thiết bị quản lý thời gian cuộc gọi dùng vi điều khiển pic 16f84a

Truyén tin hiéu điệu khién Control Signaling: Trong một mạng dùng chuyên mạch, tín hiệu điều khiển là phương tiện để điều hành mạng và nhờ đó có thê thiết lập, duy trì và kết thúc các cu

Mục lục

Mục lục

I Mục đích của đề tài: . csccscseceekesrkrkersererrecre ¬ 14

II Phương pháp nghiên CỨU:: . - -Q- Ăn ng HH ng ng 14

II Ý tưởng thiết kế: -ecerererrrrrtrrrrrriririrrrriiiiee 15

I Tìm hiểu về mạng điện thoại: 55s se G9111 885586 re 16

II Các chức năng của hệ thống tổng đài: . -cccccc-cce 21

II.1 Phuong thitc làm việc giữa các tông đài và các thuê bao: 22

H2 Vòng nội bộ và tín hiệu báo hiệu trên đường dây thuê bao 23 /ZN(, 4 nnaốn 23

112.2 Các tín hiệu báo hiệu của tổng đài: .-. ©-5©cscc<ccscea 23

l3 Các đặc tính cơ bản của mang điện thodi -s.c-es 25

III Khái quát chung về máy điện thọai: - .- 2252 css©sscesces 26

HH2 Sơ Đô Mạch ĐIỆÊH: HH HN HT Hg HT TT 2 H222 0222222222 26

HI 2 1 Nguyên lý hoạt ẨỘNG: - - Sa HH HH HH ng rky 27 III.2.2 Những yêu cẩu cơ bản về máy điện thoại: - 27

111.4 So lược về máy ấn phím thông thuưỜng: cccaecccccscceseecco 29

| HIL.4.1 Mach chONg Quel GD: secessceccsssesssessessssssessvsssssssessssssessesssessessesseeesss 29

| HIT.A.2 Mach ChUGNg? ceccesssscssssssssssssssecsssssesssssssssssssssnssesssseessssensssesee 30:

II.4.3 Mach chống đỔIO CC - Úc ce 30

HI 4.4 Chuyến mạch nhắc, gác được điều khiển bằng nút gác tổ hợp: 30 // 9.7 1 an H 30

III.4.6 Mạch diệt tiếng keng, cÏÍC: -ce<ccceecccesrrkerrrresrrreeee 30

HHI.4.7 Mạch điều chỉnh âm Ïượng: ccaccscceccererrrrerreres 30

HIL4.8 Mach Aim thoi cesscccsssscsssssssssrssssssssssesssnessisssssensssnssssest 31

I Giới thiệu chung: .- - -< << s1 HH HH HH He 32

TL COC đặc điểm: 22225532222 32

2L MÔ [Ả:, Ỏ HH HT HH HH HH gọn cu, 32

L3 Chức năng của các chÂn ccc c2 1 L2 2 22222 022 00, 343

II Chi tiết chức năng: . ¿- 22c ©secceekssEEkeEESEEEEEAEEEErkrrrerreerred 34

I Sơ lược VỀ lịch SỬ: - - sske+k* E4 EEke gEvegeeEecreersreereee 37

| TT CISC, RISC? 37

II Giới thiệu: LH 38

IV Ứng dụng: .- 2 2+2 ©+sEEEEEExEELSEESzEEAe1A.1223z2eree "— 39

V MG ta CHAN? 40

VI Các thông số kỹ thuật PIC16F84: - - TH erererree 41

VII So d8 khéi cla PICIGE84A .ccccccecesesscsesesessssesesscscsesesecscsesesssscsesececees 42

VIII 2 Tổ chức bô nhớ đữ liêu (Dala memory organization) 44

VIII 3 Các thanh chỉ chức năng đặc biệt (Special Function Registers):

VIII 3.1 Thanh ghi trạng thái(ST.ATUS): -c5-cccccccccecrcee 46 VIII 3.2 Thanh ghi OPTION REG? o s.sscssscessesssesssesssesssccsssesessssessessseeess 48 VIII 3.3 Thanh ghi INTCONS occsesscssssssssessssssssssessssssesssesssssssesssessecssvenes 48 VIUD.A, PCL vet PCLATH? osscssssssssssssssesssssssssssssssssssssssssesssssssssesssessssessesenss 49

VIII.4.1 STACK (gett x6) 2occssessssesssesssssessessssssssessuesssessssessasensuesssssssses 49

VIII 4.2 Dia hi QiGe tb pe cosecccececscsssesssessesssessessecssessessesssesssssssssesseesecs 50 VJII 5 J/O PORTXS, c1 C1 2002212212 2Q 2 g2 2 22 5]

VIII.5.1 PORTA va thanh ghi TRISA oecscssscsssssssssssesssssessscssseserssesssseen 51 VIII 5.2 PORTB và thanh ghỉ TRISB: 55 ccccceeererrerrreee 52 VIII 6 TIMERO modiuje 54 VIII 6.1 Hoạt động TIME:RÔ: À.-.- 22s ©se+teeEse+reererrresrkrrerrcee 35

VIII 6.3 Ngắt TIME:RÔ: 5-55 cecceErErEExEEkEkEEErrrkrrkrrecrrrree 55

IX Bộ nhớ đữ liệu EEPROM: .- 2-755ccsExersesExersrsssssrsrrsrree 56

X.4, Ngcit (INTERRUPT) « oosccsssssssssscssssesssccssssssssssessssssssensssesssssseseseasssesssess 63

X4.1, Ngdit INT? ccccscssccssssssessesssssessessssssssssssessesssessesseseeseeseeseessesseessensesees 64 X.4.2, Ngétt TIMERO? vo.cecceccssssssssssesssssssssessesvesssessesessessessecsesseessesneessenees 64 X4.3 Negett PORTB.vceccccccesscsesscsssssssscsssssssessesssesssesscssecssecessessecsssessecsass 64

X.4.4 Ngắt bộ nhớ đữ liệu E.EPROM eccccscierrererrreerceee 64

X.4.5 Luu dit liéu khi ngắt được thực thi: occccccteeceecrececee 64

X.6.3 Đánh thức bằng các ngất: . -ccccceeerirrrrerreerrrerrreea 67

7 Đọc chương trình/Mỗ bảO VỆ - ‹ <x-22k222E223Ekb2EE2sE22scsssss 67 PƯểNH? an nhe ee 67

X.7.2 In-circuit Serial PTOBTGIHHÌHE- cac ceeeieeeeresesresrrerrke 67

XI Tổng quan vẻ các lệnh đùng cho vi điều khiển PIC16F84A: 68

TL SO 48 KAGE: oe eescesscssssssescsesscsssssssesscssesssesssecsscenecssesasessessscssssasesuecseesacees 72

II Nguyên lý hoạt động: . - <5 “HH H103 man 72

III Chức năng từng khối: . 2-55 sex +everxetxerkersersrrsersee 72 IHI.1 Khối cúp máy và cảm biến dòng điện: " 72

//0808 1 17.2n0nnnẺ n4 72 TIL.1.2 Nguyén If hoat ANG! cesscccsssssssevsessvveeseee ¬ 73

TID 1.3 Tinh tOGn nnốnố 74

TII.2 Gio tip DT MPF sscsecssssssses sss sesesssssssssesesscaseeteesaseasesessesseerietienass 75 THI.2.1 Sor dO nguyOn Ups ceccecccecsescvsssessesssecsessscssessscssssseessssseeasensesssesaeesses 75

HH 2.2 Nguyên lý hoạt ỘNg: .- - 5 - < SH ni, 75

H3 Khối giải mã DTME, - 042.02 3 23 23 23 23223 2g 2É 2u 22s 76 THI 3.1 Sor G6 nguyOn Ups cvccccessscsessessessessessssssessecsssssessessessessesseesesssensenseene 76

HHỊ3.2 Nguyên lý hoạt ẨỘN: - - SH HH ng 76

HI.3.3 Tinh toán và thiết Ñế: 55 cccSteSrEriEErkrrtrirrrsrrrveee 76

HH4 Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiỂH, LH 2 2222225, 77

1.4.2 Nguyên lý hoạt động: 4n HH H905 K g nrnưyy 77

HHI.5 Khối hiểu thị- - c2 Q22 2 2222132232 3 232 2 2 tớ s2 78 1/888 .1 1 080888806 6n MA 78

