毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能音视频切换器的设计.doc
《毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能音视频切换器的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能音视频切换器的设计.doc(35页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 I 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
2、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 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 II Smart Audio Video Switcher Abstract This article describes the four selected audio and video of a smart switch allow
3、s 4-channel audio, 4 video inputs, and input signal from 4 to select a way of effective 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 an
4、y input to output audio and video signals; in the automatic mode, through the microcontroller 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.
5、In the absence of normal signal, the alarm automatically. Select available signal 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,
6、and monitoring and control system working state. Without PC, the system can work 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. KeyKey Words:Words: Audio and video switchin
7、g MCU AT89S52 LCD display Intelligent Choice and Control 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT .II 第 一 章 引 言 .1 1.1 研究背景及意义 .1 1.2 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 .2 2.1 系统硬件整体设计思路 .2 2.2 硬件整体构成 .2 2.4 本章小结 .4 第 三 章 智能音视频切换器的硬件电路设计 .4 3.1 中央处理模块 .5 3.1.1 AT89S52 功能特性介绍 .5 3.1.2 AT89S52 引
8、脚结构功能介绍 .6 3.1.3 AT89S52 空闲模式和掉电模式 .8 3.1.4 中央处理模块原理分析.9 3.2 时钟模块设计 12 3.2.1 芯片 DS3231 介绍.12 3.2.1 原理分析15 3.3 报警模块设计 16 3.4 显示模块设计 16 3.4.1 1602LCD 介绍 17 3.4.1 LCD 原理图分析 18 3.5 音频切换模块设计 18 3.5.1 芯片 M309 介绍.21 3.5.1 芯片 DS1808 介绍.22 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 IV 3.6 视频切换模块设计 24 3.6.1 芯片 MAX7450 介绍25 3.6.1 芯片
9、 MAX4314 介绍25 3.7 网络接口模块设计 26 3.7.1 芯片 EN28J60 介绍28 3.8 本章小结 28 第 四 章 总结与展望 29 参考文献 .29 致 谢 .31 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 0 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
10、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。1 1.2 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 4 路音频、4 路视频信号输入(同一节目内容的
11、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。 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 1 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
12、件整体设计思路 任何智能化电子产品的设计,不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)
13、 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 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: 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 2 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
14、入,报警模块会自 动报警以提示,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 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 音频输入 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 3 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
15、 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。 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 4 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
16、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: 图 3-1 音视频切换器电路原理图 音频输出 蜂鸣器 单片机 AT89S52 ADC0809 DS1808 ENC28J6 0 MAX4314MAX7450 DS3231 M309 视频输出 音频输入 音频检测电 路 MAX7450 视频输入 LCD160 2 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 5 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
17、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 Flash,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
18、,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。2 3.1.2 AT89S52 引脚结构功能介绍 VCC : 电源 GND: 地 P0 口: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”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,
19、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: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 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 6 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(P1.1/T2EX) , 具体如下表所示。 在
20、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 P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出 P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制) P1.5 MOSI(在系统编程用) P1.6 MISO(在系统编程用) P1.7 SCK(在系统编程用) P2 口: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
21、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: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(
22、第二 功能)使用,如下表所示。 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) 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 7 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) P3.7 RD(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8E
23、H)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
24、 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。 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。 广西大学学士学位论文 智能音视频切换器 8 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 基于 AT89S52 单片机 智能 视频 切换 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3282805.html