CN201422137Y - 矩阵切换器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电子设备领域，公开了一种矩阵切换器。所述矩阵切换器采用模块化板卡设计，包括：控制主板、视频输入、输出板、音频输入、输出板、RGB输入、输出板、HV输入、输出板。本实用新型提供的矩阵切换器将各个功能模块化、标准化，提高了产品质量，容易组装生产，维修方便。

Description

矩阵切换器
技术领域
本实用新型涉及电子设备领域，具体地说是一种矩阵切换器。
背景技术
矩阵切换器的实现方法，一般是在一片电路板上设置单片机和开关矩阵芯片而成的，如在《广西轻工业》2007年1月(总第98期)上《基于单片机的应用于视频监控的矩阵切换器设计》一文，作者在文中提到视频矩阵切换器基本接口电路，如下：
32×8视频矩阵切换器基本接口原理电路如图所示，
Figure G2009200692469D00011
整个视频矩阵切换器主要由89C2051单片机和两片MT8816组成。MT8816是MITEL公司生产的8×16模拟开关矩阵，采用CMOS工艺制作，AT89C2051单片机是由美国ATMEL公司推出的高效单片机，它的指令与INTEL公司的MCS-51系列单片机完全兼容。图中用P0.0-P0.6作为两片MT8816的行地址和列地址控制线，P0.7作为两个芯片的片选信号，P3、2-P3、4分别作为选通脉冲ST、数据输入DI、复位信号RESET，两片的ROW0-ROW15都作为输入，两片的COL0-COL7依次并联作为输出，即32路输入，8路输出。
但是该技术的矩阵切换器存在以下缺点：
(1)、非模块化设计，设计、生产、管理繁杂
把矩阵切换器***内所有功能的电路都放在同一块印刷板上，不同矩阵切换器、不同输入路数、不同输出路数的矩阵又都得再设计、再生产，而且矩阵种类越多，这样的电路板也就越多，生产、库存、管理就会很烦琐，还容易出错。
(2)、检测、维修困难
由于所有功能的电路都放在同一块印刷板上，使得故障的判定、检测、***的修复都很困难。
实用新型内容
为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种规模化、标准化的矩阵切换器。
本实用新型是这样实现的：
一种矩阵切换器，所述矩阵切换器采用模块化板卡设计，包括：
控制主板，整个矩阵切换器的控制中心，分别与视频输入板、音频输入板、VGA(视频图形阵列)输入板、RGB(分量红绿蓝信号)输入板、HV(行场同步信号)输入板连接；
视频输入、输出板，视频输入板与控制主板连接，视频输出板与视频输入板的输出端连接；
音频输入、输出板，音频输入板与控制主板连接，音频输出板与音频输入板的输出端连接；
VGA输入、输出板，VGA输入板与控制主板连接，VGA输出板与VGA输入板的输出端连接；
RGB输入、输出板，RGB输入板与控制主板连接，RGB输出板与RGB输入板的输出端连接；
HV输入、输出板，HV输入板与控制主板连接，HV输出板与HV输入板的输出端连接。
其中：
控制主板功能：是整个矩阵切换器的控制中心，主要功能有：对视频、音频、VGA输入板进行切换等的控制、矩阵切换器设备的状态显示、对键盘按键的处理、对遥控器按键的处理、对串口指令的处理、矩阵切换器的其他一些功能；
视频输入板功能：提供输入端口供用户视频信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
视频输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
音频输入板功能：提供输入端口供用户音频信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
音频输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
VGA输入板功能：提供输入端口供用户VGA信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
VGA输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
RGB输入板功能：提供输入端口供用户R、G、B信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
RGB输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
HV输入板功能：提供输入端口供用户H、V信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
HV输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出。
所述视频输入板可根据实际情况设置多块，多块视频输入板并连在一起，各视频输出接口并连在一起。
所述矩阵切换器上可设置多块音频输入板，所述音频输入板并连在一起，各音频输出接口并连在一起。
所述矩阵切换器上可设置多块VGA输入板，所述VGA输入板并连在一起，各VGA输出接口并连在一起。
所述矩阵切换器上可设置多块RGB输入板，所述RGB输入板并连在一起，各RGB输出接口并连在一起。
所述矩阵切换器上可设置多块HV输入板，所述HV输入板并连在一起，各HV输出接口并连在一起。
可根据实际情况，将所述控制主板与上述全部板卡或部分板卡拼装，组成所需要的矩阵切换器。
可选的，在需要的片选信号上插上跳线，将不需要的片选信号线断开。
可选的，所述控制主板与信号输入板之间的控制接口、输入板与输出板之间的输出接口采用多头的扁平电缆来进行连接。
