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全球监控摄像机维护与实现

  湖 南 农 机2013 年 11 月2013 年 11 月湖 南 农 机HUNAN AGRICULTURAL MACHINERY第 40 卷第 11 期 · 学术Vol.40 Nov.11Nov.2013对全球监控摄像机的了解, 得知监控摄像机依靠两个步进电机可在云台支架中旋转,为摄像头提供水平、垂直两个方位的转动视角, 云台内的摄像头需要外部提供一个直流 12V工作电压, 并通过 RS485 串口接收外部硬盘录像机传输的指令完成摄像头变换焦距、图像倍数放大等功能,这些外在的条件的指令接收都是由全球监控摄像机的一块视频解码板电路来实现,即摄像云台的核心控制部件。该视频解码板的核心电路由单片机、ULN2003 集电极开路...

  湖 南 农 机2013 年 11 月2013 年 11 月湖 南 农 机HUNAN AGRICULTURAL MACHINERY第 40 卷第 11 期 学术Vol.40 Nov.11Nov.2013对全球监控摄像机的了解, 得知监控摄像机依靠两个步进电机可在云台支架中旋转,为摄像头提供水平、垂直两个方位的转动视角, 云台内的摄像头需要外部提供一个直流 12V工作电压, 并通过 RS485 串口接收外部硬盘录像机传输的指令完成摄像头变换焦距、图像倍数放大等功能,这些外在的条件的指令接收都是由全球监控摄像机的一块视频解码板电路来实现,即摄像云台的核心控制部件。该视频解码板的核心电路由单片机、ULN2003 集电极开路门阵列电路和 5 个小型继电器, 控制云台内的摄像头完成水平 0~350、垂直 10~80旋转及摄像变焦控制电路的执行机构输出,在摄像机云台中的水平、垂直转动的执行机构上分别有四个限位开关,用于限定旋转的角度界定范围,解码板上还有一个 8 位 DIP 编码开关一个 6 位 DIP 编码开关,可设定摄像镜头图像的通信波特率,12VDC-DC 转换电路、5VDC-DC 转换电路等组成。1 单片机控制器的应用通常要完成全球监控摄像机的多种通信协议、 图像的传输速率、远程视频角度的控制等,由单片机来实现其功能,这样有助于提高视频解码的性能且减少外围硬件电路的器件。( 1)解码板是与监控摄像机组合使用的一种前置控制设备,由硬盘录像机控制向全球监控录像机发出控制指令、由解码电路板接收解码并为摄像机镜头及云台中两个步进电机提供电源等。( 2)解码电路板有一个 RS485 串口接收外部指令通讯接口;兼容不同的硬盘录像机多种常用的控制协议。( 3)解码电路板提供 12VDC-DC 转换电路、5VDC-DC 转换电路可提供稳定的 12V 直流电压 ( 最大可达 1.5A)为摄像机步进电机及单片机提供不同的直流电源。全球监控摄像机云台上有 AC220V 经过变压器降压得到AC24V 电压,接至到解码板的 AC 24V 接线端上,由整流桥整流后到自恢复保险、 电解电容滤波得到 DC30V 左右电压,再经 12VDC-DC 转换电路、5VDC-DC 转换电路分别得到 +12和 +5V 电压供摄像机镜头、机步进电机、继电器和单片机的工作电源。早期的解码电路板提供的 12V 直流电源 ( 最大可达1.5A)供摄像机及 5V 直流电源 ( 最大可达 1.5A)结构紧凑但是散热效果欠佳尤其是长时间工作时受外界高温环境的影响,使电源电路容易处于疲劳的状态造成电源芯片电路损坏,使全球监控摄像机无法工作。现将改进获得解码电路板介绍如下解码电路板的实物图如图 1 所示:图 1 解码板全球监控摄像机维护与实现刘京丹(湖南师范大学 商学院, 湖南长沙410081)摘要:全球监控摄像机已经广泛用于多种公共场所的自动录像记录视频文件,其中监控摄像机工作环境不尽相同如超常的开机时间及高温状态,直接影响监控摄像机的使用寿命,在全球监控摄像机中还附加了水平、垂直方位及自动旋转,这就要求摄像机中频解码板的功能齐全性能可靠,否则联动的云台旋转、摄像机将无法正常工作。关键字:监控摄像机;解码;电源;云台中图分类号:P277文献标识码:A文章编号:1007-8320(2013)11-0158-03Global surveillance cameras maintenance and implementationLIU Jing-dan( Business School ,Hunan Normal University, Changsha ,Hunan 410081, China)Abstract: Global surveillance cameras have been widely used in many public places, automatic video recording videofile, Work environment where surveillance cameras are not the same as the extraordinary boot time and high temperaturecondition, a direct impact on the life of surveillance cameras, surveillance cameras in the world, there are additional hori鄄zontal and vertical orientation and automatic rotation, which requires camera IF decoder board fully functional and reliableperformance, or linkage PTZ rotation, the camera will not work.Key words: Surveillance cameras;decoding;power supply;ZPT收稿日期:2013-09-15作者简介:刘京丹 ( 1956-), 男,北京人,大学本科,实验师,主要从事计算机技术应用及实验室管理工作。