thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị từ xa báo trộm báo cháy qua đường dây điện thoại

Đối với hệ thống diéu khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì gi

Trang 1

MUC LUC

PHAN I: GIOI THIEU DE TAI =ezrzzzzzzz=zz==z==~=r 1

PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT -Sse=z=~==zc=zz===z====~r 3

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN - 3

1 MỤC DICH ĐỀ TÀI -~-~-~~~~~*~~~~~=~~~~T=~~=r~~~” 3

IL PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -~~~-~~~~~~~~~~~~” 3

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC -3

IV Ý TƯỞNG THIẾT KẾ _-S22 2222 ~~~z=c=cr=zzrz=r=czz=rzz=r~rrrmrer 4

V PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHOI - 6

CHUONG II: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89C5I - 13 A.TÓM TẮT PHẦN CỨNG -~ -~~ ~~~=z~~“=~~~"=~~="~~~” 13

1 GIỚI THIỆU -~ -===~~~~~~”~~~~=" - 13

Il SƠ LƯỢC CÁC CHÂN 89CS51 -~~~~~~~=~~~~~~~~—” 14 B.HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THI TIMER - 14

L THANH GHI CHẾ ĐỘ TIMER ->-~~nTnT^T2TTTTnTTThT 17

Ul THANH GHI ĐIỀU KHIỂN TIMER -~-~~~~~~~~~" 17

II MÔ TẢ CHỨC NANG - crrrerereeerrrrrrreee 2Ố

CHUONG IV: KHAO SAT IC THU PHAT TIENG NOI ISD1420

L GIỚI THIỆU ISD 1420 -~~~~~~~==~==~~~~~~~~~~=~~~” 28

tl ĐẶC TÍNH KỸ THUẬTT -~=~~~~~T~T~~T~~~TT* TT” 29

II MÔ TẢ -~ -~~-==~~~===~~===~~~====~~==~r~~=rrrrrrerr~~~rr 29 IV._ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG -~~~-~~~~~~~~~~~~~~~" 30 CHUONG V: KHAO SAT IC THU VA PHAT HỒNG NGOẠI- 33

A MẠCH IC PHÁTT Z49148 -~~~~-7zz*~~~~**~~~**~TTTn” 34

L CHỨC NĂNG CÁC CHÂN DẪN -~-~~~~~~~~~~~~~~~~” 35

Il NGUYEN LY HOAT DONG -¬~~~~~~~~~~~~~~~” 36

Trang 2

Ill DẠNG PHÁT XUNG RA -~~~ ~~~~~~~~~~~~~~=~~~” 37

B MẠCH IC THU Z9149 VÀ Z9150 _ mằĂ 38

I CHỨC NĂNG CÁC CHÂN -~~ ~~~-=~~=~~~~==~~=~~~= 38

Il © NGUYEN LY HOAT DONG - 40

CHƯƠNG VI: PHƯƠNG THỨC LAM VIỆC CUA TONG DAI 44 PHAN II: THIET KE PHAN CUNG 49 CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ KHỐI -~ -~ ~ ~5-7~-=~====“==“==*==” 49 CHƯƠNG II: KHỐI BÁO ĐỘNG TẠI CHỔ - 50

A THIẾT KẾ MẠCH CẢM BIẾN -~ ~-~=~~~~ 50

I BO CAM BIEIN NHIBT -2-2 - ro 50 IL BỘ CẢM BIẾN TRỘM -~-~~-~~~~~~~~~~~~~~~~========r 55 I XU LY TiN HIEU VAO CHO MACH BAO DONG - 59

B MACH BAO DONG TAI CHO - 60

L MẠCH DAO ĐỘNG CƠ BẢN -~ -=~~~~~~~~~~~~ 60

IL MẠCH TẠO TIẾNG CÒI HỤ -~ -~~-~~~~~~~~~"~~~^” 61 CHUONG I: KHOI PHAT TIENG NOI - 63

CHUONG IV: KHOI GIAO TIEP DUONG DAY - 64

lỆ MẠCH CẢM BIẾN TIN HIEU CHUONG - 64

IL MẠCH TẠO TẢI GIÁ -=-=nnnTnrnnnTTTTrnhnrnrnn 66 II MẠCH KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU VÀO VÀ RA - 69

IV MACH THU PHAT TONE DTME -" - 72

CHUONG V: KHOI DIEU KHIEN THIET BI -~ 73

L MACH DIEU KHIEN THIẾT BỊ -~~-~~~~~~*~~~~~ 73

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ -~-=~=~~=~~~~*~~~=~~=~=~~~” 74

PHAN IV: THIET KE CHUONG TRINH - 75

CHƯƠNG I: CAC LUU BO GIAI THUAT - 75

L LUU po GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRINH CHÍNH ~ - 75

HỆ LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH PHỤC VỤ NGAT - 76

I LƯUĐỒ GIAI THUAT DIEU KHIEN THIET BI - 78

IV LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRINH NHAN TIN HIEU DTMF 80

V LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÍN HIEU DTMF - 82

VỊ LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH KHỞI ĐỘNG MT8888C - 84

CHƯƠNG II: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG - 85

Trang 3

PHẦN V: THI CÔNG - -777Z7> 102

1 GIAI ĐOẠN CHUẨN BỊ -~ -~ ~~¬~==~===~==~~= 102

| H GIAI ĐOAN VẼ MẠCH [N -~~ -~-~~ ~~~~~==~~~~===~~ 102

| II — GIAI ĐOẠN LẮP RÁP -~-~~~=~~~~=~~~=~~~=~~~= 102

h5 ^ `

TRIEN DE TAI - 103

L TÓM TẮT ĐỀ TÀI -~-7-7->->~>~>T*T~t~TTTTTTTTTTTTTTTrnh 103

I KẾT QUÁ ĐẠT ĐƯỢC -¬-~~Tn-nnTnnnnTn~T 105 Ill | HUGNG PHAT TRIEN DE TAI - 107

IV KẾT LUẬN -=> == =>=-=>===~===~~==~~=== 108

Trang 4

LUAN VAN TOT NGHIEP TRƯỜNG ĐH KỸ THUAT CÔNG NGHỆ

_ PHẨN I

GIGI THIEU DE TAI

I GIỚI THIỆU CHUNG:

Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những vấn

để quan trọng của loài người Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông tin liên lạc

vào lĩnh vực kinh tế, khoa học và đời sống Chính vì nó mà con người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng 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 để đáp ứng nhu cầu của con người Ngoài nhu cầu 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

Đối với hệ thống diéu khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển và tự động báo động

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 phổ biến rộng rãi, do đó việc

sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện

nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc, vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân do cháy nổ hoặc do chạm chập

điện gia dụng gây ra

Ngoài ra, ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người

Trong đời sống của chúng ta luôn tổn tại những khu vực rất dễ bị cháy, nên việc lắp đặt, các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn Nó giúp ta

phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kip thời ở thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự

bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, cơ sở sản xuất

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì

việc báo cháy qua điện thoại thì rất cần thiết, nó giúp ta báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan

Trang 5

LUAN VAN TOT NGHIEP TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

Hơn thế nữa, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa

hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản quí hiếm, những tài liệu mật

là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân hang

Nếu ta chỉ sử dụng hệ thống báo trộm tại chỗ thì kẻ trộm có thể tìm cách khống chế

tắt tất cả các hệ thống báo động tại chỗ, làm cho chúng ta không phát hiện được hoăc chúng ta đi xa thì hệ thống báo động tại chỗ cũng không có tác dụng Nếu chúng ta dùng mạng điện thoại để báo động khi có kẻ trộm đột nhập thì rất có hiệu quả Thông qua mạng điện thoại thì hệ thống báo động sẽ tự động quay sổ báo động đến các cơ quan chức năng và những người có liên quan để xử lý kịp thời dù chúng

ta không có mặt ở hiện trường

Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như 3 trên, tôi chọn để tài: THIET KE - THI CONG MACH DIEU KHIEN THIET BI TU XA - BAO TROM - BAO CHAY QUA DUONG DAY DIEN THOAI ” cho luan van tốt nghiệp

Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều

khiển các thiết bị điện gia dụng khi ta ở cách xa nhà (hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyển sản xuất để thay thế con người Chẳng hạn muốn điều khiển các thiết bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị

thì mạch sẽ thực hiện Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu

phan héi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa

Mạch quay số báo động: sẽ tự động quay số báo động tới cho chủ nhà hoặc các cơ quan chức năng biết khi có cháy hay có kẻ trộm đột nhập vào nhà, cơ sở sản

xuất, cơ quan

Il TOM TAT NOI DUNG DE TAI:

Hệ thống diéu khién thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động là một

hệ thống khá hoàn chỉnh Hệ thống này có 2 chức năng như sau:

1.ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA VỚI HỆ THỐNG BÁO TRẠNG

THAI THIET BI PHAN HOI BANG TIENG NOI:

Các thiết bị điện được nối song song với hệ thống điểu khiển từ xa bằng đường điện thoại Muốn điều khiển thiết bị điện ta quay số điện thoại về máy điện thoại có các thiết bị cần điểu khiển Sau khi quay số xong, ta qui định nếu sau 06 hồi chuông không có ai nhấc máy thì mạch này sẽ tự động đóng tải giả để kết nối thuê bao (thông thoại) với thuê bao gọi Sau khi kết nối thuê bao, hệ thống này sẽ

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: Th§ NGUYỄN TRỌNG HAI 2

Trang 6

đợi phím nhấn trong khoảng 45 giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao

Sau khi có tín hiệu thông thoại hệ thống phát âm hiệu mời nhập password sau đó người điểu khiển bắt đầu nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Mã passwords trong hệ thống này được qui định 3 số là 345 Nếu người điểu khiển bấm sai mã passwords thì sẽ không xâm nhập được vào hệ thống điều khiển Nếu người điều khiển nhấn sai một trong 3 mã passswords thì hệ thống phát

âm hiệu yêu câu người điều khiển phải nhấn lại từ đầu mã passwords Nếu mã passwords được nhấn đúng thì cho phép người diéu khiển xâm nhập vào hệ thống điều khiến va déng thời phát một hồi bip liên tục để báo hiệu password đã nhận đúng Sau khi phát xong hổi bip báo hiệu mật mã đúng, hệ thống này sẽ chờ lệnh điều khiển trong khoảng, 45 giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao

Sau khi nhấn đúng mã passwords 345, lúc này người điều khiển muốn kiểm tra thiết bị nào thi cần nhấn * và số thứ tự của thiết bị cần kiểm tra vi du *1 cho phép kiém tra thiét bi 1 Sau khi nhấn đúng mã điều khiển thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hổi về với tiếng nó để báo trạng thái thiết bị đang kiểm tra Lúc này, người điều khiển biết được trạng thái hiện tại thiết bị Sau đó, người điều khiển muốn mở hay tắt thiết bị phụ thuộc vào mã lệnh người điều khiển muốn điều khiển mở hay tắt Nếu người điều khiển muốn giữ nguyên trạng thái hiện tại của thiết bị người điều khiển cần nhấn phím 0, nếu muốn thay đổi trạng thái hiện tại của thiết bi nguời điểu khiển nhấn 1 phím bất kì trên bàn phím ngoại trừ phím sổ „0

Hệ thống này được thiết kế mô phỏng để quản lý 2 thiết bị, các số được qui định cho các thiết bị như sau:

- _ Số 1 tương ứng cho thiết bi 1

-_ Số 2 tương ứng cho thiết bị 2

Để tắt, mở các thiết bị ta sẽ qui định mã tắt tắt các thiết bị như sau : Sế* được chọn là lệnh kiểm tra thiết bị

Số 1 là lệnh kiếm tra thiết bị 1(sau khi đã nhấn phím *)

Số 2 là lệnh kiểm tra thiết bị 2(sau khi đã nhấn phím*)

Việc điều khiến chỉ kết thúc khi người điều khiển đã tác động đến thiết bị

cuối cùng, nếu chưa tác động đến thiết bị cuối cùng thì mạch sẽ tự động mời nhập password và chờ lệnh điều khiển từ đầu cho đến khi toàn bộ thiết bị của hệ thống đã

được kiểm tra

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThS NGUYEN TRONG HAI 3

Trang 7

LUAN VAN TOT NGHIEP TRUONG DH KY THUAT CONG NGHE

Việc điều khiển sẽ kết thúc sau khi thiết bi cuối cùng đã được tác động hoặc

người điều khiển không tác động lên mạch trong vòng 45s

2 TỰ ĐỘNG QUAY SỐ BÁO ĐỘNG KHI CÓ SỰ CỐ :

Mạch có chức năng tự động quay số báo động khi có sự cố (cháy, nổ, trộm) Khi

có tín hiệu cháy hay trộm từ mạch ngoài tác động vào, tín hiệu này được đưa qua một FlipFlop với mục đích là chốt tín hiệu cháy này để tránh trường hợp khi cháy xảy ra sẽ làm đứt dây mất tín hiệu báo cháy Tín hiệu báo cháy này sau khi đi qua FlipFlop sẽ tác động vào chân ngắt ngoài của vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có cháy hay có trộm xảy ra Lúc này vi điều khiển sẽ ra lệnh quay số báo

động đến cho chủ nhà biết sự cố hiện tại ở nhà để tìm cách xử lí Số điện thoại này

đã được cài đặt sẵn trước đó bên trong vi điều khiển Nếu thuê bao được gọi đang bận sau 06 hổi chuông không nhấc máy mạch sẽ tự động ngắt tải giả và thực hiện

lại cuộc gọi cho đến khi thành công thì thôi Khi thuê bao được gọi nhấc máy mạch

sẽ cảm nhận trạng thái nhấc máy của thuê bao và phát âm thanh báo sự cố đang xảy

ra

SVTH: DOAN TRONG NGHIA GVHD: ThS NGUYEN TRONG HAI 4

Trang 8

PHAN II

CO SO LY THUYET

CHUONG I : HE THONG BAO DONG VA DIEU KHIEN

I MUC DICH CUA Dé TÀI:

Mục đích của dé tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện

từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại với khả năng phản hổi trạng thái kết quả điều khiển thiết bị và báo động khi có sự cố bằng tiếng nói,

thông báo cho trung tâm điều khiển, trung tâm bảo vệ khi sự cố vừa mới xảy ra hoặc

người điều khiển khi hệ thống đã hoàn thành nhiệm vụ, tạo cảm giác yên tâm cho

người điều khiển

II PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:

Để thực hiện được để tài, tôi cần phải xác định được phương pháp nghiên cứu với trình tự nghiên cứu như sau:

- Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động mạng điện thoại, khảo sát IC

MTS888C, khảo sát vi điều khiển 89C51

- _ Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của để tài

- _ Tính toán thiết kế phần cứng

- _ Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm

- _ Thiết kế mạch xử lý tín hiệu phản hổi bằng tiếng nói

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:

Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua đường

truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những kho lưu trữ

tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo động thông qua đường điện thoại Cũng thông qua mạng điện thoại chúng ta có thể đóng ngắt những

nơi cao áp, tự động quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy và cũng tại Nga đã có hệ thống điểu khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử

Ở Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt được lắp đặt

bí mật thông qua 1 tổng đài nội bộ

Trên đây là những thành tựu của các nước tiên tiến, còn ở Việt Nam cũng có:

Trang 9

+ Một số để tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển nhưng chưa thực sự là 1 để tài hoàn chỉnh bởi vì các để tài này chỉ điều khiển được 2 thiết

bị điện hoặc có để tài điều khiển được 4 thiết bị nhưng phương pháp phản hồi không chính xác (chỉ phần hổi bằng tiếng nhạc) và không thể tắt thiết bị bằng công tắc bên ngoài

+ Một số để tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để báo động khi có

cháy nhưng các để tài này chỉ được thực hiện trên lý thuyết

Từ những tình hình thực tế trên, hệ thống điều khiển từ xa và tự động quay số

báo động qua mạng điện thoại mặc dù có những đặc trưng nổi bật, nhưng chúng chỉ được ứng dụng ở những công trình có tâm cỡ lớn và chưa thực sự là một sản phẩm phổ biến trong dân dụng là do giá thành sản phẩm còn quá cao

Xuất | phat tt nhu cau thực tế đó, tôi thực hiện để tài : “ THIẾT KẾ — THI CONG MACH DIEU KHIEN THIET BI TU XA - BAO TROM - BAO CHAY QUA DUONG DAY DIEN THOAI ” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá

thành sân phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần vào công

cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

IV Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:

Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống tự

động điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự

cố, với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bị, tự động quay số báo động khi có cháy, có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hổi kết quả điều khiển, báo động bằng tiếng nói được lưu trữ và cài đặt sẵn Ngoài ra hệ thống chỉ có thể điểu khiển được khi nhấn đúng

mã và không thể xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô

tình quay số ngẫu nhiên

Hệ thống này có 2 chức năng:

1 Điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại:

Để điểu khiển, đầu tiên người điều khiển phải gọi số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc song song với

dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều khiển) Sau một

thời gian đổ chuông nhất định, nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch Sự đóng mạch này là đóng tải giả để kết nối thuê bao Sau đó người điều khiển sẽ nhấn passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Khi nhấn đúng passwords người điều khiển có thể tác động lên mạch điều khiển thông qua các phím chức năng của bàn phím điện thoại Nếu nhấn sai passwords thì người

điều khiển không thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển được và mạch sẽ tự động

Trang 10

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

phát tiếng nói báo hiệu rằng mật mã đã nhập sai và yêu cầu người điều khiển nhập

lại password cho tới khi nhập đúng

Sau khi nhấn đúng mã passwords thì người điểu khiến có thể bắt đầu kiểm

tra trạng thái tất cả các thiết bị và điều khiển các thiết bị Nếu muốn kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển và sau khi điều khiển thì người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra Nếu người điều khiển nhấn đúng mã số để kiểm tra thì hệ thống này sẽ báo cho người điều khiển biết trạng thái tất cả các thiết bị điện đang muốn điều khiển ( Ví dụ :sau khi bấm đúng mã passwords 345, rồi bấm tiếp số

*1 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hổi về bằng tiếng nói nội dung

như sau: “Thiết bị đã tắt, hoặc thiết bịơ3”)

Để tắt, mở các thiết bị ta sẽ qui định mã tắt các thiết bị như sau :

- _ Số* được chọn là lệnh kiểm tra thiết bị

- _ Số I là lệnh kiểm tra thiết bị I (sau khi đã nhấn phím *)

Số 2 là lệnh kiểm tra thiết bị 2 (sau khi đã nhấn phím)

Ví dụ: Sau khi đã nhập đúng password mạch sẽ tự động báo 1 hổi bip liên tục để báo rằng mật mã đã nhập đúng Tiếp theo người điều khiển cân bấm * để kiểm tra

va điểu khiển thiết bị, nếu nhập sai phím này, mạch tư động thoát khỏi chương trình

điểu khiển tránh trường hợp không cho kẻ lạ đột nhập hệ thống Sau khi đã nhấn *

người điều khiển tiếp tục nhấn 1 hoặc 2 để điều khiển thiết bị 1 hoặc 2 Sau thao tác này mạch sẽ phát âm hiệu báo cho người điều khiển biết trạng thái thiết bị đang cần

xử lí, nếu người điều khiển muốn thay đổi trạng thái hiện tại của thiết bị thì nhan 1 phím bất kì từ bàn phím, nếu không muốn thay đổi trạng thái hiện tại thì nhấn phím

0

Sau khi điều khiển xong thì người điểu khiển gác máy Lúc này, mạch không

còn nhận được lệnh điểu khiển Sau một thời gian nhất định 45 giây, mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao Chú ý, trong thời gian điều khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy bị gọi thì vẫn có thể thông thoại với người điều khiển

2 Tự động quay số báo động khi có sự cố:

Khi có cháy thì từ bộ cảm biến cháy sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến vi điểu khiển báo cho vi điểu khiển biết là có sự cố cháy thì vi điều khiển sẽ điều khiển quay số báo động Số điện thoại này sẽ được nạp trước bên trong vi điều khiển Nếu điện thoại chủ nhà bận hay chưa nhấc máy thì hệ thống này tự động gọi lại Các cuộc gọi này gọi đến khi nào thành công thì thôi Khi cuộc gọi thành công

thì hệ thống tự động báo cho chủ nhà biết sự cố hiện tại ở nhà tương ứng với trạng thái của ngắt ngoài báo về

Trang 11

V PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:

1.PHƯƠNG ÁN 1:

Dùng vi mạch số với tín hiệu phản hôi và phát đi bằng tiếng nhạc

HIEUTROM |

KẾT NỐI `

THUÊBAO |[#———

KHUYẾCH ĐẠI KHỐI TẠO

ÂM HIỆU TIENG NHAC

to và công kênh Không được mềm dẻo khi muốn phát triển thêm hay khi muốn thay đổi cách điều khiển

Mạch này dùng tín hiệu phản hổi và phát đi bằng tiếng nhạc báo động cho nên người điều khiển hay người được thông báo không biết chính xác các trạng thái

làm việc của mạch và trạng thái báo động

Trang 12

2 PHƯƠNG ÁN 2:

Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hôi và phát đi bằng tiếng nhạc:

CAM BIEN TIN |—»| TAM

HIEU CHAY (DUNG VI

Hình 1.2 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển Đối với phương án thiết kế sử dụng vi điều khiển thì đòi hỏi người thiết kế phải biết về cách thiết kế phần cứng và viết chương trình phần mềm cho vi điều khiển Sử dụng phương pháp này để thiết kế thì mạch điện sẽ đơn giản hơn so với dùng vi mạch số và tính mềm dẻo của nó rất cao nếu ta muốn thay đổi cách diéu

khiển

Mạch này dùng tín hiệu phản hồi và phát báo động bằng tiếng nhạc cho nên người điểu khiển hay người nhận tín hiệu báo động không nhận biết các trạng thái làm việc của mạch và trạng thái báo động

Mạch này không thể điều khiển tại chỗ bằng công tắc riêng được Chỉ điều khiển tại chỗ ở nhà thông qua điện thoại mà thôi

3 PHƯƠNG ÁN 3:

Dùng vi xử lý với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThSNGUYỄN TRỌNG HẢI 9

Trang 13

THUE BAO < BIA CHI

} it

Hình 1.3 : Sơ đồ khối dùng vi xử lý

Trong phương án này người điểu khiển có thể diéu khiển tại chỗ các thiết bị

bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại

Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản hôi về người điều khiển và phát đi báo động Sự phản hồi và phát đi bằng tiếng nói này do khối vi xử lí trung tâm ra lệnh Nội dung của tín hiệu phản hổi và phát đi được lưu

trữ bên trong bộ nhớ EPROM

Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết chính xác trạng thái các thiết bị và tình hình cần báo động thông qua tiếng nói

Trang 14

TAM

HIỆU CHÁY (DÙNG VI

HIỆU TRỘM

tS it

KHUYECH DAI BIEN DOI (— BỘ NHỚ

ÂM HIỆU < D/A EPROM [&

Hình 1.4 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển có phản hồi bằng tiếng nói

Trong phương án này người điểu khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại

Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản hổi về người điểu khiển và phát đi báo động Sự phản hồi và phát đi bằng tiếng nói này do

khối vi xử lí trung tâm ra lệnh Nội dung của tín hiệu phản hồi và phát đi được lưu trữ bên trong bộ nhớ EPROM

Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết

chính xác trạng thái các thiết bị và tình hình cần báo động thông qua tiếng nói

Trong phương pháp dùng vi điều khiển thì ta tận dụng được ROM nội bên

trong nên mạch điện sẽ ít phức tạp hơn so với dùng vĩ xử lý

5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: Th§ NGUYỄN TRONG HAI 1]

Trang 15

Qua 4 phương án đã trình bày thì ta thấy phương án 4 là phương án hoàn

chỉnh, tiện ích nhất trong khi thiết kế và thi công mach, mang tính hiện đại phù hợp với dé tài tốt nghiệp Vì vậy tôi chọn phuơng án 4 Tuy nhiên đối với phương án này

không phải không gặp những khó khăn bởi vì mạch điện phức tạp hơn, nhiều khối,

thi công khó khăn đặc biệt là phần lưu trữ tiếng nói vào trong EPROM Vì vậy khi lựa chọn phương án này đòi hỏi phải có một số máy móc hỗ trợ và đặc biệt là kiến thức về xử lí âm thanh

Tóm lại: Trong dé tai: “ THIET KE - THI CONG MACH DIEU KHIEN THIET BJ TU XA —- BAO TROM - BAO CHAY QUA DUONG DÂY ĐIỆN THOAI ” tôi chọn phương án 4 để thiết kế và thi công Vì phương án 4 có nhiều ưu điểm hơn hẳn 3 phương án trên Đây cũng chính là nội dung chính của để tài

6 GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI :

6.1 Chức năng bộ phận điều khiển:

Khi muốn điều khiển ta chỉ việc gọi về số máy của máy điện thoại được kết nối với bộ phận điểu khiển ở nơi cần điều khiển thì tín hiệu chuông của tổng đài sẽ cấp cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận Mạch điều khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao Lúc này, khối cảm biến chuông sẽ phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống thấp Sự thay đổi mức logic này tác

động vào khối xử lý trung tâm Khối xử lý sẽ định thời gian đợi chuông Sau một

khoảng thời gian không ai nhấc máy tức vẫn còn tín hiệu chuông thì khối xử lý sẽ

tác động vào khối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả, lúc này

tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối cho thông thoại

Khi đã thông thoại, ta sẽ bấm mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điểu khiển Nếu passwords sai mạch sẽ phát tiếng nói báo hiệu cho người điều khiển biết mật mã sai và yêu cầu nhập lại mât mã cho đến khi phát hiện mật mã đúng Khi người điểu khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái các thiết bị thì chỉ việc nhấn đúng mã số kiểm tra của mạch thì khối tạo tiếng nói sẽ báo trạng thái làm việc của các thiết bị nhằm mục đích gợi nhớ cho người điều khiển Sau đó người điểu khiển

sẽ bấm lệnh điều khiển, tín hiệu này tác động đến khối động lực đóng ngắt relay đồng thời lại tác động đến khối tạo tiếng nói để báo lại trạng thái thiết bị đã điều khiển với mục đích tạo sự an tâm chắc chắn của công việc điều khiển

Việc nhận dạng phím nào bấm, được khối giải mã DTME quyết định Khi người điều khiển nhấn phím, một cặp tần số DTME truyển trên đường dây thoại Tần số này nằm trên dãy thông của tín thiệu thoại, một tần số cao và một tần số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói Khi giải mã DTME và hiển thị

số được nhấn, 4 bit được giải mã được đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lý

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNGHÁI 12

Trang 16

Khi không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có phím ấn thì khối xử lý

sẽ ngưng kết nối thuê bao Lúc này tổng đài sẽ giải tỏa thuê bao Người điều khiển

có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch sẽ tự động ngắt kết nối

thuê bao sau một thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao

Khối công tấc bên ngoài để điều khiển khối công suất 6.2 Chức năng bộ phận quay số tự động:

Khi có sự cố thì từ bộ cảm biến sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến bộ xử lý

trung tâm báo cho bộ xử lý trung tâm biết là có sự cố Bộ xử lý trung tâm lập tức sẽ điều khiển quay số báo động Số điện thoại này sẽ được nạp trước bên trong vi điều khiển Số điện thoại được xuất từ khối trung tâm dưới dạng mã nhị phân và được truyền tới khối giải mã hiển thị và khối thu_phát DTME để khối này biến đổi số nhị phan ra tan số để truyền đến máy được gọi Sau khi quay số xong nếu máy bị gọi được nhấc máy thì trạng thái nhấc máy sẽ được bộ cảm biến nhận dạng tín hiệu nhấc máy và báo cho bộ xử lý trung tâm biết thuê bao bên kia đã nhấc máy Ngay

lập tức bộ xử lý trung tâm điểu khiển khối xử lý tiếng nói để phát ra câu báo động

Trang 17

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89C51

A TÓM TẮT PHẦN CỨNG:

I GIỚI THIỆU MCS-51: (MCS-51: Family Overview)

MCS-51 là một họ IC điều khiển (micro controller), được chế tạo và bán trên thị trường bởi hãng Intel của Mỹ Họ IC này được cung cấp các thiết bị bởi nhiều hãng sản xuất IC khác trên thế giới chẳng hạn: nhà sản xuất IC SIEMENS của Đức,

FUIJITSU của Nhat va PHILIPS cia Ha Lan Mỗi IC trong ho đều có sự hoàn thiện

riêng và có sự hãnh diện riêng của nó, phù hợp với nhu cầu của người sử dụng và

yêu cầu đặt ra của nhà sản xuất

INT1\

INTO\

SERIAL PORT TIMERO TIMERI

INTERRUPT OTHER 128 byte 8K:8052

= 4k byte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất, chỉ có trong 8051)

Trang 18

LUAN VAN TOT NGHIEP

TRUONG DH KY THUAT CÔNG NGHỆ

64k không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng

Một bộ xử lý luận ly (thao tác trên các bịt đơn)

210 bit được địa chỉ hóa

Bộ nhân /chia 4 bịt

II SƠ LƯỢC VỀ CÁC CHÂN CỦA ụC 8051:

8031 1a IC vi diéu khién (Microcontroller) do hang intel san xuat wC 8031 có tất

cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó có 24 chân có tác dụng kép,

mỗi đường có thể hoạt động như các đường xuất nhập hoặc như các đường điều khiển hoặc

là thành phần của bus đữ liệu

(RxD P.O 0) 1 #1

¿TE1)› E42 1 LÍ] 11 30 TAT E3.2 0) 12 29 [NT Tà 3.3 LÍ 13 23 Toy 3.4 | 14 2F {T1xFˆ3.E | 1= 26

‘oirPrs.7 Cl 1F 24 xTALS? O12 23

*xTaL 1 Chas 22 SND CC] =2 21

I re

1 F*2.G (22)

me es

J eo (Oy [I F>2.Z (2x12?

1 FZ2.E (x12) 1FˆZ.41 (A12)

1 2.2 (A117 F1FE=.Z (101

—IFEZ.1 x9) Peo AS)

= Port 0:

Hình 2.2: 89C51

1 Chức năng các chân của 8951:

Trang 19

Port 0 là port có hai chức năng ở các chân từ 32+39 của 8031 Trong các thiết

kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường vào ra

= Port 1:

Port 1 là port RO ở các chân từ 1-8 Các chân được ký hiệu là P0.0, PO.1,

P0.2, P1.7, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần Port 1 không có chức năng khác vì vậy nó chỉ dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài

(chẳng han ROM, RAM, 8255, 8279, .)

= Port 2:

Port2 là một port có tác dụng kép ở các chân từ 21-28 được dùng như các

đường xuất nhập hoặc là các byte cao của Bus địa chỉ đối với các thiết kế cỡ lớn

sms Por(3:

Port3 là một port có tác dụng kép từ chân 10 —17 Các chân của port này có

nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với đặc tính đặc biệt của

8031 như bảng sau:

Bit Tén Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp P3.1 TXD Ngõ ra dữ liệu nối tiếp

P3.2 INTOV | Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT1\ | Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

P3.4 T0 Ngõ vào của timer\counter thứ 0 P3.5 Tl Ngõ vào của timer\counter thif 1

P3.6 WR\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD\ Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng1: Chức năng của các chân port 3

“ Ngõ tin hiéu PSEN\ (Progam store enable):

PSEN\ là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối với chân OE\ (output enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh

PSEN ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi bên trong

8031 để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội (uC 8051) thì PSEN\ sẽ ở mức 1

Trang 20

« Ngõ tín hiệu diéu khién ALE (Address latch enable):

Tín hiệu ra ở ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động Các xung tín hiệu ALE có tốc

độ bằng 1/6 tần số dao động trên vi điểu kkiển và có thể được dùng làm tín hiệu

clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trinh cho EPROM trong 8051

= Ngé tin hiéu EA\ (External Access: truy xuất đữ liệu bên ngoài):

Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ở

mức 1 thi C8051 thi hành chương trình trong ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp

4k Nếu ở mức 0 thì 8031 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng (vì nC8031

không có bộ nhớ chương trình trên chip) Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn

21v lập trình cho EPROM trong 8051

«= Ng6 tin hiéu RST (Reset):

Ngõ tín hiệu RST ở chân 9 và ngõ vào Reset của 8031 Khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp

những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch tự động Reset

" Ngõ vào bộ dao động Xị, X2:

Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8031, khi sử dụng 8031 người thiết

kế cân ghép nối thêm tụ, thạch anh Tần số thạch anh được sử dụng cho 8031 là

12MHz

"Nguồn cho 8051:

Nguôn cho 8051 được cung cấp ở 2 chân là 20 và 40 cấp GND và Vcc Nguồn cung cấp ở đây là +5v

Khả năng của tải port 0 14 LS -TTL cua port 1,2,3 la 4LS -TTL Cấu trúc

của port được xây dựng từ FET làm cho port có thể xuất nhập dễ dàng Khi FET tắt

thì port dễ dàng dùng chức năng xuất Khi FET hoạt động thì port làm chức năng

nhập thì khi đó ngõ nhập mức cao sé lam hong port

B HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THÌ TIMER:

I THANH GHI CHE DO TIMER (TMOD):

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timerÔO và timer l

Trang 21

Bt| Tên | Timer Mô tả

7 | GATE 1 Bit (mở cổng), khi lên, timer chỉ chạy khi

5 MI 1 Bitl của chế độ ( mode)

Bảng 2: Tóm tắt thanh ghi TMOD

II THANH GHI ĐIỀU KHIỂN TIMER (TCON):

Thanh ghi TCON chứa các bịt trạng thái và các bit điều khiển cho timer0 và timer l

TCON.7 TFl 8FH | Cờ báo tràn timer Đặt bởi phần cứng khi

tràn, được xóa bởi phần mễm hoặc phan cứng khi bộ xử lí chỉ đến chương trình phục

vụ ngắt

TCON.6 TRI 8EH_ | Bit điểu khiển timerl chạy ĐặƯ xóa bằng

timer để cho phần mềm chạy/ ngưng

TCON.5 TFO §DH_ | Cờ báo tràn timer 0

TCON.4|_ TRO 8CH | Bit diéu khién timer chay

TCON.3 IEI §BH | Cờ cạnh ngắt cạnh bên ngoài Đặt bởi phần

cứng khi phát hiện một cạnh xuống ở INTI:xóa bằng phần mềm hoặc phần cứng khi CPU chỉ đến chương trình phục vụ ngắt

TCON.2| ITI 8AH | Cờ kiểu ngắt một bên ngoài Đặt/xóa bằng

phần mềm để ngắt ngoài tích cực cạnh xuống/mức thấp

TCON.I| IE0 89H | Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài

TCON.O ITO 88H | Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài

Bảng 3: Tóm tắt thanh ghi TCON

Trang 22

LUAN VAN TOT NGHIEP TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CONG NGHỆ

III CHE DO TIMER:

1 Chế độ 1 - Ché dé TIMER 16 BIT:

- — Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ

- - Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể đọc hoặc ghi bằng phần

mềm

- MSB của giá trị trong thanh ghi timer là bít 7 của THx và LSB là bịt

0 của TLx Các thanh ghi timer (TLx/THx) có thể đọc hoặc ghi bất cứ lúc

2 Nguồn tạo xung nhịp:

Có hai nguồn tạo xung nhịp có thể có, được chọn bằng cách ghi vào C/T

(counter/timer) trong TMOD khi khởi động timer Một nguồn tạo xung nhịp dùng

cho định khoảng thời gian, cái khác cho đếm sự kiện

@ Dinh khodng thdi gian (interval timing):

3 Khởi động va truy xuất các thanh ghi:

Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần ở đầu chương trình để

đặt chế độ làm việc đúng Sau đó, trong thân chương trình, các timer được cho chạy, dừng, các bit cờ được kiểm tra và xóa, các thanh ghi timer được đọc và cập nhật

v,v theo đòi hỏi của các ứng dụng

Trang 23

LUAN VAN TOT NGHIEP TRƯỜNG ĐH KY THUAT CONG NGHỆ

TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động Ví

dụ các lệnh sau khởi động timer1 như timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhịp từ bộ dao

động trên chip cho việc định khoảng thời gian:

MOV TMOD = 00010000B Nếu cân số đếm ban đầu, các thanh ghi timer TL1/THI cũng phải được khởi động Nhớ lại các timer đếm lên và đặt cờ báo tràn khi có sự chuyển tiếp FFFFH sang 0000H một khoảng 100Hs có thể được định thời bằng cách khởi động trị cho TL1/TH1 laFF9C:

MOV TLI, #9CH MOV TH1,# OFFH

Rồi timer được cho chạy bằng cách điều khiển bít như sau:

SETB TRI

Cờ báo tràn được tự động đặt lên sau 100u s Phan mém có thể đợi trong

100 s bằng cách dùng lệnh rẽ nhánh có điều kiện nhảy đến chính nó trong khi cờ

báo tràn chưa được đặt lên l:

* Đọc timer đang chạy:

Trong một số ứng dụng cần đọc giá trị trong các thanh ghi timer đang chạy

Vì phải đọc 2 thanh ghi timer, “sai pha” nếu byte thấp tràn vào byte cao giữa hai

lần đọc Giá trị có thể đọc được không đúng Giải pháp là đọc byte cao trước, kế đó

đọc byte thấp rồi đọc byte cao một lần nữa Nếu byte cao đã thay đổi thì lặp lại các

hoạt động đọc Các lệnh dưới đây đọc các lệnh thanh ghi timer TL1/TH1 vào các

thanh ghi R6/R7:

AGAIN: MOV A, TH1 MOV Ré6, TLI CJNE R7, A

C HOAT DONG CUA BO NGAT (INTERRUPT):

Trang 24

Các interrupt đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và cài đặt các ứng

dụng vi điều khiển Chúng cho phép hệ thống bất đồng bộ với một sự kiện và giải

quyết một sự kiện trong khi đó một chương trình khác đang thực thi

Chương trình giải quyết ngắt gọi là chương trình phục vụ ngắt (ISR: Interrupt Service Routine) hoặc bộ xử lý ngắt ISR thực thi đáp ứng ngắt và thông thường thực hiện tác vụ nhập hay xuất với một thiết bị Khi ngắt xảy ra, chương trình chính tạm thời bị treo và rẽ nhánh đến ISR: ISR thi hành và kết thúc bằng lệnh trở về ngắt Chương trình tiếp tục thực thi tại chỗ mà nó tạm dừng Thường người ta xem

chương trình chính thực thi ở mức nên (cơ sở) và các ISR thực thi ngắt (Interrupt

Level) Người ta dùng thuật ngữ Foreground (phía trước) (Base — Level) chỉ mức

nén va Background (phia sau) (Interrupt — level) chỉ mức ngắt Hình ảnh các ngắt

được mô tả trong hình sau:

Khi có 2 hoặc nhiễu ngắt đồng thời, 1 ngắt xảy ra trong khi 1 ngắt khác đang được phục vụ, có cả 2 sự tuần tự hỏi vòng và sơ đổ ưu tiên 2 mức dùng để xác định thực hiện ngắt Việc hỏi vòng tuần tự thì cố định nhưng ưu tiên ngắt thì có thể lập

trình được

*, Cho phép và cấm các ngắt: (Enabling and Disnabling Interrupt) Mỗi nguồn Interrupt được cho phép hoặc cấm từng ngắt qua một thanh ghi

chức năng đặc biệt có địa chi bit IE (Interrupt Enable) ở địa chỉ A8H Cũng như xác

định bit cho phép riêng biệt cho mỗi nguồn ngắt, có một bit cho phép/cấm toàn bộ

TRƯỜNG ĐHDL~KTCN‡|

THU VIEN

SVTH: DOAN TRỌNG NGHĨA ;VHD: ThS NGUYEN TRONG HAI 21

_—-—

Trang 25

được xóa để cấm hoàn toàn các ngắt được xét (đặt lên 1) để cho phép tất cả các ngắt

Mặc dù hai cách này có cùng một hiệu quả sau khi reset hệ thống nhưng

hiệu quả sẽ khác nếu IE được ghi giữa chương trình Cách thứ nhất không ảnh

hưởng tới 5 bit trong thanh ghi IE, trái lại cách thứ hai sẽ xóa các bit khác Nên khởi trị IE theo cách thứ hai ở đầu chương trình (nghĩa là sau khi mở máy hoặc reset hệ

thống), nhưng cho phép và cấm các ngắt ngay trong chương trình nên dùng cách thứ nhất để tránh ảnh hưởng đến các bit khác trong thanh ghi IE

II XỬ LÝ NGẮT (Processing Interrupt):

Khi ngắt xảy ra và CPU chấp thuận, chương trình chính ngắt quãng những

hoạt động sau đây xảy ra:

+ Lệnh hiện hành hoàn tất việc thực thi

+ Cất PC vào ngăn xếp

+ Trạng thái ngắt hiện hành được cất vào bên trong

+ Các ngắt bị chặn ở mức ngắt

+ Nạp vào PC địa chỉ vector của ISR

+ ISR thu thi

ISR thực thi và đáp ứng ngắt ISR hoàn tất bằng lệnh RETI (quay về từ ngắt) Điều này làm lấy lại giá trị cũ PC từ ngăn xếp và lấp lại trạng thái ngắt cũ Thực thi chương trình chính ở chỗ mà nó bị dừng

Các vector ngắt (Interrupt Vectors):

Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC được gọi là vector ngất Nó là địa chí bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt Các vector ngắt được cho bảng sau:

Trang 26

ector Reset hé thong (RST 6 dia chi 0000H) được để trong bảng này vì theo nghĩa

này nó giống Interrupt: nó ngắt chương trình chính và nạp giá trị mới cho PC

IV THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH DÙNG CÁC NGẮT:

Các ví dụ trong các mục trước đã không sử dụng các ngắt nhưng đã có vòng

lặp đợi để kiểm tra các cờ báo tràn (TF0 hoặc TF1) hoặc các cờ thu và cờ phát Port

nối tiếp (TI và RD) Vấn để trong phương pháp này là thời gian thực thi có gía trị của CPU hoàn toàn không bị tiêu tốn trong việc đợi các cờ Điều này hoàn toàn không thích hợp với các ứng dụng của vi điểu khiển, trong đó bộ vi điều khiển phải tương tác với nhiều thiết bị xuất nhập đồng thời

Trong phần này ta sẽ khảo sát cách phát triển chương trình dùng vi điều khiển

Khung để nghị cho một chương trình phục vụ ngắt như sau:

ORS 0000H ; điểm vào Reset

Ljịmp main; các điểm vào ISR

Org 0030H; điểm vào chương trình chính

Main: chương trình chính bắt đầu

Lệnh thứ nhất nhảy tới địa chỉ 0030H, vừa trên các vị trí mà các ISR bắt đầu

Như được vẽ hình sau, chương trình chính bắt đầu ở địa chỉ 0030H

CHUONG III: KHAO SAT IC THU PHAT TONE MT8888C

I IC THU PHAT DTMF MT8888C:

MT8888C là một IC thu phát DTMF trọn bộ kèm theo 1 bộ lọc thoại Bộ thu DTME dựa trên kĩ thuật chuẩn của IC M8870, còn bộ phát DTMEF sử dụng phương pháp biến đổi D/A biến dung cho ra tín hiệu DTMEF chính xác, ít nhiễu Các bộ đếm trong hình thành chế độ Brust Mode nhờ vậy các cặp tone xuất ra với thời hằng

chính xác Bộ lọc Call Progress cho phép bộ vi xử lí phân thích các tone trạng thái

đường dây Bus chuẩn của nó kết hợp với MPU và đặc biệt thích hợp với họ 6800 cia Motorola MT8888C cé 5 thanh ghi bên trong để giao tiếp với tp, có thể chia

làm 3 loại:

a Nhận phát data: 2 thanh ghi

ag Thanh ghi trạng thái

a_ Nhận từ điểu khiển: 2 thanh ghi

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThS NGUYEN TRỌNG HẢI 23

Trang 27

1 IN+ Chan vao khéng dao cia OPAMP

2 IN- Chan vao dao cla OPAMP

3 GS Chọn độ lợi cho bộ khuyếch đại

OPAMP

4 VREE Đầu ra điện áp nh VDD/2 được dùng

để cân bằng tĩnh ở đầu vào

5 VSS Điện áp âm cung cấp

6 OSCI1 Đầu vào bộ dao động thạch anh

7 OSC2 Daođộng thạch anh 3.579545 Mhz

được nối giữa OSCI và OSC2 tạo

thành dao động dòng điện ở bên trong

vi mạch

8 TONE Ngo ra tone DIMF

9 IWR Chan dé CPU diéu khién viéc ghi data

10 ICS Chip Select

11 RSO Chan chon register

12 /RD Chan dé CPU diéu khién viéc doc data

13 IRQ/CP Yêu cầu ngắt tới MPU(Chân cực máng

hở) Trong mode ngắt, chân này sẽ xuống mức thấp trong trường hợp nhận

hay phát 1 DTME TONE hợp lệ Khi

mode Call Progress (CP) được chọn,

chân này sẽ đưa ra dạng sóng hình chử

nhật đặc trưng cho tín hiệu đầu vào OPAMP với điều kiện tín hiệu đầu vào này phải nằm trong dãi thông của bộ

lọc thông dãi 14+17 D0-D3 Data bus

18 EST (Early Steering Output) Cho ra mtfc

logic khi phat hiện được một cặp tone

hợp lệ Bất kì trạng thái nào không có

tín hiệu hợp lệ đều cho ra logic 0

19 ST/GT (Streering Output/Guard Time Output

2 chiéu) Mot cặp điện áp lớn hon Vest khi xúât hiện tại ST làm cho thiết bị

Trang 28

ghi nhận cặp tone và cập nhật bộ chốt

ngõ ra Một điện áp nhỏ hơn Vest giải

phóng thiết bị để thu nhận cặp tone

mới Ngõ ra Gt làm nhiệm vụ reset

mạch định thì bên ngoài Trạng thái của nó là 1 hàm của Est và điện áp tại

phát hiện các tần số nằm trong giải thông thoại Đó là các tín hiệu trạng thái đường

dây

Cấu hình ngõ vào:

Thiết kế đầu vào của MT8888C cung cấp 1 bộ khuyếch đại OPAMP ngõ vào

vi sai cũng như 1 ngõ vào VREE để điểu chỉnh điện áp cho đầu vào tại VDD/2 chân

GS giúp nối ngõ ra của mạch khuyếch đại với ngõ vào qua bộ điện trở ngoài để điều

chỉnh độ lợi

Bộ thu:

Trang 29

Hai bộ lọc băng thông bậc 6 giúp tách các tone trong các nhóm tone low và high Dau ra b6 lọc điện dung giúp nắn dạng tín hiệu trước khi qua bộ hạn biên Việc hạn biên được đảm nhận bởi bộ so sánh có kèm theo bộ trễ để tránh chọn

nhầm tín hiệu mức thấp không mong muốn Đầu ra của bộ so sánh cho ta các dao động có mức logic tại tần số DTME thu được

Tiếp theo phần lọc bộ giải mã sử dụng kĩ thụât đếm số để kiểm tra tần số của các tone thu được và đảm bảo chúng tương ứng với các tần số DTME chuẩn

Một kĩ 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 2 tone ding thi dau ra “early steering” (Est) sẽ lên mức active

Lúc không nhận được tín hiệu tone thì Est sẽ lên mức inactive

Mạch STEERING:

VDD VDD —

C1

ST/GT | Est

R1

Hình 3.2: Mạch Steering

Trước khi thu nhận 1 tone đã giãi mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của tín hiệu có đúng không Việc kiểm tra này được thực hiện bởi bộ RC mắc ngoài Khi Est lên High làm cho Vc tang lên khi tụ xả Khi ma Est van con High trong 1 thời đoạn hợp lệ (tone) thì Vc tiến tới mức ngưỡng Vst cia logic Steering để nhận 1 cặp tone và chốt 4 bit mã tương ứng với nó vào thanh ghi receive data Register Lúc

này, đầu ra Gt được kích hoạt và đẩy Vc lên tới VDD Cuối cùng sau l thời gian

delay ngắn cho phép việc chốt data được thực hiện song thì cờ của mạch steering lên high báo hiệu cặp tone thu được đã lưu vào thanh ghi Ta có thể kiểm tra bít tương ứng trong thanh ghi trạng thái Nếu ta cho mode Interup thì chân IRQ/CP

xuống low thì cờ này được kích hoạt

Dữ liệu thu được sẽ đi ra databus (2 chiêu) khi thanh ghi receive data được

đọc Mạch steering lại hoạt động theo chiều ngựợc lại để kiểm tra khoảng dừng

giữa 2 số được quay Vì vậy bộ thu vửa bỏ qua tín hiệu quá ngắn không hợp lệ vừa

bỏ qua các ngắt quãng quá nhỏ không thể coi là khoảng dừng giữa các số Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng Steering bằng mạch ngoài cho phép người thiết kế điều chỉnh hoạt động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của từng

ứng dụng

Trang 30

LUAN VAN TOT NGHIEP TRƯỜNG DH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

Bô lọc thoại:

Mode Call Progress khi được chọn thì cho phép kiểm tra các tone khác nhau

thể hiện trạng thái đường dây Đầu vào của Call Progress và mode tone DTMF la

chung nhưng tone Call Progress chỉ có thể kiểm tra nếu ta chọn mode tone

CP.DTMF tone lai khéng thể nhận dang được nếu ta chon mode CP

Các tần số đưa đến đầu vào (+IN và -IN) nằm trong giới hạn băng thông chấp nhận của bộ lọc (280-550 Hz) sẽ đưa qua bộ so sánh có độ lợi cao và đến chân IRQ/CP Dạng sóng ngõ ra tạo bởi mạch trigger có thể phận tích bởi vi xử lí để xác

định tính chất của các tone trạng thái đường dây Các tần số trong vùng loại bỏ sẽ

không được kiểm tra và như vậy sẽ không có tín hiệu nào ở chân IRQ/CP khi gặp

các tần số này

Bô phát DTME:

Bộ phát DTMF trong MT8888C có khả năng tạo tất cả l6 cặp tone DTMF

chuẩn với nhiễu tối thiểu và độ chính xác cao Tất cả các tần số này đều lấy từ dao

động thạch anh 3.579545 MHz mắc ngoài Dạng sóng sin của từng tone được tổng

hợp bằng cách sử dụng bộ phận chia hàng và cột tổng hợp được, và bộ biến đổi A/D

biến dung Các tone hàng và cột được trộn lại để cho ra tín hiệu DTME với ít hài va

độ chính xác cao

Brust Mode:

Một ứng dụng điện thoại bất kì đều đòi hỏi tín hiệu DTME được tạo ra với ]

thời hằng hoặc được qui định bởi ứng dụng đó hoặc bởi hệ thống truyền mạch hiện

có Thời hằng DTME chuẩn có thể được tạo ra bằng cách sử dụng brust mode Bộ phát có khá năng tổng hợp các tone có khoảng tắt mở trong thời gian định trước

CHƯƠNG IV: IC THU PHÁT TIẾNG NÓI ISD 1420:

I GIỚI THIỆU IC ISD 1420:

Có nhiệm vụ báo về trạng thái rơley và nhiệt độ Ở mạch lưu trử và phát lại

tiếng nó, ta có thể đưa ra I công nghệ tiếp cận mới theo l phương pháp đặc biệt, không dùng đến các bộ biến đổi ADC và DAC mà thay vào đó là kĩ thuật CMOS EPROM công suất thấp Do sử dụng EPROM nên có thể ghi và đọc dữ liệu dễ dàng, chất lượng tín hiệu đạt được rất cao Mặt khác dữ liệu ghi vào ROM thì không mất

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNG HẢI 27

Trang 31

đi khi mất điện nguồn cung cấp Do vậy ta chọn phương pháp lưu trử và phát tiếng

nói dùng IC chức năng ISD1420-Analoger Sprach-Speicher để thiết kế mạch

Các đường dia chi cia ISD1420 được kêt nối trực tiếp với port A của IC 89C51 Chân PD tạo xung xuất tiếng nói, kết nối trực tiếp đến port 2.6 của 89C51 Chân CE nối đất luôn chọn cho phép ISD1420 Ngõ ra loa SP+ sẽ đưa ra tiếng nói

về đường dây điện thoại

IL ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT:

e_ Vi mạch đơn thu/phát tiếng nói sử dụng dễ dàng

e_ Chất lượng cao tái tạo âm thanh tiếng nói I cách tự nhiên

e_ Có thể điều khiển bằng máy tính hoặc chuyển mạch thông thường

Chế độ phát có thể kích thích bằng mức hay cạnh

se Lưu trữ được 20 giây âm thanh

e_ Lưu trữ thông tin không cần nguồn nuôi

e_ Có thể đánh dấu toàn bộ vùng nhớ để xử lí nhiều thông điệp

e Mach tao xung clock có sẵn bên trong chip

e Có sắn AGC

e _ Nguôn đơn cung cấp điên áp là +5V

e_ Tốc độ lấy mẫu Input là * Khz

e Bang thong 3.4 KHz

Ill MÔ TẢ:

ISD1420 cung cấp giải pháp thu phát âm thanh chất lượng, có bộ tiền khuyếch đại Microphone, mạch AGC, mạch lọc tinh chế tín hiệu và mạch khuyếch

đại tín hiệu ra loa Thêm vào đó các mạch ISD1420 hoàn toàn tương thích với các

bộ vi xử lí và vi điểu khiển, cho phép thực hiện các tác vụ đánh địa chỉ và phát thông điệp phức tạp

Các thông báo sau khi thu được lưu vào bộ nhớ, không bay hơi trên các mạch

khiến cho việc lưu trử các thông báo không cần đến nguồn nuôi liên tục Bộ nhớ đa

cấp của ISD1420 cho phép tái tạo âm thanh tự nhiên trên cùng 1 vi mạch

Công nghệ lưu trữ đa mức ISD1420 đạt được phương pháp lưu trử có mật độ

cao gấp 8 lần so với bộ nhớ số phức tạp, mạch tích hợp ISD1420 chứa tất cả các chức năng cân thiết cho công việc thu và phát tiếng nói với chất lượng cao Bộ

khuếch đại khử nhiễu microphone và mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC) cho phép thu được các âm thanh chất lượng lớn hay nhỏ

Trang 32

ISD 1420 điều khiển loa trực tiếp qua các ngõ xuất vi sai Điều này làm tăng biên độ lên 4 lần và do đó không cần dùng tụ hay mạch khuyếch đại ngõ xuất

ISD 1420 c6 day ô nhớ chia thành 160 đoạn (segments) Các địa chỉ A0 A7 cho phép truy cập đến từng đoạn do đó dễ dàng định vị thông báo Khả năng định vị

này cho phép ta tạo ra các thông điệp bằng cách kết hợp các đoạn và các âm thanh

đã được lưu trữ trước nên cho phép truy xuất đến từng đoạn của dãy tín hiệu analog được chứa

IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG:

Tín hiệu từ microphone được kết nối điện dung với đầu vào bộ tiền khuyếch đại Bộ tiền khuyếch đại được chỉnh tự động bằng mạch AGC mạch này sẽ điều chỉnh bộ tiền khuyếch đại tương ứng với độ lớn của tín hiệu vào và tần số này còn điểu khiển bộ lọc để khử nhiểu và các tín hiệu không mong muốn nằm ngoài băng

thông

Tín hiệu analog sau khi được điều chỉnh khuyếch đại và lọc sẽ được đưa qua bộ

truyền nhận (Analog Transceiver) ở chế độ thu, ngõ vào chế độ phát, nó lấy ngõ vào từ dãy bộ nhớ analog và gửi đến ngõ xuất của bộ lọc

Mạch dinh thi bén trong (timing Circuit Internal) của ISD1420 đồng bộ hoạt

động của dãy bộ nhớ analog và bộ truyền nhận analog đồng thời sinh ra xung Clock

lấy mẩu Tín hiêu âm thanh được lấy mẫu bởi xung này ở tân số 8 Khz (đủ cho băng

thông tiếng nó 3.4 Khz) và được chứa trong các ô nhớ như một điện áp Trong lúc

phát các ô nhớ được lấy mẫu và gởi ra các ngõ xuất của bộ lọc thông qua bộ truyền

nhận analog Tín hiệu sau khi lọc đựơc gửi tới bộ dồn kênh analog nó sẽ chọn một

trong hai đầu ra để điều khiển bộ khuyếch đại công suất Ở chế độ phát các tín hiệu

được lưu trữ sẽ chọn lọc khuyếch đại và đưa ra loa Khi không ớ chế độ thu cũng

như phát bộ dổn kênh sẽ chọn một ngõ vào hỗ trợ là nguồn tín hiệu điều này cho

phép ta lợi dụng bộ khuyếch đại khi ISD 1420 ở trạng thái nghỉ.( trang 67)

Bất cứ khi nào ISD 1420 bị tràn phá ( quá 16s thu/ phát) bộ đếm địa chỉ ở

mức đếm tối đa của nó ( 9EH) và sinh ra xung EOM (End of message) Ngõ CE tích

cực sẽ không khởi động lại thiết bị cho đến khi PD thu xong một chu kỳ cao thấp Chú ý khi thu đa thông báo (Multiple Message) việc kết thúc mỗi thông báo thực hiện bằng cách cấm CE trong khi giữ PD ở mức thấp Điều đó sẽ ngăn cẩn bộ điếm địa chỉ Reset về Zero lúc bắt đầu thông báo tiếp theo Khi EOM pháy ra xung Low khi bị tràn, PD cũng lên mức High để Reset con trỏ địa chỉ về đầu vùng nhớ lưu trũ

âm thanh

- CE: Chip Enable Input —- ngõ nhập cho phép hoạt động Sau thời gian Setup (300ms) dia chi va các ngõ thu /phát sẽ được cài đặt ở cạnh xuống của xung SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: Th§ NGUYỄN TRỌNGHẢI 29

Trang 33

này Khi chân này ở mức cao, ISD 1420 bị cấm ( Deselect) và ngõ vào hổ trợ

sẽ được chọn như một ngõ nhập cho khuyếch đại công suất ra Chú ý: để cho

phép các hoạt động thu/phát phải đưa CE xuống mức Low Các ngõ nhập địa chỉ và ngõ nhập thu/phát( P/R) được cài ở cạnh xuống của CE Khi CE ở mức

1 mạch ISD 1420 không hoạt động

- P/R: Playback/ Record - ngõ nhập phát thu Trạng thái của ngõ vào này sẽ được cài đặt ở cạnh xuống CE ( song song với các ngõ địa chỉ A0- A7 Khi PR=1 chon chu ky phat; PR=0 chọn chu kỳ thu Đoạn thông báo thu/ phát sẽ

bắt đầu địa chỉ được cài đặt khi CE xuống thấp và kết thúc khi có xung EOM

ở chân EOM Bit EOM sẽ được tự động chèn vào khi thu lúc vùng lưu trữ đây hoặc khi hoạt động thu bị kết thúc do PD lên cao hơn hay CE lên cao hơn

Nếu có đa thông báo được thu, các xung thấp thì tất cả các thông báo đã được

lưu trữ sẽ phát liên tục

- EOM: End of message Output - ngõ xuất ra hết tín hiệu thông điệp Cuối mỗi thông điệp trong bộ nhớ được tự động chèn vào một dấu EOM và dấu này tổn tại ở đó cho đến lúc bị ghi đè lên một chu kỳ phát lại Ngõ xuất sẽ

phát ra xung Low trong một thời gian có độ xung tối thiểu là 125 ms tại cuối

mỗi thông điệp hoặc tràn bộ nhớ Nếu nguồn cung cấp ISD 1420 thấp dưới 3.5 V thì EOM sẽ đi xuống đặt ISD 1420 ở chế độ phát điều này ngăn ngừa mạch thu khi điều kiện năng lượng không đạt

- MIC: Microphone Input- ng6 nhập microphone, chân này được nối qua các tụ

điện giá trị của tụ điện và điện trở 10K xác định các tần số thấp cho ISD

1420 loại Electret Microphone chất lượng tốt hơn cả trở kháng của nó khoảng

1K độ nhạy 64 dB đáp ứng tân số từ 50Hz- 80 Hz, tỷ số tín hiệu trên nhiễu lớn hơn 4 dB Ngõ nhập Mic này chuyển tín hiệu đến bộ khuyếch đại từ

15dB- 24dB

- MIC REF: Microphone Reference Input — ng6 nhập tham khảo microphone

Ngõ nhập này là ngõ vào đảo của bộ tiền khuyếch đại microphone Khi được

nối vào một microphone vi sai chân này làm nhiệm vụ ngõ nhập loại bỏ hiệu

- AGC: Automatic Gain Control — ngé nhap ty động điều chỉnh độ lợi Như đã

mô tả trong phần sơ đổ khối mạch AGC sẽ tự động điều chỉnh mức tăng một

cách linh hoạt cho độ lợi của bộ khuếch đại nhằm cân bằng với nhiều mức ngõ nhập khác nhau của microphone Điện áp đỉnh xuất ra ở tiền khuếch đại

sẽ được phát hiện và nạp vào một tụ bên ngoài Thời gian của tụ đến mộ mức

mà nó sẽ bắt đầu giảm mức Gain của tiền khuếch đại (khoảng 1.8 V ) gọi là thời gan nhập Attrack time được xác định nghỉ ( release time) của AGC được xác định bởi mộ điện trở mắc song song bên ngoài của tụ điện này Tóm lại ngõ nhập AGC cho phép thu lại các âm thanh

có cường độ biến đổi rộng với mức độ méo dạng tối thiểu

- ANAOUT: Analog Output - ngõ xuất tương tự Tín hiệu Analog đã được

khuếch đại xuất hiện trên chân Analog Output Chân này là ngõ của bộ tiền

Trang 34

khuếch đại cấp cho người sử dụng Độ lợi tối đa khoảng 24dB đối với các

mức tín hiệu nhỏ

- ANAIN: Analog Input - ngõ nạp tương tự Chân này có hai vai trò Thứ nhất,

chân ANAOUT của tiển khuếch đại có thể được nối với ANAIN qua một tụ điện bên ngoài nếu thu qua đường Microphone Ở chân này có thể cho phép cắt bổ sung tân số thấp cuối băng thông Thứ hai chân này có thể dùng để

nhập các tín hiệu analog khác nhau ngoài tín hiệu Microphone

- XCLK: optional External Clock Input —- ngõ nhập xung từ từ bên ngoài ( tuỳ chọn) Mạch phát xung quanh bên trong ISD 1420 đã đạt yêu cầu sử dụng nên không cần sử dụng xung quanh clock ngoài

- §P+/ SP- : Speaker out —- ngõ xuất ra loa dạng vi sai ISD 1420 có thể trực

tiếp điều khiển các loa có trở kháng thấp đến 16Ohm công suất tối đa cho loa nối giữa hai chân này là 50mW không cần thêm tụ điện Thiết bị có thể

dùng ngõ xuất đơn tuy nhiên phải có một tụ AC và công suất bị suy hao khoảng 12mW,

- - Trong khi cắt nguồn hoặc trong một chu kỳ thu âm các ngõ ra loa được giữ ở mức VSSA

- _ Lưu ý: nối song song các ngõ ra loa có thể làm hỏng mạch Khi sử dụng một

ngõ xuất đơn (phải nối vào một tụ giữa chân SP+ hoặc SP - và loa) các ngõ

xuất này có thể sử dụng riêng biệt với tín hiệu xuất ra từ một trong hai chân Nếu dùng ngõ xuất vi sai sẽ làm tăng điện áp ngõ xuất lên 4 lần

CHUONG V: GIGI THIEU IC THU PHAT HONG NGOAI Z9148 VA

79149

A MẠCH ĐIỆN IC PHÁT Z9148:

Mach dién IC SZ9148 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lớn để chế tạo là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi điện áp

nguôn điện là 2,2V~5,5V Vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất

tiêu hao cực thấp, dòng điện trạng thái tinh chi 10 WA, nó có thể sử dụng nhiều tổ

hợp phím, linh kiện bên ngoài rất ít, mã số của nó thích hợp với nhiều qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện LC hoặc bộ dao động gốm là có thể gây ra dao động

Trang 35

LCHUC NANG CAC CHAN DAN:

IC SZ9148 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng

Chân 1: GND là đâu âm của dòng điện nối với đất

Chân 2: XT là đầu vào của bộ phận dao động bên trong

Chân 3: XTN là đầu ra của bộ phận dao động bên trong, bên trong nó không

có điện trở phản hồi

Sơ đồ khối bên trong:

Chân 4 đến chân 9: (k;-k¿) là đọan đầu vào tín hiệu của bàn phím kiểu ma trận

Chân 10 đến chân 12: T¡ —T; kết hợp với các chân kị đến kạ có thể tạo thành

18 phím

Chân 13: (code) là đầu vào của mã số, dùng mã số để truyền tải và tiếp nhận

Chân 14: (TCST) là đầu đo thử, bình thường khi sử dụng có thể bỏ trống

Chân I5:(T,¿„ ) là đầu ra tín hiệu truyền tải tín hiệu 12 bit thành một chu kỳ,

sử dụng sóng mang 38kHz dé diéu chế

Chân 16: (Vo) 1a dau dương của nguồn điện nối với điện áp một chiều 2,2-

5,5 V, điện áp làm việc bình thường 3V

Bên trong IC 9148 do bộ phân dao động, bộ phân tần, bộ giãi mã, mạch điện

đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số tạo thành Sơ đồ khối logic bên trong

của nó được trình bày như hình 2

Tham số chủ yếu của SZ9148:

Trang 36

Kí | Điểu | Nhỏ | Điển | Lớn | Đơn

thử

tất cả | 2.2 _ 5.0 | V

Điện áp nguồn điện Vpp chức

năng thao tác lpp | phím _ _ 10} mA

Dòng điện làm việc thông

không

phụ tải

Ips | phím _ _ 10 | pA Dòng điện trạng thái bão mở

dao động

Trang 37

đầu | thấp

ra điện trở phản hồi bộ dao R _ _ 500 _ | Ko

động

Công suất dao động fose - 400 | 455 | 600 | KHz

Bảng 6: Tham số chủ yếu của 9148 Tham số Ký hiệu Giá trị cực hạn Đơn vị

Điện áp nguồn điện Voo 6.0 V

Đầu vào/ra điện áp Vin Vẹs—3v ~ Vpp+3V V

Bang 7: Tham số cực hạn của IC SZ9148:

Il NGUYEN LY HOAT DONG :

Trong IC SZ9148§ có chứa bộ đảo pha CMOS là điện trở định thiên cùng nối

bộ dao động bằng thạch anh hoặc mạch điện dao động cộng hưởng Khi tân số của

bộ phận dao động thiết kế xác định là 455KHz, thì tần số phát xạ sóng mang là 38

KHz Chi khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo

công suất của nó tiêu hao thấp Nó có thể thông qua các chân k; đến kẹ và đầu ra thứ

tự thời gian chân Tì dén T; dé tao ra ban phím 6x3 theo kiểu ma trận

Hai hàng phím ở T; và T; chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa, mỗi khi ấn

vào phím một lần chỉ có thể phát xạ một nhóm mạch xung điều khiển xa Nếu như các phím ở cùng hàng đồng thời được ấn xuống thì thứ tự ưu tiên của nó là K; > K;>

Kạ> K¿ > Kạ> Ks>Kạ Không có nhiều phím chức năng trên cùng một đường K, nếu

như đồng thời nhấn phím thì thứ tự ưu tiên của no 1a T, >T2>T3

Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó Ci~C: (code) là mã số người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C¡, Cạ phối hợp

với mạch điện IC thu SZ9150; tổ hợp C;, C; phối hợp với mạch điện IC thu SZ9149 Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01, 10, 11 mà không dùng trạng thai 00

Trang 38

Bang 8:Lénh phat ra 12 bit

Các bit mã C¡, C;, C¿ được thực hiện bằng việc nối hay không nối các chân

T,T;, T; với chân code bằng các diode Nếu nối qua diode thì các C tương ứng trở

thành [1] và ở [0] khi không được nối H, S¡, S; là đại diện cho mã số phát xạ liên

tục hoặc mã số phát xạ không liên tục Nó đối ứng với các phím Tị, Tạ, Tạ D¡ đến

Dạ là mã số của số liệu phát ra Phím của nó và sự đối ứng mã quan hệ với nhau như

bảng 4s

HI DẠNG PHÁT XUNG RA:

Khi t lệ chiếm trống của mạch xung dương hình sóng do mạch điện ŠZ9148 phát

ra là 1⁄4 đại diện là [0] khi tỉ lệ chiếm trống của mạch xung dương là 4/3, đại diện cho [1] Bất luận là [0] hay [1] khi chúng được phát ra mạch xung dương được điều

chế trên sóng mang 38KHz, tỉ lệ chiếm trống của sóng mang là 1/3, như vậy có lợi cho việc giảm công suất tiêu hao

Được minh họa bởi hình 4:

Hai IC này cũng được chế tạo bằng công nghệ CMOS, chúng đi cặp với IC

phát SZ9148 để tạo thành một bộ IC thu-phát trong điểu khiển xa bằng tia hồng

ngoai

SVTH: DOAN TRONG NGHĨA GVHD: ThS NGUYEN TRONG HAI 35

Trang 39

Hinh 5.3: IC 9149

B CHUC NANG CAC CHAN:

IC SZ9149 có 16 chân, IC SZ9150 có 24 chân Cả hai đều có vỏ nhựa kiểu

cắm thẳng hai hàng, hình dạng bên ngoài của nó và chân dẫn được sắp xếp như hình

6

- Chân 1: (GND) là đầu âm của dòng điện nối đất

- Chân 2: (R„a) là đoạn đầu vào của tín hiệu thu; tín hiệu sau khi được lọc bỏ sóng mang

- Chân 3 dén 8 :HP1 ~HP6 (HP1~HP5) la dau ra tin hiéu lién tục

- Chan 9, 10: (CP1, CP2) 1A dau ra tín hiệu chu kỳ, tín hiệu thu của đầu vào

tương đương một lần, đâu ra của nó sẽ lật một lần

- Chân 11 đến 20: SP10 ~SP1 (SP1~SP5) là đầu ra tín hiệu không liên tục, tín

hiệu tiếp nhận của đầu vào tương ứng một lần, mức điện cao của đầu ra duy trì

khoảng 107ms

- Chân 21, 22: (code 2, code 1) là đầu so sánh mã truyền đạt tương đối chính xác, mã số thu được và mã số định trước của mạch điện này phải hoàn toàn giống nhau mới có thể thu được

- Chân 23: (OSC) là đâu vào dao động Điện trở ghép song song đến đất và

tụ điện của dau nay gay ra dao động

- Chân 24: (Vpp) là đầu dương của dòng điện, thường mắc điện áp khoảng

4,5V~5,5V Mạch điện bên trong của IC thu do bộ phận dao động, bộ đếm số cộng,

bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ phận kiểm tra số liệu, bộ phận kiểm tra mã, mạch

đếm mạch xung đầu vào, mạch điện khóa cố định, mạch điện kiểm tra độ sai sót, bộ

phận đếm đâu vào tạo thành Sơ đồ khối logic của mạch điện bên trong như hình

SVTH: ĐOÀN TRỌNG NGHĨA GVHD: ThS NGUYEN TRONG HAI — 36

Trang 40

Tham số Ký hiệu Giá trị cực hạn Đơn vị

Nhiệt độ làm việc TopR -20 ~75 °C

chuẩn

Biến áp của tần | AVf Vpp4.5~5.5 -5 - 5 %

số theo điệnáp | ose

Biến áp của tần | ATf | T,=-30~75°C -5 - 5 %

số theo nhiệt độ | osc

Dòng Mức lou Đo tất cả đầu - - -1.0 | MA

dién | dién cao ra, V ,=4V

đầura| Mức lo Do tat ca dau 1.0 - - | MA

dién ra, Vại=4v

Điện trở kéo trên | Rup Đầu code 10 20 40 | KO

Điện áp ngưỡng | Vịy Đầu RxIN 2.0 2.5 3.0 V

của mạch điện

đầu vào

| Độ rộng của dải | Vụy; Ryn - 0.8 - V

| Bảng 10: Tham số chủ yếu của IC thu

Tiêu đề	Thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị từ xa báo trộm báo cháy qua đường dây điện thoại
Trường học	University of Technical Education Ho Chi Minh City
Chuyên ngành	Electrical Engineering
Thể loại	Dự án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Ho Chi Minh City

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	3,39 MB