HH 5.2 Nguyên lý hoạt đỆỘPg- - - 5 ng rep 78

Sơ đồ nguyên lý 79

Muc luc

CHƯƠNG 2: PHẢN MỸÈM 5-5 o° 5< se seeserseeseszerresesscee 80

I Lưu đồ: . 5-55 +43 EES3 T3 11E181111111111171112515 21282 rxrk 80

LL Churong trinh Chirthyicccccccccecscccccccccccccevevessssseseeeetevuvensusasesseseeseusissseseess 80 L2 Chương trình kiểm tra DASSWOFL Ú T2 1 511111251111 5 22 212 267 81

iN@.0 án 83

PHAN 3: KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN DE TAI : 93

Lời nói dau

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới

Một đất nước phát triển _ không thể dựa vào một ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp mà cần phải có một ngành công nghiệp phát triển mạnh

Một nên công nghiệp phát triển mạnh luôn đi đôi với các thiết bị máy móc tỉnh

vi hơn, phức tạp hơn Với nền công nghiệp phát triển như thế, viễn thông và thông tin liên lạc đóng vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa

hiện đại hóa đất nước

Các hệ thống viễn thông và thông tin liên lạc không những phục vụ cho công nghiệp, quân sự, hay nghiên cứu khoa học, mà nó còn góp một phần không nhỏ vào phục vụ cho nhu cầu cuộc sống hằng ngày của chúng ta

Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thông tin dé đáp ứng nhu cầu của con người Ngoài nhu câu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại, Vì thế các ứng dụng trong ngành bưu chính viễn thông luôn là

dé tai cho các nhà khoa học, kỹ sư và đông đảo các bạn đọc thuộc các ngành có

liên quan đến

Bên cạnh các nhu cầu trên thì quản lý Các dịch vụ về điện thoại cố định như thời gian, các số gọi đến ,gọi đi v v cũng rất quan trọng đối với người sử

dụng điện thoại.Do đó tôi đã chọn đẻ tài “Thiết bị quản lý thời gian cuộc gọi

dùng vi điều khiển PIC 16F84A” để làm luận án tốt nghiệp

Trang 11

càng ngày càng phô biện

Đề tài: “Thiết bị quản lý thời gian cuộc gọi dùng vi điều khiển PIC16E§4A” gồm 2 phần:

PHAN 1: NOI DUNG DE TAI

1 Muc dich dé tai

2 Lập sơ đồ khối

3

4 Khảo sát IC giải mã DTMF MT8870

5

Giới thiệu vi diéu khién PICI6F84A

Khao sat mang dién thoai

PHAN 2: THIET KE VA THI CONG MACH

PY

Khối giải mã DTME

Khối xử lí trung tâm

Khối hiển thị

Khối cảm biến đòng điện

Phan mém

Từ các khối trên ta kết hợp các khối lại với nhau tạo thành một hệ thống

hoạt động hoàn chỉnh dé thi công mạch và việt chương trình điều khiển cho mạch hoạt động theo đúng yêu câu đê ra

—_ PHÂNI: -

CƠ SƠ LY THUYET

Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng,

đồng thời việc gắn các thiết bị điện thoại ngày càng được phô biến rộng rãi, do

đó phát sinh ra nhu cầu quản lý thời gian gọi nhằm tránh người lạ, hoặc không cho phép người nào đó gọi trong thời gian nhiều gây lãng phí

Xuất phát từ những ý tưởng, và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề tài: “Thiết bị quản lý thời gian cuộc gọi ” cho luận án tốt nghiệp

H Phương pháp nghiên cứu:

RING _| va cam bién

Khảo sát nguyên lý hoạt động của mạng điện thoại

Thiết kế phần cứng cho các khối:

1 Trong đề tài này chỉ cần sử dụng IC thu giải mã DTMF không cần phát DTMF nên ta chỉ cần dùng IC MT8870 có giá thành rẻ

mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của dé tai IC nay str dung trong

khối giải mã DTME

2 Hiện nay, trong các đề tài trong các khối xử lý trung tâm thường

hay sử dụng vi điều khiển họ 8051, đây là họ vi điều khiển khá phổ biến Trong đề tài này tôi sử dụng vi điều khiển PIC16F84A

của hãng Microchip, họ vi điều khiển này gần đây đang được quan tâm bởi tính năng của nó, vì thế tôi muốn khảo sát chúng

thay cho họ vi điều khiển 8051

Trang 14

Phan 1: Co sé ly thuyét Chuong 1: Phuong An Thiét Ké

3 Khối hiển thị sử dụng hai led 7 đoạn dùng hiển thị thời gian

được phép gọi

4 Khối cúp máy và cảm biến dòng điện dùng cảm biến dòng điện

trên line điện thoại và cúp máy khi hết thời gian gọi Mục đích và chức năng của từng khối được khảo sát kỹ ở phần thiết

kê và thi công

Trước hết ta cần khảo sát mạng điện thoại và các IC trên

HI Ý tưởng thiết kế:

Y tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế thiết bị quản lý thời gian gọi, với sự trợ gitip của kỹ thuật vi điều khiển Khi kết nối với thiết bị, điện thoại chỉ có thê gọi trong thời gian quy định, chỉ có người quản lý mới có thể sử dụng điện thoại gọi bình thường bằng cách nhấn

password Điện thoại vẫn nhận cuộc gọi bình thường

Trang 15

I Tim hiéu vé mang dién thoai:

I1 Các loại tông đài:

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có năm loại tổng đài:

Tổng đài cơ quan PABX (Private Automatic Branch Exchange)

Được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn Thường sử dụng trung kê CO — Line (Centrol office)

Tổng đài nông thôn (Rural Exchange) Duge su dung | Ở các xã, khu đông dân cư, có thể sử dụng tat cả các loại trung kế

Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange) Dùng đề kết nối các tông đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyên mạch các cuộc gọi đường dài trong nước

Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange) Được đặt ở trung tâm

huyện, tỉnh Sử dụng tất cả các loại trung kế

Tổng đài cửa ngỏ quốc tế (Gateway Exchange) Tổng đài này dùng dé chon hướng và chuyên mạch các cuộc vào mạng quốc tế

để nối các quốc gia với nhau Có thể chuyển tải quá gian

Mạng điện thoại ở Bắc Mỹ sử dụng năm mức (hoặc cấp) Tổng đài chính hay các đài chuyên mạch (Switching center) Mức cao nhất là cấp một,

là trung tâm miễn, đài cấp năm có mức thấp nhất là đài cuối kết nối với thuê

bao

L2 Chuyển mach mach (Circuit switching):

Chuyén mach mạch là kỷ thuật quan trọng cho cả truyền thông | thoại và

dữ liệu, hiện nay vẫn còn được áp đụng trong mạng điện thoại Truyền thông qua chuyên mạch mạch là có đường truyền thông riêng được thiết lập giữa hai trạm muốn trao đổi thông tin Đường dẫn này là chuỗi của các kết nối giữa các

nút trên mạng Có ba giai đoạn để thiết lập sự truyền thông trên chuyên mạch mạch:

Trang 16

tới trạm E Con đường nối A với nút 4 luôn luôn tổn tại Nút 4 phải tìm một

đường nối tới nút 6 Dựa trên thông tin định vị đường đi và dựa trên các đo

lường về giá cả, nút 4 chọn đường nối tới nút 5 là một kênh rỗi Như vậy để xác định được đường nối từ A qua 4 và 5 Vì có nhiều trạm có thê nối tới nút 4, nên có thể xác lập nhiều đường từ nhiều trạm đến nhiều nút Tiếp tục như vậy,

nút 5 nối tớt nút 6 và nút 6 nối tới E Để hoàn thiện việc nối này, phải kiểm tra

xem E có sẵn sàng nhận việc nối không

12.2 Trao đổi tín hiệu:

Bây giờ các tín hiệu có thể được phát từ A qua mạng lưới tới E Tín

hiệu này có thê là tín hiệu tương tự, tín hiệu số, số liệu dạng nhị phân tuỳ thuộc

vào cấu trúc của mạng Trong mạng số liên kết (IDN) cả tiếng nói và đữ liệu

được truyền dưới dạng tín hiệu số nhị phân Con đường là: Đường nối A đến 4,

chuyên mạch nội tại qua 4, kênh 4-5; chuyển mạch nội tại qua 5 kênh 5-6;

chuyên mạch nội tại qua 6, đường nối 6-E

Tổng quát, việc nối là song công và tín hiệu có thể được truyền theo cả

hai hướng một cách đông thời

L2.3 Ngắt mạch (kết thúc mạch):