E:\2013 年 11 期版心 \2013-11- 学术正文 101-200.ps 第 40 卷第 11 期地址编码开关地址 编码开关地址 编码开关地址 编码开关601110000111从左边排至上而下排列:( 1)AC24V 为云台变压器电源交流接入端。( 2)AC24V 为云台变压器电源交流接入端。( 3)+12V 为摄像头电源正极端。( 4)-12V 为摄像头电源负极端。( 5)COM 为电源的接地端。( 6)IRIS 为镜头的光圈(IRIS)调节。( 7)FOCUS 为镜头的聚焦调节。( 8)ZOOM 为镜头的变焦调节。( 9)A 为 ( RS485)串口接收端。( 10)B 为 ( RS485)串口发送端。从右边排至上而下排列:( 1)UP 为云台向 “ 上”运动。( 2)DOWN 为云台向 “ 下”运动。( 3)LEFT 为云台向 “ 左”运动。( 4)RIGHT 为云台向 “ 右”运动。( 5)AUTO 为云台定向“ 自动”运动。( 6)COM 为解码板与云台公共端。解码电路板上的继电器动作是由单片机通过 NLU2003控制 5 个继电器来实现的,因为单片机的 P1、P2 和 P3 口的每个 I/O 接口驱动能力为 3 个 TTL, 而 P0 口的每个 I/O 接口驱动能力为 8 个 TTL, 因此要接入 NLU2003 扩展驱动电路,当单片机 P0、P2 接口发出执行指令时,由 NLU2003 电路来驱动继电器的闭合和断开,其中 NLU2003 还控制继电器接通云台的旋转电机和镜头控制继电器, 特别是解码电路板上的12VDC-DC 转换电路和 5VDC-DC 转换电路经过改进后,经得起长时期的高温及耐久疲劳试验工作性能可靠。硬盘录像机要通过串口通讯系统达到控制云台的旋转、接收摄像头的图像信息,并进行采集处理存储等工作,若是线路中有多台监控摄像机云台时, 还需要硬盘录像机能够识别具体的某一台云台时发出的图像信息, 并完成采集处理存储等工作。 因此解码板上就有了一个 8 位 DIP 编码开关和一个6 位 DIP 编码开关, 这两个编码开关 SW1 和 SW2 分别用来设置解码板上单片机的通讯协议波特率和云台的地址, 保正硬盘录像机准确无误的识别线路上连接的全部云台。 解码电路板上的 LED 指示灯用于显示云台的工作状态 LED 指示灯发光说明监控摄像机云台处在待机状态。2 DIP 编码开关( 1)新解码电路板用一个 8 位 DIP 编码开关 SW1 来设置解码板的地址,即二进制编码共 8 位最大可表示为 11111111( 二进制)或 256 ( 十进制)组编码地址,DIP 编码开关在上为ON 表示 1 状态,DIP 编码开关在下为 OFF 表示 0 状态。( 2)解码板用另外一个 6 位 DIP 编码开关 SW2 来设置解码板的通讯协议和波特率的设置;如果通信协议不正确,解码板与硬盘录像机之间将无法正常进行相同的图像采集, 波特率选择不正确,解码器将无法正常工作进行数据传输。 如果解码板没有弄清楚通信列表协议, 可以在硬盘录像机的通信协议中逐一选用不同的列表的协议试用观其效果; 而每台机器的协议和波特率 DIP 编码 SW2 设置是相同的,协议及波特率的选择如表 2 所示 ( DIP 编码开关的前 4 位)。表 2 通讯协议序号编码开关通信协议 对应的波特率 123410000PELCO_D240021000PELCONP960030100RMTDK-0CCR-20G480061010KER-301X960070110KRE-0ADT960090001YAAN4800101001HY9600110101HN9600121101预留130011自动识别协议3波特率的选择波特率的选择是确定解码板与硬盘录像机的通信协议之间有相同的数据传输的速度,如果选择了不正确的波特率,云台不能旋转、镜头不能变焦工作,按照表二中即编码开关 1 至4 位为 1000 状态, 解码板是 PELCONP 协议, 波特率是9600bps,可与硬盘录像机 ELCONPP 协议,波特率 9600bps 正确建立连接。 波特率的选择如表 3 所示 ( DIP 编码开关的 5、6位)。表 1 通讯协议的设置刘京丹:全球监控摄像机维护与实现159E:\2013 年 11 期版心 \2013-11- 学术正文 101-200.ps 湖 南 农 机2013 年 11 月表 3 波特率状态编码开关对应的波特率 5、在解码板的 DIP 编码开关前 4 位用来设置协议及波特率的选择而后两位( 即第 5、6 位) 用来设置波特率按照表三中,将硬盘录像机和解码板的波特率设置正确,硬盘录像机即可发出控制指令调整监控摄像云台旋转, 如 5、6 位设置为10 状态波特率为 9600bps。