擾措施，增加自動(dòng)復(fù)位電路。在電視系統(tǒng)中，解碼器是用得較多的設(shè)備，當(dāng)然是越簡(jiǎn)單越好。下面介紹幾種專用的編碼解碼電路，使用這些芯片組成的解碼器線路簡(jiǎn)單，抗干擾性能好。,10.4.1 編碼解碼芯片 1. MC145026、MC145027編解碼電路 MC145026、MC145027是MOTOROLA公司生產(chǎn)的一對(duì)編解碼電路，它們的工作電壓是4.518V，振蕩器可用誤差為5%的外接電阻、電容。解碼芯片MC145027內(nèi)部有上電復(fù)位電路，上電后，鎖存的數(shù)據(jù)輸出全為0。MC145026和MC145027都是16腳雙列直插電路，圖1023是它們的引腳圖。,圖1023 MC145026和MC145027引腳圖,編碼芯片MC145026的A1A5是地址輸入，A6D6A9D9與MC145028相配合時(shí)作地址A6A9。當(dāng)與MC145027相配合時(shí)，作數(shù)據(jù)輸入。 A1A5可接成高電平(1)、低電平(0)和開路(高阻)三種狀態(tài)。當(dāng)利用這三種狀態(tài)來決定地址時(shí)，最多可以有35=243種地址。 串行數(shù)據(jù)從DATAOUT端輸出，每位數(shù)據(jù)用兩個(gè)脈沖來表示，兩個(gè)連續(xù)的寬脈沖表示“1”，兩個(gè)連續(xù)的窄脈沖表示“0”，一個(gè)寬脈沖一個(gè)窄脈沖表示開路，波形如圖1024所示。,圖1024 MC145026編碼數(shù)據(jù)波形,RTC、CTC、RS三個(gè)腳外接阻容元件決定內(nèi)部時(shí)鐘振蕩頻率,其芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1025所示。所以，當(dāng)外部時(shí)鐘接入時(shí)應(yīng)接到RS，而將RTC、CTC兩腳開路。其內(nèi)部振蕩頻率可以為1kHz2MHz。在1kHzf400kHz時(shí)，f=1(2.3RTCCTC)（Hz），這里只有滿足RS=2RTC，RS20k，RTC10k，100pFCTC15F四個(gè)條件時(shí)，公式才有效。,圖1025 MC145026振蕩器部分,是發(fā)送允許端。此端開路時(shí)，芯片內(nèi)部的上拉電阻使其輸入為高電平，編碼器被禁止發(fā)送，時(shí)鐘振蕩器停止振蕩，芯片功耗降至最低，只有0.1A。當(dāng) 端輸入寬度大于65ns的低電平時(shí)，振蕩器開始振蕩，DATAOUT端發(fā)出數(shù)據(jù)，每位數(shù)據(jù)的周期是8個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)字有9位數(shù)據(jù)即A1A5、D6D9，每個(gè)字發(fā)送兩次，兩次之間的間隔是3個(gè)位(數(shù)據(jù)位)周期。 如果保持低電平，數(shù)據(jù)將不斷地發(fā)送。MC145026的動(dòng)態(tài)功耗約為200A。,解碼芯片MC145027接收MC145026發(fā)出的串行數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到的兩個(gè)字中，5位地址與本芯片的地址輸入A1A5完全符合，且接收到的兩個(gè)字中的4位數(shù)據(jù)完全相同時(shí)，4位數(shù)據(jù)被鎖存在D6D9輸出，直到接收到新的數(shù)據(jù)來代替它。數(shù)據(jù)被鎖存的同時(shí)，UT腳變高，直到4個(gè)數(shù)據(jù)位周期沒有輸入信號(hào)或接收到錯(cuò)誤信號(hào)。,R1C1的時(shí)間常數(shù)應(yīng)是1.72個(gè)編碼時(shí)鐘周期，R1C1=3.95RTCCTC(R110k，C1400pF)。因而R1C1的值可用來判斷接收到的是寬脈沖還是窄脈沖。R2C2的時(shí)間常數(shù)是33.5個(gè)編碼時(shí)鐘周期，R2C2=77RTCCTC(R2100k，C2700pF)。