可选的，所述控制主板与信号输入板之间的控制接口、输入板与输出板之间的输出接口采用多插槽的方式。
本实用新型提供的矩阵切换器将各个功能模块化、标准化，具有以下优点：
(1)产品质量的提高，模块化使得所有矩阵切换器的板卡数量压缩至最小，所以只要在这几块板卡的质量上做好了，那么所有矩阵的质量就会相应的提高了；
(2)容易组装生产，由于采用了模块化板卡结构，使得生产、拼装很容易，并且可以很方便地组合出从小型的4×4矩阵切换器，到大型的128×64矩阵切换器；
(3)维修方便，由于采用了模块化板卡结构，检测、维修故障就变成简单的板卡替换，方便、快捷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的矩阵切换器的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的控制主板与视频输入、输出板的工作原理框图；
图3为本实用新型实施例提供的控制主板与音频输入、输出板的工作原理框图；
图4为本实用新型实施例提供的控制主板与VGA输入、输出板的工作原理框图；
图5为本实用新型实施例提供的控制主板与RGB、HV输入、输出板的工作原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实施例提供的一种矩阵切换器，所述矩阵切换器采用模块化板卡设计，包括以下模块板卡：
控制主板，整个矩阵切换器的控制中心，分别与视频输入板、音频输入板、VGA输入板、RGB输入板、HV输入板连接；
视频输入、输出板，视频输入板与控制主板连接，视频输出板与视频输入板的输出端连接；
音频输入、输出板，音频输入板与控制主板连接，音频输出板与音频输入板的输出端连接；
VGA输入、输出板，VGA输入板与控制主板连接，VGA输出板与VGA输入板的输出端连接；
RGB输入、输出板，RGB输入板与控制主板连接，RGB输出板与RGB输入板的输出端连接；
HV输入、输出板，HV输入板与控制主板连接，HV输出板与HV输入板的输出端连接。
其中：
控制主板功能：是整个矩阵切换器的控制中心，主要功能有：对视频、音频、VGA输入板进行切换等的控制、矩阵切换器设备的状态显示、对键盘按键的处理、对遥控器按键的处理、对串口指令的处理、矩阵切换器的其他一些功能；
视频输入板功能：提供输入端口供用户视频信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
视频输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
音频输入板功能：提供输入端口供用户音频信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
音频输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
VGA输入板功能：提供输入端口供用户VGA信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
VGA输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
RGB输入板功能：提供输入端口供用户R、G、B信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
RGB输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出；
HV输入板功能：提供输入端口供用户H、V信号的输入、能够把指定的输入信号切换到指定的输出；
HV输出板功能：提供输出端口以便把切换好了的信号输出。
上述视频输入板、音频输入板、VGA输入板、RGB输入板和HV输入板均可根据实际情况设置一块或多块，如果为多块：
多块视频输入板并连在一起，各视频输出接口并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板，其它脚的CE信号为断开状态；
所述音频输入板并连在一起，各音频输出接口并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板，其它脚的CE信号为断开状态；
所述VGA输入板并连在一起，各VGA输出接口并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板，其它脚的CE信号为断开状态；
所述RGB输入板并连在一起，各RGB输出接口并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板，其它脚的CE信号为断开状态；
所述HV输入板并连在一起，各HV输出接口并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板，其它脚的CE信号为断开状态。
可根据实际情况，将所述控制主板与上述全部板卡或部分板卡拼装，组成所需要的矩阵切换器，比如：
①16路进16路出的视音频矩阵：
只需要控制主板一块、16路视频输入板一块、16路视频输出板一块、16路音频输入板一块、16路音频输出板一块，用电缆线把它们连接起来即可。
②8路进8路出的VGA+视频+音频的混合矩阵：
只需要控制主板一块、8路VGA输入板一块、8路VGA输出板一块、8路视频输入板一块、8路视频输出板一块、8路音频输入板一块、8路音频输出板一块，用电缆线把它们连接起来即可。
③128路进16路出的视频矩阵：
只需要控制主板一块、16路视频输入板8块、16路视频输出板1块，用电缆线把它们连接起来即可。
④32路进16路出的RGB矩阵：
只需要控制主板一块、16路RGB输入板6块、16路RGB输出板3块、16路HV输入板4块、16路HV输出板2块，用电缆线把它们连接起来即可。
