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基于VHDL语言的智能拨号报警器的设计

发布时间:2020-07-21 17:40:19 阅读: 来源:接头厂家

介绍了以EDA技术作为开发手段的智能拨号报警系统的实现。本系统基于VHDL语言,采用FPGA作为控制核心,实现了远程防盗报警。该报警器具有体积小、可靠性高、灵活性强等特点。 关键词:VHDL语言 FPGA ASIC DTMF 目前,智能拨号报警器大多采用单片机作为控制核心,这种传统设计方法的特点是硬件和软件截然不同,设计中不可相互替代;而且硬件连线复杂,可靠笥较差。 硬件描述语言(VHDL)和可编程ASIC器件的广泛应用第一次打破了硬件和软件的屏障。基于VHDL语言、以EDA技术作为开发手段、采用现场可编程门阵列FPGA(Field Porogrammable Gate Array)作为控制核心实现的与电话线连接的智能拨号远程报警器,与传统设计相比较,不仅简化了接口和控制,提供了系统的整体性能和工作可靠性,也为进一步提高系统集成创造了条件。 1 系统原理及组成系统组成原理框图如图1所示。系统的控制核心是一片FPGA芯片,它由3个功能模块构成:电话信号音识别模块,DTMF收发时序仿真模块和摘机/挂机控制模块。3个模块的功能分别为识别电话系统送来的信号音、控制DTMF拨号电路自动拨号、控制摘挂机电路完成摘挂机操作。

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2 PFGA功能模块设计 智能拨号报警器的控制核心FPGA的三个功能模块皆用VHDL语言编程实现,下面主要介绍FPGA的三个功能模块的设计。 2.1 电话信号音识别模块JUDGE 信号音判断的实现原理是:由于电话系统信号音的拨号音、回铃音和忙音的音源频率均为450Hz(±25Hz)的正弦波,只是断续比不同且在时间上有明显的差异(拨号音为450Hz±25Hz连续信号,忙音为 0.35s通0.35s断,回铃音为1s通4s断)。要判断信号音,首先应将处理DTMF信号的MT8880芯片设置为呼叫处理模式,使电话呼叫过程中的各种信号音经MT8880滤波、限幅后得到方波,并由MT8880的IRQ端输出。然后对MT8880输出的IRQ信号计数5秒,拨号音的计数下限为(450-25)×5=2125,计数上限为(450+25)×5=2375,即计数范围为2125~2375。同理,忙音的计数范围为 1041~1212,回铃音的计数范围为425~475,无信号音的计数应为零。但在实际编程中,需要考虑一定的计时计数误差,并且使程序简化,因此采用不同信号音相邻计数界限的中间值为区分不同的信号音。同时,为合理利用FPGA硬件资源,中间值应尽量选为2的n次方(整数)。最后设定为计数值大于 1792为拨号音,在1024~1791之间的忙音,在256~1023之间的回铃音,小于255为无信号音。 基于此原理设计的信号音识别模块JUDGE如图2所示。

CLK为时钟信号输入端;IRQ与MT8880芯片的IRQ输出端相连接,是IRQ信号的计数输入端;PICK是摘机信号输入端;BUSY为电话忙状态标志信号输出端;DIAL是拨号使能信号端。该模块的功能为:在摘机信号PICK产生大约1s后,即 MT8880芯片被设置为呼叫处理模式后启动该模块。在该模块的内部,设置了两个计数器。一个为对CLK时钟信号进行计数,产生5s控制信号;另一个对 IRQ送来的脉冲进行计数。两个计数器由摘机信号PICK启动,5s后判断第二个计数器的计数值。如果计数值大于1792,则说明电话交换机系统处于可拨号的状态,DIAL置为有效、BUSY置为无效,以触发DTMF收发时序仿真模块进行拨号操作。否则,电话处于不可拨号的状态,DIAL无效、BUSY有效,驱动摘/挂机模块产生挂机信号。拨号音识别的部分VHDL程序如下: process(irq,pick,stop) variable cnt:integer; constant lm_1792:integer:=1792; begin if(pick=‘0’); dial=‘0’; cnt:=0;

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