因而R2C2的值應(yīng)是用來判斷接收字的結(jié)束和發(fā)送的結(jié)束。 表103是編解碼電路MC145026，MC145027中的電阻電容選擇參考。MC145027的靜態(tài)工作電流約為50A，動(dòng)態(tài)工作電流約為400A。,表103 MC145026，MC145027振蕩頻率和RC的關(guān)系,圖1026是MC145026與多個(gè)MC145027通訊的示意圖。這里89C51的P0口和P1口完全作鎖存器用，右下部的兩個(gè)MC145027與上部的一個(gè)線路完全相同，只是本機(jī)地址設(shè)得各不相同。,圖1026 MC145026與多個(gè)MC145027通訊的示意圖,2. VD5026、VD5027編解碼電路 VD5026、VD5027是一對(duì)編碼解碼芯片，它們的工作電壓是26V，靜態(tài)工作電流只有1A，使用的外接元件少，編碼、解碼芯片各接一個(gè)相同的電阻。 VD5026、VD5027是18腳雙列直插電路，圖1027是它們的引腳圖。其中，地址A0A7可以是高電平(1)、低電平(0)、開路(高阻)和第4種狀態(tài)。第4種狀態(tài)時(shí)，A0不使用，A1A7若與A0短路即為第4種狀態(tài)。當(dāng)利用這4種狀態(tài)來決定地址時(shí)，最多可以有 47=214=16K=161024種地址。,VD5026、VD5027的OSC1、OSC2接電阻R后，芯片的振蕩器頻率f=1600R(kHz)(R為k)。典型值R=80k，f=200kHz。 每個(gè)數(shù)據(jù)位是128個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)字是13位數(shù)據(jù)，包括8位地址、4位數(shù)據(jù)、1位校驗(yàn)，一個(gè)字的時(shí)間是131285s=8.32ms，每個(gè)字發(fā)出之前有一組同步信號(hào)的時(shí)間相當(dāng)于3個(gè)數(shù)據(jù)位，是31285s=1.92ms。每一次發(fā)送將包括同步信號(hào)的字連續(xù)發(fā)4次，所以總的一次發(fā)送的時(shí)間是4(8.32+1.92)=40.96ms。,圖1027 VD5026和VD5027引腳圖,與MC145026、MC145027相比，VD5026、VD5027的優(yōu)點(diǎn)是外接元件少，地址位多，可以連接更多的解碼器。缺點(diǎn)是通訊速度慢，所需時(shí)間大約是MC145026的40倍。 圖1028是VD5026與多個(gè)VD5027通訊的示意圖。這里89C51的P0口和P1口完全作鎖存器用，右下部?jī)蓚€(gè)VD5027的線路與上面的一個(gè)VD5027的線路完全一樣，只是本機(jī)地址設(shè)置得不一樣。,圖1028 VD5026與多個(gè)VD5027通訊的示意圖,3. UM3758-108A單片編解碼電路 UM3758108A的特點(diǎn)是由輸入電平?jīng)Q定芯片是編碼還是解碼功能。收發(fā)兩端用的是同一型號(hào)芯片，其數(shù)據(jù)線有8位，一次發(fā)碼能傳送更多的信息。 UM3758108A的工作電壓是312V，接收輸入高電平最小值4V，低電平最大值2V，其他輸入電平UIH=(UDD-0.5)UDD，UIL=0.5V。數(shù)據(jù)輸出電流為10mA，TX 腳輸出電流為-40mA或20mA，工作時(shí)鐘振蕩頻率f=160kHz。,圖1029 UM3758108A引腳圖,UM3758108A的工作電壓是312V，接收輸入高電平最小值4V，低電平最大值2V，其他輸入電平UIH=(UDD-0.5)UDD，UIL=0.5V。數(shù)據(jù)輸出電流為10mA，TX 腳輸出電流為-40mA或20mA，工作時(shí)鐘振蕩頻率f=160kHz。 UM3758108A是24腳雙列直插電路，圖1029是其引腳圖。