CN101202869B - 信号切换装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号切换装置，包括至少一音/视频输入接口、一控制单元、一音/视频输出接口和一电源单元；至少一音/视频输入接口分别接收至少一组音/视频信号，控制单元分别与至少一音/视频输入接口和上述音/视频输出接口连接，从至少一音/视频输入接口中选择一音/视频输入接口，将来自选定的音/视频输入接口的音/视频信号通过音/视频输出接口输出；电源单元分别为控制单元和音/视频输出接口供电；本发明还提供一种使用上述信号切换装置和数字电视机顶盒的信号切换系统；该信号切换装置结合数字电视机顶盒，可以轻松地在多部影音设备之间切换，省去了人手插接音/视频输入接口的麻烦，保证音/视频输入质量稳定。

Description

信号切换装置及系统

技术领域

本发明涉及音视频播放领域，特别涉及一种信号切换装置及系统。

背景技术

现有家用电视机一般只有一到两组音/视频输入接口，用来连接VCD、DVD等光盘播放机。随着数字有线电视，数字电视机顶盒成为家用必备的电视信号接收装置。数字电视机顶盒普遍采用与VCD、DVD等光盘播放机相同的音/视频输入接口。另外游戏机、数码相机、数码摄像机、无线调频接收器或卫星电视接收器等家庭影音/娱乐设备也多半使用相同的音/视频输入接口，使得现有家用电视机有限的音/视频输入接口不足以满足用户的需求，使用不同的影音设备需要重新插接音/视频接线。还有部分家用电视机的音/视频输入接口位于电视机后侧，用户重新插接音/视频接线需反复搬动电视机，十分不便，还有可能因为频繁插拔造成音/视频输入接口接触不良，降低音/视频输入的质量。

发明内容

本发明目的在于提供一种信号切换装置，无需插接音/视频接线，即可将多种影音设备与电视机相连，并且可方便地在多种影音设备之间进行信号切换。

本发明提供一种信号切换装置，包括至少一音/视频输入接口、一控制单元、一切换信号处理单元、一音/视频输出接口和一电源单元；所述至少一音/视频输入接口分别接收至少一组音/视频信号；所述控制单元分别与所述切换信号处理单元和所述音/视频输出接口连接，控制所述切换信号处理单元从所述至少一音/视频输入接口中选择一音/视频输入接口，将来自所述选定的音/视频输入接口的音/视频信号通过所述音/视频输出接口输出；所述电源单 元分别为所述控制单元和音/视频输出接口供电；

所述控制单元包括至少一一次选择芯片、至少一二次选择芯片，所述切换信号处理单元包括第一电容和一信号处理芯片，所述至少一组音/视频信号分别输入一次选择芯片，所述第一电容对所述混合信号进行分离，分离获得的切换指令信号输入信号处理芯片，所述信号处理芯片根据所述切换指令信号产生多路切换控制信号，分别输出到一次选择芯片和二次选择芯片，一次选择芯片根据接收到的切换控制信号分别在多组音/视频信号间选择一组，所述选中的音/视频信号分别输入二次选择芯片，由所述二次选择芯片根据切换控制信号选择一组音/视频信号输出。

优选地，所述一次选择芯片或二次选择芯片是74HC4053系列芯片或其他模拟开关芯片，所述信号处理芯片是C12C508单片机或其他八位以上系列单片机。

优选地，所述切换信号处理单元持续检测切换指令信号，检测到所述切换指令信号则指示控制单元开放一音/视频输入接口，未检测到所述切换指令信号则指示控制单元开放另一音/视频输入接口。

优选地，切换信号处理单元每接收到所述一切换指令信号，就向控制单元发出一切换控制信号，所述控制单元根据所述切换控制信号，依次选择音/视频输入接口，将来自选中的音/视频输入接口的音/视频信号输出。

