CN1046072C - 多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统 - Google Patents

多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统 Download PDF

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提供一种多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统，含具有频率合成数字调谐PIP控制的单片机主控制器及控制信号识别、整机电源保持控制、电源上电复位控制、外存数据保存控制、频率合成数字调谐F.S1(PLL1)/F.S2(PLL2)转换和AV信号选择切换电路。仅1套单片微机控制系统和1个遥控器，即实现双高频电视和画中画的遥控和数字调谐，可实现模块化并于国产机实现接口。

Description

多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统
本发明涉及一种电视接收机的遥控与调谐装置。
附加有画中画(本丈及图中有采用PIP表示，下同)功能的彩色电视机对VHF和UHF的地上电视广播和外接视频输入1、2的任何一个信号源均可实现主、子画面的自由组合；可搜索除主画面以外的其它信号源，以获知有关的图像信息；可用耳机监听子画面的伴音。
主、子画面的信号均可作高频调谐，并受控于同一遥控系统的双高频画中画(PIP)彩色电视机已得到应用。已有的双高频画中画彩电系统利用两片微机和两套控制系统完成对多高频头的射频画中画控制。另外附有卫星电视广播接收和视频PIP的彩色电视机，通常使用3套遥控、数字调谐系统和相应的3个遥控器(如彩电、外接视音频设备、卫星接收单元)，至少也得2套才能实现控制。
在“新型彩电IC技术交流会”(机电部电子器件工业公司主办，北京，1992-11.)上日本三菱公司推出由两片CPU组成的双高频画中画彩电控制系统，但由于使用两片单片机作控制器，价格昂贵，未能达到预期的市场效果。
本发明的目的在于提供一种采用一片单片微型机实现多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统，它具有如下功能：实现双高频头电视广播接收、画中画的遥控和数字调谐；只需用一个遥控器，即能实现原需2套遥控系统和两个遥控器的功能(例如彩电和录象机2套系统)；能实现模块化和国产机型彩电接收机的接口技术，构成新型多功能彩电接收机等。
本发明包括具有频率合成数字调谐PIP控制的单片微机主控制器、控制信号识别电路、整机电源保持控制电路、电源接通置复位控制电路、外存数据保持控制电路、第一套频率合成数字调谐(本文及图中采用PLL1表示，下同)和第二套(本文及图中采用PLL2表示，下同)频率合成数字调谐的转换控制电路和音频视濒信号的选择切换控制电路。
控制信号识别电路包括两微分电路、与非门、反相器、双稳电路和单稳多谐振荡器。两微分电路分别与主控制器的画中画的子画面显示开关和子画面静帧引脚连接，微分电路的输出经与非门后输出的控制信号其中一路经反相器和双稳电路后输出的Q信号送至音频和视频信号的选择切换控制电路，另一路经单稳多谐振荡器送至整机电源保持控制电路和外存数据保持控制电路。输入端与主控制器的PIP的子画面显示开关脚连接的微分电路其输出还送至第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路的输入端。
整机电源保持控制电路包括双向模拟开关、加法器、整流滤波和整机电源控制电路，双向模拟开关分别与控制信号识别电路的单稳多谐振荡器的输出端以及主控制器的“键扫描入”和“键扫描出”脚连接，加法器的输入端分别与控制信号识别电路的单稳多谐振荡器的输出端以及主控制器的电源开关控制脚连接。
电源接通置复位控制电路包括RC充电延迟电路、与非门、双向模拟开关和单稳多谐振荡器，RC充电延迟电路的输出与+5V电源依此经与非门、双向模拟开关、单稳多谐振荡器后接入电源接通维持电路，所说的电源接通维持电路是指上述的键盘电源接通控制电路、外存数据保持控制电路和整机电源保持控制电路。
外存数据保持控制电路包括反相器、双向模拟开关和E2PROM(电可擦除可编程只读存储器)，来自控制信号识别电路单稳多谐振荡器的信号由反相器经双向模拟开关后与E2PROM的片选(CS)端连接；E2PROM的芯片使能(CE)端与主控制器E2PROM的编写控制端连接，E2PROM的串行时钟(SCL)端、串行数据(SDA)端与与主控制器E2PROM的通信和频率合成数字调谐锁相环的通信端连接。双向模拟开关还与主控制器的E2PROM编写控制端连接。
