用NE555實現有線數字電視自動換臺的應用

胡曉東

用NE555實現有線數字電視自動換臺的應用

胡曉東

（湖北荊州廣電網絡，湖北荊州434000）

從各地廣電有線數字電視節目監視的現狀出發，在簡介數字電視機頂盒人工換臺與自動換臺原理、闡述CD4066典型四雙向模擬開關集成電路和NE555定時器集成電路的基礎上，介紹了一種簡易的自動換臺電路及其應用于同洲、創維、九州等有線數字電視機頂盒的改裝實踐和在地市級數字電視網中的具體應用，并就其在多領域的應用談了筆者的觀點。

NE555；CD4066；數字電視機頂盒；自動換臺

【本文獻信息】胡曉東.用NE555實現有線數字電視自動換臺的應用［J］.電視技術，2015，39（10）.

目前各地有線數字電視（以下簡稱數字電視）節目一般都在100套以上［1］，如果采用一套節目一機（電視機）監視或多畫面大屏監視均投入巨大。如何以最小的成本實現一般數字電視節目的監視值得研究［2］。最簡潔的數字電視節目監視是值班員通過遙控器的“選臺”鍵控制數字電視機頂盒換臺進行監看。本文探討的是如何對其進行改造，使其“自動”。

1　數字電視機頂盒的人工換臺原理

如圖1，數字電視機頂盒搜索節目時，各頻道（及對應節目）的參數即被存儲于盒子的內部存儲器中［3］。換臺時（通過遙控器或機頂盒面板上對應的鍵）主CPU讀出預置在存儲器中頻道（及其對應節目）的參數，通過I2C總線送到相應電路使其輸出節目參數改變的信號，控制信號處理（與解碼）電路，生成各種格式的圖聲信號。

圖1　數字電視機頂盒選臺原理示意圖

2　自動換臺電路的實現

所謂自動換臺，即是用定時電路驅動I2C總線獲得的機頂盒主CPU讀出的預置在存儲器中的節目參數（指令）至相應電路使其輸出節目參數改變的信號來完成上文所述的換臺（輸出）圖聲節目過程。主要應解決兩個問題：一是自動觸發機頂盒選臺鍵的循環；二是每次換臺的時間。前者可由普通開關集成電路實現；后者用一般集成定時器即可。

2.1CD4066簡介

CD4066是一種典型的四雙向模擬開關集成電路［2］，共有14個腳。其引腳功能（邏輯）如圖2所示。

圖2　CD4066引腳功能圖

如圖2，SWA、SWB、SWC、SWD為4個獨立的雙向模擬開關，CONTROL A、CONTROL B、CONTROL C、CONTROL D分別為其（SWA、SWB、SWC、SWD）控制端。當CONTROL A接高電平時，集成塊的1、2腳（SWA的IN/OUT和OUT/IN端）導通；接低電平時，1、2腳開路。VDD和VSS為電源+端和-端。

2.2NE555簡介

NE555是一個能確定時間的單元集成電路［4］，如確定脈沖的重復時間、信號的延遲時間等，共有8個引腳。其引腳的等效邏輯如圖3所示。

圖3　NE555引腳功能圖

如圖3，本電路有兩個運算放大器（上比較器、下比較器）、一個數字電視的與非門（組成圖示的RS觸發器）。各引腳的功能如下：①腳為接地端；②腳為下比較器的反向輸入端（即觸發輸入端）；③腳為輸出端；④腳為復位輸入端（其為低電平時，③腳也為低電平）；⑤腳為上比較器的反向輸入端；⑥腳為上比較器的同相輸入端；⑦腳用于迅速對外部電容器放電；⑧腳接電源電壓。

設電源電壓為VCC，則當⑥腳電壓U6＞2/3 VCC、②腳電壓U2＞1/3 VCC時，③腳為低電平（因RS觸發器被置“0”）。當U6下降到任意值，只要U2＞1/3 VCC，③腳為維持低電平。若U2＜1/3 VCC（如在②腳引入負脈沖），則③腳輸出高電平（因觸發器翻轉）。

2.3一種簡易自動換臺電路

本文設計的自動換臺功能由兩塊NE555和一個開關集成電路CD4065為核心實現。如圖4所示，圖中虛線右面部分為該功能線路。線路的電源取至機頂盒的+5 V電源；開關集成電路CD4065的10、11腳接機頂盒面板頻道鍵的“+”、“-”。圖示線路由兩個8腳、一個14腳集成塊、一個三極管、4個較小容量電容、二個小功率電阻組成，體積小，較易固定在機頂盒內。實現自動換臺的原理是：機頂盒開機后，第一個NE555（IC1）開始定時，到時后IC1第3腳輸出高電平，觸動CD4066（IC3）的13腳，使IC3的第1、2腳導通，第二個NE555（IC2）獲得電源電壓（約+5 V）開始定時，IC2第3腳輸出高電平，使Q1導通，給IC1的2腳一個正電壓，使其（IC1）翻轉，（IC1）第3腳輸出低電平加至IC3第13腳，迫使IC3的1、2腳斷開，2腳無電壓，致使IC2的8腳因無電源停止工作，IC1回到初始狀態，如此循環。在IC3的1、2腳導通、斷開的同時，IC3的10、11腳也執行同樣的過程，給頻道鍵以開關信號控制選臺；而選臺的時間，則由IC2和IC2的“定時”循環決定。整個電路一個臺換臺后顯示的時間由C1、R1、C4、R4決定（主要由C1、R1決定）。

圖4　數字電視機頂盒實現自動換臺電路原理圖

2.4工程實踐

本裝置材料普通、調試方便、成本低廉（整個改裝成本僅在幾十元以內）、工作穩定（筆者改裝同洲、創維、九州等有線數字電視機頂盒近十臺，每天開機十余小時，連續數年無故障）、可靠性高（換臺時間及每個臺的顯示時間無顯著變化），適用于地市級數字電視備份前端機房、分前端機房的人工監視（主前端機房為自動檢測、自動報警）及各級有線電視運營商有關主管領導的辦公室監看。

每個臺換臺后的顯示時間為：1.1×C1×R1=13.6 s（IC2的“定時”時間為1.1×C2×R2=0.24 s，很短，忽略不計）。

3　小結

本文利用兩個NE555定時器和一個CD4066雙向模擬開關成功地實現了數字電視機頂盒的自動換臺，對于有線數字電視、衛星（數字）電視和地面數字電視前端（含分前端及相關監測點）的節目監視和輔助監視具有一定的作用。但本裝置對于數字電視停播后畫面靜幀問題的“捕捉”還必須“特別留意”。如果將電源開關（針對有電源開關的機頂盒）改為自動換臺和手動換臺，則可增加帶自動換臺功能的機頂盒用于家庭（本裝置成本遠小于機頂盒成本），使用戶通過“自動換臺”途徑在清閑中搜尋自己喜愛的節目。同時，本裝置也可在電子信息內大專院校的電子制作實驗課中推廣。

［1］馬成彬，胡曉東，蘇登攀，等.有線數字電視電子業務指南（ESG）［2］傅越千，吳石松.SDI接口數字監視設備的設計與實現［J］.電視技術，2005，29（5）：19-21.

規范的設想［J］.電視技術，2009，33（4）：105-108.

［3］張望遠.基于STi7162的高清機頂盒設計［J］.電視技術，2014，38（21）：39-43.

［4］THOMAS L F.數字電子技術［M］.第十版.北京：電子工業出版社，2014.

TN943；TN915

B

10.16280/j.videoe.2015.10.017

許盈

2014-10-16