优选地，所述切换指令信号的多种波形特征与多个音/视频输入接口相对应，所述切换信号处理单元根据切换指令信号的波形特征，发出相应的切换控制信号，指示控制单元选择相应的音/视频输入接口，将来自选中的音/视频输入接口的音/视频信号输出。

本发明还提供一种信号切换系统，包括信号切换装置，一电视机，至少一影音设备，影音设备至少包括一数字电视机顶盒，信号切换装置分别与电视机和至少一影音设备连接，根据数字电视机顶盒的控制，在至少一影音设备中选择其中一影音设备，将来自选中影音设备的音/视频信号发送给电视机。其中设备用于产生、接收或转换音频和/或视频信号，并输出音频和/或视频信号，影音设备是数字电视机顶盒、游戏机、光盘播放机、数码相机、数码摄像机或无线调频接收器。

本发明提供的信号切换装置及系统结合有线电视机顶盒，可完全解决多部影音设备争用电视机音/视频输入接口的尴尬情况。利用有线电视机顶盒的遥控器就可以轻松地在多部影音设备之间切换，省去了人手插接音/视频输入接口的麻烦，避免因频繁插拔造成的音/视频输入接口接触不良，保证音/视频输入的质量稳定。

附图说明

图1是本发明一实施例的信号切换系统结构示意图；

图2是本发明一实施例工作流程示意图；

图3是本发明一实施例的信号切换装置部分功能单元的具体电路结构示意图；

图4是本发明另一实施例的信号切换系统结构示意图；

图5是本发明另一实施例工作流程示意图；

图6是本发明又一实施例的信号切换装置部分功能单元的具体电路结构示意图；

图7是本发明又一实施例工作流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

参照图1，示出本发明信号切换系统的结构，包括信号切换装置100，电视机200，两部影音设备，包括一部数字电视机顶盒300和一部光盘播放机400。

信号切换装置100分别与电视机500、数字电视机顶盒300和光盘播放机400连接。信号切换装置100包括音/视频输入接口105和106、控制单元101、切换信号处理单元102、音/视频输出接口103和电源单元104。控制单元101分 别通过音/视频输入接口105或106接收来自数字电视机顶盒300或光盘播放机400的控制信号或音/视频信号。控制单元101与切换信号处理单元102连接，接收来自切换信号处理单元102的切换控制信号。控制单元101与音/视频输出接口103连接，将音/视频信号或控制信号发送给电视机。电源单元104分别为控制单元101、切换信号处理单元102和音/视频输出接口103供电。

结合图2所示，信号切换系统的工作流程如下：

S11，数字电视机顶盒300、信号切换装置100和电视机500开机并建立连接；

S12，数字电视机顶盒300发出音/视频信号给信号切换装置100；

S13，当用户通过数字电视机顶盒300发出切换影音设备信号的切换指令时，数字电视机顶盒300产生1Mhz的切换控制信号，将该切换控制信号叠加在音频信号上，随音频信号一起发送到音/视频输入接口105；

S14，音/视频输入接口105一方面将接收到的来自数字电视机顶盒300的音/视频信号发送给控制单元101，另一方面将音频信号发给切换信号处理单元102，切换信号处理单元102接收音频信号，对音频信号进行分离；

S15，若分离得到1Mhz的切换控制信号，则切换信号处理单元102向控制单元101发出一个高电平的切换控制信号，控制单元101接收到这个高电平，则：

S16，停止将当前来自数字电视机顶盒300的音/视频信号输出给电视机500；

S17-S18，将通过音/视频输入接口106接收的来自光盘播放机400的影/音信号发给电视机500处理；

若对音频信号分离并未得到1Mhz的切换控制信号，则切换信号处理单元102向控制单元101发出一个低电平的切换控制信号，控制单元101接收到这个低电平或未接收到高电平信号，则继续将当前来自数字电视机顶盒300的音/视频信号输出给电视机500；

