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基于FPGA的智能呼叫系统的设计 孟 田 于 卫 马浩凯 （江苏 扬州大学信息工程学院 225127） 摘 要：本文研究智能呼叫系统，能实现64人呼叫，在有人呼叫时，启动语言对话系统，实现呼叫者和值班管理员对话，显示第一或优先呼叫者编码，并有光声提示，同时还能存储多人呼叫信息。从现代电路与系统的设计方法：TOP-DOWN层次化方法出发，画出系统方框图，将系统分成若干部分，主要包括呼叫信号编码和译码电路、呼叫存储电路、语音放大电路、控制电路、模拟电子开关电路、模拟选择/分配电路等部分。数字部分功能用Altera公司的FPGA器件：EPF10K10TC144-3实现。经过设计、安装、焊接和调试，该系统各功能可靠实现。本系统在医院、住宅区、商场和学校等场合可得到广泛的应用。 关键词：智能呼叫系统，TOP-DOWN层次化方法，语音放大电路， FPGA器件 引 言 随着国家经济和社会的不断发展,人们的生活品质在不断的提高,对生活方便要求、对人身及财物安全保障要求也在不断地提高。呼叫系统顺应人们的要求应运而生。家庭安全、住宿安全、医院呼叫、商场呼叫和学校呼叫等无一不离开呼叫系统, 呼叫系统的智能化和方便实用是提升某一区域生活品质的重要标志。当前，娱乐和旅游等服务迅速发展,由于服务行业之间的竞争日益激烈,服务的智能化、及时性往往成为决定一个服务场所档次高低的重要因素,社会的发展更加依靠创新的理念和服务智能化。所以我们倡导把主动服务化为按客户需求的服务理念。目前使用的呼叫系统多为基于单片机的,结构复杂,维修不方便。而FPGA）,作为核心器件来实现数字控制部分的逻辑功能。 1. 总体方案设计 该系统所要实现的主要功能有： 在有人呼叫时，能实现呼叫成功者和值班员相互对话； 第一呼叫员或优先呼叫员呼叫成功，数码管能显示其编号，没人呼叫时不显示； 能用LED指示现在有哪些人在呼叫； 有人呼叫时，LED亮闪和喇叭响； 值班员拨动响应开关对话，对完话按系统复位按钮即可实行下次呼叫对话。 按上面要求，设计出系统总体方案图。各主要部分组成及功能如下： ① 可编程逻辑器件：FPGA器件是整个系统的核心控制器件，它接收呼叫者信号和工作脉冲信号，还接收来自值班员的系统响应和复位信号，发出呼叫编码显示信号；发出控制模拟选择和分配器工作、控制显示器和放大器工作、控制发光管（LED）和喇叭工作的控制信号。 呼叫信号输入电路：呼叫时发出低电平呼叫信号。 模拟信号选择与分配器：选择相应呼叫者的话筒信号，经语音放大器放大后，送到值班员喇叭； 值班员话筒信号经语音放大器放大后再分配到相应呼叫者的喇叭实现对话。 语音对话放大器：将对话语音信号进行放大实现对话。 呼叫编号显示与控制：显示呼叫成功的第一呼叫员或优先呼叫员的编号，没人呼叫时不显示。 呼叫者LED点亮电路：凡是呼叫者，其LED均点亮，直到系统复位。 脉冲发生器：为发光管（LED）和喇叭工作提供脉冲信号 掉电保护电路：对FPGA器件实现掉电保护，以便下次通电时，立刻实现功能。 模拟电子开关：控制语音对话放大器工作。 直流稳压电源：为各部分电路提供工作电源。 其工作原理： 系统通电后即可正常工作，这时如果有人呼叫，第一或优先呼叫员的信号送给FPGA器件，经过处理后发出相应的编码显示信号，由外接数码管显示，如无人呼叫数码管不显示；同时发出控制放大器工作、LED和喇叭工作的控制信号，使语音对话放大器工作、LED亮闪和喇叭发声；还发出控制模拟信号选择和分配的地址信号，选择相应的呼叫话筒信号到语音对话放大器，同时将值班话筒信号经语音对话放大器分配到相应呼叫者的喇叭，实现对话。每次系统只显示第一或优先呼叫员的编号，值班员只能和其对话，以免干扰和混乱。对话结束后，值班员按复位按钮，实现系统总复位即可进入下次呼叫对讲状态。同时根据呼叫者LED亮即可知道目前有哪些人呼叫过。 图 1 系统总体方案图 该系统作品方案图如图2所示。从制作作品的角度考虑，应分两个区，即分散的呼叫区和集中的值班区：呼叫区的呼叫员发出的是数字呼叫信号和模拟话筒信号，接收的是模拟喇叭信号，分别通过5芯线（另2根为电源和地线）和系统相连。除此外，系统主机放在值班区。有人呼叫时，LED亮闪、喇叭发声、数码管显示其编号，几何布局LED指示哪些人发出过呼叫，此时值班员拨动响应开关即可实现对话，对话结束后按复位按钮即可进入下一轮对话。 图 2 系统作品方案图 2. FPGA逻辑功能设计 FPGA器件是系统的核心器件，本文采用Altera公司的FPGA器件：EPF10K10TC144-3器件实现数