下面具体描述本实用新型的工作原理：
(1)、控制主板
控制主板分别与各输入板连接，控制主板上设有多个控制口，单片机虽然有4个8位的I/O控制口，但这些控制口除了用于LCD的显示、键盘按键的查询、各类输入信号的切换外，若要用于控制大型的矩阵切换器，则其控制口的数量还很不够。在本方案中，特地扩展了2个8位控制口，可用于大型矩阵切换器中多板卡的选择控制。采用二片SN74HC574锁存器，经由PA4、PA5选通，可以把PC控制口的状态锁存下来。在本方案中，扩展的控制口专门用于各类输入板的选择控制用，2个扩展口，共有16路控制线，可以控制多达16块的输入板。
控制主板上提供几个用于连接信号输入板卡的控制接口，不同信号类型的输入板选择不同的接口，信号输入板通过电缆与控制接口相连接；控制主板通过此接口发送控制命令到输入板。
(2)、视频输入、输出板
控制主板与视频输入、输出板的工作原理如图2所示，控制主板通过视频控制接口与视频输入板相连，并通过它发送控制指令。多块输入板可以并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板。各输入板的输出接口并连在一起，把信号送到输出板，直至信号输出。
视频输入板的控制接口与主板上控制接口是对应的，使得控制主板能够对视频输入板进行必要的控制。
CE信号则是输入板的片选信号，用于选择要控制的输入板。若有多块输入板，它们是并接在一起的，通过CE信号可以对各个板分别进行各自的控制。
视频输入板的输入信号接入矩阵切换芯片的输入端口，矩阵切换芯片的输出端口接到输出接口。输入的视频经过切换、选择，通过此接口向输出板输出，视频输出板把输出信号按BNC连接头的形式输出。
(3)、音频输入、输出板
控制主板与视频输入、输出板的工作原理如图3所示，控制主板通过音频控制接口与音频输入板相连，并通过它发送控制指令。若有多块输入板，它们是并接在一起的，通过CE信号可以对各个板分别进行各自的控制。各输入板的输出接口并连在一起，把信号送到输出板，直至信号输出。
音频输入板的控制接口与主板上控制接口是对应的，使得控制主板能够对音频输入板进行必要的控制。音频输入板的输入信号接入矩阵切换芯片的输入端口，矩阵切换芯片的输出端口接到输出接口。音频输出板把输出信号按RCA连接头的形式输出。
(4)、VGA输入、输出板
控制主板与VGA输入、输出板的工作原理如图4所示，控制主板通过VGA控制接口与VGA输入板相连，并通过它发送控制指令。多块输入板可以并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板。各输入板的输出接口并连在一起，把信号送到输出板，直至信号输出。VGA输入板的控制接口与主板上控制接口是对应的，使得控制主板能够对VGA输入板进行必要的控制。
VGA信号的切换：本方案中，VGA信号的切换采用的矩阵切换芯片，分别控制VGA信号中R、G、B、H、V这5个分量。VGA输入板的输入信号分别接入对应矩阵切换芯片的输入端口，矩阵切换芯片的输出端口接到输出接口。VGA输出板把输出信号按VGA连接头的形式输出。
(5)、RGB、HV输入、输出板
RGB信号有5个分量，分别是R红、G绿、B兰、H行信号、V场信号；R、G、B可以使用相同的输入、输出板，H、V可以使用相同的输入、输出板。控制主板与RGB-HV输入、输出板的工作原理如图5所示：
控制主板通过VGA/RGB控制接口与RGB、HV输入板相连，并通过它发送控制指令。多块输入板可以并连在一起，通过各板不同的片选信号CE来选择要控制的输入板。各输入板的输出接口并连在一起，把信号送到输出板，直至信号输出。
RGB输入板和HV输入板的控制接口与主板上控制接口是对应的，使得控制主板能够对RGB、HV输入板进行必要的控制。
RGB信号的切换：本方案中，RGB信号的切换采用的矩阵切换芯片，可用于控制RGB信号中R、G、B这3个分量。输入板的输入信号分别接入对应芯片的输入端口，芯片的输出端口接到输出接口。
HV信号的切换：本方案中，HV信号的切换采用的矩阵切换芯片，用于控制RGB信号中H、V这2个分量的切换。输入板的输入信号分别接入对应芯片的输入端口，芯片的输出端口接到输出接口。RGB、HV输出板把输出信号按BNC连接头的形式输出。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1、一种矩阵切换器，其特征在于：所述矩阵切换器采用模块化板卡设计，包括：
控制主板，整个矩阵切换器的控制中心，分别与视频输入板、音频输入板、VGA输入板、RGB输入板、HV输入板连接；
视频输入、输出板，视频输入板与控制主板连接，视频输出板与视频输入板的输出端连接；
音频输入、输出板，音频输入板与控制主板连接，音频输出板与音频输入板的输出端连接；
VGA输入、输出板，VGA输入板与控制主板连接，VGA输出板与VGA输入板的输出端连接；
RGB输入、输出板，RGB输入板与控制主板连接，RGB输出板与RGB输入板的输出端连接；
HV输入、输出板，HV输入板与控制主板连接，HV输出板与HV输入板的输出端连接。
2、如权利要求1所述的矩阵切换器，其特征在于：在需要的片选信号上插上跳线。
3、如权利要求1所述的矩阵切换器，其特征在于：将不需要的片选信号线断开。
4、如权利要求1-3之一所述的矩阵切换器，其特征在于：所述控制主板与信号输入板之间的控制接口、输入板与输出板之间的输出接口采用多头的扁平电缆来进行连接。
5、如权利要求1-3之一所述的矩阵切换器，其特征在于：所述控制主板与信号输入板之间的控制接口、输入板与输出板之间的输出接口采用多插槽的方式。
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