Sau khi trao đôi dữ liệu đã xong, việc nối mạch được kết thúc bởi hành động của một trong hai trạm Các nút 4,5,6 được giải phóng để sẵn sàng nối

các cuộc gọi khác Lưu ý rằng đường truyền thông phải được xác lập trước khi

dữ liệu nào bắt đầu trao đổi Như vậy dung lượng kênh phải được dành riêng

giữa các cặp nút chuyên mạch và trong mỗi nút cuộc nối này phải giữ trong

suốt cuộc đàm thoại hoặc truyền đữ liệu cho đến khi được kết thúc

Phan 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Mạng Điện Thoại

I3 Các phương pháp tạo tuyến:

Tạo tuyến cho mạng chuyển mạch mạch là xác định đường đi từ thuê

bao gọi đến thuê bao bị gọi qua một chuỗi chuyên mạch và trung kê Có hai phương pháp được sử dụng là tạo tuyên luân phiên có phân cập và tạo tuyên động không phân cập

13.1 Tao tuyến luân phiên có phân cấp (Alternate Hierarchical

Routing):

Cấu trúc phân cấp gồm 5 lớp (mạng ở Hoa Kỳ):

Lớp 1: Trung tâm miền (Regional center)

Lớp 2: Trung tâm vùng (sectional center)

Lớp 3: Trung tâm cấp (Primary center)

Lớp 4: Trung tâm đường dài (Toll center)

Lớp 5: Tổng đài cuối , tổng đài nội hạt (End office)

Trung tâm miễn

O O CƠ C Trung tâm vùng

C) S & A) Trangdm miền nội hạt

Hình 2.1 2: Tổ chức mạng chuyển mạch mạch công cộng ở Hoa kỳ

Các thuê bao được nối trực tiếp đến các tổng đài nội hạt Trước đây trong mạng điện thoại công cộng người ta dùng giải thuật tạo tuyến đơn giản gọi là tạo tuyến trực tiếp (Direct routing) theo quy luật thiết lập kết nối sau:

e Nếu cả hai thuê bao được nối với cùng tong đài nội hạt, thì nó sẽ

tạo kêt nôi (Switching)

e Nếu cả hai thuê bao được nối với cùng tông đài nội hạt khác

- nhau mà cùng trung tâm đường dài, thì kết nôi sẽ được thiết lập

giữa các tổng đài nội hạt thông qua trung tạm đường dài và quá

trình sẽ được tiếp diễn như vậy cho đến khi tìm thấy điểm

chung

Trang 18

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Mạng Điện Thoại

Cấu trúc này có nhiều nhược điểm như:

e©_ Ở giờ cao điểm, lưu lượng tập trung từ cấp dưới lên cấp trên sẽ

bị nghẽn

e_ Chất lượng của tín hiệu giảm nếu như số chuyển mạch và trung

kê tăng lên

cầu trúc cơ bản đã trình bày ở hình sau:

e Chuyển mạch chuyển tiếp được dùng để kết nối giữa các tông

đài nội hạt kê cận nhau

e_ Nhiều trung kế tiện ích cao (HU) được dùng để kết nối giữa các trung tâm chuyển mạch với lưu lượng cao giữa các nút

FINAL

Trung tâm miễn D

Trung tâm miễn E

| Hình 2.1 3: Tìm đường luân phiên có phân cấp

Với các thành phan được thêm vào, ta có thể dùng dùng giải thuật luận phiên có phân cấp để tìm đường Lưu lượng luôn luôn xuất phát từ mức thấp

nhất của mạng Hình trên chỉ ra thứ tự cơ sở của việc chọn lựa các đường di , luân phiên Đường trung kế HU kí hiệu bằng các đường nét đứt và mạng phân

cấp chính được kí hiệu bằng các đường nét đậm

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Mạng Điện Thoại

Quy luật cơ bản là hoàn tất kết nối ở mức thấp nhất, có thể là của sự

phân câp Như vậy tức là dùng các đường trung kê ít nhât trong chuyên câp 13.2 Tao tuyến động không phán cấp (Dynamic NonHierarchical

Routing-DNAR):

Cấu trúc không phân cấp là cấu trúc trong đó các nút chuyên mạch mạch có quan hệ bình đăng như nhau

e© _ Tất cả các nút đều thực hiện cùng chức năng

e - Giải thuật tìm đường phức tạp nhưng sẽ mềm đẻo hơn

Giải thuật tạo tuyến động áp dụng trên cầu trúc không phân cấp cho

phép khả năng chọn đường dựa trên lưu lượng, Tức là chọn các đường có lưu

lượng ít hơn để tránh trường hợp bị nghẽn (Blooking) đường truyền Lưu

lượng có thể có thé 1a quy luật (Ví dụ như giờ trong một ngày, thời tiết 9 hoặc

có thê là ngẫu nhiên Muốn sử dụng giải thuật tạo tuyến động trên một câu trúc đồng đẳng, mạng chuyển mạch mạch có khả năng sau:

Các chuyển mạch phải được cải thiện dé có khả năng tạo ra các quyết định tạo tuyến động và phải có khả năng truyền thông lần nhau các thông tin trạng thái về lưu lượng cho các phân khác nhau của mạng

Một hoặc nhiều các trung tâm quản lý là cần thiết để xác định đường và

truyền đi tiếp các thông tin tạo tuyến đó

Kỹ thuật điều khiển báo hiệu, hay là các nghỉ thức, là cần thiết cho phép gởi thông tỉn trạng tháivề lưu lượng đến trung tâm quản lý mạng và cho các trung tâm này phản hồi các thông tin vẻ tạo tuyến đến các chuyển mạch

13.3 Truyén tin hiéu điệu khién (Control Signaling):

Trong một mạng dùng chuyên mạch, tín hiệu điều khiển là phương tiện

để điều hành mạng và nhờ đó có thê thiết lập, duy trì và kết thúc các cuộc adi Giữa thuê bao và chuyên mạch, › Biữa các chuyên mạch với nhau, giữa chuyển mạch và trung tâm điêu hành cần phải trao đổi thông tin cho nhau để quản lý được cuộc gọi và toàn mạng Đối với một mạng thông tin công cộng rộng lớn

thì cần một sơ đồ truyền tín hiệu điều khiển khá phức tạp

Tín hiệu điều khiển rất cần thiết cho hoạt động của một mạng dùng

chuyên mạch Một khi mà mạng trở nên phức tạp thì chức năng của việc truyền

tín hiệu điều khiển cũng gia tăng theo Các chức năng, nhiệm vụ sau đây là

Truyền tín hiệu báo bận

Tín hiệu làm rung chuông

Truyền những thong tin cho mục đích thông báo

Théng tin vé tình trang thiét bị hoặc trung kế trong mạng Thông tin này có thể dùng để tạo tuyến và quản lý mạch

8 Thông tin trong việt tìm chỗ hỏng và cô lập những phần đó

9 Sự điều khiển của vài thiết bị đặc biệt như những thiết bị dùng kênh vệ tỉnh

II Các chức năng của hệ thống tổng đài:

Mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nó được

phát minh ra, các chức năng cơ bản của nó như: xác định các cuộc gọi của thuê

bao, kết nối thuê bao gọi với thuê bao bị gọi và sau đó tiến hành phục hồi trạng thái ban đầu khi cuộc gọi đã hoàn tất Hệ thống tổng đài bằng nhân công tiến hành quá trình này bằng tay, trong khi hệ thống tong đài tự động thực hiện các

quá trình này bằng điện tử Cụ thể các cuộc gọi được phát ra và hoàn thành

thông qua tổng đài gồm các bước sau:

Nhận dạng thuê bao gọi: Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi khi thuê bao nhật ông nghe và sau đó thuê bao được nôi với mạch dieu khién :

Tiép nhận số được quay: Khi đã nối với mạch điều khiến, thuê bao chủ bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyên số điện thoại của thuê bao bị gọi đến tông đài Tổng đài tiếp nhận số thuê bao này

Kết nối cuộc gọi: Khi thuê bao bị gọi đã được xác định, tong dai sé chọn một bộ phận các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau đó chọn một đường rỗi trong số đó để kết nối Khi thuê bao bị gọi năm trong tổng

đài nội hạt thì cuộc gọi nội hạt được sử dụng

Chuyên thông tin điều khiển: Khi được nối với tong đài của thuê bao

bị gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông tin cần thiết như số thuê bao bị gọi

