CN2471036Y - 电视信号质量实时监测设备 - Google Patents

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何培重
陈子平
姜霞
潘健波
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为了解决有线电视播出中经常出现的劣播、停播等故障,电视信号质量实时监测设备通过实时监测射频输出端的信号,实现对有线电视台播出的每套节目的实时监测报警,并统一管理监测报警结果。该设备从功能上看,具有多种信号输入方式,即可以输入射频信号,又可以输入音、视频信号。其技术特征主要体现在实时性、监测项目多样性和可扩展性等方面。该设备适用于各有线电视台、监测台(站),以满足建立电视信号质量实时监测自动化的需要。

Description

电视信号质量实时监测设备
1.概述
为了解决有线电视播出中经常出现的劣播、停播等故障，电视信号质量实时监测设备通过实时监测射频输出端的信号，实现对有线电视台播出的每套节目的实时监测报警，并统一管理监测报警结果。该设备从功能上看，具有多种信号输入方式，即可以输入射频信号，又可以输入音、视频信号。其技术特征主要体现在实时性、监测项目多样性和可扩展性等方面。该设备适用于各有线电视台、监测台(站)，以满足建立电视信号质量实时监测自动化的需要。2.功能设计说明
根据***的设计需求，硬件应完成的功能有：
对伴音信号的监测，当无伴音信号时应上报伴音故障消息；
对场同步信号的监测，当场同步信号丢失时应上报场同步故障消息；
对行同步信号的监测，当行同步信号丢失时应上报行同步故障消息；
对图像信号的监测，当图像画面发生静止时应上报图像故障消息；
与通信转接板的通信功能实现，完成故障消息和控制消息的传送；3.功能实现说明
根据***功能的实现要求，***的具体实现框图见说明书附图1所示。3.1本设备的工作过程如下：1)输入信号为音频和视频信号或已调制的射频信号，其中的射频信号经电子调谐器解调出音频和视频信号。根据监测的需要，选择其中的一路输出给后续的处理电路；2)选择的视频信号输入到视频同步提取电路和视频模/数变换电路。选择的音频信号输入到音频检测电路；3)从视频信号中提取出的同步信号输入到模/数变换控制电路，用于控制采样过程；从视频模/数变换电路输出的采样数据在控制电路的控制下，顺序存入图像存储器，用于与后续图像的比较判别图像变化否；4)从视频信号中提取出的同步信号输入到同步检测电路，判别同步信号的有无，结果输入到模/数控制电路，以备微处理器读取；5)选择的音频信号输入到音频检测电路，判别音频信号的有无，结果输入到模/数控制电路，以备微处理器读取；6)微处理器读取各种判别结果，判断出信号的状态，并通过通信接口电路上报故障状态；***的原理电路图见说明书附图4～7。3.2以下就***的具体实现详细说明如下：1)同步提取的实现
***需要对同步信号进行监测，所以需要从复合视频信号中提取并分离出场同步信号、行同步信号、奇/偶场信号。具体的分离电路见说明书附图4的第3部分所示。
复合视频信号进入到同步提取集成电路U3的输入端，完成同步信号的分离。其中输出的信号有：复合同步信号SYNC、场同步信号VSYNC、奇偶场信号ODD/EVEN。U3的信号输入输出关系见说明书附图2所示。
由同步提取电路提取出的同步信号需要适当的展宽，为达到脉冲的展宽目的，应用单稳态触发电路来实现。具体的展宽电路由单稳态触发器U4和与之相应的阻容定时网络构成。其中行同步脉冲的展宽常数由R13，C7决定，其中场同步脉冲的展宽常数由R14，C8决定。2)同步信号的检测实现
同步信号的检测的具体实现见说明书附图5的第5部分电路。
行同步检测电路原理为：利用单稳电路U9，通过RC设置触发器的延时时间，行同步脉冲输入单稳态触发器的清除端，定时清除单稳态触发器；如果在所设定的时间内仍未有清除信号，单稳态触发器的输出将产生跳变，该跳变信号即为行同步信号故障的中断触发信号，用于通知单片机，单片机响应该中断后将产生行同步故障消息，并上报PC机；
场同步检测电路的原理类似。3)音频信号的检测实现
音频信号的检测的具体实现见说明书附图5的第5部分电路。
由于音频信号是模拟信号，当要检测其有无时，需要对其进行放大、限幅后变成脉冲信号，输入到可重触发的单稳态触发器的输入端，用以完成检测。由音频输入端或高频头输入的音频信号需要经过运算放大器U7的放大和整形，经整形后成为一连串的方波信号。该方波信号输入到单稳态触发器U8的清除端，不断地对触发器清除。如果在一定时间内仍未清除，则单稳输出端的电平将发生变化(由0电平变为1电平)。单片机每10mS对该电平采样。如果在一定时间内该端均保持1电平，则说明无音频信号，单片机产生无伴音消息并上报。4)图像停止故障的检测实现
视频采样电路见说明书附图4的第2部分；
图像存储电路见说明书附图5的第4部分；
模/数变换控制电路见说明书附图7；
采样后的数字信号经控制逻辑U13、U14的控制顺序存储于图像存储器U5、U6中，待下一场视频信号到来时顺序读出，分别与对应位置的当前视频信号的数字化值相比较，当差值小于设定门限时(门限的设定由S1设定)认为该点与前一场该位置的点相同。当整个一场都比较完后由U14产生一中断信号(对应单片机的INT0)通知单片机，单片机响应该中断信号后读出判断图像变换情况。当连续一定时间内(该时间由PC机设置)图像未产生明显变化，则产生图像停止消息并上报PC机。5)中央微处理器的构成
中央微处理器的构成见说明书附图6所示；
中央微处理器由单片机U11和相应的定时狗电路U10构成；其中，U11完成中央处理功能，U10用于对单片机的工作监视，当U11发生程序死锁时，将强行复位U11。6)通信接口的构成
通信接口的构成见说明书附图6所示；
通信接口由U14、U15构成，其主要完成TTL电平到RS422的转换以及反相应的反变换。7)模/数变换控制逻辑的组成
模/数变换控制逻辑由可编程逻辑器件U16，U17组成，如见说明书附图7所示；
控制逻辑主要用于产生模/数变换时钟，图像存储器地址信号\读写信号和中断状态寄存器。
控制逻辑的主要输入信号为：
时钟：经分频后产生模/数转换时钟和图像存储器的地址脉冲\读写脉冲；
行同步脉冲：用于控制图像存储器地址计数器的计数；
场同步脉冲：用于控制图像存储器地址计数器的计数；
奇/偶脉冲：用于控制图像存储器地址计数器的计数；
采样值输入：该输入信号为8位，即为模/数变换器的数字输出；
单片机读信号；
单片机写信号；
地址信号：用于选定控制逻辑中的寄存器，该信号接入单片机的地址总线；
控制逻辑的主要输出信号为：
图像存储器地址：16位；
图像存储器写脉冲；
图像存储器读脉冲；
中断信号0：送入单片机INT0；
中断信号1：送入单片机INT1；
寄存器数据输出：8位，接入单片机的数据总线；
具体的实现框图见说明书附图3所示：

