thiết kế và thi công tổng thể đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

Đứng trước cơ hội và thách thức trên, đề tài tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao được tìm hiểu và thi công phải đạt được những nhiệm vụ sau: NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI + Tìm hiểu phần c

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIET Ki VA THI CONG TONG

DAI NOI BO MOT TRUNG KE

BON THUE BAO

GVHD : TS PHAM HONG LIEN

SVTH : NGUYÊN NGỌC KHANH

MSSV : 10101084 Lớp :01ÐĐT3

TRUONG Pdi TÊN din d

ida

Tp Hỗ Chí Minh 7/2006 4 yy Lisp Lien

Trang 2

Chương 1 : Sơ Lược Về Hệ Thống Thông Tin Điện Thoại 8

1.1 Sự ra đời của việc thông tin liên lạc 8

1.2 Giới thiệu về tổng đài và mạng lưới liên kết 8

1.3 Máy điện thoại 13

1.4 Mạng điện thoại 16

1.5 Các vấn đề cần quan tâm khi nghiên cứu về mạng điện thoại 17

Chương 2 : Tổng Đài Điện Thoại 18

2.1 Sự ra đời và vai trò của tổng đài nội bộ 18

2.3 Nguyên lý hoạt động 19

2.4 Các tín hiệu và âm hiệu 19

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng 21

Chương 3: Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử 23

3.2 Các kỹ thuật chuyển mạch 23

Chương 4 : Khảo Sát Vi Điều Khiển 89C51 30

4.2 Cấu trúc bên trong vi điều khiển 30

4.3 Hoạt động của Timer bén trong 89C51 44

4.4 Hoạt động port nối tiếp 48

Chương 5 : Một Số Vi Mạch Sử Dụng Trong Mạch 56

5.1 Vi mạch giải mã đa tần DTMF MT8870 56

5.2 Vi mạch chuyển mạch CD22100 56

PHAN II : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỔNG ĐÀI NỘI BỘ 60

Chương 1 : Phương Ấn Thiết Kế 61

1.1 Lựa chọn phương án thiết kế 62

1.2 Sơ đỗ khối tổng đài 62

1.3 Tiến trình xử lý cuộc gọi của tổng đài 63

Chương 2 : Thiết Kế Chi Tiết Các Khối Chức Năng 65

2.1 Mạch giao tiếp trung kế 65

2.2 Mạch giao tiếp thuê bao 71

2.3 Mach 4m hiéu 76

SSS

GVHD :TS Phạm Hồng Liên trang 4 SVTH :Nguyễn Ngọc Khanh

Trang 3

LVTN:Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

3.3 Lưu đồ giải thuật cho tổng đài 86

Chương 4: Thi Công Mạch 96

4.1 Sơ đồ nguyên lý tổng đài 1 trung kế 4 thuê bao 96

4.2 So d6 mach in tổng đài 1 trung kế 4 thuê bao 97

4.3 Đánh giá kết quả thi công 98

Trang 4

LÝTN:Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

“=———————ễ

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Tổng đài nội bộ là một đề tài đã được khá nhiều thế hệ sinh viên lựa chọn để

thi công và thực hiện trong luận văn tốt nghiệp của mình bởi vì:

+ Dé tai rất gần gũi và thiết thực với cuộc sống hiện nay từ khi các công ty lớn

nhỏ, công ty trách nhiệm hữu hạn đến các cao ốc hay nhà biệt thự sử dụng rộng rãi

+ Là sinh viên viễn thông nên để tài tổng đài là để tài gần gũi với ngành nhất

Khi thực hiện xong để tài sinh viên không những có thể hiểu được cấu tạo, chức năng

hoạt động của một tổng đài mà còn có thể hiểu được cách thức hoạt động của đường

dây tổng đài bưu điện và các dịch vụ của tổng đài

+ Do tính ứng dụng rộng rãi và được nhiều thế hệ sinh viên thực hiện nên đề tài

sẽ dễ được thi công và thực hiện do có nhiều nguồn tài liệu khác nhau

+ Đề tài không dễ cũng không khó để trong thời gian ngắn 15 tuần hoàn tất luận

văn tốt nghiệp

Đứng trước cơ hội và thách thức trên, đề tài tổng đài nội bộ một trung kế bốn

thuê bao được tìm hiểu và thi công phải đạt được những nhiệm vụ sau:

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

+ Tìm hiểu phần cứng tổng đài, cách giao tiếp với IC DTME, IC chuyển mạch,

chip vi điều khiển , cách thức viết chương trình để điều khiển những IC trên, cũng như

phản hồi về đữ liệu phím ấn trên bàn phím điện thoại

+ Tìm hiểu cách thức hoạt động của đường truyền bưu điện Các thông số của

việc truyền tín hiệu thoại từ bưu điện

KẾT CẤU NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài được chia thành 2 phân lớn:

+ Phần I: Tổng quan về tổng đài điện thoại và chip vi điều khiển AT89C51

+ Sơ Lược Về Hệ Thống Thông Tin Điện Thoại + Sơ Lược Về Hệ Thống Tổng Đài Nội Bộ + Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử

+ Khảo Sát Vi Điều Khiển AT89C51

s* Phần II: Thiết kế và thi công tổng đài nội bộ 1 trung kế 4 thuê bao

+ Chọn phương án thiết kế + Thiết kế chỉ tiết

+ Viết phần mềm cho tổng đài

+ Thi công mạch

=————ẼỄẼỄẼŠẼŠ—ễ—ễỄễ—

Trang 5

LYTN:Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

¬———==—=

PHẦN I:

TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI VÀ

CHIP VI DIEU KHIEN AT89C51

Trang 6

==————ễễễễ

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN THOẠI

1.1 Sự ra đời của thông tin liên lạc

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu cơ bản thiết yếu của mỗi con người.Việc

giao tiếp thông tin được thực hiện qua nhiều phương thức Từ xa xưa con người đã biết

dùng các phương tiện thô sơ như khói, lửa, âm thanh, sinh vật, hình ảnh để thông tin

với nhau trên những khoảng cách xa mà lời nói trực tiếp không thể thực hiện được Bởi

vì đó là một điều cân thiết cho sự tổn tại, phát triển của con người và xã hội lúc bấy

gid

Và ngày nay với sự phát triển của xã hội loài người thì thông tin liên lạc phải

gắn liền với con người và không thể tách ra được nếu như muốn được tôn tại trong xã

hội hiện nay Với sự phát triển chóng mặt của khoa học kỹ thuật và sự xuất hiện của tín

hiệu điện đã thật sự đưa việc thông tin liên lạc của con người lên một bước phát triển

nhảy vọt.Tín hiệu điện được sử dụng rất phổ biến trong cuộc sống thông tin hiện nay từ

việc mang thông tin tiếng nói, số liệu cho đến thông tin hình ảnh nhằm mục đích thông

tin liên lạc, phục vụ nhu cầu học tập, giải trí của con người Một trong những ứng dụng

quan trọng của tín hiệu điện trong thông tin liên lạc là mang thông tin thoại trong hệ

thống thống tin bằng điện thoại

Thông tin bằng điện thoại là phương tiện liên lạc rất gần gũi và thiết thực

trong đời sống hằng ngày của chúng ta là nhu cầu thông tin không thể thiếu trong công

việc và trong giao tiếp Một hệ thống thông tin điện thoại thường bao gồm : hệ thống

tổng đài, mạng lưới liên kết và thiết bị đầu cuối thông thoại (máy điện thoại ) Tất cả

các thành phần trên được gọi chung là mạng điện thoại Vậy trước hết chúng ta sẽ tìm

hiểu sơ qua về các thành phần của hệ thống thông tin điện thoại

1.2 Giới thiệu chung về tổng đài và mạng lưới liên kết

1/ Tổng đài

1.1/Khái niệm

Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch có nhiệm vụ kết nốt các

cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối gọi đến thiết bị đầu cuối bị gọi Thiết bị đầu cuối gọi

và thiết bị đầu cuối bị gọi có thể là hai thuê bao cùng một tổng đài ( chuyển mạch nội

đài ), giữa thuê bao và trung kế ( chuyển mạch liên đài ), giữa hai trung kế ( chuyển

mạch quá giang )

Để thực hiện kết nối, ngoài chức năng chuyển mạch, tổng đài còn thực hiện

các chức năng khác như điều khiển, giám sát, báo hiệu, tính cước

1.2/ Lịch sử phát triển tổng đài

1.2.1/ Tổng đài nhân công Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin

điện thoại Trong tổng đài này việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người

Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao

_———

GVHD :TS Phạm Hồng Liên trang 8 SVTH :Nguyén Ngoc Khanh

Trang 7

“—===—=——ễễễễ

tác trực tiếp của con người Người thực hiện các thao tác này được gọi là điện thoại

viên Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm:

-Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông

kêu, đồng thời định vị được thuê bao SỌI

-Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi

nào

-Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch

cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận

-Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên trả lời cho thuê bao gọi

biết

-Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên

nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại

-Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện

thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại

biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt

Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều được

thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển Tại tổng đài

phải có một máy điện thoại và các nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm

thoại, đổ chuông

*/ Nhược điểm của tổng đài nhân công:

-Thời gian kết nối lâu

-Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay

-Với dung lượng lớn, kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần có nhiều điện

thoại viên làm việc cùng một lúc mới đảm bảo thông thoại cho các thuê bao một cách

liên tục

1.2.2/ Tổng đài tự động

Cùng với sự tiến bộ của kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện tử, tổng đài điện thoại

đã chuyển sang một phương thức hoạt động hoàn toàn mới, phương thức kết nối thông

thoại tự động Có hai loại tổng đài điện tử :

-Tổng đài cơ điện :

Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được

điều khiển bằng các mạch điện tử

Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác định thuê bao bị gọi,

cấp các âm hiệu, kết nối thông thoại đều được thực hiện một cách tự động nhờ vào

các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí

So với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau :

-Thời gian kết nối thông thoại nhanh chóng hơn

-Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều

-Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên

Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tổn tại một số nhược điểm :

-Thiết bị khá công kểnh

_——>————————————

Trang 8

TT ẼễằẰằẰễ sO SSSSSSSSIS

-Tiêu tốn nhiều năng lượng

-Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém

-Điều khiển kết nối phức tạp

Các nhược điểm trên càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn

-Tổng đài điện tử:

Cùng với sự phát triển của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên

thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm Nó lần lượt thay thế phân cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian

kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn Dung lượng tổng đài tăng lên

đáng kể Công tác sửa chửa bảo trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn Chính vì vậy

tổng đài điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng

đài cơ điện trên thế giới

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau :

-Tổng đài cơ quan PABX (Private Automatic Branch Exchange): Được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line (Central Office)

-Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): Được sử dụng ở các xã, khu dân cư

đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế

-Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): Được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử

dụng tất cả các loại trung kế

-Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): Dùng để kết nối các tổng đài nội hạt

Ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước

-Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Getway Exchange) Tổng đài này dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau,

có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang

1.3/ Cấu trúc của mạng điện thoại:

— Mạng điện thoại hiện nay được phân làm các cấp theo thứ tự từ cao

xuống thấp:

+ Cấp cao nhất là cấp trung tâm miễn (Regional Center) còn gọi là lớp 1

+ Cấp thứ hai là cấp trung tâm vùng (sectional Center) còn gọi là lớp 2

+ Cấp thứ ba là cấp trung tâm cấp một (Primary Center) còn gọi là lớp 3

+ Cấp thứ tư là cấp đường dài (Toll Center) còn gọi là lớp 4

+ Cấp thấp nhất là tổng đài nội hạt (End Office) còn gọi là lớp 5

+ Cuối cùng là các thiết bị đầu cuối, tổng đài nội bộ hay tổng đài rẻ nhánh các thuê bao được lắp đặt tại trung tâm đầu cuối

Mạng điện thoại sử dụng 5 mức (hay cấp) tổng đài chính hay các đài chuyển mạch (Switching center) Chúng được liệt kê ở hình vẽ:

nnn,

Trang 9

` Pin) Regionnal center Class]

⁄ \ /\ Sectinoal center Class2

C) Primary center Class3

CO Toll center Class4

@ End office Class5

Call - routing options +

Hình 1.1: Cấu trúc của mạng điện thoại

Ở một số vùng, người ta lắp đặt tổng đài Tandem để cung cấp thêm các

đường chuyển mạch nội bộ giữa các đài cuối

Tổng đài rẽ nhánh hoặc PBX là những tổng đài nhỏ được sử dụng trong

các tổ chức thương mại

Nói chung mỗi cấp đài chỉ cần ghép nối trực tiếp với một trung tâm cấp

trên và một trung tâm cấp dưới Cách ghép như vậy được trình bày bởi các đường

liển nét.Tuy nhiên để tăng khả năng phục vụ, người ta lắp thêm các đường dây

trực tiếp giữa các trung tâm không kể nhau được trình bày bằng các đường nét

đứt Ở mỗi đài cuối, các cuộc gọi được chuyển tới các trung tâm cao hơn kế tiếp

chỉ khi nào tất cả những đường dây trực tiếp đều bận Số đường dây thông tin

trung gian kớn nhất giữa các thuê bao là 7 (các đường liền nét) nhưng đa số các

cuộc gọi sử dụng ít hơn Trong những thời điểm bất thường, như ngày lễ, một số

cuộc đàm thoại bị tắt nghẽn bởi vì ngay các đường dây ở những mức cao hơn

cũng đã bận

Một đài cuối có thể thiết kế với hàng chục ngàn đường dây thuê bao, và

như vậy các thuê bao được phân biệt bằng một số thập phân 4 số để hiện thị số

của thuê bao (Telephone number), nghĩa là 4 số cuối trong các con số của một số

_————-—ễ- . -——=——

Trang 10

=—==—

điện thoại Ba số đầu của mỗi số điện thoại để phân biệt các đài cuối với nhau

Một vùng có 1000 đài cuối sẽ được gán 3 số đầu cho mỗi đài và gọi là mã vùng

(area code)

Vong (loop) 14 mét đường thông tin 2 dây kết nối với một thuê bao Những đường dây dùng chung bởi nhiều thuê bao được gọi là trung kế (trunks) Các đường dây trung kế thường là loại 4 dây, đó là những mạch hoặc những kênh

được cung cấp cho cả 2 hướng thông tin

Các trung kế ở mức cao hơn thường dùng phương pháp điều chế sóng mang để

dồn nhiều kênh thoại với nhau vào một đường cáp đồng trục dãi rộng, sợi quang hay tuyến viba Các tuyển thông tin này thường có các bộ khuếch đại chuyển tiếp đặt ở những nơi thích hợp Ví dụ vài trăm kênh thoại được dồn vào một dây cap đồng trục,

dùng điều chế đơn biên và dồn kênh theo phương pháp phân chia tần số (TDF) Một

đường dây như vậy đòi hỏi phải có các bộ chuyển tiếp đặt cách nhau khoảng 10km

2/ Mạng lưới liên kết Mạng lưới liên kết là một hệ thống kênh truyền dẫn được dùng để liên kết giữa

tổng đài và điện thoại (thuê bao)

2.1/ Kênh truyền hưõ tuyến

2.1.1/ Dây song hành đối xứng

Dây song hành đối xứng là hệ hai dây dẫn giống hệt nhau, có cùng các đặt tính

điện (kể cả thông số › ký sinh ) so với điểm đất

Dây song hành thường được sử dụng làm dây anten, dùng trong đường liên lạc thoại, nhất là ở vùng nông thôn hay bán thành thị Với đường điện thoại các dây này

được bó lại thành cáp , bao gồm các dây được bọc vỏ cách điện và được xoắn lại với

nhau để làm giảm điện cảm ghép giữa các cặp dây với nhau Cả bó dây còn được một

vỏ chống nhiễu bên ngoài

Lớp cách điện : Thường dùng nhất trong cáp điện thoại là vật liệu giấy đặt biệt

( thuần túy cellulose ) Vật liệu giấy, với đặt tính hút ẩm cao, có thể chống ẩm tốt cho

các dây dẫn, nhưng lại làm tăng độ mất mát điện môi Vật liệu polythylen, tuy tiện

dụng để chế tạo và sử dụng, nhưng không chống ẩm tốt, có thể làm hư rỉ đường dây

Dây dẫn: Dây đồng tiện dụng vì đặc tính dẫn điện tốt và dễ gia công, hàn nối

Dây nhôm nhẹ rẻ tiền hơn, nhưng rất khó hàn nối

Quấn dây dẫn: Các dây dẫn trong cable được chia thành từng hai cặp (bốn dây)

quấn với nhau tạo thành một “quad” Mỗi cặp quấn theo một chiều nhất định nhưng hai

cặp quấn với nhau theo chiều ngược lại, nhờ thế, giảm được kí sinh giữa các cặp dây

với nhau

Lớp vỏ: Dùng để chống các ảnh hưởng cơ khí, hóa học và cả về điện (nhiễu) từ

bên ngoài Vỏ chì rất tiện dụng , dù trọng lượng nặng và bọc nhiễu không tốt Vỏ nhôm

nhẹ hơn nhưng khó chế tạo và dễ bị bar ăn mòn Trong trường hợp cần thiết, một lớp vỏ

phụ bằng nhôm hay đồng được sử dụng

———— ——-ễễ-————ễ———

Trang 11

2.1.2/ Cáp đồng trục Cáp đồng trục được cấu tạo từ hai đây dẫn kim loại đồng trục, lớp ngoài nối đất,

lớp trong giữa tâm , được phân cách nhau bằng vật liệu cách điện

Lớp dây dẫn trong phần lớn là một dây đồng; lớp ngoài tạo bởi các dãy đồng và

nhôm quấn xoắn theo chiều dài

Việc giữ đồng tâm của dây dẫn trong có thể được giải quyết bởi các lớp điện

môi phân bố khác nhau, nhằm tối ưu hoá giá trị epxilon Các sợi đồng trục còn có thể