Kết nối trung chuyển: Trong trường hợp tổng đài được kết nối đến tông đài trung chuyên, hai bước trên được lặp lại để nội với trạm cuối và sau

đó thông tin được truyện đi

- Kết nối trạm cuối: Bộ điều khiển n trạng thái máy bận của thuê bao bị

gọi được hoạt động (nếu mayan) chay ket nộinhằng một đường trung kế rỗi

(nếu máy không bận) THƯ VIÊN |

chuông bị ngắt và thuê bao gọi được chuyên thành trạng thái bận

Tính cước: Tổng đài chủ gọi tính toán giá trị cước theo khoảng cách và

theo thời gian

, Truyền tín hiệu báo bận: Khi tất cả các đường trung kế đều đã bị

chiêm theo các bước trên dây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu báo bận

được truyên đên thuê bao chủ gọi

, Hồi phục hệ thống: Trạng thái này được xác định khi cuộc gọi được

kêt thúc Sau đó tât cả các đường nôi đêu được giải phóng

Như vậy các bước cơ bản của hệ thống tổng đài để xử lý các cuộc gọi

đã được trình bày Trong hệ thống tổng đài điện tử nhiều dịch vụ mới được

thêm vào cùng với các chức năng trên

H.1 Phương thức làm việc giữa các tổng đài và các thuê bao:

Nhận dạng thuê bao gọi nhac may: Tổng đài nhận đạng trạng thái của thuê bao thông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây Khi thuê bao ở trạng thái gác máy (on hook) thì tổng trở của đường dây vô cùng lớn (hở mạch) Khi thuê bao nhất máy (off hook) điện trở mạch vòng khoảng từ 150Q

đến 15000 (thường là 600 O) Tổng đài nhận biết được sự thay đổi này thông

qua bộ cảm biến trạng thái đường dây thuê bao

Khi thuê bao gọi nhất máy thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu mời gọi (dial tone) trên đường dây đến thuê bao, chỉ khi nhận tín hiệu này thì thuê bao mới quay số, số có thể quay dưới dạng DTME hoặc FULSE

Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm trong tập thê số thuê bao của tổng đài thì tổng đài thực hiện cuộc gọi nội đài

Ngược lại thì nó thực hiện cuộc gọi liên đài thông qua tt trung kế giữ toàn bộ

phần định vị quay s6 tổng đài có thuê bao bị gọi Nếu số đầu là mã thì chức

năng đặc biệt của tổng đài sẽ thực hiện các chức năng có thể thực hiện thuê

bao Nếu thuê bao bị gọi không thông thoại hoặc các đường dây kết nối bị bận

thì tổng đài cấp tín hiệu báo bận (Busy Tone) về cho thuê bao gọi Ngược lại,

tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao bị gọi và tín hiệu hồi âm chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì tổng đài biết tín hiệu này và cắt đòng chuông kiệp thời để tránh hư hao cho thuê bao, đồng thời cắt Ring Back Tone đến thuê bao gọi và kết nối thông thoại cho hai thuê bao

Khi hai thuê bao thông thoại, có một thuê bao gác máy, tổng đài cắt thông thoại một thuê bao và cấp âm hiệu Busy Tone cho thuê bao còn lại, giải

tỏa các thiết bị phục vụ thông thoại Khi thuê bao còn lại gác máy, tổng đài

ngắt Busy Torte và kết thúc chương trình phục vụ thuê bao `

IT.2.1 Vong ndi bô:

_ _ Vong ndi bé cua thu€é bao la mot duong hai dây cân bằng nối với đài - cuôi Trở kháng đặc tính khoảng 500 Q dén 1000 Q (thường là 600 Q)

Một nguồn chung của đài cuối cung cấp nguồn 48Vpc cho mỗi vòng thuê bao Hai dây dẫn được nối với Tip và Ring, thuật ngữ dùng đề mô tả jack điện thoại Hình 2.4 minh họa vòng nội bộ và jack cắm điện thoại Đường Ring

có điện thế —- 48V đối với Tip Tip được nói đất (chỉ nối với DC) ở đài cuối

Khi thuê bao nhất máy (off hook) làm đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo nên một dòng điện xấp xi 20mA DC chạy trong vòng thuê bao Ở chế độ off hook, điện thé rơi trên đường tip và ring khoảng từ 4V đến 9V ở thiết bị đầu

cuối của thuê bao điện thoại

Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của đường dây khi

có sự thay đổi nhỏ của dòng điện vòng Sự thay đổi của dòng điện gồm tín hiệu

Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều hình sin thường có tần số 25Hz

“Tuy nhiên nó có thé cao đến 60 Hz hoãốc thấp hơn 16 Hz Diện áp của tín hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 Vạụs đến 130 Vgus, thường là 90 Vạws Tín hiệu

chuông được gởi đến theo dạng xung, thường là 1 giây có 2 giây không (như hình vẽ) Hoặc có thể thay đổi tùy tổng đài

Tín hiệu mời quay số (Dial Tone):

Tin hiệu hồi âm chuông là tín hiệu hình sin tần số f = 425Hz + 25Hz,

biên độ khoảng 3V trên nền DC 4V ngắt quãng 1s có, 2s không

cá hệ thong dién thoai ngay nay bạn sẽ nhận được câu thông | báo bằng lời nói “

Số máy qúy khách vừa gọi không có thực, mời qúy khách kiểm tra lại hoặc gọi

số 145”

Các kiểu quay số Khi đài cuối phát hiện trạng thái off hook, xung mời quay số (Dial Tone) được phát đến vòng thuê bao, đồng thời tổng đài nhận các số của biện:

thuê bao được gi Tín hiệu báo có thể dùng xung (Đĩa quay số) hoặc mỗi số

có thể mã hóa tần số bằng cách sử dụng các cặp tân số hoặc xung đặc biệt

Phương pháp thích hợp cho việc quay số bang phim bấm (Touch Tone) là

DTMF (Dial Tone Multi Frequency) quay bang xung tần số kép

Trong quay số bằng đĩa quay, mạch vòng được đóng ' hoặc ngất bởi một chuyển mạch được nối với một cơ cấu quay số Các chuỗi xung đồng nhất được tạo ra tương ứng với số được quay Thời gian của mỗi chu kỳ thường là 100ms, trong đó 40% chu kỳ làm việc Do điều khiển bằng tay nên thời gian

giữa các số liên tiếp có thể thay đổi từ 0.5 đến 1 giây

Khi sử dụng DTMEF dé quay SỐ, Các số được mã hóa với từng cặp tần số

riêng biệt được phát đồng thời với mỗi số Mỗi cặp tần số xuất hiện tối thiểu

40ms, thời gian tối thiểu giữa các số là 60ms Sai số cho phép của mỗi cap | tan

số là 1.5% Quay số bằng phím bấm có thể nhanh hơn 10 lần so với quay bằng đĩa quay

H3 Các đặc tính cơ bản của mạng điện thoại:

Để báo hiệu tốt trạng thái on/off hook, tín hiệu quay số và âm hiệu

chuông, điện trở nối tiếp của mạch vòng không được vược quá 1300 Q (Bao

gồm điện trở mạch vòng, điện thoại và các cuộn phụ tải) Một vòng 7Km sử

dụng dây 24 có điện trở là 1200 O

Sự mat mát tín hiệu cho phép giữa thuê bao và đài cuối lớn nhất khoảng 9đB Sự mất mát tín hiệu trên đường dây cỡ 24 không có phụ tải khoảng 1.4 dB/Km

Tiếng dội (echo): Nghe tiếng đội giọng nói của chính mình trong khi sử

dụng điện thoại thì rất khó chịu Tiếng dội là kết qủa của sự phản xạ tín hiệu xảy ra tại những điểm không phối hợp trở kháng đọc theo mạng điện thoại Nói

chung thời gian trễ của tiếng đội dài hơn và tín hiệu tiếng dội mạnh hơn sẽ làm nhiễu loạn đến ngưới nói nhiều hơn Sự phối hợp trở kháng trên đường truyền thường xấu nhất trên các vòng thuê bao và tại nơi giao tiếp với đài cuối Ở đây VIỆC phối hợp trở kháng rất khó điều khiển vì chiêu đài của vòng thuê bao và các thiết bị của thuê bao quá khác nhau Nhưng tiếng đội nghe được bởi người nói đã được suy giảm hai lần từ người nói đến người nghe và ngược lại Để

thời gian trễ ngắn người ta thêm vào các bộ suy hao để làm giảm mức tiếng

dội Trên các đường truyền dài người ta phải sử dụng các bộ triệt tiếng đội đặc

biệt Tín hiệu dội từ người nói được bộ suy hao nhận biết và làm suy giảm đến 60dB trên đường vẻ Bộ triệt tiếng dội sẽ bị vô hiệu hóa (khử hoạt) vài phần

ngàn giây sau khi người nói đã ngưng nói Bộ triệt tiếng dội cũng có thể bị khóa nếu người nói và người nghe ở cách xa nhau

