分布式呼叫系统的硬件设计Word下载.docx

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分布式；

呼叫系统

Hardwaredesignofdistributedcallsystem

Abstract:

Theresearchofthispaperisthehardwaredesignofdistributedcallsystem,whichisbasedonsingle-chipmicrocomputer.Thewholesystemmainlyconsistsofthehost,calldetectorandsomeadditionalcircuits,usingdistributedcontrolmode.Itsfunctionsincludedetection,display,alarm,resetfunctionandsoon.Ithassimplicity,highreliability,lowcostandgoodreal-timeperformance,andit’ssuitableformanyapplications,suchasthewardcallingsystem,disasterwarningsystem.Themaincontentsofthisthesisarecircuitdesignofthehostandcalldetector,andcompletethetestinganddebuggingofthewholesystem.

Keywords:

scm;

calldetector;

distributed;

callsystem

一、引言

（一）选题的意义

呼叫系统一般指某种服务机构。

它往往利用计算机技术、通讯技术等，检测呼叫方是否需要服务，再根据检测结果做出相应的反应与措施。

一般来说，一个成熟的呼叫系统包含的功能有检测呼叫、处理呼叫信号、显示呼叫方信息、发出报警声音等等，但是根据不同的场合，设计者还可以设计出具有各种功能的呼叫系统，比如带有记录和储存功能。

在呼叫系统中，如何保证在多个呼叫方同时呼叫时服务请求不丢失，是一个非常重要的问题。

呼叫系统的应用非常的广泛，涉及的领域包括银行、医院、电信、航天、公共事业以及各种企业。

可以说，如今遍地都能见到呼叫系统的影子，而且呼叫系统给人带来的好处是显而易见的，举个简单的例子，现在大多数年轻人都比较热

衷的KTV，在每个包厢里都会配有若干个服务按钮，当顾客需要服务时只需点击按钮，相关的工作人员便能得知，想象一下如果没有呼叫系统，那么每个包厢里的顾客需要服务时都必须走到前台，这相当的不方便。

当然，在不同的场合下，呼叫系统有不同的作用。

在企业中，呼叫系统作为经济效益和社会效益的增长点[1]，主要能够提高企业的服务质量、让客户更加的满意、降低企业的成本、提高企业的工作效率、建立更好的企业形象，除此，企业还可以分析收集到的信息和数据为其再发展和决策做好准备。

在某些场合中，呼叫系统往往承担很大的责任，比如病房呼叫系统、敬老院以及各类灾害警报呼叫系统等等，在这些场合中，呼叫常常发生在异常情况来临时，这时，呼叫系统的作用就是尽可能及时可靠地将信息告知相关的工作人员，保证一旦检测到呼叫发生，系统就能最快速度地让人得到信息。

由于呼叫系统的广泛应用，并且呼叫系统的优劣、好坏直接或间接地关系到人和财产的安全，所以一直受到人们的注意和关心，现在的社会根本离不开呼叫系统。

因此，如何设计一个完美的呼叫系统是所有设计者的最高追求，也是非常具有挑战性和意义的事。

（二）研究现状与发展前景

在20世纪90年代中后期，呼叫系统传入我国，随着那时快速的经济发展，呼叫系统在短短几年之内就得到飞速的发展，许多行业都开始建立和发展自己的呼叫系统。

21世纪初期，在我国，对于呼叫系统的研究、开发出现了一段狂热期，这是基于我国当时的国情发生的。

从范围看，目前，呼叫系统不仅在大企业被广泛应用，许多中型企业和小型企业也都建立和发展了自己的呼叫系统，可以这么说，基本上已经没有一个企业没有接触过呼叫系统。

从分类看，呼叫系统主要分为有线式呼叫系统和无线式呼叫系统，这两者也各有优缺点。

传统意义上的有线式呼叫系统，其结构一般都是集中式的，电源线、数据通信线和语音通信线传输都是独立的,主要缺点有：

一、铺设线路多而复杂；

二、成本相对比较高；

三、安装和调试困难；

四：

实时性不高；

五：

出现故障可能性大等。

[2]另外，有线式呼叫系统中容易发生多路呼叫信号的“碰撞”从而导致了部分信号可能丢失。

[3]无线式呼叫系统相对于有线式呼叫系统而言，并不存在线路的铺设问题，成本也比较低，使用起来方便，但是它

的缺点也同样明显，那就是它的可靠性能和抗干扰能力差，容易被一些无线电波等所影响，但是随着科技的不断进步与发展，无线式呼叫系统的用武之地会越来越多。

从实现的器件上看，以单片机为核心的呼叫系统因其特别的优势，在各种领域中被广泛的应用，这一类呼叫系统，主要的优点有：

一、抗干扰能力强；

二、实时性好；

三、可靠性高；

四、成本低。

[4]

分布式控制系统用英文表示是DCS（DistributedControlSystem[5]），它的另外一种叫法是集散控制系统。

相对于集中式的控制系统，分布式控制系统是一种新型的计算机控制系统，它基于集中式的控制系统，但又是从集中式的控制系统中发展和演变过来的。

首先，集中式的控制系统是一种单机的系统，它代表了第一代过程控制系统，具体来说就是通过1台计算机对多个对象或设备进行集中的管理、控制，这有时也叫做群控。

分布式控制系统是一种多机的系统，具体来说就是多台计算机分别控制多台不同的对象或设备，它们各自构成了子系统并通过通信或网络互相关联。

和集中式控制不同，分布式控制系统代表了第三代过程控制系统，但总的来说，在工业控制的相关领域和范围内，无论是第一代的集中式的控制系统还是第三代的分布式控制系统都得到非常广泛的应用。

