基于MAX7456的字符叠加系统设计

在监视系统或视频提示系统中有一项重要的技术就是在视频信号中混入字符，从而在屏幕的特定位置上实现与图像信号的同时显示。这样既可以为测量设备提供必要的提示信息，作为数据分析与解算的依据；也可以在视频监控系统中加上日期、时间等，有效地防止在监控端高科技人员的故意造假行为，保证远程监控的真实性与可靠性。
系统有两种实现方案，一种是搭建视频叠加的主要电路，如场分离电路，显示内存，时钟振荡电路等，这种方法在实现上比较繁琐，又因分立元件较多而降低了系统的稳定性；另一种是使用专用的器件实现，这种方案元件数量少、电路简单容易实现、系统稳定性好。
目前视频器件主要有日本NEC公司生产的μPD6453，该器件成本较低，但控制字符内容和位置的灵活性较差；韩国三星公司生产的KS5514B-XX系列的字符叠加器件，可方便显示日文，韩文，英文，但使用复杂、不支持中文的显示；日本FUJITSU公司的MB90092字符叠加器件，使用方便、灵活性好，但需外接视频分离电路，字符存储器等；美国美信公司推出的字符叠加器件，内部集成视频分离电路，字符存储器，而且可方便以任意字符、尺寸显示所需信息，硬件设计更简单，成本更低，易于满足实际需要。因此这里给出一种基于的字符叠加方案。

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1．1 简介
MAX7456视频叠加器件是单通道、单色随屏显示(OSD)发生器，内部集成了视频驱动、同步分离器、视频开关以及EEPROM，采用符合NTSC和PAL制式的256个用户可编程字符，能够方便地以任意字符、尺寸显示各种信息，预先装载了256个字符和图形，并可通过SPI接口进行在线编程。器件内部包含36个寄存器，通过对寄存器的读写可以对屏幕像素，各行字符的亮度，字符的闪烁、反色等进行有效的控制。可应用于安全监视系统，安全监控摄像机，室内娱乐系统，手持测量仪器等领域。MAX7456主要具有特性：1)256个用户字符或图形存储于EEPROM；2)字符大小为12x18像素；3)闪烁、反色和背景控制字符；4)可逐行设置亮度；5)最多可显示16行x30列字符；6)视频驱动器输出带有衰减补偿；7)内置同步发生器；8)SPI兼容串行接口。
MAX7456的主要引脚如下：：输入片选信号，低电平有效；SDIN：串行数据输入，数据在SCLK上升沿移入；SCLK：串行时钟输入，占空比必须在40％到60％之间；SDOUT：串行数据输出，数据在SCLK下降沿输出，当变为高电平时，变为高阻抗；PGND：驱动器地；PVDD：驱动器电源输入；VIN：PAL或者NTSC，CVBS视频输入；VOUT：视频输出；SAG：电压衰减修正输入，不使用时连接至VOUT。
1．2 系统硬件设计
该字符叠加包括4个主要模块电路：AT89C2051单片机、MAX7456专用字符叠加电路、摄像头CCD输入电路、显示屏。其中AT89C2 051单片机作为控制电路，MAX7456对模拟视频信号进行字符及图形叠加产生混合信号，采用显示屏进行显示。系统整体设计框图如图1所示．
系统设计硬件电路如图2所示。

选择27 MHz的晶振G1与MAX7456并联，由于器件内部包含振荡器所需要的电容，所以不需要外部负载电容。视频信号输入通过一个RC滤波电路接MAX7456的VIN引脚，视频输出信号由VOUT引脚输出。MAX7456的，SDIN，SCLK，SDOUT引脚分别与单片机的P1．5，P1．4，P1.3，P1．2引脚相连。
在电路设计中，为了提高系统工作的稳定性和抗干扰性，不仅要考虑电路本身以及元件的各种噪声干扰以及接地干扰等问题。在数字电路中，由于电路常处于开关状态，在电源供电端也会因而产生一些高频带噪声，这些噪声容易影响到其他电路。该系统设计连接有C8，C9退耦合电容，可有效过滤掉这些高频噪声，使其直接对地回流。由于系统中包含了数字信号与模拟信号，为了防止高频数字噪声耦合至视频输
出，必须对数字地与模拟地进行一些处理。如果将二者完全隔开，独立设置虽然可以解决噪声干扰问题，但势必在整个电路中设置多个参考电位点，也即设置2个不同标准，所以在实现上很难或者不可能。因此，该设计采用将所有数字地与模拟地各自连接，最后在一点将数字地与模拟地连接。这种接法实现了地之间没有电流流通，抗干扰性较强。
电路的主要工作原理是单片机通过模拟SPI接口模式向MAX7456发送控制命令，如显示模式，读取字符存储器等，MAX7456根据单片机的指令，修改或者读取字符存储器中的字符，并将图像、字符混合后显示在指定的位置上。