Dải thông (Band): Dải thông của mạng điện thoại xấp xỉ 300Hz ~

3400Hz Dãi tần số này tương ứng với phổ của tín hiệu tiếng nói

Các cuộn phụ tải: Đối với một đường truyén hai day, khi phan tich chi tiét ta thấy rằng sự suy hao của một đường dây có thé giam nếu cuộn cảm L, có thể tăng lên Do đó, để giảm sự suy hao của một đường ‘day, người ta đặt nối tiếp với đường dây các cuộn cảm rời rạc hay tập trung, gọi là cuộn phụ tải Các

cuộn đây được đặt ở các điểm cách đều nhau để đạt được hiệu quả mong

Suy hao tín hiệu các mức công suất và nhiễu: Trên mạng điện thoại

có n chuyển mạch, sự mất mát công suất tín hiệu giữa các thuê bao biến động mạnh trong khoảng từ 10dB đến 25dB Sự biến động theo thời gian giữa hai

thuê bao bất kỳ nhỏ hơn +60dB

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N cũng quan trọng như độ lớn của tín hiệu thu được Để tín hiệu thu có thể tin cậy được, tỷ số S/N phải ít nhất là 30:1 (29,5dB)

Hầu hết nhiễu trên mạng điện thoại có thể chia làm ba loại:

e Nhiéu nhiệt và tạp âm: Do sự phát xạ của linh kiện bộ khuếch

đại, là tiếng ồn ngau nhiên mở rộng được tạo ra do sự chuyển

động và dao động của các hạt mang điện tích trong các thành phần khác nhau của mạng

e Nhiễu điều chế nội và xuyên âm: Là kết qủa của sự giao thoa tín hiệu mong muốn với các tín hiệu khác trên mạng Các tín hiệu giao thoa này ở trên một đôi cáp kề cận với đôi cáp đang sur dung cho tin hiệu mong muốn, hoặc các tín hiệu được điều chế trên các sóng mang kể cận trong hệ thống DTME

e Nhiễu xung: Bao gồm các xung điện áp hay các xung nhất thời

được tạo ra chủ yêu bởi chuyên mạch cơ học trong tổng đài, sự tăng vọt của điện áp nguôn hoặc tia chớp

Việc giảm tối thiểu ảnh hưởng của tiếng Ổn trên tín hiệu thu là điều có thể thực hiện bằng cách sử dụng việc truyền các mức công suất cao có thể có

Tuy nhiên các mức tín hiệu cao trên mạng sẽ làm tăng sự điều chế nội và xuyên âm

HI Khái quát chung về máy điện thọai:

II.1 Nguyên Lý Thông Tin Điện Thoại:

Thông tin điện thoại là quá trình tiếng nói từ nơi xa đến nơi khác, bằng đòng điện qua máy điện thoại Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của các mạng

thông tin điện thoại

III.2 So D6 Mach Điện:

Mạch điện thoại đơn giản gồm:

III 2.1 Nguyén ly hoat déng:

Khi ta nói trước ống nói của máy điện thoại, dao động âm thanh của

tiếng nói sẽ tác động vào màng rung của ống nói làm cho ống nói thay đổi,

xuất hiện dòng điện biến đổi tương ứng trong mạch Dòng điện biến đôi này

được truyền qua đường dây tới ống nghe của máy bị gọi, làm cho màng rung của ống nghe đao động, lớp không khí trước màng rung dao động theo phát ra

âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự

HI.2.2 Những vêu câu cơ bản về máy điện thoại:

Khi thu phát tín hiệu chuông thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời

đường điện, trên đường dây chỉ có tín hiệu chuông

Khi đàm thoại bộ phận phát và tiếp nhận tín hiệu chuông phải được tách

rời đường điện, tên đường dây chỉ có dòng điện thông thoại

Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được tín hiệu chuông từ tông đài đưa tới

Ở trạng thái nghĩ máy thường trực đóng nhận tín hiệu chuông từ tổng đài

Ngoài ra máy cần phải chế tạo đơn giản, gọn nhẹ, bền đẹp, tiện lợi cho

người sử dựng

kH.2.3 Những chức năng cơ bản của máy điện thoại:

1 Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng biết tông đài đã sẵn

sang tiệp nhận hoặc chưa tiêp nhận cuộc gọi đó băng các âm

hiệu (tone mời quay số, tone báo bận)

2 Phát mã số thuê của bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi ân sô hay quay sô trên máy điện thoại

3 Thông báo chongười sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn

biên việc kêt nôi mạch băng các âm hiệu chuông, âm hiệu báo

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Mạng Điện Thoại

4 Báo hiệu chuông kêu, tiếng nhạc, tiếng ve kêu, cho thuê bao

bị gọi biết là có người đang gọi mình

5 Biến âm thanh thành tín hiệu, phát sang máy đối phương và chuyên tín hiệu điện từ máy đôi phương tới thành âm thanh

6 Báo hiệu cuộc gọi kết thúc

7 Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiếng ken, tiếng clíc khi phát xung

làm cho máy có rất nhiều dịch vụ rất tiện lợi Cụ thể như:

e_ Chuyển tín hiệu tính cước đến tông đài

Bat ki nột máy điện thoại nào đều phải có hai phần mạch điện cơ bản,

đó là mạch thu, mạch phát tín hiệu chuông và tín hiệu đàm thoại

Vì vậy để xây dựng mạch điện cho máy điện thoại, người ta sử dụng các phương pháp sau:

HH3.1 Phương pháp hở mạch:

Phương pháp này được trình bày ở sơ đồ sau:

352

I

Trạng thái đàm thoại:

Thuê bao nhất tổ hợp lên khỏi giá đỡ, nút gác tô hợp làm tiếp điểm S2

chập S3, mạch đàm thoại được đấu vào đường dây S1 tách mạch chờ tín hiệu chuông

Tổ hợp đặt trên giá đỡ của máy, làm S2 chập S3 Mạch thu chuông được đâu lên đường dây, còn mạch đàm thoại bị đoản mạch

Trạng thái đàm thoại:

32 chập S1, do vậy mạch đàm thoại được đấu lên đường dây còn mạch

thu chuông bị đoản

111.4 So luge vé may ấn phím thông thường:

Máy ấn phím thông thường gồm các bộ phận sau:

III.4.1 Mạch chống quá áp:

Chống điện áp do đường dây điện thoại trạm vào mạng điện lực hoặc

sắm sét ảnh hưởng làm hỏng máy

chuông có tín chọn lọc tần số và tín phi tuyén sao cho nó chỉ làm việc với dòng

chuông mà không liên quan đến dòng một chiều, đòng đàm thoại, tín hiệu nhận

số để tránh động tác nhâm

HII.4.3 Mạch chống đảo cực :

Để cấp điện áp một chiều ie tổng đài đưa đến các khối của máy điện thoại mà luôn luôn có cực tính cố định, dé chống ngược nguồn làm hỏng IC

trong máy điện thoại Mạch thường dùng cầu diode

HHI 4.4 Chuyển mạch nhác, gác được điều khiển bằng nút gác t6 hop:

Ở trạng thái nghỉ, tổ hợp đặt trên máy điện thoại (on hook), mach thu

chuông được đấu lên đường dây thuê bao để thường trực chờ đón dòng chuông

từ tổng đài gọi tới, còn các mạch khác (an phím, chọn số, đàm thoại ) bị ngắt

ra khỏi đường dây Trở kháng một chiều ở trạng thái on -hook Rpc=20KOQ

Ở trạng thái làm việc, tổ hợp được nhắc lên (off-hook), mạch thu chuông bị ngắt, các mạch khác đấu vào mạch dây thuê bao (chọn số và đàm thoại ) Rpc < 2 KQ,, thường là 1000 đến 400Q Chuyển mạch nhấc, đặt có thể bằng cơ khí, từ quang tuỳ theo loại máy