A1A10是地址輸入，D1D8是數(shù)據(jù)輸入或輸出，OSC腳外接RC構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)鐘。T 是發(fā)送、接收選擇端，T =1，發(fā)送；T =0，接收。TX 是編碼信號(hào)發(fā)送輸出或是解碼接收正確指示。,圖1030是用多塊UM3758108A進(jìn)行一發(fā)多收串行通訊。這里的89C51只是用其輸出口，發(fā)送時(shí)先將地址和數(shù)據(jù)鎖存，再通過一位鎖存輸出供給UM3758108A的T 腳高電平。在發(fā)送另外一組地址、數(shù)據(jù)之前，應(yīng)先將UM3758108A的T 腳變?yōu)榈碗娖?，停止發(fā)送，以免變動(dòng)地址數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生誤發(fā)。右下部的兩個(gè)接收UM3758108A與上面的一個(gè)線路完全一樣，只是設(shè)定的本機(jī)地址各不相同。,圖1030 用多塊UM3758108A進(jìn)行一發(fā)多收串行通訊,表104 常用的編碼、解碼芯片,10.4.2 硬件解碼器的實(shí)用電路 圖1031是一個(gè)硬件解碼器的實(shí)用電路。這里用2塊VD5027，它們的A1A7由撥動(dòng)開關(guān)來決定本機(jī)地址，最多可以有27個(gè)地址，有128臺(tái)解碼器。一塊VD5027的A0接高電平，另一塊VD5027的A0接低電平，所以地址的最低位決定數(shù)據(jù)送兩塊芯片中的哪一塊。第一塊VD5027的4位數(shù)據(jù)供變焦鏡頭與云臺(tái)控制用，因?yàn)榻?jīng)常規(guī)定云臺(tái)和變焦鏡頭的10個(gè)動(dòng)作不在同一時(shí)刻執(zhí)行，每次只能一個(gè)動(dòng)作有效，,所以在發(fā)送端將10個(gè)動(dòng)作編碼為4位數(shù)據(jù)，在接收端又把4位數(shù)據(jù)由4-16譯碼器CD4514譯碼后去控制變焦鏡頭和電動(dòng)云臺(tái)。另一塊VD5027的4位數(shù)據(jù)去控制攝像機(jī)電源、雨刷等能同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)作，這里用ULN2803去驅(qū)動(dòng)光耦雙向可控硅電路，ULN2803是與MC1413(ULN2003)類似的驅(qū)動(dòng)電路。,圖1031 硬件解碼器的實(shí)用電路,輸入部分采用RS485接口芯片75176，所以在控制器發(fā)信號(hào)的部分，單片機(jī)經(jīng)鎖存器給VD5026送地址、數(shù)據(jù)，VD5026的輸出信號(hào)通過RS485接口芯片75172或75174輸出。 硬件解碼器線路簡(jiǎn)單，抗干擾性能好，實(shí)際的使用效果也證明了這一點(diǎn)。在解碼器沒有其他諸如數(shù)據(jù)采集、計(jì)算等附加功能時(shí)，用硬件解碼器比單片機(jī)解碼器效果好。,10.5 控制器和解碼器的連接,10.5.1 兩種連接方式 控制器與解碼器的連接方式通常有星型和總線型兩種方式。 1.星型連接 星型連接要求在控制信號(hào)的發(fā)送端有一個(gè)多路輸出的串行信號(hào)分配驅(qū)動(dòng)裝置，它的每一路輸出接到一個(gè)解碼器，如圖1032所示。,信號(hào)分配可以是控制器的一部分，比如用RS485接口電路。一片75174有4路輸出，用4片75174共有16路輸出，沒有必要做成一個(gè)專門的設(shè)備。 一般情況下,星型連接控制電纜與視頻電纜可以一起敷設(shè)，便于施工，所以用得較多。有的電纜廠還生產(chǎn)視頻電纜附帶兩根控制線的一體化電纜，使用起來更加方便。,圖1032 控制器和解碼器的星型連接,圖1033 控制器和解碼器的總線型連接,2. 總線型連接 總線型連接是一個(gè)控制信號(hào)發(fā)送端連接到多個(gè)解碼器，如圖1033所示。這時(shí)，最好選用較低的串行信號(hào)波特率。