上述过程循环进行，直到S19，用户关闭信号切换装置100或数字电视机顶盒300为止。

本实施例采用的控制单元101和切换信号处理单元102可采用如图3所示 的电路实现：

74HC4053芯片及其外围电路组成控制单元101，用于选择与混合音/视频信号。该芯片采用2路×3路结构，控制端子数字信号接通相应各路的开关。如图3，光盘播放机400的音频信号L、R及视频信号分别输入到74HC4053的2、5、12脚，数字电视机顶盒300的音频信号L、R及视频信号分别输入到74HC4053的1、3、13脚，74HC4053的15、4、14脚分别输出音频信号L、R及视频信号到电视机500。

其中切换指令信号与音频信号R混合后，从数字电视机顶盒300一起输入到信号切换装置100的音/视频输入接口105。混合信号经过电感L1，分离出音频信号R送到74HC4053的3脚；混合信号经过切换信号处理单元102的电容C29分离出1MHZ的切换指令信号，经切换信号处理单元102的二极管D5、电容C50整形滤波后成为高电平信号即切换控制信号，驱动三极管XS2输出到74HC4053的9、10、11脚。若混合信号经过切换信号处理单元102的电容C29分离，未得到1MHZ的切换指令信号，则输出低电平到74HC4053的9、10、11脚。

当74HC4053的9、10、11脚接收到的是高电平的切换控制信号时，74HC4053的2、5、12脚分别与15、4、14脚接通，此时来自光盘播放机400的音频信号L、R及视频信号经过74HC4053发送到电视机500，来自数字电视机顶盒300的音频信号L、R及视频信号终止输出到电视机500。

当74HC4053的9、10、11脚接收到的是低电平的切换控制信号时，74HC4053的1、3、13脚分别与15、4、14脚接通，此时来自数字电视机顶盒300的音频信号L、R及视频信号经过74HC4053送到电视机，来自光盘播放机400的音频信号L、R及视频信号终止输出到电视机500，以实现自动音视频切换的功能。

上述是本发明第一实施例的具体结构和工作流程，实现了两个影音设备即数字电视机顶盒300和光盘播放机400之间的信号切换。当家用电视机只有一个音/视频输入接口时，可使用本实施例提供的信号切换装置及系统，无需反复插接音/视频输入接口，即可轻松实现数字电视机顶盒300和光盘播放机400的更替播放。对于有两个音/视频输入接口的电视机，使用本实施例提供的信号切换装置及系统，也可实现通过遥控器控制AV和TV节目的切换。

本实施例中切换指令是由数字电视机顶盒300的主芯片的PGIO口产生的。

本实施例中的切换指令信号选用1MHZ叠加在音频信号上，但根据实际情况还可选择其他频率。由于音频信号的范围为30HZ-18KHZ，理论上在该范围之外的频率都可使用，但为保证切换指令信号不与音频信号发生干扰，故应选择高于20KHZ；

本实施例也可不设置电感L1而直接将混合信号发送给电视机500处理播放。只要对切换指令信号的频率选取得当，切换指令信号就不会对音频信号产生干扰，该混合信号无需通过电感L1直接输送给电视机500亦可正常输出音频。

本实施例的切换指令信号也可叠加在视频信号上，由于视频信号的频率范围为0HZ-6MHZ，故切换指令信号应高于6MHZ。

本实施例中除数字电视机顶盒之外的另一影音设备，除光盘播放机外，还可以是用于产生、接收或转换音频和/或视频信号，并输出该音频和/或视频信号的各种设备，例如游戏机、数码相机、数码摄像机、无线调频接收器或卫星电视接收器等。

本实施例使用的切换控制信号仅取高、低电平两个值，有高电平则输出数字电视机顶盒300音/视频信号，无高电平或者有低电平则输出光盘播放机400的音/视频信号，逻辑简单，电路简单。但仅能在两个影音设备之间切换，不能满足更多影音设备之间的切换需求。

