專利名稱：基于可編程控制器件的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種預(yù)警設(shè)備，特別是一種基于可編程控制器件的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備。
本實用新型基于硬件描述語言和可編程ASIC器件。VHDL(即高速集成電路硬件描述語言)語言、以MAX PLUSII為開發(fā)軟件、以可編程邏輯器件CPLD作為控制核心實現(xiàn)的智能撥號報警器，與傳統(tǒng)設(shè)計相比較，不僅簡化了接口和控制，提高了系統(tǒng)整體性能及工作可靠性，也為進(jìn)一步為系統(tǒng)集成創(chuàng)造了條件。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種基于可編程控制器件的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備，包括一個報警電路，其報警信號輸出端與主控制電路報警輸入端連接，用于向主控制電路提供報警啟動信號；一個信號音檢測電路，其輸入端與電話線連接，其輸出端與主控制電路的計數(shù)端連接，用于向主控制電路提供與撥號音、回鈴音和忙音相對應(yīng)的計數(shù)信號；一個摘掛機(jī)控制電路，跨接在電話線之間，其受控端與主控制電路的摘掛機(jī)信號輸出端連接；一個發(fā)碼電路，其輸入端與主控制電路連接，其輸出端與電話線連接；一個主控制電路，分別與信號音檢測電路、摘掛機(jī)控制電路、發(fā)碼電路和報警電路連接，用于在報警電路采集到報警信號時，控制摘掛機(jī)控制電路摘機(jī)，然后對信號音檢測電路送入的計數(shù)信號進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到撥號音時，控制發(fā)碼電路，使其發(fā)出預(yù)置的報警電話號碼。
本實用新型的優(yōu)點是，報警器具有體積小，可靠性高，靈活性強(qiáng)。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
本實用新型的基本工作原理是，當(dāng)有人進(jìn)入室內(nèi)時，報警系統(tǒng)的人體傳感器通過紅外探測驗采集盜竊信號輸入，主控制電路控制自動摘掛機(jī)電路自動摘機(jī)，摘機(jī)后，信號音檢測電路判斷電話線是否處于可撥號狀態(tài)。若是，主控制電路控制系統(tǒng)摘掛機(jī)電路撥預(yù)置的電話號碼。否則掛機(jī)，延時后重?fù)?。在撥號后，要重新判斷電話線的狀態(tài)是否為回鈴音，若是，則掛機(jī)。否則掛機(jī)后重?fù)堋?br>
下面結(jié)合圖2說明的本實用新型的電路結(jié)構(gòu)及工作原理。
報警電路由EFP型熱釋電式紅外傳感器一個運(yùn)算放大器組成。EFP型熱釋電式紅外傳感器進(jìn)行探測。當(dāng)有人進(jìn)入其探測范圍時，傳感器輸出正向電壓，經(jīng)運(yùn)放放大后產(chǎn)生盜竊信號alarm，作為預(yù)警設(shè)備的啟動信號提供給主控電路。
信號音檢測電路主要由光電耦合器Q1和一個整形器組成，其中整形器可以由型號為74LS14的器件實現(xiàn)。
電話系統(tǒng)撥號音、回鈴音和忙音的音源頻率平均為450Hz(+/-25Hz)，只是斷續(xù)比不同且在時間上有明顯差異(撥號音為450Hz+/-25Hz連續(xù)信號，忙音為0.35S通0.35S斷，回鈴音為1S通4S斷。)當(dāng)電話信號音到來后，經(jīng)光電耦合管在Q1的輸出端產(chǎn)生一個下降沿，經(jīng)74LS14滯回比較后送給主控制電路計數(shù)端count計數(shù)，主控制電路則根據(jù)5秒內(nèi)計數(shù)值的不同來確定此時的電話線路是否處于可撥號狀態(tài)。
判斷信號音時，對count信號計數(shù)5秒，撥號音的計數(shù)下限為(450-25)*5＝2125，計數(shù)上限為(450+25)*5＝2375，即計數(shù)范圍為2125-2375。同理，忙音的計數(shù)范圍為1041-1212，回鈴音的計數(shù)范圍為425--475，無信號音的計數(shù)應(yīng)為0。在實際編程中，需考慮一定的計時計數(shù)誤差，從而使程序簡化，因此采用不同信號音相鄰計數(shù)界限的中間值來區(qū)分不同的信號音。同時，為了合理利用CPLD硬件資源，中間值應(yīng)盡量選為2N(N為整數(shù))。最后設(shè)定為計數(shù)值大于1792為撥號音，在102-1791之間為忙音，在256-1023之間為回鈴音，小于255為無信號音。在下面的主控電路中將做詳細(xì)描述。