第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路包括两路反相器、射随器和双向模拟开关组，控制信号识别电路的PIP子画面显示开关信号的微分电路输出送至其中1个反相器，反相器的输出一路经射随器分别送至3个双向模拟开关后，分别送至所述的第一套频率合成数字调谐的锁相环路、主控制器的锁相环路的锁定端和遥控/数字调谐系统板。反相器的另一路输出依次经另一反相器、射随器也分别送3个双向模拟开关后分别送至所述的第二套频率合成数字调谐的锁相环路、主控制器的锁相环路的锁定端和遥控/数字调谐系统板。
分别与所述的第一套频率合成数字调谐锁相环路和所述的第二套频率合成数字调谐锁相环路连接的双向模拟开关还与主控制器的锁相环使能端连接；
音频视濒(AV)信号的选择切换控制电路包括4组缓冲输入级、2线-4线译码器和8个模拟开关组成，第1、2组缓冲输入级分别与主控制器的PIP子画面显示开关端和控制信号识别电路的双稳电路Q信号输出端连接，缓冲输入级的输出分别经第1、2组2线-4线译码器后分别送至模拟开关。第1、2组模拟开关的输入端分别与双高频头的视濒、音频信号连接，第1、2组模拟开关输出的高频头主画面的视频、音频信号与未经第1组模拟开关的外接视频信号(本丈及图中采用VTR表示，下同)送至第3组模拟开关并输出主画面视频、音频信号。第3组缓冲输入级的输入端与主控制器的主画面信号源选择端连接，而输出信号经2线-4线译码器后输入第3组模拟开关。第1细模拟开关输出的双高频头的视频、音频信号以及外接音频信号送至第4组模拟开关并输出子画面视濒与音频信号。第4组缓冲输入级与主控制器的子画面信号源选择端连接，而输出信号经2线-4线译码器后输入第4组模拟开关。
本发明与已有的多功能彩色电视机的遥控、数字调谐系统相比，具有如下突出的实质性特点和显著的技术进步。
本发明利用了一块单片微型计算机作控制器即组成一套遥控/数字调谐系统，对双高频头的电视广播接收和画中画进行锁相环路频率合成数字调谐、遥控，而通常使用两片单片微型机的两套遥控、数字调谐系统，价格昂贵，没有达到预期的市场效果。
本发明能将地面电视广播的两套电视节目2个高频电视信号同时受控，只需一个遥控器，即能实现已有技术中至少需要2套遥控系统和2个遥控器才能实现的功能。同时也能实现对PIP的控制即母子画面切换；多种信号源的组合切换；子画面的屏幕尺寸切换；子画面位置的切换，画面活动和静帧控制等。
本发明采用与μPD17053具有频率合成数字调谐PIP控制的4位单片微机配套，故具有中文在屏显示，全制式选择，模拟量扩展，双伴音、立体声、环绕声，外接AV接口等先进控制功能。
本发明的系统可实现模块化，并与现有国产机型的彩电实现接口，从而实现高档多功能彩电的更新换代，且成本低，技术附加值较高。
图1为本发明的组成方框图。
图2为控制信号识别电路、电视机整机电源的保持控制电路、电源接通置复位控制电路、外存数据保存控制电路、所述的第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路原理图。
图3为音频、视频(AV)信号选择切换控制电路原理图。
图4为IC4052的方块组成和相应的引脚。
以下将结合附图对本发明作详细的说明。
如图1所示，本发明采用附有频率合成数字调谐PIP控制的μPD17053型或M37102M8-503SP单片微型计算机作为主控制器(1)。
控制信号识别电路是利用主控制器的画中画的子画面显示开关和子画面静帧端的输出信号进行信号识别处理，实现如下的逻辑控制：电视机整机电源保持，外存数据保持，频率合成和电压合成状态的转换，音频和视濒信号的选择切换信号的产生等。主控制器的PIP的子画面显示开关和子画面静帧端的信号分别经微分电路(2,3)输出至与非门(4)。微分电路(2)的输出还送至所述的第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路(19)的输入端。与非门(4)的输出控制信号其中一路经反相器(5)和双稳电路(6)后输出的Q信号送至音频视频(AV)信号的选择切换控制电路。[见图1中的射随器(44)]；另一路经单稳多谐振荡器(10)送至整机电源保持控制和外存数据保存控制电路。