được nhóm lại thành một cáp lớn được bảo vệ bởi lớp vỏ bọc và chống nhiễu

2.1.3/ Sợi quang

Việc thông tin bằng ánh sáng trong không gian bị giới hạn nhiều bởi các điểu

kiện thời tiết và chướng ngại vật trên đường truyền thẳng Khả năng truyền ánh sáng

trong một đường dẫn được đặt ra Tuy nhiên, để tránh hiện tượng khúc xạ ánh sáng từ

phân trong của ống lên lớp vỏ ( làm mất mát năng lượng tín hiệu ), yêu cầu có sự phẩn

xạ toàn phần sẽ cho ta một khả năng truyền tối ưu -> Sợi quang ( optical fiber ) Trong

sợi quang, chiết suất ở lớp trong của sợi sẽ lớn hơn chiết suất ở vùng không gian bên

ngoài

Sợi quang cấu tạo gồm một ruột ( core/coeur ) có chiếc suất n1, đặt ở giữa một

lớp gaine ( cladding ) có chiết suất n2 < n1 Sự phản xạ toàn phần xuất hiện tại bể mặt

phân cách giữa hai lớp này

2.2/ Kênh truyền vô tuyến

Một môi trường truyền sóng cho tín hiệu vô tuyến có cấu trúc tương đối phức

tạp Không gian truyền sóng có thể chia thành ba vùng cơ bản

-Vùng tropocphere ( độ cao dưới 15 km ), có nhiều gió, mây và nhiệt độ giảm

nhanh theo độ cao Điều này có tác dụng tạo một vùng chiết suất gradient., dẫn đến

tác động uốn cong đường truyền sóng điện từ về hướng mặt đất

-Vùng statosphere (độ cao 15km - 40km ), chứa nhiều hơi nước nhiệt độ tăng

theo độ cao và rồi ổn định tại một mức

-Vùng ionosphere ( độ cao 40km — 50km ) là vùng chứa nhiều ion có mật độ

thay đổi theo điểu kiện thời tiết, mùa và các tác động ngoài không gian Đây là vùng

tạo sự tán xạ, phản xạ và hấp thụ

1.3 Máy điện thoại

—~Máy điện thoại là công cụ thực hiện đồng thời 2 chức năng: Biến tín hiệu âm

thanh thành tín hiệu điện truyền đi và ngược lại, biến tín hiệu điện thành tín hiệu âm

thanh ở ống nghe Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của mạng điện thoại

SS

Trang 12

LVTN:Tong đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

mm

1/ Những yêu cầu của máy điện thoại

điện, trên đường dây chỉ có tín hiệu chuông

e Khi đàm thoại, bộ phận phát và nhận tín hiệu chuông phải tách ra khỏi đường điện, trên đường dây chỉ có dong điện dành cho điện thoại

® Máy phải phát được mã số thuê bao đến tổng đài và phải nhận được tín

hiệu chuông từ tổng đài đưa tới

° 0 trạng thái nghĩ (gác máy), máy phải thường trực đón nhận tín hiệu

chuông từ tổng đài

® Ngoài ra máy còn phải đáp ứng nhu cầu gọn nhẹ, đơn giản, bền đẹp, tiện lợi với người sử dụng

2/ Các chức năng cơ bản của máy điện thoại

se Chức năng báo hiệu: Thông báo cho người sử dụng biết tổng đài đã sẵn

sàng tiếp nhận hay chưa tiếp nhận cuộc gọi thông qua các âm hiệu như

Dial Tone hay Busy Tone

so

se Thông báo cho người sử dụng biết tình trạng diễn biến việc kết nối mạch

bằng các âm hiệu chuông

e© Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát đi và ngược lại, biến tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh

® Báo hiệu cuộc gọi đã kết thúc hay gác máy

e Khử trắc âm và chống dội

® Ngoài ra máy điện thoại còn có thể sử dụng nhiều chức năng khác nhờ

vào hệ thống vi xử lý do người lập trình điều khiển như :

— Nhớ số thuê bao đặc biệt

— Ghi âm lại tín hiệu thoại

- Chuyển tín hiệu cước đến tổng đài,

3/ Nguyên lý hoạt động chung |

_ Bình thường khi thuê bao gác máy, đường dây điện thoại từ tổng đài nối với

mạch chuông của máy điện thoại Khi có thuê bao khác gọi đến, tổng đài sẽ cấp tín

hiệu chuông, tín hiệu chuông vào mạch chuông được khuếch đại và đưa ra loa Khi

thuê bao nhấc máy đường dây điện thoại từ tổng đài nối với mạch đàm thoại

————=————————————ccTcT

TT T——

Trang 13

_ Khi thuê bao đàm thoại, tín hiệu thoại từ ống nói qua mạch xử lý thông thoại và

sau đó được truyền đi trên đường dây điện thoại, một phần tín hiệu được truyền ngược

về ống nghe Tín hiệu nhận từ đường điện thoại qua mạch xử lý thông thoại truyễn về

tai nghe

_ Khi thuê bao quay số, một tín hiệu biểu điễn cho một con số được truyền về

tổng đài

4/ Quay số trong máy điện thoại

Khi thuê bao quay mã số của thuê bao cần gọi thì một tín hiệu biểu diễn các con số được gởi về tổng đài Có hai hình thức để biểu diễn mã quay số : quay số

dang Pulse hay dang Tone

4.1/ Quay số bằng xung thập phân (pulse)

- Đây là kiểu quay số dành cho các điện thoại trước đây, số được quay bằng

đĩa quay, mạch vòng được đóng hay mở bằng một chuyển mạch được nối với đĩa

quay số Các chuỗi xung được tạo ra tương ứng với các số quay như sau:

- +Số0: 10 xung

- +Số9:9xung + Số 8: § xung

+ Số 1:1 xung

20mA

66,7ms 33.3ms >500ms

Khoảng cách giữa 2 chuỗi xung

Hình 1.2: Giản đồ xung quay số của máy điện thoại

— Mỗi chu kỳ xung là 100ms, trong đó có 33% xung hoạt động và 67% xung

nghĩ, khoấng cách giữa 2 chuỗi xung lớn hơn 500ms

4.2/ Quay số bằng tín hiéu da tin DTMF (Dial Tone Multi Frequency)

— Quay sé bang tín hiệu đa tần DTME là một hình thức quay số bằng cách

Trang 14

———————— BE On UỔ ĐẠO

— So với quay số bằng xung thì quay số bằng tín hiệu DTMF nhanh hơn

nhiều, độ chính xác cũng cao hơn, tiên lợi hơn

Mỗi số ở đây tương ứng với một cặp tần số được quy ước sẵn được trình bày

Mạng điện thoại là một phần của hệ thống mạng viễn thông Mạng điện thoại

ra đời cách đây hơn trăm năm với các mạng cục bộ qui mô nhỏ Trong quá trình phát

triển không ngừng các mạng nhỏ liên kết với nhau tạo thành các mạng quốc gia và

mạng quốc tế Ngày nay, với mạng điện thoại chúng ta có thể thực hiện một cuộc gọi

bất kỳ nơi nào trên thế giới Sự phát triển mạnh mẽ trong kỹ thuật truyền dẫn và

chuyển mạch đã thúc đẩy mạng điện thoại chuyển đổi dần từ thiết bị tương tự sang

mạng hoàn toàn số Do nhu cầu thông tin của người sử dụng ngày càng đa dạng cho

nên xu hướng phát triển của mạng điện thoại là tiến đến một mạng viễn thông đa dịch

vụ Các mạng viễn thông hiện nay có một đặt điểm chung là tổn tại một cách riêng rẽ,