Claims (9)

1.一种电视信号质量实时监测设备，其特征在于它是由中央微处理器与外接电路组成。中央微处理器包含有单片机，通过地址总线、数据总线与外接电路相连；外接电路包含有：定时狗电路、视频信号缓冲电路、视频信号同步提取电路、同步整形电路、音频整形电路、电视信号电子调谐器、视频信号模/数变换电路、模/数变换控制电路、图像存储电路、同步信号判别电路、音频信号判别电路、通信接口电路。电视信号电子调谐器接收射频信号输入，并接受中央微处理器通过I2C总线发出的控制信号调号电子调谐器接收射频信号输入，并接受中央微处理器通过I2C总线发出的控制信号调谐出所需频点上的电视信号；视频信号输入或电视信号电子调谐器的视频信号输出进入视频信号缓冲电路，经缓冲后的视频信号分成两路，其中一路进入视频信号同步提取电路，另一路进入视频信号模/数变换电路；视频信号同步提取电路提取出的场同步信号、行同步信号、奇/偶场信号输入到模/数变换控制电路和同步信号判别电路以完成对视频采样过程的控制和同步信号丢失的判别；图像存储电路用于存储采样后的视频图像用于比较判别图像画面是否静止；音频信号输入或电视信号电子调谐器的音频信号输出进入音频整形电路，经整形后的音频信号输入到音频信号判别电路用于比较判别音频信号是否丢失；中央微处理器完成对图像静止、行同步信号丢失、场同步信号丢失、音频信号丢失等故障的判别后，通过通信接口电路向上位机发送报警信息，同时通过本板的发光二极管的闪烁状态显示所监测的电视信号的状态；
2.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是每块信号处理板出于实时性的要求，每块处理板用于监测一路视频信号或电视射频广播信号中的一套电视信号；
3.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是中央微处理器包含一片单片机，并通过数据总线、地址总线和控制总线与模/数变换控制电路相联接，控制采样过程和读取判别结果；
4.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是视频信号模/数变换电路包含一片高速模/数变换集成电路，用于完成对视频信号的模/数采样；
5.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是图像存储电路包含一至二片静态随机存储器集成电路，用于存储经模/数采样后的视频图像；
6.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是模/数变换控制电路由一至二片可编程逻辑器件构成，其接收同步信号以及中央微处理器的控制信号，以达到准确地采样，并且输出初次判别结果给中央微处理器处理结果；
7.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是视频信号同步提取电路包含一片电视信号同步分离集成电路，用于提取出视频信号中的行同步信号、场同步信号、奇/偶场信号，提供给模/数变换控制电路；
8.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是当用于监测电视广播射频信号中的某一路电视信号时，包含一个电视信号电子调谐，用于解调出射频信号上的载有的视频信号以提供给后续的判别电路；
9.根据权利要求1所述的电视信号质量实时监测设备，其特征是包含两片RS422通信接口集成电路，用于与上位机通信时提供通信通路。即本设备的通信方式采用RS422接口方式。
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