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基于TMS320VC5402的通信报警系统研究与实现

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摘要

第一章 绪论

1.1 通信报警系统的研究背景

1.2 通信报警系统的研究现状

1.3 通信报警系统的研究目的和意义

1.4 本文研究的主要内容

第二章 通信报警系统及主机的方案设计

2.1 通信报警系统的功能需求和技术指标

2.1.1 通信报警系统的功能需求

2.1.2 通信报警系统的技术指标

2.2 通信报警系统总体设计方案

2.3 通信报警主机设计方案

2.3.1 通信报警主机硬件设计方案

2.3.2 通信报警主机软件设计方案

2.4 本章小结

第三章 基于M/M/m/k模型的优化算法

3.1 咨询呼叫在通信系统中的应用

3.2 基本排队模型性能分析

3.2.1 排队论理论基础

3.2.2 排队系统经典模型分析

3.2.3 排队系统性能对比

3.3 咨询呼叫排队模型的建立及优化

3.3.1 排队模型建立

3.3.2 模型优化关键问题分析

3.3.3 呼叫缓冲区最佳队列长度求解

3.3.4 系统模型优化后的数据分析

3.4 本章小结

第四章 通信报警主机硬件设计

4.1 中央控制模块

4.1.1 主控模块

4.1.2 中央控制模块逻辑控制电路

4.1.3 看门狗电路

4.1.4 片外存储电路

4.1.5 以太网接口电路

4.2 用户模块

4.2.1 用户模块逻辑控制电路

4.2.2 用户电路

4.2.3 音频放大电路

4.3 功放输入模块

4.3.1 功放输入模块逻辑控制电路

4.3.2 语音信号选择电路

4.3.3 功放输入端口

4.3.4 预告音选择电路

4.4 测试模块

4.4.1 测试模块逻辑控制电路

4.4.2 信令收发器电路

4.4.3 测试信号选择电路

4.4.4 DTMF信号放大电路

4.4.5 功放电源监测电路

4.5 报警输入输出模块

4.5.1 报警输入输出模块逻辑控制电路

4.5.2 报警信号输入电路

4.5.3 报警信号输出电路

4.6 闪灯控制模块

4.6.1 闪灯控制模块逻辑控制电路

4.6.2 闪灯控制电路

4.6.3 音量控制电路

4.7 SD卡模块

4.7.1 SD卡存储电路

4.7.2 语音解码电路

4.7.3 报警音输出电路

4.8 本章小结

第五章 通信报警主机软件设计

5.1 软件开发环境介绍

5.2 主程序设计

5.3 中断程序设计

5.4 精简TCP/IP协议栈实现

5.4.1 IP协议

5.4.2 UDP协议

5.4.3 ARP协议

5.5 呼叫程序设计

5.5.1 单呼程序设计

5.5.2 组呼程序设计

5.5.3 全呼程序设计

5.5.4 咨询呼叫程序设计

5.6 报警程序设计

5.6.1 报警模块报警程序设计

5.6.2 主话站报警程序设计

5.6.3 外部音源报警程序设计

5.7 本章小结

第六章 系统调试与实验

6.1 系统测试方案

6.2 主机硬件调试

6.3 软件设置

6.4 系统整体测试

6.4.1 基本呼叫测试

6.4.2 咨询呼叫测试与对比

6.4.3 报警功能测试

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 课题总结

7.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢

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摘要

随着工业现场自动化作业的广泛实现,大型工业现场的通信调度问题已经引起了人们的高度关注。一方面,为了保障在大范围生产场所的生产调度信息能够及时传递,电话通信系统的通信方式应该具有多样性,根据不同通信需求采用不同通信方式,以提高工业生产的效率;另一方面,在工业现场出现警情时,通信报警系统应能够快速、准确的将报警信息传达到工业现场的各个区域,确保工业现场的安全。因此将带有报警功能的电话通信系统引入到工业现场中十分必要。
  考虑到总线拓扑结构存在网络传输能力低的问题,本设计在通信报警主机上采用星型拓扑结构,为了避免星型拓扑结构由于主机故障而导致整个网络瘫痪的问题,主机内采用双CPU热备份设计,提高系统的稳定性;本系统可以采用多种通信方式实现话站间的通信,主要包括单呼、组呼、全呼以及咨询呼叫等;此外,本设计在电话通信系统的基础上增加报警功能,系统在收到报警信号后,可以将预录报警音源通过功放进行广播,实现报警。
  在大型工业生产调度中,当现场话站呼叫主话站时,若现场话站呼叫频繁且没有空闲主话站,则会造成呼叫丢失,引起一部分呼叫损失,若现场话站呼叫较少,则会造成系统处于空闲状态,引起一部分空闲损失,针对这一问题本文提出了一种基于M/M/m/k模型的优化算法。该算法通过改变排队模型呼叫缓冲区的队列长度,实现呼叫损失和等待损失的均衡化,从而降低现场话站呼叫主话站过程的综合损失代价。
  结果表明:本系统可以实现单呼、组呼、全呼以及咨询呼叫功能,提高了大型工业生产过程电话调度的灵活性;系统根据收到的报警信号判断报警类型,进行主话站报警、外部音源报警或报警模块报警;与优化前咨询呼叫对比,本系统咨询呼叫过程的综合损失代价降低30%左右。

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