ứng vơi mỗi loại thông tin có ít nhất một loại mạng riêng biệt cho loại dịch vụ đó Mỗi

loại mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau

Như vậy, hệ thống mạng viễn thông hiện nay có rất nhiều nhược điểm như thiếu

tính mềm dẻo, kém hiệu quả trong bảo dưỡng, vận hành khai thác và không kinh tế

Để khắc phục nhược điểm trên sự ra đời của một mạng viễn thông đa dịch vụ là cần

thiết Mạng số liên kết dịch vụ ISDN ( Intergrated Services Digital Netword ) là một

giải pháp CCTTT đã định nghĩa “ ISDN là một mạng tích hợp các dịch vụ, cung cấp

các kết nối số giữa các giao tiếp user và mạng “.Với mạng ISDN, đường dây thuê bao

chỉ truyền tín hiệu số CCITT cũng định nghĩa mạng tích hợp dịch vụ như “ một mạng

cung cấp và hổ trợ một loạt các dịch vụ viễn thông khác nhau “ Do đó, ISDN không

chỉ mở rộng truyền dẫn số đến nhà thuê bao mà còn cung cấp một loạt các dịch vụ

Điều này là một ưu điểm nổi bật của ISDN và đó là khả năng chỉ dùng một i mang ma

cung cấp hàng loạt các địch vụ thay vì phải dùng các mạng khác nhau cho mỗi dịch vụ

Khả năng hỗ trợ cả dịch vụ thoại và dịch vụ phi thoại trên một mạng chung là kết ua ——————————

Trang 15

“==———=—Ễễễễễễễ

sử dụng truyền dẫn số, chuyển mạch số, báo hiệu kênh chung, chúng là các phần tử

thiết yếu trong các mạng điện thoại hiện đại

1.5 Các vấn đề cần quan tâm khi nghiên cứu về mạng điện thoại

Như đã nói ở trên mạng điện thoại là sự tổng hợp của 3 thành phân : tổng đài,

mạng lưới liên kết và máy điện thoại Do đó khi nghiên cứu về mạng điện thoại cũng

như những vấn đề cần quan tâm của mạng điện thoại thì chúng ta phải quan tâm đến

những vấn đề của từng thành phần đó

- Đối với tổng đài chúng ta cần quan tâm đến :

+ Kỹ thuật chuyển mạch Trong tổng đài mạng chuyển mạch đóng vai trò rất

quan trọng, nó quyết định sự thành công hay thất bại của một cuộc gọi vì mọi cuộc

thông thoại đều phải thông qua nó Mạng chuyển mạch cũng là một yếu tố dùng để

đánh giá dung lượng của một tổng đài, một tổng đài được đánh giá là lớn hay nhỏ phụ

thuộc vào số lượng phần tử chuyển mạch mà nó cung cấp, số lượng chuyển mạch cũng

quyết định đến giá thành của tổng đài Bên cạnh đó, vấn để kỹ thuật được sử dụng

trong mạng chuyển mạch cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, giá thành và sự thành

công của cuộc gọi

+ Phương pháp tạo tuyến, có vai trò cũng rất quan trọng trong tổng đài vì nó

là phương pháp xác định đường đi từ thuê bao gọi đến thuê bao bị gọi thông qua một

chuỗi các chuyển mạch và các trung kế Tùy theo tổng đài và mục đích mà ta chọn

phương pháp tạo tuyến thích hợp để đạt được tính linh động và hiệu quả nhất

+ Báo hiệu, trong một mạng dùng chuyển mạch, báo hiệu điều khiển là

phương tiện để điều hành mạng, nhờ đó có thể thiết lập, duy trì và kết thúc cuộc gọi

Giữa thuê bao và chuyển mạch, giữa các chuyển mạch với nhau, giữa chuyển mạch và

trung tâm điều hành cần phải trao đổi thông tin cho nhau để quản lý cuộc gọi và quản

lý toàn mạng Đối với mạng thông tin công cộng rộng lớn như mạng điện thoại thì vai

trò báo hiệu là rất cần thiết cho hoạt động của mạng

- Đối với mạng lưới liên kết chúng ta cần đến kênh truyền Trong mạng điện

thoại thì mạng lưới liên kết được xem như là chiếc cầu nối giữa tổng đài với điện

thoại Tùy theo loại hình sử dụng, mục đích mà chúng ta lựa chọn kênh truyễn cho phù

hợp Bởi vì bất cứ hình thức truyền dẫn nào cũng có ưu và khuyết điểm của nó Ngày

nay chúng ta đang cố gắng xây dựng 1 mạng lưới liên kết đơn giản và hiệu quả

- Đối với máy điện thoại, chúng ta quan tâm đến việc đáp ứng những yêu cầu

cơ bản đối với 1 máy điện thoại như về chỉ tiêu kỹ thuật, về tính năng sử dụng, về chức

năng v.v

ÖòÖ] >mmmmmmmmaaamaaaasasanrnrarnasarnvnvarnarararararnrarazrzĩäăửẳă

GVHD :TS Phạm Hồng Liên trang17 SVTH :Nguyễn Ngọc Khanh

Trang 16

Tmm————Ỗ===ỄỄỄễễễễễễễễễẽẽ-ẽ

CHUONG 2: TONG DAI DIEN THOAI

2.1 Sự ra đời và vai trò của tổng đài nội bộ

Như chúng đã biết tổng đài nội bộ được sử dụng chủ yếu trong các công ty, xí

nghiệp Bởi vì sự tiện lợi trong giao tiếp cũng như trong làm việc của nó Vì thế ngày

nay nó xuất hiện hầu như ở mỗi công ty, xí nghiệp Nhưng tổng đài nội bộ thật sự có | lợi ích gì ? Chúng ta thử nghĩ xem trong một công ty thì sẽ gồm nhiều bộ phận khác

nhau cùng làm việc và không thể tránh khỏi việc liên lạc với nhau nhưng khi bộ phận

này muốn liên lạc với bộ phận kia thì sự lựa chọn giao tiếp với nhau qua điện thoại là

giải pháp tối ưu nhất Nhưng nếu như theo cách thông thường của chúng ta thì muốn

liên lạc với thuê bao kia chúng ta phải nhấn một dãy số gồm bảy chữ số, nếu như chỉ 1

thuê bao thì chúng ta có thể chấp nhận được đằng này thì trong 1 công ty thì có rất

nhiều thuê bao của từng bộ phận thì việc này gặp rất nhiều khó khăn khi liên lạc Do

đó chúng ta cần 1 tổng đài nội bộ, nó sẽ giải quyết vấn đề trên và giúp chúng ta thực

hiện việc liên lạc giữa các thuê bao l cách đơn giản hơn Thay vì chúng ta phải nhớ

rất nhiều số cho 1 thuê bao thì chúng ta chúng ta chỉ cần nhớ từ 1-2 số cho 1 thuê bao

tuỳ theo Cũng với chức năng đó tổng đài nội bộ giúp cho việc thuê bao bên ngoài

muốn liên lạc với thuê bao trong nội bộ được thực hiện 1 cách dễ dàng hơn Đối với

tổng đài thì tổng đài nội bộ được coi như là 1 thuê bao bình thường do đó cũng được

cung cấp những dịch vụ như những thuê bao bình thường khác Ngoài ra sự xuất hiện

của tổng đài nội bộ giúp chúng ta dễ kiểm soát và quản lý cuộc gọi hơn, vì đối với

doanh nghiệp nhỏ thì chi phí cước điện thoại cũng là một vấn để cần quan tâm đến

Chính vì những ưu điểm đó, những tiện lợi cũng như lợi ích đó mà chúng ta cần đến

một cái tổng đài nội bộ

2.2 Các chức năng

Như đã nói ở trên đối với tổng đài thì tổng đài nội bộ được xem như 1 thuê bao bình

thường còn đối với các thuê bao nội bộ thì nó được xem như là 1 cẫu nối giữa tổng đài

và thuê bao nội bộ Do đó tổng đài nội bộ sẽ có 1 số chức năng cơ bản như sau:

s* Cho phép thực hiện cuộc gọi từ ngoài gọi vào

s% Cho phép thực hiện cuộc gọi từ trong gọi ra

s» Cho phép thực hiện cuộc gọi giữa các thuê bao nội bộ

s%* Ngăn cản các cuộc gọi từ ngoài gọi vào

s* Ngăn cần các cuộc gọi từ trong gọi ra

* Chuyển sang thuê bao khác khi thuê bao bị gọi đang bận

s* Ưu tiên các cuộc gọi khẩn cấp

Ngoài ra tổng đài nội bộ còn được tổng đài cung cấp thêm một số dịch du vụ như:

s* Dich vu quay sé tat

Trang 17

LVTN:Tong đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao J 1Q

** Dịch vụ báo thức

s* Dịch vụ hội nghị

% Dịch vụ nhập cuộc

$ Dịch vụ quay số trực tiếp từ mạng công cộng vào tổng đài nội bộ

** Dich vụ quay số trực tiếp từ trong tổng đài nội bộ ra mạng công cộng

s Dịch vụ truy tìm cuộc gọi phá rối

2.3 Nguyên lý hoạt động

Bình thường Relay ở trạng thái 2, không có dòng từ tổng đài đổ vào trung kế,

Led của opto tắt ,TST của opto không dẫn -> HSO=I

Nếu trung kế rỗi, khi tổng đài bưu điện có yêu cầu gọi vào tổng đài nội bộ thì

tổng đài bưu điện sẽ cấp tín hiệu chuông cho trung kế Tín hiệu chuông qua R5, C5,

cầu điode 2 được chỉnh lưu toàn sóng, được lọc bằng tụ Có và định điện áp bằng diode

zener D41, led của opto sáng phân cực cho TST cha opto dẫn bảo hoà -> cảm biến

HSO=0 CPU sẽ nhận được trang thái này và điều khiển RL lên mức 1 RL lên mức 1

tương ứng 3.5V sẽ phân cực cho TST Q1 và làm cho nó dẫn bảo hoà, điều khiển Relay

chuyển từ trạng thái 2 sang trang thái 1 Trở kháng của mạch trung kế lúc này tương

đương với trở kháng của thuê bao khi nhấc máy Tổng đài bưu điện sẽ cảm nhận được

trạng thái này và ngừng đỗ chuông, đồng thời cấp thông thoại cho trung kế, kết nối

trung kế với thuê bao bên ngoài

Khi thuê bao nội bộ muốn gọi ra ngoài, trước hết phải quay số đặt biệt để

chiếm trung kế CPU sẽ nhận biết được và điều khiển RL lên mức 1 (khoảng 3.5V )

làm cho Ql dan va Relay chuyển từ trạng thái 2 sang trạng thái 1, trở kháng trung kế

giảm xuống tương đương với trạng thái thuê bao nhấc máy Đồng thời tổng đài nội bộ

sẽ kết nối thông thoại giữa thuê bao nội bộ và trung kế Trong khi đó, tổng đài bưu

điện sẽ nhận biết được trạng thái nhấc máy của trung kế và sẽ cung cấp tín hiệu mời

quay số( dial tone ) cho trung kế, thực chất là cho thuê bao nội bộ ( do thuê bao nội bộ

đã thông thoại với trung kế ) Thuê bao nội bộ sẽ tiến hành quay số và tín hiệu quay số

này sẽ được truyền qua trung kế đến tổng đài bưu điện Tổng đài bưu điện sẽ xử lý các

số quay này để thiết lập thông thoại cho thuê bao nội bộ và thuê bao bên ngoài

2.4 Các âm hiệu và tín hiệu

Để thông báo cho thuê bao biết trạng thái của tổng đài, của các thuê bao bị

gỌI, tổng đài phải cung cấp các âm hiệu được quy ước trước cho thuê bao gọi Tùy theo

mỗi vùng, mỗi quốc gia, quy ước này là khác nhau

Các âm hiệu và tín hiệu cơ bản của tổng đài gồm:

—— _—_-_—_ ——————_——_————ễ——ễ_

Trang 18

1/ Âm hiệu mời quay số (DIAL TONE):

Âm hiệu này báo cho thuê bao biết tổng đài sắn sàng nhận số quay từ thuê bao Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f= 425 + 25Hz, nhịp là liên tục

Biên độ

AAA AL ` IUVUUWV

Hình 2.1: Tín hiệu mời quay số

2/ Âm hiệu báo bận (BUSY TONE):

Âm hiệu này được tổng đài báo cho thuê bao gọi biết thuê bao bị gọi bận,

trung kế bận, hết thời gian quay số Âm hiệu này có tần số f= 425 + 25Hz, ngắt nhịp

với duty cycle 50%

Âm hiệu này tổng đài báo cho thuê bao biết đang đổ chuông cho thuê bao bị

gọi Âm hiệu này có tân số f= 425 + 25Hz, nhịp cùng với dòng chuông

Hình 2.3: Tín hiệu hồi âm chuông

4/ Tín hiệu chuông (RING):

Dùng để rung chuông cho thuê bao bị gọi (nếu rỗi) Tín hiệu chuông là tín hiệu

AC hình sin có tần số f= 20 +25Hz, điện áp từ 75+90Vạus, ngắt nhịp với duty cycle

30%

Trang 19

*/ Quay số bằng xung thập phân (PULSE):

Là trường hợp quay số bằng đĩa quay số, mạch vòng được ngắt đóng bởi một

công tắt nối với cơ cấu quay số Các chuỗi xung đồng nhất được tạo ra tương ứng với

Mỗi chu kỳ xung thường là 100ms trong đó During Cycle là 33% Khoảng cách

giữa 2 hai xung lớn hơn 500ms

Hinh 2.5: Gian dé quay số bằng xung

2.5/ Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng

1/ Tiếng đội:

— Tiếng dội là kết quả của sự phản xạ tín hiệu tại những điểm không phối hợp

trở kháng đọc theo đường dây Thời gian trễ của tiếng đội dài hơn và tín hiệu dội

mạnh hơn sẽ làm nhiễu loạn đến người nói lớn hơn

- Tuy nhiên tiếng dội nghe được đã bị suy giảm 2 lần: Từ người nói đến điểm

phản xạ và ngược lại Để thời gian trể ngắn người ta thường thêm vào các bộ suy

hao để giảm tiếng dội

EE

Trang 20

2/ Dãy thông:

- Dãy thông của mạng điện thoại là 300 - 3400 Hz, đãi tần số này ứng với

phổ của tiếng nói Một hệ thống truyển bất kỳ có đường truyền hoặc bộ lọc, sẽ

có đặc tuyến biên độ và các đặc tuyến trễ theo tần số Như vậy sự biến đổi của

biên độ và thời gian trễ theo tần số, sẽ làm méo dạng theo biên độ và pha

3/ Các cuộn phụ tải:

- Khi phân tích chỉ tiết, người ta thấy sự suy hao của đường dây có thể giảm

nếu điện cảm L của nó được gia tăng, do đó tạo ra được 1 hằng số nữa trong dãi

tân của tiếng nói Để giảm bớt sự suy hao người ta đặt nối tiếp với đường dây 1

điện cảm rời rạc hoặc tập trung gọi là các cuộn phụ tải Các cuộn dây này được

đặt ở các điểm cách đều nhau để đạt được kết quả mong muốn

4/ Sự suy hao các mức công suất và nhiễu:

- Trên mạng điện thoại sự mất mát công suất giữa các thuê bao biến động

mạnh trong khoảng từ 10 - 25 dB Sự biến động theo thời gian giữa hai thời gian

bất kỳ nhỏ hơn +6 đB

— Tỷ số S/N ( Signal/ Noise) cũng rất quan trọng để tín hiệu thu được đáng tin

cậy thì tỷ số S/N tối thiểu là 30:1 có thể chia nhiễu thành 3 loại chính:

+ Nhiễu nhiệt và tạp âm

+ Nhiễu điều chế nội và xuyên tâm

+ Nhiễu xung

~ Việc giảm thiểu ảnh hưởng của tiếng ổn trên tín hiệu thu được là điều có thể

thực hiện được bằng cách sử dụng truyển các mức công suất cao có thể có Tuy

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

— Các quy định đã công bố về mức công suất lớn nhất cho phép phụ thuộc vào

loại tín hiệu đang gởi Thường các mức công suất truyền phải nhỏ hơn 0dB

(ImW)

2.6 Các chỉ tiêu

Đối với tổng đài nội bộ thì yêu cầu cơ bản nhất đối với nó là phải thực hiện

được cuộc gọi giữa các thuê bao nội bộ, nhận cuộc gọi từ thuê bao bên ngoài gọi vào

và thực hiện cuộc gọi từ bên trong gọi ra ngoài Đó cũng là chỉ tiêu được đặt ra khi thi

công và thiết kế mạch Ngoài ra tổng đài nội bộ cần phải nhỏ gọn, đơn giản, lắp ráp sử

dụng dễ dàng

Trang 21

=—————====ễễ

CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ

3.1 Giới thiệu chung:

Thông tin lên lạc là một trong những vấn để quan trọng của con người, chính

nhờ nó mà con người và xã hội ngày càng phát triển Một trong những thành phần cơ

bản của mạng thông tin là hệ thống chuyển mạch

Năm 1265, một hệ thống chuyển mạch được điều khiển theo chương trình ghi

sẵn lần đầu tiên được đưa vào khai thác trên mạng điện thoại công cộng Mỹ Việc

điểu khiển theo chương trình ghi sẵn cho phép thực hiện nhiều dịch vụ thông tin cho

con người sử dụng, đồng thời làm cho việc khai thác hệ thống chuyển mạch dễ dàng và