参见图2，2输入端4与非门IC14011的引脚1输入PIP的子画面显示开关(on)信号(经微分电路)[注：本说明中各图表中表示的“on”信号均指本信号]，引脚2输入PIP的子画面静帧信号(也经微分电路)，则与非门输出(引脚3)Q= A* B (子画面显示开关)* (子画面静 帧)的控制信号[注：本说明及各图表中表示的“Q”信号均指本信号]。若PIP的子画面显示开关信号为高电平“H”(即子画面显示开关接通，用“on”表示)，PIP的子画面静帧信号也为高电平“H”(即子画面静帧)，则输出为低电平“L”。当子画面显示开关信号为“off，即无PIP静帧时，即可控制频率合成数字调谐和电压合成数字调谐状态的转换；当子画面显示开关信号为“on”时，即有PIP时，子画面显示开关信号和子画面静帧信号各自起作用，从而实现一键两用，故可不增加遥控键而实现多功能控制。子画面静帧信号为高电平(“H”)静态时，芯片使能端CE变为“L”电平，则失去PIP。当CE端上升为“H”电平时，则处于PIP状态。
反相器(5)的输入端以及单稳多谐振荡器(10)分别与控制信号识别电路的与非门(4)输出控制信号连接，反相器(5)的输出经双稳电路再到射随器(44)。单稳多谐振荡器(10)的输出还分别与整机电源保持控制电路的双向模拟开关(14)、加法器(13)以及外存数据保存控制电路的反相器(17)连接。
整机电源保持控制电路包括双向模拟开关(14)、加法器(13)、整流滤波和整机电源控制电路(15)。双向模拟开关分别与单稳多谐振荡器(10)的输出端以及主控制器的“键扫描入”(59脚)和“键扫描出”(52脚)连接。加法器(13)的输入端分别与单稳多谐振荡器(10)的输出端以及主控制器的电源开关控制脚(21脚)连接。
整机电源控制端 Power为主控制器的引脚21，当电源关断时，引脚21输出为“L”低电平，屏幕上无画面，当主控制器引脚13的主电源CE端为“L”低电平时，也导致引脚21失电，同样不出现电视画面。
参见图2，当PIP子画面显示接通开关和静帧控制端均为“H”高电平时，IC3555的引脚3输出“H”高电平，利用此高电平信号来保持整机电源继电器的接通状态。当μPD17053的芯片使能端CE变成低电平时，将会使整机电源控制端 Power引脚21失电；而当CE端变为“H”高电平时， Power端的引脚21不能自动变为高电平“H”，只有通过闭合键电源，才能使21脚的电平变高。基于上述分析，将IC4 4066的引脚1、2与键盘电源(即μPD17053的引脚52、59)并联，然后在IC4的引脚13加上来自IC3引脚3的“H”高电平信号，使得当PIP的子画面开关接通(on)显示并且静帧时，用其控制IC4引脚1、2闭合。
当 Power端为“L”低电平关断时，来自IC3引脚3的“H”高电平信号经D3、C9整流滤波，在C9形成的电压维持BG1导通，从而使整机电源控制继电器J维持闭合，即保持屏幕上画面不丢失。
电源接通置、复位控制电路的作用是每次接通电源时，使整机选台的数字调谐都处于电视的频率合成状态，还必须保证电源接通时不引起其它功能的紊乱和失控，即必须保证电源接通时IC3(参见图2)的引脚3处于初始低电平状态。因为本系统中的键盘电源接通控制和外存数据保存控制以及整机电源保持控制均从属于IC3的状态控制。
为保证整机电源接通之后不失电，单稳多谐振荡器(36)IC3引脚4在电源接通时应为低电平“L”，才能使状态不翻转。其控制逻辑如下：与非门(34)IC1的引脚13接电源(29)VDD为“H”高电平，引脚12接到RC充电延迟电路(33)的C3，由于VDD通过R3C3充电，有一定的时间常数，故电源接通时，引脚13为高电平，引脚12为低电平。因为电容的状态不能突变，故与非门的引脚11输出为高电平，它加到双向模拟开关(35)IC44066的引脚12，接通引脚11和10(接地引脚)的模拟开关，从而使IC3555的引脚4接地，即IC3 555被强制复位，保证状态不翻转。若状态翻转，则电源接通后就马上失电，而无法开机。
单稳多谐振荡器(36)IC3引脚3输出控制电源接通维持电路，其中包括键盘电源接通控制电路、外存数据保存控制电路和整机电源保持控制电路。
外存数据保存控制电路包括反相器(17)、双向模拟开关(18)和E2PROM(8)。
参见图2，来自电源接通置、复位电路的IC3555引脚3的信号(“H”电平)经反相器T输出“L”电平，由IC64066的引脚13输入双向模拟开关，IC6的引脚1与E2PROMμPD6252的CS连接，引脚2与主控制器的E2PROM编写控制引脚39连接。