为便于用户在更多影音设备之间切换播放，本发明提出另一实施例。如图4示出本发明信号切换系统的结构，包括信号切换装置200，电视机500，多部影音设备，包括一部数字电视机顶盒300、一部光盘播放机400、一部数码摄像机600、其他影音设备700。

信号切换装置200分别与电视机500、数字电视机顶盒300、光盘播放机400、数码摄像机600和其他影音设备700连接。信号切换装置200包括音/视频输入接口205、206、207和208、控制单元201、切换信号处理单元202、音/视频输出接口203和电源单元204。控制单元201分别通过音/视频输入接口205、206、207和208接收数字电视机顶盒300、光盘播放机400、数码摄像机600或其他影音设备700发出的控制信号或音/视频信号。控制单元201与切换信号处理单元202连接，接收来自切换信号处理单元202的切换控制信号。控制单元 201与音/视频输出接口203连接，将音/视频信号或控制信号发送给电视机。电源单元204分别为控制单元201、切换信号处理单元202和音/视频输出接口203供电。

结合图5所示，本实施例的信号切换系统的工作流程如下：

S21，包括数字电视机顶盒300在内的多个影音设备、信号切换装置200和电视机500开机并建立连接；

S22，信号切换装置200通过音/视频输入接口206接收影音设备光盘播放机400发出的音/视频信号，并发送给电视机500处理；

S23，当用户通过数字电视机顶盒300发出切换影音设备的切换指令时，数字电视机顶盒300产生1Mhz的切换控制信号，将该切换控制信号叠加在音频信号上，随音频信号一起发送到音/视频输入接口205；

S24，一方面，音/视频输入接口206将接收到的来自当前影音设备光盘播放机400的音/视频信号发送给控制单元201；另一方面音/视频输入接口205将来自数字电视机顶盒300的音频信号发给切换信号处理单元202。切换信号处理单元202接收音频信号，对音频信号进行分离；

S25，若分离得到1Mhz的切换控制信号，则切换信号处理单元202向控制单元201发出切换控制信号，控制单元201接收到该切换控制信号，则：

S26，停止将当前来自光盘播放机400的音/视频信号输出给电视机500；

S27-S28，将通过音/视频输入接口207接收的来自数码摄像机600的音/视频信号发给电视机500处理；

若对音频信号分离并未得到1Mhz的切换控制信号，则切换信号处理单元202不向控制单元201发出切换控制信号，控制单元201继续将当前来自光盘播放机400的音/视频信号输出给电视机500；

当用户再次发出切换指令信号时，重复步骤S22到S25，切换信号处理单元202再次向控制单元201发出切换控制信号，控制单元201将停止将当前音/视频输入接口接收到的音/视频信号输出给电视机500，而将下一音/视频输入接口208接收音/视频信号发给电视机500处理；

上述过程循环进行，直到S29，用户关闭信号切换装置200或数字电视机顶盒300为止。

在上述工作流程中，预先将音/视频输入接口排定顺序，每当用户发出一次切换指令，切换信号处理单元202就向控制单元201发出一个切换控制信号，控制单元201收到该切换控制信号，即停止将当前音/视频输入接口接收的音/视频信号输出给电视机500，而按照预先排定的顺序，选取下一音/视频输入接口接收音/视频信号发给电视机500处理。

本实施例中的切换指令信号选用1MHZ叠加在音频信号上，但根据实际情况还可选择其他频率。由于音频信号的范围为30HZ-18KHZ，理论上在该范围之外的频率都可使用，但为保证切换指令信号不与音频信号发生干扰，故应选择高于20KHZ；

本实施例的切换指令信号也可叠加在视频信号上，由于视频信号的频率范围为0HZ-6MHZ，故切换指令信号应高于6MHZ。

本实施例中除数字电视机顶盒之外的其他影音设备可以是用于产生、接收或转换音频和/或视频信号的各种设备，例如游戏机、数码相机、数码摄像机、无线调频接收器或卫星电视接收器等。