đơn giản hơn

Ngày nay người ta đã sản xuất các hệ thống chuyển mạch số với khả năng

truyền số liệu với tốc độ lớn và chất lượng cao cũng như cho phép ứng dụng nhiều mục đích truyền thông tin khác nhau

Thông tin chuyển qua mạch có nghĩa là sẽ có một con đường nào đó tổn tại

giữa hai trạm Con đường này liên kết giữa các nút mạng, với từng liên kết vật lý, một

kênh được xác định để nối Thông tin chuyển qua mạch bao gồm ba giai đoạn: thiét lập mạch, truyền tín hiệu, kết thúc ngắt mạch

3.2 Các kỹ thuật chuyển mạch:

1/ Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian (Space Switch):

Chuyển mạch không gian thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự

Ngoài ra còn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch thời gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS

Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận tiếp điểm N đầu vào và M đầu ra Mỗi đầu vào bất kỳ trong các đầu vào có thể được nối với bất kỳ đầu ra nào trong M đâu ra Có hai loại chuyển mạch không gian là chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn (Non Blocking) và chuyển mạch không gian tiếp thông

không hoàn toàn (Blocking)

1.1/ Chuyển mạch tiếp thông hoàn toàn:

Trang 22

Số đầu vào N và số đầu ra M bằng nhau Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kỳ sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối với đâu ra bất kỳ Khả năng thông thoại là

100%

1.2/ Chuyển mạch tiếp thông không hoàn toàn:

Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M Khả năng kết nối đầu vào với đầu ra là

1.3/ Chuyển mạch nhiều tầng :

Hệ thống chuyển mạch một tầng dùng ma trận tiếp điểm vuông hay chữ nhật

có nhược điểm là: khi muốn kết nối một thuê bao với một âm hiệu hay một thuê bao

khác thì phải đóng một tiếp điểm duy nhất tương ứng Do đó nếu tiếp điểm này hỏng

thì thuê bao đó sẽ bị cô lập Hơn nữa số tiếp điểm tăng theo luỹ thừa bậc hai với số

thuê bao nên phần cứng của tổng đài sẽ phức tạp và không có tính kinh tế khi tổng đài

có dung lượng lớn Để giảm số tiếp điểm trong khi vẫn cần phải tăng dung lượng thuê

bao, người ta dùng phương pháp chuyển mạch nhiều tang N đầu vào được chia thành

N/n nhóm, mỗi nhóm gồm n kênh Các nhóm này là ma trận cấp thứ nhất Các đầu ra

của nó thành đầu vào các ma trận cấp thứ hai và cứ như vậy cuối cùng có N đầu ra

Các thiết bị nối đầu vào của nó với cấp 1, đầu ra với cấp cuối cùng Hình dưới đây

minh họa chuyển mạch 3 tầng:

Trang 23

—

Có k ma trận cấp hai Mỗi ma trận cấp 1 có N đầu vào và k đầu ra nối vào

ma trận cấp hai Mỗi ma trận cấp hai có œ=N/n đầu vào và œ đầu ra nối vào tất cả các

ma trận cấp một và ba

Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển mạch là:

N, = 2Nk +k(N/n)?

Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b, trường hợp xấu nhất là (n —1) đầu

vào và (n -1) đầu ra của cấp giữa dang dùng Như vậy có (2n -2) bộ chuyển mạch của

tầng trung tâm không cho phép đi từ a đến b Nếu có thêm 1 bộ chuyển mạch ở tầng

trung tâm thì việc nghẽn sẽ không xảy ra Nghĩa là tổng số ma trận dùng ở tầng giữa

để tắt nghẽn không xảy ra là:

k = (2n-2) +1 =2n-1

Với k tối thiểu để không tắt nghẽn ở trên ta có:

N, = 2N(2n-1) + (2n-1)(N/n)*

Xác định n dé N, dat giá trị cực tiểu Lấy đạo hàm bậc nhất của N, theo n rồi

cho bằng không ta tìm được giá trị n:

n=(N⁄2)!2 Vậy giá trị cực tiểu của N, là:

Numin = 4N[(2N)"?-1

Là các giá trị tối ưu khi phân chia số đường thuê bao trong mỗi nhóm và số

tiếp điểm tối thiểu để thõa mãn Non Blocking

Ta nhận thấy số tiếp điểm tăng theo tỉ lệ số mũ 3/2 so với mức tăng dung

lượng của tổng đài, điều này làm giảm số tiếp điểm đáng kể trong quá trình thiết kế

các tổng đài có dung lượng lớn và cực lớn, được minh họa trong bang sau:

*/ Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian:

Mạng chuyển mạch không gian là một loại chuyển mạch đầu tiên trong kỹ

thuật chuyển mạch Thế hệ thứ nhất là việc điều khiển kết nối các ma trận chuyển

mạch được thực hiện bởi con người Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các tổng đài

này dân dẫn được điện tử hóa Ưu điểm của phương thức kết nối này là kết cấu đơn

giản, chất lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp mà không đi qua một

phương thức điều chế nào cả

Tuy nhiên chuyển mạch không gian ngày nay ít được sử dụng do các nguyên

nhân sau:

-Nếu dung lượng tổng đài lớn thì kết cấu rất phức tạp.Không thể phát triển

theo đà số hóa của tín hiệu Việc giảm giá thành liên tục các linh kiện số so với linh

kiện Analog làm cho tổng đài dùng chuyển mạch số ngày một phát triển

Trang 24

2/ Chuyển mạch theo phương pháp phân chỉa thời gian:

2.1/ Phương thức ghép kênh PAM (Pulse Amplitude Modulation):

Để giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền người ta tiến hành rời rạc

hóa tín hiệu liên tục theo thời gian thành các xung rời rạc Quá trình đó được gọi là quá

trình lấy mẫu tín hiệu Analog Theo định lý Shanon thì tần số lấy mẫu phải lớn hơn

hoặc bằng hai lần tần số Max của tín hiệu lấy mẫu thì mới có khả năng phục hồi lại

dạng tín hiệu Analog ban đầu Điều này cho phép khi truyển tín hiệu, không nhất thiết

phải truyền toàn bộ tín hiệu đó, chỉ cần truyền những giá trị đã lấy mẫu từ tín hiệu Ở

đầu thu có thể phục hổi lại nguyên dạng tín hiệu ban đầu

Khảo sát tín hiệu thoại, người ta nhận thấy phổ tín hiệu thoại phần lớn nằm

trong dải tần từ 300 đến 3400Hz Như vậy chỉ cần tần số lấy mẫu tín hiệu thoại

f=2*3.4=6.8 KHz là đủ phục hồi lại dạng tín hiệu ban đầu ở đầu thu Trong thực tế do

đáp ứng của bộ lọc trong quá trình khôi phục lại dạng tín hiệu không được lý tưởng,

người ta dùng tần số lấy mẫu là 8KHz cao hơn tần số lấy mẫu tối thiểu một ít Quá

trình lấy mẫu chính là quá trình điều biên xung PAM Các xung được tạo ra trong quá

trình lấy mẫu được truyền đi trên kênh truyền

Nhược điểm của tổng đài PAM là tín hiệu sau khi phục hồi sẽ bị méo dạng so

với ban đầu Mặt khác nếu các khe thời gian không được định thì chính xác sẽ dễ trùng

lắp lên nhau gây hiện tượng nhiễu xuyên kênh Để tránh hiện tượng nhiễu xuyên kênh,

giữa hai kênh cần có khoảng bảo vệ Khi dung lượng tăng lên khoảng bảo vệ hẹp lại

và hiện tượng nhiễu này càng dễ xảy ra Do đó ghép kênh PAM không thích hợp với

tổng đài có dung lượng lớn

Ts

Tl

Ts : chu ky lay mẫu

TÌI : Thời gian giữa hai mẫu liên tiếp của cùng một tín hiệu

Ts ị

Hình 3.4: Phương thức ghép kênh PAM

Hình trên mô tả tín hiệu trên kênh truyền PAM

T2 : Khoảng bảo vệ chống xuyên kênh

—=m==——m—————mS- `" ẽ.`ẽ5

Trang 25

Hình 3.5: Sơ đồ kết nối thuê bao của chuyển mạch PAM

2.2 Phương pháp ghép kênh PCM (Pulse Code Modulation):

PCM là hệ thống có thể mô tả như một phương pháp chuyển đổi thông thông

tin tương tự thành số Hệ thống xử lý và biến đổi tín hiệu tương tự thành PCM dựa trên

hai nguyên tắc lý thuyết sau :