用主控制器引脚40输出的芯片使能(CE)信号去控制E2PROM的CE端，引脚39和E2PROM的引脚7的两个片选(CS)端相连接，实现片选信号传送；引脚41的串行时钟(SCL)传送给E2PROM的SCL端；引脚42与E2PROM的引脚5串行数据(SDA)端相连，实现两者的数据转送。
当μPD17053的引脚13的CE端主电源的电平由低电平变高时，芯片将复位，进行初始化，控制程序将从零地址开始执行，则选台的数字调谐将从第1频道位置开始，并将E2PROMμPD6252所存储的数据传给主控制器的RAM。
为了避免出现上述芯片复位所产生的状态变化过程，在CE变成低电平期间，确认检测初始状态，如初始状态不变化，就将RAM中存储的选台电压和波段切换数据“复制”到μPD6252，故在CE变成“L”电平期间，应把不易失性存储器μPD6252的片选(CS)端置成低电平“L”，不让μPD6252芯片工作，则可实现保护μPD6252所存储的调谐电压和波段切换数据。
第1套和第2套频率合成数字调谐的转换控制电路包括两路反相器(19、24)、射随器(20、25)和双向模拟开关组(21-23、26-28)。
频率合成数字调谐“1”和“2”的切换如图1所示，第1套和第2套频率合成数字调谐的锁相环集成块均采用TD6358P(在频率合成高频头中)。来自频率合成高频头IC(TD6358P)引脚20的锁住输出信号输入到主控制器相应的锁定端，当该锁定端为高电平时为频率合成数字调谐的锁住状态，如该端为低电平，则为频率合成数字调谐的非锁住状态。
第1套和第2套频率合成数字调谐的转换是通过切换串行数据(SDA)、串行时钟(SCL)和使能(ENABLE)3组数据来实现的。在频率合成数字调谐状态时，是使TD6358P输出频道的相关数据，从引脚11-13输出VHFL、VHFH和UHF的波段切换信号，从引脚9输出相位检波后的选台调谐电压。将μPD17053选台以后的频道数据加以锁存，同时可输出标准频道的数据。当PIP的子画面显示关断时，将串行数据、串行时钟和使能3组数据传递给频率合成数字调谐的锁相环IC8(TD6358P)。
参见图2，利用PIP子画面显示的开(on)/关(off)对第一套和第二套频率合成数字调谐的锁相环IC8和IC9的通断状态进行切换。当PIP的子画面显示为接通(on)时，(C)点的信号为高电平，所以IC5六非门4069的引脚1也为高电平；当PIP的子画面显示为关断(off)状态时，IC5的引脚2为高电平，使得双向模拟开关IC64066的引脚12和IC74066的引脚12、13均为高电平，所以IC6的引脚10和11开关接通，IC7的引脚10和11以及IC7的引脚1和2开关均接通。由于来自μPD17053引脚63的输入信号是接到IC7的引脚10和9，引脚59的锁相环锁定信号是接到IC7的引脚2和3，而引脚38的芯片使能信号是加到IC6的引脚10和9，所以μPD17053就可以使第1套频率合成数字调谐的锁相环IC8-TD6358P(在频率合成的高频头中)，实现第1套频率合成的数字调谐。
当PIP子画面显示为接通(on)时，IC5的引脚2为低电平，则上述各种状态全部转换，则μPD17053就可以使第2套频率合成数字调谐的锁相环IC9(也在频率合成的高频头中)，实现第2套频率合成的数字调谐。
音频、视频(AV)信号的选择切换控制电路包括4组缓冲输入级(45,48,51,54,)、2线-4线译码器(46,49,52,55)和8个模拟开关(47,50,53,56)组成，缓冲输入级(45,48)之前设射随器(44)。
参见图3，通过此电路的选择控制，可实现主、子画面3套节目的选择控制，其3套信号源包括双高频头通过第一套和第二套频率合成数字调谐接收的地上广播电视节目2套和通过外接音频视频(AV)设备播放的电视节目。
IC12-IC15全部使用4052，它是CMOS双4选1数据选择器/4路数据分配器，由缓冲输入2线-4线译码器和8个模拟开关组成(如图5所示)，输入到IC12和IC13引脚9和10的输入控制信号是来自主控制器PIP子画面显示开关信号和控制识别信号电路的双稳电路输出的Q信号。输入到IC14引脚9、10的输入控制信号是来自μPD17053引脚43、44的主画面图像输入转换的输出信号。输入到IC15引脚9、10的输入控制信号是来自μPD17053引脚49、50的子画面图像输入转换的输出信号。
表1给出3套信号源的状态对应情况。
表2为IC4052的真值表。
表1
        TV状态       主画面       子画面
   状态  on  Q 状态  44  43 状态  50  49
    TVTV/PIP  010  110 TV视1视2  010  001 TV视1视2  010  001
