基于CPLD的智能拨号报警系统设计

2013-01-17 19:16:15来源: 互联网

    随着经济的发展和生活水平的提高,个人安全和财产安全越来越被人们重视。为了不受到伤害和损失,就需要有安全的报警系统。现在的报警系统多数是以单片机作为主控制器,连线复杂,可靠性和稳定性不高[1-2].针对以上不足,本文利用EDA技术对报警系统进行设计,系统以CPLD芯片作为控制核心,采用VHDL语言硬件描述来实现远程的智能报警,结构和接口简单,工作可靠性高。

1 系统原理和组成

    系统组成框图如图1所示。系统由两部分组成:外围电路和CPLD控制电路。外围电路包括检测电路、语音电路、DTMF拨号电路、摘机/挂机电路、时钟频率电路、电源电路。CPLD控制电路包括电话信号音检测模块、双音多频信号DTMF收发时序模块和摘机/挂机控制模块。外围电路和CPLD控制电路相协同来实现系统的报警。

    系统工作原理:当有人非法进入室内时,检测电路中的传感器便采集到入侵信号,入侵信号会启动摘机/挂机控制模块控制摘挂机电路实现电话摘机。摘机后,电话信号音检测模块识别电话系统的状态是否处于可拨号状态。如果是,则DTMF收发时序模块控制DTMF拨号电路以双音频DTMF方式拨预定的电话号,语音电路播放所要报警的报警信息;否则,通过摘机/挂机控制模块控制挂机电路实现电话挂机,延时后再拨。
 
    系统中检测、DTMF拨号、摘机/挂机等功能使用硬件电路来实现,电话语音识别、DTMF收发时序、摘机/挂机控制等功能使用软件编程来实现。
 
2 系统外围电路

    2.1检测电路

    本系统采用热释电红外传感器P228进行探测[3],检测电路如图2所示。当有人进入时,P288检测到的信号经C11高频滤波直接输入到放大器IC1进行低噪声、高稳定放大。当IC1输出电压高于IC2的基准电压时, IC2也输出高电平,驱动光电隔离器4N25导通,输出入侵信号EN,作为报警系统的启动信号提供给主控电路。


    2.2语音电路

    语音电路用于录制和播放所要报警的语音信号或其他报警信息,相应信息可由用户预先设定并可随时修改。本系统中的语音电路选用语音录放芯片APR9600.录音时外部音频信号经芯片APR9600内部具有自动增益调节的话筒放大器放大,由内部滤波器和采样电路处理后存入专用快闪存储器Flash RAM中。放音时芯片内部逻辑电路从Flash RAM中取出信号,经过一个低通滤波器送到功率放大器,然后经音频功率放大器放大后输送到电话线路上,电路如图3所示。


    2.3 DTMF拨号电路和摘机/挂机电路

    DTMF拨号电路是整个系统的关键部分,它的运行状态决定了系统的可靠性。本系统采用专用双音频解码集成芯片MT8880,MT8880是专门用于处理DTMF信号的专用集成电路,具有接收和发送该信号的双重功能,其电路如图4所示。MT8880以1、2脚IN+、IN-作为DTMF的输入端,对应内部一个差分放大器,可以双端输入,又可单端输入,本电路采用单端输入。8脚是DTMF信号的输出端,主控电路将预先存储的电话号码通过数据线D0~D3送入MT8880内部的数据缓冲器,此时RS和R_W都是低电平,数据写入TDR,再通过内部线路处理,利用D/A变换,在电路选通CS=0时,从8脚输出标准的DTMF信号。MT8880输出的DTMF信号不能直接与电话线连接,因为36 V左右的电话线空载电压极易烧毁MT8880,故在它们之间通过一个放大器与电话线路相接,此放大器可以用运放也可以用分立电路,图4为分立电路。

    摘机/挂机电路主要由Q1、Q2、D1、R12构成,利用Q1和Q2的截止和饱和起到开关作用,从而实现摘机和挂机。
 
    DTMF拨号电路和摘机/挂机电路的工作过程:当需要向电话网发送预先存储的电话号码时,PICK=1,通过D1和R12使Q1和Q2处于饱和状态。从电话线TIP和RING两端来的电压使Q3和Q4得到正常偏置处于放大状态,此时R_W=0.使MT8880的CS=0,芯片被选中,DTMF信号从MT8880的8脚输出,经过R14、C18送到Q3的基极,经Q3、Q4的放大后从电话线路输出,此时发光管LED点亮显示发送状态,平时非发送状态时,PICK=0,Q1、Q2、Q3、Q4处于截至状态,CS=1,MT8880不能被选中,它的8脚内部电路处于高阻抗状态,电路与电话线隔离,不影响正常电话机的使用。接口电路由电话线电压供电,平时36 V左右,工作时为9 V. 2.4时钟频率电路时钟频率电路由555定时器和外接元件R3、RP1、C6构成多谐振荡器,脚2与脚6直接相连,如图5所示。电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,且不需要外接触发信号,利用电源通过R3、RP1向C6充电,以及C6通过RP1向放电端放电,使电路产生振荡,从而在输出端为主控电路提供1.1 kHz的时钟频率。

3 CPLD的系统设计和逻辑仿真

    系统控制核心CPLD的三个控制模块都是采用VHDL语言编程来实现的[4-5],其中电话信号音检测模块DJF1用来检测公用电话网络传递的语音信号,摘机/挂机控制模块DJF2用来控制摘机/挂机电路,实现电话的接通和关断,DTMF收发时序模块DJF3控制DTMF拨号电路自动拨打预先设定好的电话号码。系统的主程序流程图如图7所示。

    系统的工作过程:当红外传感器检测到人体入侵信号EN后,摘机/挂机控制模块启动并产生摘机信号PICK,使摘机/挂机电路进行摘机。摘机后,DTMF收发时序模块将MT8880设置为呼叫处理模式。然后电话信号音检测模块通过对IRQ的计数判别电话音是否为拨号音。如果不是拨号音,则电话挂机,然后再摘机重拨。如果是拨号音,则MT8880设置为DTMF发送模式,同时MT8880拨打预置电话和发送语音报警信号。发出报警信息后延时,电话信号音检测模块检测电话音是否为回铃音。如果是,则延时挂机;如果不是,则挂机重拨。
 
    CPLD芯片采用的是Altera公司的EPM240芯片,该芯片具有片内存储器,系统掉电和复位后不用重新向芯片下载程序就能正常工作。系统设计完成后,对三个功能模块进行逻辑编译、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真,然后将生成的配置文件下载到CPLD芯片。将功能模块进行时序仿真验证,仿真波形如图8所示,可以看到功能模块达到所期望的逻辑功能。

    本文采用CPLD控制核心实现了智能报警系统。由于利用EDA技术进行系统设计,外围器件少、体积小、功耗低、可靠性高。通过修改VHDL源程序就可以增加一些新的功能,提高了设计的灵活性,具有较好的应用前景。

关键字:CPLD

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2013/0117/article_5411.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
CPLD

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 视频监控 智能卡 防盗报警 智能管理 处理器 传感器 其他技术 综合资讯 安防论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved