摘 要

科技日益革新的今天，人们的生活越来越丰富多彩，与此同时，公共安全、消防和应急行业所面临的紧急救援和救灾等紧急事件也越来越多，民众对于救援人员反应能力和应急救援能力的要求也越来越高。因此，除了要建立一套满足人们日常生活用的通信系统外，还需要建立一套可以适应各种紧急情况的应急通信指挥系统，以实现各种恶劣环境条件下的通信保障，切实确保人民的生命财产安全。应急通信指挥车是应急通信系统的重要一环，在应急通信指挥车中，由于受系统空间的限制，为了实现多个设备的集中显示和操控，需要利用KVM切换技术，以提高空间利用率。

本文基于单片机STC89C51设计了一款8选1 KVM切换器，该切换器的硬件部分采用了模块化处理，设计了VGA切换模块、RGBHV放大驱动模块、RS232转USB模块等，编写了主控部分状态切换的程序，通过按键或键鼠控制单片机进行设备切换，通过数码管显示此时选中的主机号，并完成了原理图的绘制。再次，在KVM切换系统的基础上，分析了影响图像质量的因素及解决办法。整体系统操作简便，并可在正常环境中稳定工作。

关键词：应急通信；KVM切换；STC89C51

Abstract

Today, with the increasingly innovative technology, people's lives are becoming more and more colorful. At the same time, there are more and more emergencies such as emergency rescue and disaster relief in the public safety, firefighting and emergency industries. The public's ability to respond to emergency personnel and emergency response The requirements for rescue capabilities are also getting higher and higher. Therefore, in addition to establishing a communication system that satisfies people's daily lives, it is also necessary to establish an emergency communication command system that can adapt to various emergencies, so as to realize communication protection under various harsh environmental conditions and effectively ensure the people's Life and property safety. The emergency communication command vehicle is an important part of the emergency communication system. In the emergency communication command vehicle, due to the limitation of the system space, in order to realize the centralized display and control of multiple devices, it is necessary to use the KVM switching technology to improve the space utilization rate.

This article designs an 8-to-1 KVM switch based on the single-chip microcomputer STC89C51. The hardware part of the switch uses modular processing. The VGA switch module, RGBHV amplifier drive module, RS232 to USB module, etc. are designed. The switching procedure is to control the single-chip microcomputer to switch the device through the buttons or keys, and display the host number selected at this time through the digital tube, and the schematic drawing is completed. Thirdly, on the basis of KVM switching system, the factors that affect the image quality and the solutions are analyzed. The overall system is easy to operate and can work stably in a normal environment.

Key words：Emergency communications；KVM switch；STC89C51

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文主要内容 2

第2章 KVM切换器设计原理 3

2.1 KVM切换器基本工作原理 3

2.2 KVM切换器各模块设计原理 3

2.2.1 稳压电源模块 4

2.2.2 USB转换模块 7

2.2.3 VGA信号切换模块 8

2.2.4 RGB信号放大模块 10

2.2.5 静电保护 11

第3章 方案论证 13

3.1 主控单片机芯片 13

3.2 稳压电源设计方案 14

3.3 USB转换模块设计方案 15

3.4 VGA切换开关设计方案 17

3.4.1 2选1多路选择器MAX4885 17

3.4.2 3-8译码器功能简介 19

第4章 KVM切换器硬件设计 21

4.1 按键切换 21

4.2 七端数码管状态显示 21

4.3 VGA切换电路 22

4.4 直流稳压电源电路 24

4.5 USB/RS232转换电路 25

4.6 单片机整体外围电路 25

第5章 电路设计中的注意事项 27

5.1 信号带宽 27

5.2 EMC设计 27

5.3 接地问题 28

第6章 总结 29

参考文献 30

附录 31

致谢 32

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

当下，随着自然灾害的不断发生以及人们安全意识的普遍提高，人们对于自身的生命财产安全愈发重视，应急抢险等领域面对的救援问题越来越严峻。随着科技水平的提高，人类慢慢地从自然演变到逐渐地把握自然规律并利用自然规律，利用科技水平不断地提高自我保护的能力。本文研究的内容正是在应急通信的背景下提出的。应急抢险行动面临的环境问题往往十分恶劣，这时良好的通信设备是行动可以成功开展的重要一环。在救援行动的环境中，行动空间一般都很有限，这时使用KVM切换器可以显著节省设备空间，避免因通信设备的问题而给救援行动造成麻烦。

在应急救援的过程中, 应急通信车辆的临场应变能力非常重要。应急通信指挥车中，由于受系统空间的限制，要想实现多设备的集中显示和操控，需要利用到KVM切换技术，提高空间利用率，避免因设备过于冗多造成资源浪费。

KVM切换技术在实际生活已得到普遍应用。例如在电视广播行业中，录制节目时所需的主机远不止一台，这时如果每台主机都配一套控制设备，拍摄时将会有大量设备混杂在一起，造成空间资源的浪费。除此以外，对于在外景拍摄的节目，设备过于繁多也会使得工作人员在搬运这些设备时相当不便，不但造成了空间资源的浪费，还造成了人力资源的浪费，大大增加拍摄的成本。KVM技术不仅利用在民用行业，诸多军事活动也会用到该技术。例如军队的军事演习、新型武器的研发与测试等等。此外，用户还可以利用KVM技术在互联网中控制多台服务器，基于数字IP地址，通过数字交换机连接到远程主机设备对其进行控制，该系统可以满足终端用户同时访问数百台或更多台服务器的需求，然后通过KVM系统从一个中心点在不同位置实现多点服务器有效控制。

1.2 国内外研究现状

光纤KVM设备是当前控制室行业中最先进的技术。无论在在国家军事活动、或是在电视广播、机场空中管制等民用领域，那些决定国民生计的关键领域的所有重要用户，都使用了以光纤KVM为主要技术的合作管理系统。

光纤KVM座席合作管理系统的价值不仅在于提高工作人员的效率，降低人力资源的成本，还可以为其提供舒适的工作环境。此外，这种系统的利用还可以提高主控制台数据的可靠性，并且保证全年无休的操作安全。