一个完整的呼叫系统一般有一个主机和多个分机，在呼叫系统中，使用分布式控制方式可以实现主机与多个分机的连接，若要再加入新的分机，用起来也非常的方便。

分布式呼叫系统的传输通信有以下特点：

一、通信距离较长；

二、传输线要求尽量少；

三、传输速度的要求并不高；

四、传输的数据信息量较少。

首先，比较串行通信与并行通信，分布式呼叫系统应选择串行通信。

在确定了串行通信后，就要了解串行通信的3种方式，即单工方式、半双工方式以及全双工方式，然后再分析该用哪一种。

因为呼叫系统要求信号既能通过主机传到分机，又能通过分机传到主机，也就是两者是双向传输，而单工通信的信号却只能往一个方向进行传输，所以不能够采用单工方式来通信；

又因为一般的呼叫系统只用到一条数据线来进行信号的传输,所以也不能采用全双工方式来通信，总之，最后的通信方式应选用半双工通信方式。

[6]此外，在有些分布式呼叫系统中，对传输速度和传输信息量的要求并不高，故常常使用异步通信。

对于呼叫系统的未来，我们可以比较乐观。

第一，目前有许多呼叫系统在应用中已经很成熟了。

越来越多的人享受到呼叫系统带来的便捷、安全和舒适，企

业和政府也早已离不开呼叫系统，反而对其的依靠性越来越大。

第二，呼叫系统的更新速度依然很快。

如今，通信技术、计算机技术和视频技术发展速度超快，各种更新换代早已超出人们的想象，而这些领域中的任何技术突破都有可能直接或间接地影响和推动呼叫系统的发展。

[1]第三，呼叫系统的发展方向会发生改变，从以前只追求效果发展成更加注重人机关系，这主要体现在呼叫系统的功能上。

未来，呼叫系统的功能会朝着更加丰富、更加贴合人们的需要、更加考虑人的感受而发展，向着语音合成、IP、多媒体等多个方向发展。

所以，可以猜想越来越多的企业，特别是一些大型的企业，会用更多的精力把越来越多的业务功能与应用，通过与呼叫系统的整合、配合来实现。

[7]

从目前的角度来看，在未来一段时间内以单片机为核心的呼叫系统依然适用于许多实际的要求相对来说比较低的领域和范围，虽然在这些领域和范围中对于呼叫实现的要求比较低，但其重要性可能很大，比如病房呼叫系统、敬老院呼叫系统以及各类灾害报警系统等等。

在这些领域中，呼叫系统的设计一般要求电路比较简单、成本尽量低，但是更重要的一点是能够及时可靠的工作，所以如何设计一个尽可能简单、成本尽量低、工作可靠性又极高的呼叫系统依然非常值得研究。

除此，由于这些地方的特殊性，还应该充分考虑其他很多方面的因素，比如在敬老院中，老人如果发生不能自主按开关的情况，那可能需要设计不是按开关触发的呼叫检测器，又或者是具有多种触发方式的呼叫检测器。

总之，对于呼叫系统一定要按照实际的情况去设计。

（三）设计要求

以单片机为核心，设计一种分布式呼叫系统。

该系统应包含呼叫检测、显示、报警等多种功能，而且要求简单实用、性能价格比较高。

1、查阅单片机、各种相关电子元器件的资料，初步选定设计方案；

2、设计并制作主机和呼叫检测器的电路；

3、将系统的硬件与软件进行配合调试，调整不合理的地方。

以单片机为核心的分布式呼叫系统是此次设计的主要内容。

设计一个最多可以承载99个呼叫检测器的呼叫系统，首先在每个需要安装的地方放置一个呼叫检测器，每个呼叫检测器上都有一个开关按钮，当按下开关，呼叫检测器就认为检测到了呼叫请求，那么在控制中心或者值班间的相关工作人员可以听得报警声

音，还能看到显示板上显示的呼叫信息，想要取消呼叫只需在控制中心按下一个按钮即可。

二、系统的总体设计

系统通过分布式控制方式来实现，其硬件主要由主机和各个呼叫检测器构成。

主机被安放在总的控制中心室或者值班间，各个呼叫检测器则可以分别被安放在不同的地方进行呼叫的检测，主机和各个呼叫检测器之间只需要通过一根导线（三芯：

包含电源线、地线和信号线）以实现两者的相互通信、传送信号等操作。

主机电路主要是把单片机作为核心，它可以根据接收到的各个呼叫检测器的信息，做出相应的反应和处理，并通过控制显示模块显示出对应的呼叫检测器的位置编号等信息，同时控制报警模块，使其发出报警信号，等到相关的人员解决问题后，则可以通过人工复位清除显示的呼叫检测器的信息。

各个呼叫检测器被安放在不同的地方检测，当检测到呼叫发生时，呼叫检测器则通过导线发送给主机信息以告知主机在此处发生了呼叫，各个呼叫检测器是并行的挂接在导线上的，系统的总体结构框图如图2.1所示。

图2.1系统总体设计结构框图

主机选择了单片机AT89C2051作为核心元件，对于每个分机（即呼叫检测器），分别给其一个编号，代表不同的地址编码。

首先，主机通过信号线依次向各个分机发出脉冲数，脉冲数的多少取决于分机对应的地址编码，比如对编号为

2的分机发出2个脉冲，通过这个方法可以查询各个分机的当前状态。

其次，当主机发送脉冲到某一分机，而且该分机检测到有呼叫发生时，由分机通过信号线返回给主机一个脉冲信号，这时，主机接收到来自分机的脉冲信号，就能作出相应的处理，并完成信息显示以及声音警报等相关工作，之后，可以通过人工复位取消显示和报警；

若没有发生呼叫，分机不会通过信号线返回信息，信号线继续保持了原有的低电平，主机则继续向后一个分机发送对应的脉冲。

如此，主机一直对分机进行脉冲的发送、查询，当查询完