教學監控系統

摘要:教學監控系統利用原有的網絡環境，采用最新的視頻信號轉換為差分信號的芯片技術，再加上一些電路設計和編程手段;最終實現了視頻監控教學過程的目的。

關鍵詞:教學 監控 系統

0 引言

隨著科技的發展，為了通訊的便利，當代的大學校園里網線密布;為了校園安全，不管是教室或者是戶外，大家隨處都可以看到監控攝像頭。

上學期，看到學校各個教室都安裝了攝像頭，為教學和安全提供了方便，但看到新建教室又是打孔、又是布線。不僅工程量龐大，消耗大量的錢力物力，還會破壞新建的建筑。心里產生個想法:能不能用各教室早已布好的網絡線來傳輸視頻信號?

通過上網查詢大量的資料，我的想法得到了肯定。眾所周知，雙絞線一共八根線，八根線的布線規則是1236線有用，4578線閑置。我想利用閑置的4578線來進行視頻信號的傳輸。要攻克的重點就是:如何將視頻信號轉變成差分信號再由差分信號轉變成視頻信號;差分信號可通過網絡傳輸。我查詢到MAX公司有這樣一種芯片可以解決這個難題。查到后，我開始研究這個芯片的原理。運用這個芯片，我們就可以把攝像頭圖像傳送到監控室的屏幕上。為了在屏幕上看到不同教室攝像頭所拍的圖像，我們還通過MAX生產的芯片完成多路的切換。

1 產品論證階段的過程

主要有三部分組成:①視頻部分轉換②視頻切換器，完成16選1的功能，16位輸入可任意一位輸出③由計算機控制的視頻切換。產品實現開發的功能。假設要給一所學校安裝監控器，選擇了雙絞線傳輸方式，因為別的傳輸方式須布線，很復雜，所以我們選擇了已布置好的校園網———雙絞線傳輸方式，它可以不用再布置信號傳輸線和施工少，而且不需要打孔。雙絞線是8根芯線，雙絞線實際上只利用了的4根1、2、3、6這四根是有用的數據傳輸，4、5、7、8閑置不用，利用這個特點，用4、5、7、8將攝像頭的視頻信號轉換為差分，差分信號在轉換成視頻信號，用單片機來控制視頻切換，用計算機來控制視頻切換器。接RJ45與其同時輸出。所以必須通過幾種芯片來進行雙絞線的視頻傳輸。經過老師的指點，我們的想法得到肯定，視頻切換器主要是將差分信號轉換為視頻信號，把網絡信號接在交換機上，還維持原網絡環境。我是利用MAX的芯片來進行的視頻傳輸。視頻傳輸16個攝像頭，最后的效果是經過雙絞線傳輸到總監控室，通過視頻切換控制，實現16轉1的視頻監控目標。

2 視頻部分轉換

視頻部分轉換部分是將攝像頭的視頻信號轉換為雙絞傳輸的差分信號;視頻信號的雙絞線傳輸原理:按照線路的形式，傳輸線可分為非平衡式和平衡式兩種。同軸電纜屬于非平衡傳輸線，雙絞線屬于平衡傳輸線。視頻設備，包括信號源及顯示設備，其接口通常是非平衡式，因此，可直接與同軸電纜匹配連接。要用雙絞線傳輸視頻信號，必需在發送端將非平衡信號轉換為平衡信號;以便驅動雙絞線，在接收端再將平衡信號轉換為非平衡信號，與顯示設備連接。一個基本的雙絞線視頻傳輸系統如圖1所示。圖中的A1是差分信號發送放大器，完成非平衡到平衡的轉換，A2是差分信號接收放大器，完成平衡到非平衡的轉換。原理圖如下:

視頻信號轉換為差分信號的具體電路，是用美信公司的MAX4447實現。其邏輯圖如下:

3 視頻切換器

既然要實現視頻切換，首先必須將網線傳輸的差分信號轉換為視頻信號;這部分功能是由MAX4444完成的，其原理圖如下:

將視頻信號進行16選1的輸出又是如何實現的?

MAX公司有款芯片——MAX4315;具有8路視頻輸入1路視頻輸出的功能，當然，要實現16選1我們用兩片MAX4315就可以了。通過增加MAX4315的數量還可以實現更多路的輸入和輸出，現在我們僅就16選1進行分析。由于MAX4315是8選1輸出，那么兩片MAX4315就有兩路輸出，我們想設計成1路輸出;因此;還要增加一路2選1的控制電路。這個電路是由MAX4310承擔。然而;把這些芯片組合起來，實現16選1的要求，必須有總控芯片，該芯片就是89C51單片機。利用89C51單片機實現程序控制。邏輯圖如下:

4 產品調試編程階段

繪制完邏輯圖后就要利用邏輯圖完成了框圖、地址表的繪制。最后進行產品調試和編程。

總之，教學監控系統是巧妙地利用原有的網絡環境，采用最新的視頻信號轉換為差分信號的芯片技術，再加上一些電路設計和編程手段;最終實現了16轉1的視頻監控教學過程的目的。