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视频字符叠加器在收银系统中的应用

作者: bb彩票网(430074)孙一兵
摘要:提出一种新型的视频字符叠加器的应用方案,采用RS-232通讯方式,采集POS机的交易信息,并叠加到视频图像中,该方案已应用在新加坡超市收银系统中。
关键词:UPD6453  POS机 字符叠加器 RS-232串行通信
基于POS机的收银系统在社会生活中有着广泛的用途,像大型超市、量贩店、仓储式销售店等,而且这些场所普遍安装了监控系统。但这两大系统之间缺乏联系,有关交易信息无法实现共享。视频字符叠加器可以初步解决这个问题,本文提出了一种视频字符叠加器使用方案,它用一台嵌入式设备,采用RS-232串行通信协议,采集POS机的交易信息并叠加到该POS机的监视图像上,在不改变任何硬件电路的情况下,实现了收银机交易信息的共享,便于商家的管理。
1.视频字符叠加器设计方案
由于POS收银机采用RS232通讯接口传送数据,因此本方案采用RS-232接口,用嵌入式字符叠加器作为控制主机,采集POS收银机发出的数据。单片机接收字符数据并存入字符存储器中,以此来实现交易信息的显示。在功能方面,字符叠加器可设置显示的行数,所支持的POS机的型号,显示字符的亮度及边框等功能。
2 .OSD芯片简介
OSD(On Screen Display)专用集成电路芯片是专门为在屏幕上显示字符设计的,本方案选用UPD 6453是NEC公司生产的OSD芯片,它能和各种单片机一起来设计字符叠加器,使用方便。UPD6453在功能上比较强大,其内部不但提供240个字节的字模,而且还提供16个字符的RAM空间以供用户填入自定义字符,这就为汉字显示提供了可能,并且UPD6453支持彩色字符,背景色、边缘色以及字符本身的颜色均有7种,因此在颜色控制上,较其他的OSD芯片为用户提供了更多的选择。
2.1 OSD芯片主要特点
     ·显示字符数为12行24列共288个字符;
     ·字模:固化240个字符;16个RAM单元自定义;
     ·字符大小共有1H,2H,3H和4H种;
     ·字符颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种;

     ·字符背景颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种;
     ·字符背景显示方式:3种;
     ·字符点阵:12(水平)×18(垂直)点;
     ·显示位置控制:水平、垂直、行间距可调;
     ·闪烁:可选择ON/OFF两种闪烁状态。闪烁比为1:1,闪烁比为1:1,闪烁频率可在1Hz、2Hz、0.5Hz中任选;

    ·视频制式:NTSC/PAL;
     ·可与单片机直接接口,带有3位串行输入接口;
     ·封装形式:DIP-20
2.2 OSD芯片内部功能结构
UPD6453由串行输入控制单元、同步分离电路、视频信号输入单元、VRAM、字符存储器单元、模拟开关以及时钟振荡器七个主要部分组成,其内部功能结构框图如图1所示。


2.3 编程命令
UPD6453的控制命令分为单字节指令、双字节命令和连续指令,采用8位串行输入形式。单片机通过CS、CLK和DATA对UPD6453进行控制。控制命令主要是对其内部的VRAM和寄存器进行设置,包括设置需要显示的字符、字符和字符背景的景色的颜色、字符大小、字符点阵输入、屏幕背景颜色、视频信号制式以及字符显示的位置等。
UPD6453控制命令列表:


命令类型 主要功能
显示控制 确定是否允许显示字符、字符的闪烁频率,及控制LC振荡的停振和起振
背景控制 确定背景的类型(无背景、字符边缘背景、字符块背景、全屏幕背景)
背景颜色控制 确定背景的颜色(有7种颜色选择)
视频RAM复位 此时晶振起振,视频RAM写模式,字符的颜色、大小等为默认设置
显示块位置控制 用来确定12行24列的字符显示块离屏幕最上端、最左端的距离
显示字符行、列地址控制 确定字符在12行24列的显示块中的行列位置
字符大小、平滑控制 确定每一行字符的显示大小,以及用多倍显示时是否采用字符的平滑措施
字符RAM写地址控制 uPD6453内部提供16个字符的RAM空间,每个字符为12×18点阵,该命令用来确定将点阵数据写入RAM空间中第几个字的第几行(一共18行),写完一行,行地址自动加1,写完一个字,字地址自动加1
字符RAM写数据控制 确定需要写入RAM空间的一行12个点的点阵数据
显示字符控制 确定芯片uPD6453的256个字符(包括固化的240个字符以及16个自定义字符)中哪个字符送出显示,以及该字符的显示颜色和是否闪烁

3.POS机数据采集及字符显示模块的硬件设计
POS机具有RS232的数据输出口,输出的数据协议由POS机厂商提供。目前市场上常见的POS机品牌有夏普、CASIO、EPSON等。数据采集应用MAIX232芯片和单片机的通讯口连接,通过软件采集POS机的交易数据。
字符显示模块的硬件电路如图2所示。UPD6453需要外加字符点阵存储器,其中存放的是UPD6453可以识别的待叠加字符的点阵(12×12点阵),根据POS机发送的数据,CPU 读取字符存储器中的点阵并写入UPD6453的16个显示RAM中,再显示在屏幕上。

 
另外,还需要外加同步分离电路将输入视频信号的行、场同步信号送给UPD6453,以此来保证视频信号与字符信息的同步。输入的复合视频信号经过视频放大电话将电压由1Vp-p(峰峰值)转换为2Vp-p(峰峰值)后,再送至UPD6453的视频信号输入端,而从UPD6453的视频信号输出端输出的电压为2Vp-p(峰峰值)的复合视频信号要将其电压转换为1Vp-p(峰峰值)后,再送至显示设备。
4.视频字符叠加器的软件设计
软件主要包括系统复位初始化模块、串行通信模块和字符显示模块。由于本方案的关键技术在于通过嵌入式字符叠加器将从POS机接收到的字符数据采集转换后,来实现任意字符的叠加,因此串行通信模块是整个软件的核心。
串行通信程序所要完成的任务是采集POS机传过来的数据并进行转换,它包括两方面:一方面是89C52单片机的通信程序,另一方面为转换程序。
单片机89C52采用MCS51系列的汇编语言编程,程序框图如图5所示。它的数据通信由串行口完成,定时器1作为波特率发生器,其工作方式设置为方式2,串行口设置为工作方式1。数据的转换程序是根据数据的协议,转换成字符数据,根据字符的数据计算出点阵的地址,读出点阵数据并写入UPD6453的RAM中,字符显示模块完成数据的显示。
本文提出了方案可以方便的实现POS机交易信息的叠加,此方案已成功地应用在新加坡超市收银系统中,设备运行稳定,性能良好。
5.总结
本文介绍的字符叠加器在收银机中的使用属于字符叠加应用的新兴领域,目前在东南亚一带使用较为广泛,而在国内还属于待开发的市场。该产品和监控系统联合起来使用,给管理带来很大的便利,市场前景十分的广阔。