4 云台解码板的自动检测( 1)自动检测。将 DIP 编码开关 SW1 和 SW2 全部拨置到11111111、111111 的状态。 通电 3~5 秒钟后单片机系统直接进入监控摄像头自动进入测试功能, 每完成一项测试项指示灯闪烁一次,当所有测试项目完毕后,可将编码开关 SW1 和SW2 恢复到正常工作模式。( 2)手动检测。 首先将 DIP 编码开关 SW2 拨置到 111111的状态。 指示灯常亮表示进入调试状态,这时需要与 DIP 编码开关 SW1 配合使用调试功能与 SW2 对应的状态如下,见表 4。表 4 自动检测设置SW2 状态检测功能SW2 状态检测功能00000000ZOOM-WIDE00010000云台向上10000000ZOOM-TELE10010000云台向下01000000FOCS-NEAR01010000云台向右11000000FOCS-FAR11010000云台向左00100000IRIS-CLOSE00110000云台自动10100000IRIS-OPEN10110000存储器检测5 常见问题及排除( 1)通常解码板 LED 控制信号灯亮,可以确定解码板上的 5VDC-DC 转换电路工作正常,可以为单片机提供直流电源,说明 AC220V 电压经变压器降压得到交流 24V 电压后,甴解码板上的整流电路得到 30V 的直流电压为 5VDC-DC 转换电路供电,如果观察硬盘录像机显示屏不能显示出图像,初步判断是经变压器整流后 30V 的直流电压没有经 12VDC-DC转换电路生成 12V 电压,摄像头无 12V 工作电源。( 2)当遇到监控摄像机云台工作时突然停电,再来电后硬盘录像机显示屏不能显示图像,稍后伴有若隐若现监控图像,经过数分钟后显示屏才能显示图像,经检测解码电路板后,发现整流堆输出后的前置 35V470uF 电解电容外壳爆裂输出电压下降,使 12V 转换电路芯片和 5V 转换电路芯片功耗增加器件严重发热损坏。( 3)解码板的背面即 12V 转换电路和 5V 转换电路对应位置分别有电压转换集成电路,由于外界环境高温过高时还是容易引起电压转换电路过载。 通过了解摸索直接采用专业厂家生产的多协议通用的解码板替换现有的解码板可改善12V 转换电路和 5V 转换电路的疲劳问题,解码板上面有标准的 I/O 接口可直接与电源接入及控制镜头旋转及变焦的调节。 以专业厂家生产的多协议通用解码电路板的单片机 5V工作电压和监控摄像头的 12V 工作电压分析,至少有 12V 和5V 两种电源,而这个电压转换集成电路就是专用于 12V 转换电路和 5V 转换电路性能良好,通过实际接入调试专业厂家生产的多协议通用解码板的性能稳定可靠,至今未出技术问题,所替换的解码板不需要作任何该动连接简单,将标准的解码板的 I/O 接口按说明书和的要求连接无误后,其最大输出电流可达 1.5A 以上。 而且可以省去一些专用维修工具,只需将损坏的解码电路板取下,直接更换上专业厂家生产的多协议通用解码板。 通过实际测试完全可胜任工作。( 4))通常设置好解码板的自检 DIP 编码开关,即将 DIP 编码开关 SW2 拨置到 111111 的状态单片机系统会自动进入初始化程序,控制 CPU 对 P0、P1,P2、P3I/O 接口检测,并输出相应的指令对监控摄像头的上、下、左、右转动控制,再进入待机状态,这时即可由硬盘录像机显示屏观察到镜头图像,并由球形操作摇杆控制监控摄像机云台的上、下、左、右、自动旋转,摄像变焦镜头的变焦、聚焦,至此监控摄像机正常工作。参 考 文 献[1]赵建领,薛园园. 《 51 单片机开发与应用技术详解》[M].北京:电子工业出版社,2010.[2]张卫平.绿色电源现代电能变换技术及应用[M].北京:科学出版社,2001.[3]李爱文.现代通信基础开关电源电的原理和设计[M].北京:科学出版社,2001.[4]李丽荣,张常全,郑建红.51 单片机应用设计[M]. 北京:北京理工大学出版社,2012.[5]祁红岩,冯丽媛,景维鹏.MCS51 单片机实践与应用 ( 基于 C 语言)[M].北京:机械工业出版社,2012.160E:\2013 年 11 期版心 \2013-11- 学术正文 101-200.ps 全球监控摄像机维护与实现全球监控摄像机维护与实现作者:刘京丹, LIU Jing-dan作者单位:湖南师范大学 商学院,湖南 长沙,410081刊名:湖南农机英文刊名:Hunan Agricultural Machinery年,卷(期): 参考文献(5条)参考文献(5条)2013(11) 1.赵建领;薛园园 51单片机开发与应用技术详解 20102.张卫平 绿色电源现代电能变换技术及应用 20013.李爱文 现代通信基础开关电源电的原理和设计 20014.李丽荣;张常全;郑建红 51单片机应用设计 20125.祁红岩;冯丽媛;景维鹏 MCS51单片机实践与应用(基于C语言) 2012 引用本文格式:刘京丹.LIU Jing-dan 全球监控摄像机维护与实现[期刊论文]-湖南农机 2013(11)

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