-Lý thuyết về rời rạc hóa của Shanon

-Lý thuyết về tín hiệu số nhị phân

Từ chuỗi xung PAM người ta nhận thấy khi truyền các xung này biên độ các

xung sẽ suy giảm không đều nhau do tác động của nhiễu ngẫu nhiên trên kênh truyền

Do vậy để tránh tình trạng này người ta thực hiện việc mã hóa biên độ các xung ngay

sau khi lấy mẫu bằng một chuỗi nhị phân rồi mới đưa lên kênh truyền Do quy luật

biến đổi của tin tức tín hiệu thoại có tính ngẫu nhiên nên tập các giá trị xung PAM là

vô cùng lớn, để đơn giản và gần đúng thì các xung PAM được đưa qua bộ nén hạn

biên, đó là bộ lượng tử hoá Ý nghĩa quan trọng của bộ lượng tử hóa là gần đúng hóa

các xung PAM có biên độ xuất hiện xung quanh mức chuẩn PAMo.Vậy PAMo=PAM +

xX, trong đó x là lượng tử sai số Dạng tín hiệu được lượng tử hóa này đưa vào bộ mã

hóa để chuyển độ lớn biên độ các xung sang dạng một cụm bít nhị phân (thường là 8

bít được gọi là 1 từ mã) biểu diễn biên độ này Đây là tín hiệu truyền trên kênh truyền

PCM Ở đầu thu tín hiệu được phục hồi, sửa sai và đưa vào bộ giải mã để phục hồi lại

Trang 26

2.3/Chuyển mạch TSI:

Tín hiệu từ N đầu phát qua bộ dồn kênh và biến đổi A/D được đưa vào bộ nhớ

RAM theo thứ tự ô nhớ nội dung từ 1 đến N tương ứng với 1 đến N thuê bao ở N khe

trong khung (Frame) trên đường truyền Địa chỉ ghi được cung cấp bởi bộ quét địa chỉ

tuần tự (Time Slot Counter)

Khi đọc dữ liệu ra từ RAM địa chỉ đọc không còn tuần tự mà theo một trình tự

do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch

1

me

e 7> LÍ A/p DA | v” =— 7

Bộ đếm »| Bộ nhớ đồng bô địa chỉ

Hình 3.6: Sơ đồ chuyển mạch TSI

Chuyển mạch TSI cho phép hoạt động đồng bộ và song song, đơn giản nhưng

số lượng thuê bao phụ thuộc vào tốc độ truy xuất và kích thước bộ nhớ Dễ dàng tăng

dung lượng thuê bao bằng cách tăng bộ nhớ mà mạch không cần thay đổi nhiều, tuy

nhiên lúc đó độ trễ sẽ tăng

Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch TSI người ta phối hợp chuyển

mạch thời gian và chuyển mạch không gian Đó là các chuyển mạch :

2.3.1 /Chuyển mạch TS (Time Space Switching):

Hinh 3.7: So dé chuyén mach TS -Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch gồm N chuyển mạch TSI được đưa

vào một ma trận vuông chuyển mạch không gian Với cấu hình chuyển mạch này cho

————ẽằ———————————TTTT

TT Ƒ—_——_

Trang 27

phép tăng số lượng thuê bao rất lớn Tuy nhiên nhược điểm chuyển mạch T§ là vấn đề

nghẽn mạch khi hai đầu vào của một nhóm nối với hai đầu ra có cùng khe thời gian

2.3.2/ Chuyển mạch TST (Time Space Time):

Với sơ đồ chuyển mạch TST ta tránh được trường hợp tắt nghẽn như ở TS

Trong thực tế người ta còn kết hợp thành các hệ chuyển mạch TSTS,STS,

GVHD :TS Phạm Hồng Liên trang 29 SVTH :Nguyén Ngoc Khanh

Trang 28

——

CHƯƠNG 4 : KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN 89C51

4.1 Giới thiệu chung

- Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương

tự nhau Họ IC vi điều khiển 89C51 do hãng INTEL sản xuất có một số đặc điểm chung như sau:

° 4 KB Eprom bên trong

° 128 byte ram nội

° 4 port xuất_ nhập 8 bit

° Giao tiếp nối tiếp

° 64 KB vùng nhớ mã ngoài

° 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài

° Xử lí Boolean

° 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

° 4 us cho hoạt động nhân hoặc chia

4.2 Cấu trúc bên trong Vi Điều Khiển

————=— ———-——

Trang 29

P0.0 + P0.7 P2.0 + P2.7

vee$ cHY mm eee H111 H cm H††111‡) Ã

Port 0 drivers Port 2 drivers i

: | Ram addr Ram || Port0 Port 2 Flash !

, Serial port Increa [+> !

Trang 30

LYTN:Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao Ù L

“LÍ EAvpP 8P0.0/AD0 `

>P0.1/AD1 [Š7 PO.2/AD2 [35

19 PO.3/AD3 [35 PXTAL1 P04/AD4 Lấy

P0.5/ADS [š2 P0.6/AD§

P0.7/AD7 1B} xTAL2 P2.0/A8 a

9 P2.1/A9 [55 RST P2.2/A10 [53

29 | —— P2.3/A11 [55 PSEN P2.4/A12 [56

30 P2.5/A13 [57 ALE/PROG P2.8/A14 [ấn

P2.7/A15

4 P1.0 P3.0/RXD 10 37] P11 P3.1/TXD [“†z 3| P12 P3.2/INTO [75

s | P13 P3.3/INT1 [43

6 | P14 P3.4/T0 [Fe

WH P1.5 P3.9/TL 16

oJ

a

Hinh 4.2: So dé chan AT89C51

1.2/ Chức năng của các chân:

— IC 89C51 có tất cả 40 chân,trong đó có 24 chân có tác dụng kép(nghĩa là

một chân có hai chức năng),mỗi chân có thể họat động như những đường xuất

nhập,đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ

— IC 89C51 gồm 4 port,có một số chức năng và đặc điểm như sau:

1.2.1/ Port 0:

~ Port 0 là port xuất_ nhập 8 bit cực điện hở.Khi làm nhiệm vụ là port xuất,mỗi

chân của port có thể hút dòng của 8 ngõ vào TIL.Khi các mức lôgic l được ghi

vào chân port 0 các chân này có thể sử dụng làm các ngõ vào có tổng trở cao

~ Port 0 cũng được dùng làm bus địa chỉ byte thấp và làm bus dữ liệu đa hợp

trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài Trong chế

độ đa hợp này port 0 có các điện trở kéo lên ở bên trong

— Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte

mã trong khi kiểm tra chương trình Các điện trở kéo lên ở bên ngoài cần đến khi

kiểm tra chương trình

1.2.2/ Port 1:

~ Port 1 1a port xuất_nhập hai chiểu có điện trở kéo lên bên trong Các bộ

đệm của port này có thể hút và cấp dòng cho 4 ngõ vào TTL

——== -_-—————————ễ——————ễDẦ

Trang 31

——————Ễễ

— Port 1 cũng là byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm

tra chương trình

1.2.3/ Port 2:

— Port 2 là port xuất_nhập có tác dụng kép, có điện trở kéo lên ở bên trong

Các bộ đệm của port 2 có thể hút và cấp dòng cho 4 ngõ vào TTL

~ Port 2 là byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm và nạp lệnh từ bộ nhớ

chương trình ngoài và thời gian truy xuất bộ nhớ đữ liệu ngoài

— Port 2 cũng nhận các bit dia chi cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian

lập trình cho Flash và kiển tra chương trình

1.2.4/ Port 3:

— Port 3 là port xuất_nhập có tác dụng kép, có điện trở kéo lên ở bên trong

Các bộ đệm của port 3 có thể hút và cấp dòng cho 4 ngõ vào TT

— Các chân của port này có nhiều chức năng, và được thể hiện trong bang đưới

đây:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXT Ngõ vào đữ liệu nối tiếp P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

— Port 3 cũng nhận các bit địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian

lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình

Các ngõ tín hiệu điều khiển:

* Ngõ tín hiệu PSEN(program store enable):