發(fā)碼電路采用常見的雙音多頻發(fā)碼電路，主要由型號為22100和選通器件和信號為5087的發(fā)碼器件組成。由主控制電路發(fā)出選通信號en_dial使22100選通，然后把預(yù)置的電話號碼(或呼機(jī)號)以串行方式通過digit0--digit3傳送給22100，此時在5087的M端就可以把相應(yīng)的鍵值以DTMF的方式發(fā)送到運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器放大后經(jīng)耦合器N反饋到電話線上，從而實現(xiàn)預(yù)警撥號功能。
摘掛機(jī)控制電路包括一個晶體管、一個串接該晶體管集電極的繼電器J，以及由該繼電器控制的電感器N和電阻串聯(lián)支路。該串聯(lián)支路經(jīng)繼電器接點并接在電話線兩端，當(dāng)主控制電路摘掛機(jī)控制信號輸出端pick輸出高電位時，晶體管導(dǎo)通，使繼電器J工作，從而控制串聯(lián)支路接入電話線路，即實現(xiàn)摘機(jī)。當(dāng)主控制電路的pick端為低電位時，則斷開串聯(lián)支路的接入，從而實現(xiàn)掛機(jī)。
時鐘頻率發(fā)生電路由555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，通過輸出CLK為主控電路提供1KHz的時鐘頻率。
系統(tǒng)電源由整流電路、穩(wěn)壓電路組成。通過整流橋和7805的穩(wěn)壓塊將220V的交流電壓變?yōu)橄到y(tǒng)所需的5V直流電壓。
主控制電路采用Altera公司的EPM7128LC84_15芯片，用MAX PLUSII軟件工具開發(fā)。設(shè)計輸入完成后，進(jìn)行整體的編譯和邏輯仿真，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換、布局、延時仿真生成配置文件，最后下載至CPLD器件，實現(xiàn)其硬件功能。下面結(jié)合圖3至6具體說明主控制電路的工作原理。需要說明的是，圖3至圖6用于說明該芯片工作的示意圖。
此系統(tǒng)的控制核心CPLD的功能模塊組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。
當(dāng)有報警信號輸入(alarm＝1)時，此模塊會讓系統(tǒng)自動摘機(jī)，并判斷信號是否為撥號音。若為不可撥號音則關(guān)機(jī)，延時一段時間后重新摘機(jī)；若為可撥號音，則將內(nèi)部的電話號碼各位順次移出，通過發(fā)碼電路實現(xiàn)自動報警撥號功能。
此功能模塊分為三個子模塊，它們分別是報警摘機(jī)子模塊、信號音檢測子模塊、撥號子模塊，現(xiàn)對其分述如下報警摘掛機(jī)子模塊lyzaiji(如圖4所示)，當(dāng)有熱釋電傳感器檢測到有盜竊信號(alarm＝1)輸入時，系統(tǒng)能夠自動摘機(jī)。當(dāng)確認(rèn)為不可撥號狀態(tài)時自動掛機(jī)，延時后重新摘機(jī)；系統(tǒng)撥完號以后也應(yīng)能自動掛機(jī)，上述功能是由信號音檢測子模塊lyzaiji模塊實現(xiàn)的。
如圖4所示，CLK是系統(tǒng)時鐘輸入，alarm是人體檢測傳感器采集的盜竊信號輸入，reset是系統(tǒng)復(fù)位信號輸入，stop為撥號完成且檢測為回鈴音后的掛機(jī)控制信號輸入，busy為遇忙音的信號輸入(stop、busy都由信號音檢測子模塊lyjiance送來)。當(dāng)有盜竊發(fā)生時，alarm輸入信號有效。該模塊使摘機(jī)輸出信號pick有效(pick＝1)，從而驅(qū)動摘掛機(jī)電路產(chǎn)生摘機(jī)動作。如果摘機(jī)后電話信號音識別模塊lyjiance送來的是系統(tǒng)忙信號，即busy＝l，此模塊輸出掛機(jī)信號(pick＝0)，延時一秒后重新摘機(jī)，直到電話信號音為可撥號狀態(tài)(busy＝0)，撥號完成且檢測為回鈴音后stop＝l(由lyjiance送來)，此模塊產(chǎn)生掛機(jī)信號。