HH.4.5 Bộ phát âm hiệu:

Làm bằng đĩa quay số hay bằng bàn phím để phát hiện tín hiệu chọn số của thuê bao bị gọi tới tông đài ở dạng xung thập phân (pluse) hay tone (tín hiệu DTME)

HII4.6 Mạch diệt tiếng keng, clíc:

Khi gọi số, do ảnh hưởng của tín hiệu xung chọn số vào mạch thu

chuông kêu leng keng Vì vậy cần phải diệt tiếng động này bằng cách ngất mạch thu chuông khi phát tín hiệu chọn số Khi phát tín hiệu chọn số còn xuất hiện các xung sô cảm ứng vào ống nghe làm nó kêu lọc cọc, đó là tiếng clíc

Do vậy khi chọn số cần ngắt mạch đàm thoại

TII.4.7 Mach điều chỉnh âm lương:

Do độ đài của đường dây thuê bao biến đổi nên suy hao của nó cũng biến đổi, nếu đường dây thuê bao càng dài thì suy hao tín hiệu thoại càng lớn dẫn đến độ nghe rồ bị giảm Hoặc đường dây quá ngắn, tín hiệu thoải qua mạch có thể gây tự kích Vì vậy, để khắc phục hiện tượng đó trong các máy

điện thoại nguời ta thiết kế các bộ khuếch đại nói, nghe có bộ phận AGC (tự động điều chỉnh độ lợi) dé điều chinh hệ số khuếch đại phù hợp Nếu máy ở xa

Trang 30

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Mạng Điện Thoại

tổng đài, điện trở vòng đường dây lớn thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải lớn

Còn máy ở gần tổng đài thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải giảm xuống

11.4.8 Mach đàm thoại:

Gồm ông nói, ông nghe, mạch khuêch đại nói, nghe dùng cho việc đàm

thoại giữa hai thuê bao

HI4.9 Mạch sai động:

Phân mạch nói nghe, kết hợp với mạch cân bằng đường dây để khử trắc

A

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Khảo Sát IC MT8870D

CHUONG 3: KHAO SAT IC MT8870D

L Giới thiệu chung:

I1 Các đặc điểm:

®© Nhận DTME

_e Tiết kiệm năng lượng

e_ Cài đặt độ lợi cho bộ khuếch đại bên trong

_e_ Thay đổi thời gian bảo vệ

e_ Có thể sử dụng trong tổng đài trung tâm

e_ Có chế độ nghĩ

e_ Có chế độ inhibit

e Tương thích lùi với MT8870C/MT8870C-1

1.2 M6 ta:

MT8870 1a IC thu DTMF trọn bộ có chức năng lọc tần số và giải mã

Bộ lọc sử dụng kỹ thuật dién dung dé loc tone LOW va tone HIGH Bộ giải mã

sử dụng kỹ thuật bộ đếm để phân tích và giải mã tất cả 16 tone thành mã 4 bit

Bộ phận đếm bên ngoài được chip cung cấp ngõ vào bộ khuếch đại vi sai, đao động xung clock, và giao diện chôt ngõ ra ba trạng thái

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Khảo Sát IC MT8870D

L3 Chức năng của các chân:

OSC2L] 5 11] a1 OSC1Ll a 13 lo2

1 1 IN+ Ngõ vào Op — amp khong dao (Input)

2 2 IN- Ngo vao Op — amp dao (Input)

3 3 GS Gain Select.Chọn độ lợi Thay đôi độ khuêch đại ở

ngõ ra bằng cách sử dụng điện trở hồi tiếp

414 V Reference voltage (Output) Binh thuong = Vpp/2 str

Ref —_| dung dé c4n bang tĩnh ngõ vào

Inhibit (Input) Mirc [1] khéng cho phép giai ma

3 5 INH Tone ra chân A, B, C và D Có điện trở kéo xuống

bên trong

Power down (Input) Tích cực mức [1] Tắt nguôn -

6 6 PWDN |IC và không cho phép dao động Có điện trở kéo

xuống bên trong

7 7 OSCI | Clock (Tnput)

8 9 OSC2 Clock (Output) Sir dung thạch anh 3,579545 Mhz

noi 6 chan OSC1 va OSC2

9 10 VSS Ground 0V

Three State Output Enable (Input).Cho phép ngõ

10 | 11 TOE | ra3 trang thai Mirc cao cho phép ngõ ra ở các chân

Q1 - Q4 Có điện trở kéo lên bên trong

11—-|12— Three State Data (Output) Khi TOE cho phép sẽ

14 | 15 Q1—Q4 | cung cấp đữ liệu cla Tone cuối cùng được giải mã

Khi TOE mức [0], các chân này có tông trở cao

Delayed Steering (Output) Mirc [1] bao Tone da

15 17 StD được giải mã và được chốt ở chân Q1 — Q4 Mức

thấp khi điện thế ở chân St/GT thấp hon Vrs

16 18 Est Early Steering (Output) Mic [1] khi phân tích cặp

tone 1a hop lệ Mức [0] báo tín hiệu không hợp lệ

Steering Input / Guard time (Output)

7 19 SGT Bidirectional Khi điện áp lớn hon Vr, thi IC kiểm

tra cặp tone và chốt dữ liệu ra Điện ap thấp hon Vrs

Phan 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2: Khảo Sát IC MT8870D

hăng Steering của mạch bên ngoài Trạng thái của nó

có liên quan đên chức năng của chân ESt và điên áp

H Chi tiết chức năng:

IC MT8870D trọn bộ giải mã nhận DTMF nho gon, tiét kiệm năng lượng, có độ chính xác cao Cầu trúc của nó bao gồm phần lọc tần số tách tone HIGH và LOW được giám sát bởi bộ đếm — phân tích tần số và thời hằng của các tone trước khi cho ra mã của tone tương ứng

Tiếp theo phần lọc là bộ giải mã sử dụng kỷ thuật đếm số để kiểm tra tần số của các tone thu được và đảm bảo chúng tương ứng với các tần số DTMF chuẩn Một kỷ thuật lấy trung bình phức giúp loại trừ các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi vẫn đảm bảo một khoảng biến động cho tone thu do bị lệch

Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai tone đúng thì đầu ra “ Early Steering “

(Est) sẽ lên mức Active Lúc không nhận được tín hiệu tone thì Est sẽ lên mức Inactive

H2 Phân giải mã:

Tiếp theo phần lọc phần giải mã sử dụng kỹ thuật đếm số đề kiểm tra tần số của các tone thu được và phân tích xem chúng có phải là tần số DTME chuẩn hay không Một kỹ thuật lay trung bình phức giúp loại trừ các tone giả tạo thành do tiếng nhiễu trong khi vẫn đảm bảo một khoảng biến động cho tone thu do bị lệch Khi bộ kiểm tra nhận đạng được hai tone hợp lệ thì đầu ra

“ Early Steering “ (Est) sẽ lên mức Active Lúc không nhận được tín hiệu tone thì Est sẽ ở mức Inactive

Trang 34

Hinh 2.3 3: Mach Steering

Trước khi thu nhận một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của tín hiệu đó có đúng không Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC mắc ngoài Khi ESt lên high làm cho Vẹ tăng lên khi xả tụ Khi mà ESt vẫn còn high trong một thời đoạn hợp lệ (tone) thi Ve tiến tới mức ngưỡng

Vịs, của logic Steering để nhận một cặp tone và chốt 4 bit mã tương ứng Lúc

này đầu ra GT được kích hoạt và đây Vc lên tới VDD Cuối cùng

sau một thời gian ngăn

vào thanh ghi

thu vừa bỏ qua

mã ngõ ra giông như mã

trên

tín hiệu quá ngăn

H.4 Chế độ Power down và Inhibit:

Mức [1] trên chân 6 (PWDN) sẽ đưa thiết bị vào chế độ tiết kiệm năng

lượng Làm thạch anh ngừng dao động và ngừng chức năng lọc

Mực [1} 6 chan 5 (INH) dua IC vào chế độ Inhibit Không:cho phép phát hiện các tone đề đưa ra các chân A, B, C, D Mã ngõ ra sẽ giống như mã của tone trước đó

H.5 Cấu hình ngõ vào:

Ngõ vào của IC có bộ khuếch đại Op — amp vi sai cũng như chân Vạer

đê điều chỉnh điện áp đầu vào Vpp/2 Việc cung cấp được kết nối với điện trở

hôi tiêp đên ngõ ra Óp — amp của chân (GS) dé thay đôi độ lợi

IN+ Vpp IN- SUGT

Gs Est

INH a4 PWDN Q3

PIC bắt nguồn từ General Instrument (một tập đoàn chuyên sản xuất

các thiết bị điện tử) Nhiều năm trước General Instrument đã bắt đầu công việc

nghiên cứu một loại vi điều khiển lập trình được,có dòng điện ở ngõ ra lớn và

các công xuất nhập có thể điều khiển được Loạt vi điều khiển được gọi là PIC (Peripheral Interface Controllers) và được chế tạo theo công nghệ RISC(Reduced Instruction set code) Với các tập lệnh rút gọn này, PIC có khả năng thực hiện một lệnh trong chương trình trong một khoảng thời gian bằng

một xung đồng hồ với tần số hoạt động lên đến 20khz Điều này giúp cho PIC

có tốc độ xử lí rất nhanh so với một vi điều khiển 8 bit Tuy nhiên, ưu điểm lớn

nhất của PIC là dòng điện ngõ ra lên đến 20mA, trong khi các vi điều khiển khác trong cùng thời điểm có dòng ra cao nhất là ImA và dòng hoạt động tối

đa là 1,6 mA

Vì một số lí do kinh tế, General Instrument đã không tung ra loạt sản phẩm này, và PIC sau đó trở thành sản phẩm chính của Microchip

Ban đầu, không có nhiều sự lựa chọn trong việc sử dụng các công của

PIC, và chúng cũng không có công dụng chung, ví dụ nhu các ngắt Cách tô chức bộ nhớ, của PC cũng được phân thành các bank (ngày nay vân được dùng

trong một số vi điều khiến) Mặc dù vẫn còn nhiều hạn chế nhưng những ưu

điểm của chúng trong thời gian đó là không thể phủ nhận và được sử dụng

nhiều Điều này cho phép Microchip có điều kiện tiếp tục phát triển các đặc

tính mới, các khối chức năng mới cho PIC như các ngắt, khối chuyên đổi

ADC, và tất cả đều được tích hợp bên trong PIC Microchip cũng nhanh

chóng phát triển song song bộ nhớ chương trình FLASH (cho phép xóa sửa nhiều lần) và bộ nhớ chương trình OTP (One Time Programmable) với giá thành thấp, giúp tiết kiệm kinh phí và dễ dàng nâng cập chương trính cho sản phẩm Ngoài ra Microchip còn hỗ trợ thêm các công cho phép lập trình PIC trực tiếp trên bo mạch đã được ráp sẵn Kích thước nhỏ gọn của PIC rất thích

hợp cho các ứng dụng có sự hạn chế về không gian Tất cả các đặt tính trên giúp cho PIC có được một ưu thế nhất định và dần trở nên phổ biến

II CISC, RISC:

Ở phan trén ta đã đề cập đến công nghệ RISC, để hiểu rõ hơn về PIC ta

cần làm rõ hơn khái niệm này.Công nghệ Havard là khái niệm mới hơn công

nghệ von-Neumamn và được phát triện do nhu cầu cần nâng cao tốc độ vi xử

lí.Trong công nghệ Havard, người ta tách riêng bus dữ liệu và bus địa chỉ giúp

cho dữ liệu truyền nhanh hơn và tốc độ xử lí cũng tăng lên Bên cạnh đó, bộ

nhớ đữ liệu và bộ nhớ chương trình cũng được tách rời giúp tăng vùng nhớ cho

các lệnh trong chương trình PIC sử dụng tới 14 bit (chứ không phải 8 bit) cho

=m=== -

Trang 37

Phan 1: Co Sé Ly Thuyét Chương 4: Khảo Sát Vi Điều Khién PICI6F84A

một lệnh và các lệnh dùng cho PIC là các lệnh đơn, tức là chỉ có một từ Điều

này giúp cho cac vi điêu khiên chê tạo theo công nghệ Havard có ít lệnh hơn so với công nghệ von-Neumamn, và các lệnh sẽ được thực hiện trong một xung đồng hồ

Vi điều khiển chế tạo theo công nghệ Havard được gọi là vi điều khiển

RISC (Reduced Instruction Set Code) Vi điều khiên chê tạo theo công nghệ von-Neumamn được gọi là vi điều khiển CISC (Complex Instruction Set Code)

Do PIC16F84A dugc chế tạo theo céng nghé RISC nén tap lénh cua

chúng chỉ còn khoảng 35 lệnh(các vi điều khiến của Intel hoặc Motorola có

trên 100 lệnh) Các lệnh này đều được thực hiện trong một xung đồng hồ(trừ

các lệnh nhảy và các lệnh rẽ nhánh) Theo các nhà sản xuất mã lệnh viết cho

PICI6F84A sé rit gon bằng một nửa và tốc độ thực thi lệnh sẽ tăng gấp 4 lần

so với các vi điều khiển 8 bit khác

Ill Giới thiệu:

PIC16F84A là một vi điều khiển 8 bit được chế tạo theo công nghệ

RISC

Bộ nhớ chương trình đựơc chế tạo theo công nghệ FLASH nên chương trình trong vi điều khiển có thể xóa sửa nhiều lần, phù hợp với việc phát triển

và nâng cấp thiết bị

Bộ nhớ đữ liệu của vi điều khiển được chia làm 2 phần:

EEPROM: dùng để chứa những dữ liệu quan trọng,dữ liệu sẽ không bị

mắt đi khi mất điện đột ngột

RAM: là bộ nhớ dữ liệu được chương trình sử dụng trong quá trình vận

hành, thông thường là các kết quả xử lí bên trong của chương trình

Cổng A và công B: là bộ phận giao tiếp giữa PIC với thế giới thực Đối với PIC16F84A, công A có 5 chân công B có 8 chân

Trang 38

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 4: Khảo Sát Vi Điều Khiến PIC16F84A

Bộ đếm độc lập:là 1 thanh ghi 8 bit hoạt động độc lập với chương trình

Giá trị trong bộ đếm sẽ tự động tăng lên 1 sau bốn xung đồng hồ cho đến khi đạt đến trị lớn nhất là 255 và sau đó lại bắt đầu đếm từ 0 Bộ đếm được dùng

dé xác định thời gian cho vi điều khiển

Đơn vị xử lí trung tâm (CPU): đóng vai trò kết nối các khối chức năng, điều khiển hoạt động của các khối và thực thi chương trình của vi điều khiển

Sơ đỗ khối sau thê hiện tầm quan trọng và chức năng của CPU:

Hình 2.4 1: Sô đồ khối

IV Ứng dụng:

_PICI6F84A có thể sử dụng cho nhiều mục đích,trong ngành công

nghiệp tự động,các ứng dụng trong nhà,cảm biên từ xa,khóa cửa điện tử hay

trong các thiệt bị bảo mật

_ PICI6F84A cũng thích hợp đối với các nguồn nuôi bằng pin do công

suat tiéu thu thap

Bộ nhớ EEPROM có thể được sử dụng trong các thiết bi cần sử dụng

nhiều tham số(mã diều khiển tốc độ motor,tần số thu )PIC16F84A còn thể

được sử dụng trong các lĩnh vực mà vi điều khiển chưa quan tâm tới như bộ định thời,thay thế giao diện cho các hệ thống lớn, do PIC16F84A có các đặc

tính như giá rẻ,công suất tiêu thụ thấp,linh hoạt và dé điều khiến

Khả năng được lập trình trực tiếp trên bo mạch của PICIóF84A giúp tạo được tính linh hoạt cho sản phẩm sau khi hoàn tất quá trình lắp rap va kiém tra.Đặc tính này được sử dụng để thành lập một dây chuyền sản xuất,nâng cấp chương trình cho một sản phâm hoàn thiện

Trang 39

ake

PIC16F84A có tổng cộng 18 chân, dạng chân của nó thường là DIP 18

Chân số 1 RA2, chân số 2 trong cổng A, không có chức năng phụ - Chân số 2 RA3, chân số 3 trong cổng A, không có chức năng phụ

Chân số 3 RA4/TOCKI, chân số 4 trong cổng A, chức năng phụ là định

Chân số 4 MCLR RESET ngõ vào, còn có chức năng là chân cấp nguồn Vpp khi lập trình cho vi điều khiển

Chân số 5 Vss chân mass

Chân số 6 RB0, chân số 0 trong cổng B, chức năng phụ là chân ngắt

ngõ vào

Chân số 7 RBI1, chân số 1 trong công B,không có chức năng phụ - Chân số 8 RB2, chân số 2 trong công B,không có chức năng phụ

Chân số 9 RB3, chân số 3 trong công B,không có chức năng phụ

Chân số 10 RB4, chân số 4 trong công B,không có chức năng phụ

Chân số 11 RB5, chân số 5 trong cổng B,không có chức năng phụ

Chân số 12 RBó, chân số 6 trong công B, chức năng phụ là ngõ vào

Chân số 13 RB7, chân số 7 trong cổng B, chức năng phụ là chân truyền

đữ liệu khi lập trình

Chân số 14 Vdd chân cấp nguồn điện thế dương

Chân số 15 OSC2 ngõ vào xung đồng hồ

Chân số 16 OSC1 ngõ vào xung đồng hồ

Chân số 17 RA0, chân số 0 trong công A, không có chức năng phụ

Chân số 18 RA1, chân số 1 trong công A, không có chức năng phụ

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết - Chương 4: Khảo Sát Vi Điều Khiến PIC16F84A

VI Các thông số kỹ thuật PIC16F84:

Các đặc tính CPU theo công nghệ RISC:

Tập lệnh chỉ gồm 35 lệnh đơn

Tất cả các lệnh đều được thực thi trong khoảng thời gian là một

chu kì(trừ các lệnh rẽ nhánh cần 2 chu kì)

Tốc độ hoạt động: - o_ Ở chế độ DC: hoạt động ở tần sé 20 MHz

o_ Ở chế độ DC: lệnh đơn được thực hiện trong khoảng thời

gian 200 na -

Bộ nhớ chương trình gồm có 1024 dòng lệnh

Bộ nhớ đữ liệu RAM gồm có 68 byte

Bộ nhớ đữ liệu EEPROM gồm 64 byte

14 bit để thực thi lệnh

8 bit để truyền dữ liệu

15 thanh ghi cho các chức năng đặc biệt

13 chân I/O được điều khiển độc lập nhau

Dòng ra ở mức cao có thể dùng trực tiếp vận hành LED(25mA)

TMR0: bộ đếm 8 bit có khả năng lập trình được

Các đặc tính đặc biệt của vi điều khiển:

Bộ nhớ chương trình FLASH có thể ghi xóa 1000 lần

Bộ nhớ đữ liệu EEPROM có thể ghi xóa 1000000 lần

Thời gian tôn tại đữ liệu trên EEPROM là trên 40 năm

Có thể lập trình trực tiếp trên bo mạch(ICSP: In-Circuit Serial

Programming) théng qua 2 chân

Các chức năng RESET (POR: Power-on Reset), định giờ

(PWRT: Power-up Timer), OST(Oscillator Start -up Timer)

e_ Có thể lựa chọn được chế độ hoạt động của máy phát sóng

Công nghệ CMOS tiên tiến cho bộ nhớ chương trình (Flash) và bộ nhớ

dữ liệu(EEPROM):

e Công suất tiêu thụ thấp, tốc độ cao

e_ Mức điện thế hoạt động rộng từ 2V đến 5.5 V

e Low power consumption:

o 2mA khi hoat déng 6 5V, 4 MGhz

o 1uAkhihoat ddng 6 2v, 32Khz

o_ nhỏ hơn 0.5 uA khi tạm ngưng hoạt động(standby)

VII So đồ khối của PIC16E84A

Sơ đồ khối giúp ta có được một cách nhình tổng quan về cách tô chức sắp xếp các khối chức năng và mối liên hệ giữa chúng trong vi điều khiển Vai trò cụ thể của a timg khối sẽ được đề cập kỹ hơn trong các phân tiếp theo

Trang 42

Phan 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 4: Khảo Sát Vi Điều Khiển PIC16F84A

VIII Tổ chức bộ nhớ của PIC16F84A

Bộ nhớ của vi điều khiển được chia làm 2 khối: bộ nhớ chương trình và

bộ nhớ đữ liệu Môi khôi có các bus riêng biệt, do đó ta có thê thao tác trên cả

hai khôi trong cùng một xung đông hồ

VIIIL.1 Tổ chức bộ nhớ chương trình (Program Memory Organization):

PIC16F84A có bộ đếm chương trình 13 bít giúp tạo thành 8Kx14 địa chỉ cho bộ nhớ chương trình Đối với PIC16F84A, các ô nhớ đầu 1Kx14(từ ô nhớ 0000h đến 03FEh)được dùng để chứa 1024 lệnh Nếu số lệnh vượt quá

1024 lệnh sẽ gây ra hiện tượng Wraperound Ví dụ các ô nhớ 20h, 420h, 820h, C20h, 1820h, 1C20h sẽ có cùng l lệnh

Địa chỉ RESET của PIC16F84A 1a 0000h (khi vi điều khiển được RESET,chương trình sẽ được bắt đầu từ địa chỉ này) Địa chỉ ngắt là 0004h

(sau khi l ngắt được thực hiện, chương trình sẽ được bat đầu từ địa chỉ này)

Ngoài ra bộ nhớ chương trình còn có các vùng nhớ đặc biệt như:

e Configuration word (địa chỉ 2007h)là nơi chứa các tham số cơ bản của vi điêu khiên như:

1 Mã bảo vệ

2 Bit cho phép (Enable bit) cua Power-up Timer

Phan 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 4: Kháo Sát Vi Điều Khiễn PIC16F84A

3 Bit cho phép (Enable bit) cua Watchdog Timer

4 Bit lựa chon tan sé may phat song (oscillator)

Cac tham sé trong Configuration word duge thiết lập các giá trị

0 hay 1 khi lập trình dé chọn lựa các dạng hoạt động của các khối nêu trên trong vi điều khiển Vùng nhớ Configuratipon word sẽ được đề cập kĩ càng hơn trong những phần sau khi nói

về những tính năng đặc biệt của CPU

° Test/configuration: vùng nhớ trống, vùng nhớ này gồm các địa, chỉ từ 2000h đến 3FFFh(bao gồm cả vùng nhớ Configuration word) chỉ được truy xuất trong quá trình lập trình cho vi điều:

khiển

VIII.2 Tổ chức bộ nhớ dữ liệu (Data memory organizafion):

00h | lcdirect addr | indgect addr.) | 80h

Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 4: Khảo Sát Vi Điều Khiến PIC16F84A

Bộ nhớ đữ liệu bao gồm các thanh ghi GPR(General Purpose

Register)và các thanh ghi SFR(Special Purpose Register), bên cạnh đó còn có

bộ nhớ EEPROM Các thanh ghi SFR được dung để điều khiển hoạt động của thiết bị và sẽ được đề cập cụ thé trong cac phan sau

Bộ nhớ dữ liệu được phân ra lam 2 bank 0 va 1, bao gồm cả các thanh

ghi GPR và FSR Mỗi bank có dung lượng 128 byte Mười hai vùng nhớ đầu tiên được dùng cho các thanh ghi SFR(từ địa chỉ 00h đến 0Bh và từ 80h đến

§Ch), phần còn lại là các thanh ghi GPR và được biết dén nhu 14 SRAM (Static RAM) Dung lugng cla SRAM 1a 116 byte

Bit điều khiển được dùng để chon Iya bank can truy xuất là bit RP0 đặt

trong thanh ghi STATUS Hoạt động của bít RP0 như sau:

© Clear bit RPO: bank 0 được chọn

e Set bit RPO: bank 1 được chọn

Có thể dùng 2 lệnh MOVWF và MOVF để dịch chuyên các giá trị trong thanh ghi W đến bất cứ địa chỉ nào trong vùng nhớ

Toàn thé | bộ nhớ đữ liệu có thể được truy xuất trực tiếp thông qua địa chỉ hoặc gián tiếp thông qua thanh ghi FSR (File Select Register) Ta sé ban dén thanh ghi này kĩ hơn trong những phần sau, truy xuất gián tiếp sử dụng giá

trị của bit RP0 để lựa chọn bank cần được truy xuất

Mỗi thanh ghỉ GPR có 8 bit à có thể được truy xuất trực tiếp hoặc gián

tiêp thông qua thanh ghi FSR

Địa chỉ ở bank 1 được kết nối với bank 0 Ví dụ, hai địa chỉ 0Ch và §Ch

cùng chỉ đến thanh ghi GPR chung