表2
          输入        输出通道
    S     B     A
    00001     0011Φ     0101Φ     1D0/Q0,2D0/Q01D1/Q1,2D1/Q11D2/Q2,2D2/Q21D3/Q3,2D3/Q3无
注：“Φ”表示无高低电平变化，无意义。

Claims (2)

1．一种多套频率合成数字调谐和画中画的控制系统，包括由单片微机组成的主控器，其特征在于：
(1)、所说的主控制器由附有频率合成数字调谐PIP控制的单片微型计算机组成；
(2)、还包括有控制信号识别电路、整机电源保持控制电路、电源接通置复位控制电路、外存数据保存控制电路、第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路和音频视频信号的选择切换控制电路；
(3)、所说的控制信号识别包括两微分电路、与非门、反相器、双稳电路和单稳多谐振荡器，两微分电路分别与主控制器的画中画(PIP)的子画面显示端和子画面静帧引脚连接，微分电路的输出经与非门后输出的控制信号的其中一路经反相器和双稳电路后输出的Q信号送至音频视频信号的选择切换控制电路，另一路经单稳多谐振荡器送至整机电源保持控制电路和外存数据保存控制电路，输入端与主控制器PIP的子画面显示开关端连接的微分电路，其输出还送至所述的第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路的输入端；
(4)、所说的整机电源保持控制电路包括双向模拟开关、加法器、整流滤波和整机电源控制电路，双向模拟开关分别与信号识别电路的单稳多谐振荡器的输出端以及主控制器的“键扫描入”和“键扫描出”脚连接，加法器的输入端分别与控制信号识别电路的单稳多谐振荡器的输出端以及主控制器的电源开关控制脚连接；
(5)、所说的电源接通置复位控制电路包括RC充电延迟电路、与非门、双向模拟开关和单稳多谐振荡器，RC充电延迟电路的输出与+5V电源依次经与非门、双向模拟开关、单稳多谐振荡器后接入电源接通维持电路，电源接通维持电路包括键盘电源接通控制电路、外存数据保存控制电路和整机电源保持控制电路；
(6)、所说的外存数据保存控制电路包括反相器、双向模拟开关和E2PROM，来自主控制器控制识别电路单稳多谐振荡器的信号由反相器经双向模拟开关后与E2PROM的CS端连接，E2PROM的CE端与主控制器E2PROM编写控制端连接，E2PROM的SCL端、SDA端与主控制器的E2PROM通信和频率合成数字调谐的锁相环集成电路通信端连接，双向模拟开关还与主控制器的E2PROM编写控制端连接；
(7)、所说的第一套和第二套频率合成数字调谐的转换控制电路包括两路反相器、射随器和双向模拟开关组，控制信号识别电路的PIP子画面显示接通信号的微分电路输出送至其中1个反相器，反相器的输出一路经射随器分别送至3个双向模拟开关后分别送至所述的第一套频率合成数字调谐的锁相环路、主控制器的锁相环路的锁定端和遥控/数字调谐系统板；反相器的另一路输出依次经另一反相器、射随器也分别送3个双向模拟开关后分别送至所述的第二套频率合成数字调谐的锁相环路、主控制器的锁相环路的锁定端和遥控/数字调谐系统板；分别与所述的第一套锁相环路和所述的第二套锁相环路连接的双向模拟开关还与主控制器的频率合成数字调谐的锁相环的使能端连接；
(8)、所说的音频视频信号的选择切换控制电路包括4组缓冲输入级、2线-4线译码器和8个模拟开关组成，第1、2组缓冲输入级分别与主控制器画中画子画面显示开关端和控制信号识别电路的双稳电路Q信号输出端连接，缓冲输入级的输出分别经第1、2组2线-4线译码器后分别送至模拟开关，第1、2组模拟开关的输入端分别与双高频头的视频、音频信号连接，第1、2组模拟开关输出的高频头主画面的视频、音频信号与未经第1组模拟开关的外接视频信号送至第3组模拟开关并输出主画面视频、音频信号，第3组缓冲输入级的输入端与主控制器的画面信号源选择端连接，而输出信号经2线-4线译码器后输入第3组模拟开关，第1组模拟开关输出的双高频头的视频、音频信号以及外接音频信号送至第4组模拟开关并输出子画面视频与音频信号，第4组缓冲输入级与主控制器的信号源选择端连接，而输出信号经2线-4线译码器后输入第4组模拟开关。
2．如权利要求1所述的多套频率合成数字调谐和画中画控制系统，其特征在于所说的主控制器由μPD17053型或M37102M8-503SP单片微机组成。
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