此模塊VHDL程序如下<pre listing-type="program-listing">architecture rtl of lyzaiji isbeginprocess(clk，stop，busy，alarm)variable iinteger；begin if(clk′event and clk＝′1′)then if(reset＝′1′or stop＝′1′)then/*當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位輸入或撥號完成時*/ pick＜＝′0′；/*產(chǎn)生掛機(jī)信號*/ i＝0；elsif(alarm＝′1′)then/*當(dāng)有盜竊信號輸入時*/<dp n="d4"/> if(busy＝′0′)then/*若電話線處于可撥號狀態(tài)*/ pick＜＝′1′；/*系統(tǒng)摘機(jī)*/ else pick＜＝′0′；/*若為忙音狀態(tài)*/ i＝i+1；/*延時一秒*/ if(i＝1000)then pick＜＝′1′；/*延時后摘機(jī)*/i＝0； end if； end if；end if； end if； end process；end rt1；</pre>信號音檢測子模塊lyjiance(如圖5所示)電話信號音檢測原理在前面已經(jīng)敘述，在設(shè)計中計數(shù)器的計數(shù)值大于1792認(rèn)為是可撥號狀態(tài)，在1792和1024之間為忙狀態(tài)，在256和1023之間為回鈴音。CLK為時鐘信號輸入端。count為計數(shù)脈沖輸入端，與信號音檢測電路的count相連。pick是摘機(jī)信號輸入端。busy為電話忙狀態(tài)標(biāo)志信號輸出端。dial是撥號使能輸出端。over為撥號結(jié)束標(biāo)志位輸入，stop為系統(tǒng)停止撥號并申請掛機(jī)的標(biāo)志位輸出(連接至lyzaiji的stop端)。
此模塊功能當(dāng)摘機(jī)信號有效時(pick＝1，由lyzaiji提供)，模塊中計數(shù)器開始計數(shù)，程序中有一個計數(shù)停止標(biāo)志位stp。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)技計數(shù)的同時，另一計數(shù)器定時5秒，到5秒時stp＝true，此時將計數(shù)結(jié)果與1792比較。如果計數(shù)值大于1792，則說明電話交換機(jī)系統(tǒng)處于可撥號狀態(tài)，dial置1，busy置0，以觸發(fā)撥號模塊(lydial)進(jìn)行仿真撥號；否則電話處于不可撥號狀態(tài)dial置0，busy置1，驅(qū)動報警摘掛機(jī)模塊(lyzaiji)掛機(jī)(pick＝0)。當(dāng)撥號完成后，由lydial將over置高送至本模塊，此時本模塊會重新對count進(jìn)行計數(shù)。若數(shù)值在256-1023之間，則認(rèn)為是回鈴音，延時2秒后掛機(jī)(stop＝1)。否則，busy為高電平輸出忙信號，使lyzaiji掛機(jī)，然后重新摘機(jī)撥號。其VHDL程序如下
<pre listing-type="program-listing">architecture trl of lyjiance issignal stpboolean＝false；/*5秒定時標(biāo)志位*/signal stopenstd_logic；/*掛機(jī)延時標(biāo)志位*/begin process(clk) variable jinteger；/*定時5秒的計數(shù)變量*/ variable iinteger；/*掛機(jī)延時計數(shù)變量*/ beginif(pick＝′1′)then/*若系統(tǒng)處于摘機(jī)狀態(tài)*/if(j/＝5000)then/*未到定時時間5秒*/ j＝j(luò)+1；/*定時變量計數(shù)*/else/*5秒定時已到*/ stp＜＝true；/*定時標(biāo)志為真*/ j＝0；end if； if(stopen＝’1’)then/*系統(tǒng)檢測到回鈴音將延時掛機(jī)標(biāo)志位置高*/ i＝i+1；/*掛機(jī)延時變量計數(shù)*/ if(i＝2000)then/*掛機(jī)延時兩秒*/ stop＜＝’1’；/*產(chǎn)生掛機(jī)信號*/ i＝0；end if； else stop＜＝’0’；/*在系統(tǒng)為摘機(jī)狀態(tài)，掛機(jī)信號無效*/end if；end process；process(count)variable cntinteger；/*信號檢測計數(shù)變量*/begin if(pick＝′0′)then/*若系統(tǒng)處于掛機(jī)狀態(tài)*/ dial＜＝′0′； busy＜＝′0′； again＜＝’0’； cnt＝0；<dp n="d6"/>else/*若系統(tǒng)處于摘機(jī)狀態(tài)*/ if(stp＝true)then/*5秒定時時間到*/ if(1024＜cnt＜＝1792)then/*系統(tǒng)處于忙狀態(tài)*/ dial＜＝′0′；/*撥號標(biāo)志無效*/ busy＜＝′1′；/*忙音標(biāo)志有效*/ elsif(cnt＞1792)/*系統(tǒng)處于可撥號狀態(tài)*/ dial＜＝′1′；/*撥號標(biāo)志有效*/ busy＜＝′0′；/*忙音標(biāo)志無效*/ elsif(1023＞cnt＞256)/*電話線上為回鈴音*/ stopen＜＝’1’；/*掛機(jī)延時標(biāo)志位置高*/ end if； else/*5秒定時未到*/ if(count′event and count＝′1′)then cnt＝cnt+1；/*信號檢測計數(shù)器計數(shù)*/ end if； end if； end if； end process；</pre>撥號模塊lydial(如圖6所示)當(dāng)dial信號有效時(dial＝1時)en_dial變?yōu)楦唠娖剑琫n_dial連接到22100的撥號使能端，以驅(qū)動發(fā)碼電路。與此同時，內(nèi)置的八位電話號碼鍵值順次從digit(3-0)的四個端口移出至22100的數(shù)據(jù)輸入端，從而使發(fā)碼電路能夠順利譯碼。當(dāng)發(fā)完電話號碼后將over位置高。
此模塊中很重要的一個功能是能將預(yù)先設(shè)定的八位電話號碼鍵值串行輸出至發(fā)碼電路。為了實現(xiàn)這一功能，此模塊內(nèi)置了一個循環(huán)移位、串行輸出的計數(shù)器。如圖示。d0-7都是長度為4的位矢量，在cp脈沖的作用下能夠順次移出置4位輸出端口digit(3-0)。其VHDL程序如下<pre listing-type="program-listing">architecture rtl of lydial issignal d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7std_logic_vector(3 downto 0)；/*用于存儲預(yù)置的8為電話號碼*/begin<dp n="d7"/> a1dialmove port map(d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，cp，digit)；/*循環(huán)移位串行輸出計數(shù)器管腳連接*/ d0＜＝″1000″；/*預(yù)置的電話號碼為”88911705”*/ d1＜＝″1000″； d2＜＝″1001″； d3＜＝″0001″； d4＜＝″0001″； d5＜＝″0111″； d6＜＝″0000″； d7＜＝″0l01″； process(clk) variable iinteger；/*時序控制計數(shù)變量*/ variable jinteger；/*發(fā)碼個數(shù)計數(shù)變量*/ beginif(dial＝′1′)then/*當(dāng)系統(tǒng)處于可撥號狀態(tài)時*/ if(over＝’0’) i＝i+1； if(i＝500)then/*當(dāng)時序經(jīng)過0.5秒時*/cp＜＝not cp；/*dialmove的時鐘取反*/en＜＝′1′；/*使系統(tǒng)發(fā)碼模塊選中*/i＝0；/*將時序控制計數(shù)變量清零*/j＝j(luò)+1；/*發(fā)碼個數(shù)計數(shù)變量加一*/ end if； end if； if(j＝8)then/*當(dāng)發(fā)完8個電話號碼時*/over＜＝’1’；/*發(fā)碼結(jié)束*/ j＝0；/*將發(fā)碼個數(shù)計數(shù)變量清零*/ end if；end if； end process；end rtl；</pre>以上介紹了報警模塊(lybaojing)的三個組成子模塊。此三個模塊連接起來系統(tǒng)的電路圖如圖3所示。
這里需要指出的是，大方框外部的管腳為可編程邏輯器件的輸出管腳。其余均為內(nèi)部互連所用。
此報警模塊的工作過程為當(dāng)有盜竊情況發(fā)生時，alarm報警信號輸入lyzaoji模塊，產(chǎn)生pick＝1摘機(jī)信號，控制摘掛機(jī)電路。然后信號音檢測模塊在摘機(jī)后對count輸入信號計數(shù)，判斷電話音是否為撥號音。若非撥號音，產(chǎn)生電話忙信號busy至lyzaiji模塊，輸出掛機(jī)信號pick＝0，系統(tǒng)掛機(jī)。然后延時摘機(jī)后重判。若為撥號音，則lyjiance模塊輸出撥號信號dial至lydial模塊。Lydial與發(fā)碼電路進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，控制其按預(yù)先設(shè)置的電話進(jìn)行自動撥號。撥號后延時，由lyjiance模塊判斷電話音是否為回鈴音。若是，則延時掛機(jī)；若不是，則掛機(jī)后延時重?fù)堋?br>
