基于VHDL語(yǔ)言的智能撥號報警器的設計

介紹了以EDA技術(shù)作為開(kāi)發(fā)手段的智能撥號報警系統的實(shí)現。本系統基于VHDL語(yǔ)言，采用FPGA作為控制核心，實(shí)現了遠程防盜報警。該報警器具有體積小、可靠性高、靈活性強等特點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：VHDL語(yǔ)言 FPGA ASIC DTMF

　　目前，智能撥號報警器大多采用單片機作為控制核心，這種傳統設計方法的特點(diǎn)是硬件和軟件截然不同，設計中不可相互替代；而且硬件連線(xiàn)復雜，可靠笥較差。

　　硬件描述語(yǔ)言（VHDL）和可編程ASIC器件的廣泛應用第一次打破了硬件和軟件的屏障。基于VHDL語(yǔ)言、以EDA技術(shù)作為開(kāi)發(fā)手段、采用現場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA（Field Porogrammable Gate Array）作為控制核心實(shí)現的與電話(huà)線(xiàn)連接的智能撥號遠程報警器，與傳統設計相比較，不僅簡(jiǎn)化了接口和控制，提供了系統的整體性能和工作可靠性，也為進(jìn)一步提高系統集成創(chuàng )造了條件。

1 系統原理及組成

　　系統組成原理框圖如圖1所示。系統的控制核心是一片FPGA芯片，它由3個(gè)功能模塊構成：電話(huà)信號音識別模塊，DTMF收發(fā)時(shí)序仿真模塊和摘機/掛機控制模塊。3個(gè)模塊的功能分別為識別電話(huà)系統送來(lái)的信號音、控制DTMF撥號電路自動(dòng)撥號、控制摘掛機電路完成摘掛機操作。

　

2 PFGA功能模塊設計

　　智能撥號報警器的控制核心FPGA的三個(gè)功能模塊皆用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現，下面主要介紹FPGA的三個(gè)功能模塊的設計。

2.1 電話(huà)信號音識別模塊JUDGE

　　信號音判斷的實(shí)現原理是：由于電話(huà)系統信號音的撥號音、回鈴音和忙音的音源頻率均為450Hz(±25Hz)的正弦波，只是斷續比不同且在時(shí)間上有明顯的差異（撥號音為450Hz±25Hz連續信號，忙音為 0.35s通0.35s斷，回鈴音為1s通4s斷）。要判斷信號音，首先應將處理DTMF信號的MT8880芯片設置為呼叫處理模式，使電話(huà)呼叫過(guò)程中的各種信號音經(jīng)MT8880濾波、限幅后得到方波，并由MT8880的IRQ端輸出。然后對MT8880輸出的IRQ信號計數5秒，撥號音的計數下限為（450-25）×5=2125，計數上限為（450+25）×5=2375，即計數范圍為2125～2375。同理，忙音的計數范圍為 1041～1212，回鈴音的計數范圍為425～475，無(wú)信號音的計數應為零。但在實(shí)際編程中，需要考慮一定的計時(shí)計數誤差，并且使程序簡(jiǎn)化，因此采用不同信號音相鄰計數界限的中間值為區分不同的信號音。同時(shí)，為合理利用FPGA硬件資源，中間值應盡量選為2的n次方(整數)。最后設定為計數值大于 1792為撥號音，在1024～1791之間的忙音，在256～1023之間的回鈴音，小于255為無(wú)信號音。

　　基于此原理設計的信號音識別模塊JUDGE如圖2所示。

CLK為時(shí)鐘信號輸入端；IRQ與MT8880芯片的IRQ輸出端相連接，是IRQ信號的計數輸入端；PICK是摘機信號輸入端；BUSY為電話(huà)忙狀態(tài)標志信號輸出端；DIAL是撥號使能信號端。該模塊的功能為：在摘機信號PICK產(chǎn)生大約1s后，即 MT8880芯片被設置為呼叫處理模式后啟動(dòng)該模塊。在該模塊的內部，設置了兩個(gè)計數器。一個(gè)為對CLK時(shí)鐘信號進(jìn)行計數，產(chǎn)生5s控制信號；另一個(gè)對 IRQ送來(lái)的脈沖進(jìn)行計數。兩個(gè)計數器由摘機信號PICK啟動(dòng)，5s后判斷第二個(gè)計數器的計數值。如果計數值大于1792，則說(shuō)明電話(huà)交換機系統處于可撥號的狀態(tài)，DIAL置為有效、BUSY置為無(wú)效，以觸發(fā)DTMF收發(fā)時(shí)序仿真模塊進(jìn)行撥號操作。否則，電話(huà)處于不可撥號的狀態(tài)，DIAL無(wú)效、BUSY有效，驅動(dòng)摘/掛機模塊產(chǎn)生掛機信號。撥號音識別的部分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;