上述实施例中，切换控制信号可以是一个高电平，或者其他形式的触发信号，形式简单易于辨别；信号切换装置电路简单，并且能够在两个以上的影音设备间轮流切换。

上述实施例虽可实现四个乃至更多个影音设备之间的切换，但不足之处是，当影音设备数目较多时，用户需要发出多次切换指令，才可以切换到指定的影音设备，使用仍有不便之处。

为进一步提高本发明信号切换装置及系统的性能，便于用户使用，提出又一实施例。

本实施例的信号切换系统结构可参考图4，而信号切换装置的控制单元和切换信号处理单元电路结构如图6所示：

当需要切换的影音设备超过四个，使用一次选择芯片U1、U3及二次选择芯片U2、一个信号处理芯片U4及外围电路组合实现控制单元和信号处理单元逻辑，实现音/视频信号的选择。一次选择芯片U1、U3及二次选择芯片U2均采用2路×3路结构，控制端子数字信号接通相应各路的开关。包括数字电视机 顶盒在内的四个影音设备分别连接在芯片U1和U3的四组音/视频输入端，其中一组音/视频信号是含有切换指令信号的混合信号，该混合信号经过电容C2的选择，获取得到的切换指令信号输入U4，采用DisEqC协议将切换指令信号的不同脉冲波形转换为对应的四种选择状态，分别形成I/O_1、I/O_2和I/O_3路信号，通过6、5、4脚输出到芯片U1、U2和U3，芯片U1、U3分别根据I/O_1、I/O_2信号的取值分别在与其连接的影音设备间进行一次选择，选择其中一个音/视频接口接收音/视频信号，接收到的音/视频信号分别汇入二次选择芯片U2的输入端，再由芯片U2根据I/O_3路信号的取值选择其一输出到电视机。

本实施例信号切换装置的控制单元和切换信号处理单元采用DisEqC(数字卫星设备控制)技术实现多路信号之间的切换。切换信号处理单元产生的切换控制信号为一系列脉冲，脉冲波形分别与各个音/视频输入接口对应。控制单元接收到切换控制信号后，据其脉冲波形即可开放相应的音/视频传输通道，将来自相应音/视频输入接口的音/视频信号发送给电视机500处理。

本实施例的工作流程如图7所示，原理与前一实施例类似，重点在于S35，根据切换控制信号的脉冲波形，判断对应的影音设备；继而选取与该影音设备相应的音/视频输入接口，以该接口接收的音/视频信号取代当前音/视频信号，输出给电视机500。

在本实施例中，根据现有的DisEqC技术不仅可以实现4部影音设备之间的切换，还可扩展到16部乃至更多影音设备之间的切换；随着技术进步，还可能扩展到更多部影音设备之间的切换。本实施例采用的PIC12C508单片机还可采用其他八位以上的单片机系列产品，74HC4053芯片也可采用其他模拟开关芯片替代。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种信号切换装置，包括至少一音/视频输入接口、一控制单元、一切换信号处理单元、一音/视频输出接口和一电源单元；所述至少一音/视频输入接口分别接收至少一组音/视频信号；所述控制单元分别与所述切换信号处理单元和所述音/视频输出接口连接，控制所述切换信号处理单元从所述至少一音/视频输入接口中选择一音/视频输入接口，将来自所述选定的音/视频输入接口的音/视频信号通过所述音/视频输出接口输出；所述电源单元分别为所述控制单元和音/视频输出接口供电；

所述控制单元包括至少一一次选择芯片、至少一二次选择芯片；所述切换信号处理单元包括第一电容和一信号处理芯片；所述至少一组音/视频信号分别输入一次选择芯片；切换指令信号与所述一组音/视频信号混合形成混合信号，输入到一组音/视频输入接口，所述切换指令信号用于控制对所述音/视频输入接口的切换动作；所述第一电容对至少一音/视频输入接口所接收的所述混合信号进行分离，分离获得的切换指令信号输入信号处理芯片，所述信号处理芯片根据所述切换指令信号产生多路切换控制信号，分别输出到一次选择芯片和二次选择芯片，一次选择芯片根据接收到的切换控制信号分别在多组音/视频信号间选择一组，所述选中的音/视频信号分别输入二次选择芯片，由所述二次选择芯片根据切换控制信号选择一组音/视频信号输出。

2.根据权利要求1所述的信号切换装置，其特征在于，所述一次选择芯片或二次选择芯片是74HC4053系列芯片或其他模拟开关芯片，所述信号处理芯片是C12C508单片机或其他八位以上系列单片机。

3.根据权利要求2所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换指令信号高于20KHZ，叠加在音频信号上；或高于6MHZ，叠加在视频信号上。

4.根据权利要求1或2或3所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换信号处理单元持续检测切换指令信号，检测到所述切换指令信号则指示控制单元开放一音/视频输入接口，未检测到所述切换指令信号则指示控制单元开放另一音/视频输入接口。

5.根据权利要求1或2或3所述的信号切换装置，其特征在于，切换信号处理单元每接收到所述一切换指令信号，就向控制单元发出一切换控制信号，所述控制单元根据所述切换控制信号，依次选择音/视频输入接口，将来自选中的音/视频输入接口的音/视频信号输出。

6.根据权利要求1或2或3所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换指令信号的多种波形特征与多个音/视频输入接口相对应，所述切换信号处理单元根据切换指令信号的波形特征，发出相应的切换控制信号，指示控制单元选择相应的音/视频输入接口，将来自选中的音/视频输入接口的音/视频信号输出。

7.一种信号切换系统，包括信号切换装置，一电视机，至少一影音设备，所述影音设备至少包括一数字电视机顶盒，所述信号切换装置分别与所述电视机和至少一影音设备连接，根据所述数字电视机顶盒的控制，在所述至少一影音设备中选择其中一影音设备，将来自所述选中影音设备的音/视频信号发送给所述电视机；

所述信号切换装置，包括至少一音/视频输入接口、一控制单元、一切换信号处理单元、一音/视频输出接口和一电源单元；所述至少一音/视频输入接口分别接收至少一组音/视频信号；所述控制单元分别与所述切换信号处理单元和所述音/视频输出接口连接，控制所述切换信号处理单元从所述至少一音/视频输入接口中选择一音/视频输入接口，将来自所述选定的音/视频输入接口的音/视频信号通过所述音/视频输出接口输出；所述电源单元分别为所述控制单元和音/视频输出接口供电；

所述控制单元包括至少一一次选择芯片、至少一二次选择芯片；所述切换信号处理单元包括第一电容和一信号处理芯片；所述至少一组音/视频信号分别输入一次选择芯片；切换指令信号与所述一组音/视频信号混合形成混合信号，输入到一组音/视频输入接口，所述切换指令信号用于控制对所述音/视频输入接口的切换动作；所述第一电容对至少一音/视频输入接口所接收的所述混合信号进行分离，分离获得的切换指令信号输入信号处理芯片，所述信号处理芯片根据所述切换指令信号产生多路切换控制信号，分别输出到一次选择芯片和二次选择芯片，一次选择芯片根据接收到的切换控制信号分别在多组音/视频信号间选择一组，所述选中的音/视频信号分别输入二次选择芯片，由所述二次选择芯片根据切换控制信号选择一组音/视频信号输出。

8.根据权利要求7所述的信号切换系统，其特征在于，影音设备用于产生、接收或转换音频和/或视频信号，并输出所述音频和/或视频信号，所述影音设备是数字电视机顶盒、游戏机、光盘播放机、数码相机、数码摄像机或无线调频接收器。

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