本系統(tǒng)的工作過程是當(dāng)有人非法進(jìn)入室內(nèi)時，報警電路的EPF人體感應(yīng)器的輸出正向電壓，經(jīng)運(yùn)放放大后使alarm管腳變?yōu)楦唠娖剑删幊炭刂破髟跈z測到alarm＝1時，使摘掛機(jī)控制電路的pick變?yōu)楦唠娖?。從而將繼電器J閉合，使系統(tǒng)實現(xiàn)模擬摘機(jī)，然后控制器通過信號音檢測電路(即count的計數(shù)脈沖)來判斷電話線上是否為可撥號狀態(tài)，若不是則將pick＝0，系統(tǒng)掛機(jī)重?fù)?；若是，則將en_dial置高，即選通發(fā)碼電路，同時將預(yù)撥的電話號碼鍵值以串行方式(四位二進(jìn)制)從digit(0-3)輸出至發(fā)碼電路，其相應(yīng)的DTMF信號從M點經(jīng)過功放LM386和變壓器饋如電話線。當(dāng)撥號完成后，繼續(xù)通過count來判斷電話線上有無回鈴音。若有則掛機(jī)，若沒有則暫時掛機(jī)，延時后摘機(jī)重?fù)?。?dāng)主人回來后，通過按鍵K使reset有效，使系統(tǒng)復(fù)位。
本系統(tǒng)是用CPLD實現(xiàn)的遠(yuǎn)程撥號報警系統(tǒng)，全部通過編譯仿真和系統(tǒng)調(diào)試。由于系統(tǒng)的很多功能由一塊CPLD實現(xiàn)，外圍器件很少，所以系統(tǒng)體積小、可靠性高，且器件的可編程性使得系統(tǒng)功能易于完善。
權(quán)利要求1.一種基于可編程控制器件的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備，其特征在于包括一個報警電路，其報警信號輸出端與主控制電路報警輸入端連接，用于向主控制電路提供報警啟動信號；一個信號音檢測電路，其輸入端與電話線連接，其輸出端與主控制電路的計數(shù)端連接，用于向主控制電路提供與撥號音、回鈴音和忙音相對應(yīng)的計數(shù)信號；一個摘掛機(jī)控制電路，跨接在電話線之間，其受控端與主控制電路的摘掛機(jī)信號輸出端連接；一個發(fā)碼電路，其輸入端與主控制電路連接，其輸出端與電話線連接；一個主控制電路，分別與信號音檢測電路、摘掛機(jī)控制電路、發(fā)碼電路和報警電路連接，用于在報警電路采集到報警信號時，控制摘掛機(jī)控制電路摘機(jī)，然后對信號音檢測電路送入的計數(shù)信號進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到撥號音時，控制發(fā)碼電路，使其發(fā)出預(yù)置的報警電話號碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備，其特征在于包括一個時鐘頻率發(fā)生電路，用于向主控制電路提供時鐘信號；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備，其特征在于報警電路由EFP型熱釋電式紅外傳感器和一個運(yùn)算放大器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備，其特征在于主控制電路由一個可編程邏輯器件組成。
專利摘要本實用新型是一種基于可編程控制器件的遠(yuǎn)程撥號智能預(yù)警設(shè)備,包括:一個報警電路,其報警信號輸出端與主控制電路報警輸入端連接,用于向主控制電路提供報警啟動信號;一個信號音檢測電路,其輸入端與電話線連接,其輸出端與主控制電路的計數(shù)端連接,用于向主控制電路提供與撥號音、回鈴音和忙音相對應(yīng)的計數(shù)信號;一個摘掛機(jī)控制電路,跨接在電話線之間,其受控端與主控制電路的摘掛機(jī)信號輸出端連接;一個發(fā)碼電路,其輸入端與主控制電路連接,其輸出端與電話線連接;一個主控制電路,分別與信號音檢測電路、摘掛機(jī)控制電路、發(fā)碼電路和報警電路連接。本實用新型的許多功能由一塊CPLD實現(xiàn),外圍器件很少,所以系統(tǒng)體積小、可靠性高,且器件的可編程性使得系統(tǒng)功能易于完善。
文檔編號H04M11/04GK2498807SQ0123341
公開日2002年7月3日 申請日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者張常年, 王振紅, 趙紅怡, 李洋, 郝承祥 申請人:張常年, 王振紅, 趙紅怡, 李洋, 郝承祥