一种新型视频字符叠加器的设计

在多媒体监视系统中，切换的视频信号较多，操作者很难快速判别某一图像来自何处，因此需要在图像上叠加地点信息，如摄像机或汉字地名。现有的监视系统

中，在多数只能叠加有限的汉字字符，应用范围窄，通用性差。本文提出了一种新型的视频字符叠加器方案，它用一台微机作为控制主机，采用RS-485串行通信协议，可以实现在视频信号上叠加任意的字符，在不改变任何硬件电路的情况下，按需要改变字符。

1 视频字符叠加器设计方案

由于RS-485总线具有传输距离远、只用普通双绞线即可挂接多至256个终端的特点，因此本方案采用RS-485总线，用一台微机作为控制主机，16个AT89C52单片机作为从机。由主机实时地向各个从机传送待叠加字符的点阵数据和控制信号，单片机接收字符点阵数据并存入字符存储器中，以此来实现任意字符的叠加。同时单片机还接收主机传送过来的控制信息，实现对显示字符属性（如颜色，大小等等）的控制。主机的RS-232串行口通过外差式的RS-232/RS-485转换器转换成RS-485的数字信号总线。单片机的串行口通过MAX1483芯片转换成RS-485规程。微机与单片机之间通过RS-485数字信号总线进行串行通信。系统原理图如图1所示。

2 OSD芯片简介

OSD（On Screen Display）专用集成电路芯片是专门为在屏幕上显示字符设计的，本方案选用的MB90092是FUJITSU公司生产的OSD芯片，它能和各种单片机一起来设计字符叠加器，使用方便。

2.1 OSD芯片主要特点

·显示字符数为12行24列共288个字符；

·最多可显示8192个字符；

·字符大小共有5种；

·字符颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种；

·字符背景颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种；

·字符背景显示方式：3种；

·字符点阵：24（水平）×32（垂直）点；

·显示位置控制：水平、垂直、行间距可调；

·闪烁：可选择ON/OFF两种闪烁状态。闪烁比为1：1，闪烁比为1：1，闪烁频率可在1Hz、2Hz、0.5Hz中任选；

·视频制式：NTSC/PAL；

·可与单片机直接接口，带有8位串行输入接口；

·封装形式：QFP-80

2.2 OSD芯片内部功能结构

MB90092由串行输入控制单元、同步分离电路、视频信号发生器、VRAM、外部字符存储器控制单元、模拟开关以及时钟振荡器七个主要部分组成，其内部功能结构框图如图2所示。

2.3 编程命令

MB90092的控制命令是双字节命令，采用8位串行输入形式。单片机通过CS、SCLK和SIN对MB90092进行控制。控制命令主要是对其内部的VRAM和寄存器进行设置，包括设置需要显示的字符、字符和字符背景的景色的颜色、字符大小、同步方式、屏幕背景颜色、视频信号制式以及字符显示的位置等。

3 字符显示模块的硬件设计

字符显示模块的硬件电路如图3所示。MB90092需要外加字符存储器，其中存放的是MB90092可以识别的待叠加字符的点阵（24×32点阵），根据机发送的命令，MB90092自动发出读信号READ，读取字符存储器中的点阵并显示在屏幕上。由于监视现场的地点有可能改变，因此要求字符存储器中存储的字符点阵也能随之改变，于是选用电可擦除存储器Flash Memory。它的最大优点在于支持在线编程，允许芯片在不离开电路板的情况下，实施固化和擦除操作，可重复擦写10万次以上，并且存储的数据掉电不丢失，因此可以保证存储在其中的字符点阵可按需要改变，并且不会丢失。

待叠加字符的点阵是通过串行口由微机传送给单片机，再由单片机传送给字符存储器的。这其中存在一个问题，由于单片机、MB90092和字符存储器Flash Memory的数据总线、地址总线以及读、写信号线都连在一起，因此在使用中会出现总线冲突的现象。为了解决这个问题，在设计中增加了隔离电路将它们隔离开来。在单片机向字符存储器传输点阵时，将MB90092的数据线、地址线以及读信号线置为高阻，以保证单片机传输点阵正确；而当字符存储器向MB90092传输点阵时，将单片机的数据线、地址线以及读、写信号线置为高阻，以保证MB90092读取点阵正确。

字符存储器Flash Momory的容量为256K，但是采用单片机89C52的16位地址线，只能寻址64K字节的存储器，因此采用了将Flash Momory的最高两位地址接到89C52的输出端P1.0和P1.1上的办法。这实际上是将256K字节的Flash Momory分为四个部分，每部分64K字节，对每一部分依次传输数据。

另外，还需要外加同步分离电路将输入视频信号的行、场同步信号送给MB90092，以此来保证视频信号与字符信息的同步。输入的复合视频信号经过视频放大电话将电压由1Vp-p(峰峰值)转换为2Vp-p（峰峰值）后，再送至MB90092的视频信号输入端，而从MB90092的视频