最遠(yuǎn)的一個(gè)解碼器輸入阻抗與線路特性阻抗匹配，其余的各個(gè)解碼器輸入設(shè)為高阻。因?yàn)檫@樣連接控制電纜與視頻電纜路徑不同，給敷設(shè)線纜帶來不便，所以較少采用。,在實(shí)際使用中，常采用星型連接與總線型連接相結(jié)合的方法。在控制器一端，將串行控制信號(hào)分配后多路輸出。可以各個(gè)解碼器各接一路輸出，對(duì)相距不遠(yuǎn)的解碼器也可以并聯(lián)后接到一路輸出上。 當(dāng)采用光纖傳送視頻信號(hào)時(shí)，應(yīng)在光纜中加做兩根控制線，這樣可使施工方便。視頻信號(hào)在場(chǎng)消隱期間不傳送有用信息，可以在場(chǎng)消隱期間利用視頻電纜傳送控制信號(hào)，但需要在視頻電纜兩端附加特殊的疊加與分離裝置。這種方法在國內(nèi)很多廠家獲得成功，但終因不方便，未被推廣使用。,10.5.2 接口電路的保護(hù) 當(dāng)解碼器與控制器相距較遠(yuǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較嚴(yán)重時(shí)，往往會(huì)使接口電路突然損壞。 一般可接兩個(gè)穩(wěn)壓二極管進(jìn)行保護(hù)，另一種更有效的保護(hù)器件是TVP。TVP(Transient Voltage Supperssor)也稱TVS，是瞬變電壓抑制器，外型與普通二極管無異，電路符號(hào)與穩(wěn)壓二極管相同，但卻能吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，,當(dāng)TVP管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度變?yōu)榈妥杩梗找粋€(gè)大電流，從而把它兩端的電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的電壓值，保護(hù)后面的電路元件不因瞬態(tài)高電壓的沖擊而損壞。TVP的特性由三組電壓、電流值決定。,1.最大轉(zhuǎn)折電壓UR UR反映TVP管在反向擊穿前的臨界狀態(tài)，即TVP能承受的最大電壓。TVP管加上UR后的反向漏電流應(yīng)小于或等于最大反向漏電流IR。 2.擊穿電壓UB UB是TVP管中流過測(cè)試電流IT時(shí)(一般為1mA)，TVP管兩端的電壓。,3.最大鉗位電壓UC UC是當(dāng)TVP管中流過瞬時(shí)峰值脈沖電流IPP時(shí)，TVP管兩端電壓升到UC后不再上升，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)，所以UC是最重要的參數(shù)。 箝位因子 Cf=UCUB 瞬時(shí)脈沖功率 PM=UCIPP TVP管所能承受的瞬時(shí)脈沖指的是不重復(fù)的脈沖，脈沖重復(fù)率為0.01%，如不符合這一條件，脈沖功率的積累有可能損壞TVP管。,選用TVP管要注意： (1)UC應(yīng)低于被保護(hù)元件的極限電壓。75173和75175的輸入共模電壓最大值、輸入差動(dòng)電壓最大值分別是25V、25V。MC3486的輸入共模電壓最大值、輸入差動(dòng)電壓最大值分別是15V、25V。 (2)UR應(yīng)高于被保護(hù)元件的工作電壓。75173和75175的輸入共模電壓推薦操作值、輸入差動(dòng)電壓推薦操作值分別是12V、12V。MC3486的輸入共模電壓推薦操作值、輸入差動(dòng)電壓推薦操作值分別是7V、6V。,(3) 瞬時(shí)沖擊電壓是雙極性時(shí)用雙極性管TVPC，或用兩個(gè)單極性管對(duì)接。 圖1034是用TVP管保護(hù)RS485接口電路免受大功率瞬時(shí)沖擊的接法。因?yàn)橐话愦蠊β仕矔r(shí)沖擊電壓加在傳輸線與大地之間，所以TVP管也應(yīng)接在傳輸線與大地之間，兩端的電阻是線路阻抗匹配電阻。,圖1034 用TVP管保護(hù)RS485接口電路 免受大功率瞬時(shí)沖擊,