— PSEN là ngõ tín hiệu ra có tác dung cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở

rộng, thường được nối đến chân OE(output enable) của Eprom cho phép đọc các

byte mã lệnh

— PSEN ở mức thấp trong thời gian 89C51 lấy lệnh

Trang 32

— Các mã lệnh của chương trình được đọc từ eprom qua bus dữ liệu và được ! chét vao thanh ghi lénh bén trong 89C51 dé giải mã lệnh Khi 89C51 thi hanh

chương trình trong Rom nội, PSEN sẽ ở mức lô gic 1

* Ngõ tín hiệu điều khiển ALE(Address Latch Enable):

— Khi 89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu,do đó cần phải tách thành hai đường riêng biệt Tín hiệu ALE dùng làm tín hiệu để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi chúng kết nối với IC

chốt

— Tín hiệu ALE là một xung trong khỏang thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

— Các xung tín hiệu ALE có tần số nhỏ hơn 6 lần so với tần số đao động trên

ị chip, và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống

Chân ALE được dùng làm ngõ xung lập trình cho Eprom trong 89C51

* Ngõ tín hiệu EA(External Access)

— Tín hiệu vào EA có thể ở mức lôgic 1 hoặc mức lôgic 0 Nếu ở mức légic 1

thì 89C51 thi hành chương trình từ Rom nội trong khỏang địa chỉ thấp 4KB Nếu ở

mức lôgic 0 thì 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được

lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho Eprom trong 89C51

— Nếu bit khóa 1 được lập trình thì EA sẽ được chốt bên trong khi reset

* Ngõ tín hiệu RST(Reset):

— Ngõ vào reset được đưa lên mức cao trong thời gian ít nhất là hai chu kì

máy, để các thanh ghi nạp những giá trị thích hợp, để khởi động lại hệ thống

— Khi mới cấp điện mạch tự động reset

* Các ngõ vào dao động X1 và X2:

— Dùng để kết nối thạch anh và các tụ để tạo dao động Tần số dao động của

thạch anh từ 12 Mhz đến 24 Mhz

— Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V

1.3/ Cấu trúc bên trong vi điều khiển:

1.3.1/ Tổ chức bộ nhớ:

FFH

On -Chip FFFFH CODE FFFFH CODE Memory memory

memory 00H Enable via Enable via

Trang 33

LVTN :Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

m—==e==ằễễễEEEỶŸEỶEỶEỶEỶEỶEỶEEE —

Dia chi byte Dia chi bit

TE

RAM da dung

30 2F 2E 2D| 7F|7E |7D |7C |7B |7A [79 Ì78 2C

op | 77/76 |75 |74 |3 |72 [71 |?o 2A 2o[ 6F|6E

|6D |6C |6B |6A |ó9 |68 2Z8| ø7|6 [65 |ó4 |63 |62 |ói |60

i 5SF|5E |ãD |5C |5B [5a [59 [58

25} 57|56 55 |534 |53 |52 51 50 24| 4F|4E 4D |4C |4B |4A 49 48

Trang 34

F7 |F6|F5| F4 | F3 | F2 | FI [ro E7 |E6 | E5| E4 | E3 | E2 | EI |E0 D7 | D6 |D5 | D4 | D3 | D2 | DI [Do

- | - | - | BC | BB | BA | B9 [Be B7 |B6 |B5 | B4 | B3 | B2 | BI | BO

AF | - | - | AC | AB |AA | A9 [As A7 | A6 |A5 | A4 | A3 | A2 | A1 [A0

Not bit addressable

Not bit addressable Not bit addressable

SE | 8E | §D| sc | sB | 8a | 99 | 88

Not bit addressable

Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable

87 | 86185 | 84 | 83 | 82 | 81 | 80

TLI TLO TMOD

TCON PCON

DPH DPL

Trang 35

a) Bộ nhớ bên trong 89C5I1:

Bao gồm Rom va Ram Ram của 89C51 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu

trữ đa dụng, phần lưu trữ được địa chỉ hóa từng bít, các bank thanh ghi và các thanh ghi có chức năng đặc biệt

b) IC 89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Havard:

Tức là có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và đữ liệu Chương trình

và dữ liệu có thể chứa bên trong 89C51 nhưng 89C51 vẫn có thể kết nối với 64K

byte bộ nhớ chương trình và 64K byte bộ nhớ dữ liệu ngoài

Có hai đặc tính cần chú ý là:

“* Các thanh ghi và các port xuất_ nhập đã được định vị trong bộ nhớ

và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác

% Ngăn xếp bên trong Ram nội nhỏ hơn ngăn xếp ở trong Ram

ngoại 1.3.2/ Ram bén trong 89C51 được phân chia như sau:

— Ram đa dụng:

+ Gồm có 80 byte, chiếm địa chỉ từ 30H đến 7EH + Mọi địa chỉ trong vùng Ram đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu định vị địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp

— Ram có thể truy xuất từng bit:

+_IC 89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit tạo thành

16 byte nằm từ vị trí 20H đến 2FH, các bit còn lại tạo thành các thanh ghi

có chức năng đặc biệt

+ Các bit được SET, CLR, AND, OR, với một lệnh đơn Ngoài ra các

port cũng có thể truy xuất từng bit

— Các bank thanh ghi:

+ 32 byte thấp của Ram nội được dành cho các bank thanh ghi Bộ lệnh

89C51 hổ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặt định sau khi

reset hệ thống, các thanh ghi này có các địa chỉ từ 00H đến 07H

+ Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so

với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu định địa chỉ trực tiếp

Các đữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng trong các thanh ghi này

+ Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh

ghi được truy xuất bởi các bank thanh ghi R0 đến R7 Để chuyển đổi việc

truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghi trạng thái

— =>

Trang 36

LVYTN:Tổng đài nội bộ một trung kế bốn thuê bao

1.3.3/ Các thanh ghi có chức năng:

— Các thanh ghi của 89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh

— _ Các thanh ghi trong 89C51 được định dạng như một phần của Ram trên

chip vì vậy mỗi thanh ghi có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình

và thanh ghi lệnh, vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như

các thanh ghi R0 đến R7, 89C51 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR:

Special Function Register) ở vùng trên của Ram nội từ địa chỉ S0H đến FFH

- Tất cả 128 địa chỉ từ §0H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21

thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ

a) Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW:Program Status Word):

BIT SYMBOL | ADDRESS DESCRIPTION

PSW.7 CY D7H Cary flag PSW.6 AC D6H Auxilary cary flag

PSW.4 RS1 D4H Register bank select 1 PSW.3 RSO D3H Register bank select 0 PSW.2 OV D4H Overlow flag

PSW.1 D1H Reserved

PSW.0 Port DOH Even parity flag

b) Chức năng từng bit của thanh ghi trạng thái chương trình :

— Cờ cary CY: là cờ nhớ có tác dụng kép Thông thường nó được dùng cho

các lệnh toán học Nếu phép cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn thi C=1,

ngược lại C=0

— Cờ cary phụ AC: cờ này được sử dụng khi cộng những giá trị BCD Cờ

nhớ phụ được SET nếu kết quả 4 bit thấp nằm trong phạm vi điểu khiển (từ 0AH

+ 0FH), ngược lại cờ AC=0

— Cð F0: là I bit cờ đa dụng dùng cho một số ứng dụng của người lập trình

— Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất RSO và RSI:

— Các bit này quyết định dãy thanh ghi tích cực Chúng được xóa sau khi

reset hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cân thiết |

———————————————————

Trang 37

- Tùy theo giá trị của RSO va RS1 ma bank tích cực tương ứng là Bank 0,

Bank 1, Bank 2 hoặc là Bank 3

RS0 [RSI | BANK | ADDRESS

— Cờ tràn OV: cờ tràn được SET sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có

sự tràn toán học Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có

thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định hay

không Khi các số không có dấu được cộng, bit OV được bỏ qua Các kết quả lớn

hơn 127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bịt OV=1

— Bit parity: bit này được tự động SET hay CLR ở mỗi chu kì máy để lập

parity chẵn với thanh ghi A Sự dém cdc bit 1 trong khi A cộng với bit parity luôn

luôn chấn

— Bit parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của port

nối tiếp để tạo ra bit parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit này sau khi thu

c) Thanh ghiB :

— _ Được dùng cùng với thanh ghỉ A trong các phép toán nhân hoặc chia

Nếu hai thanh ghi này nhân với nhau thì kết quả thu được sẽ là một số 2 byte, A

sẽ chứa byte cao và B sẽ chứa byte thấp Nếu lấy A chia cho B thì kết quả

nguyên sẽ được lưu trong A, số dư được lưu trong B

— Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục

đích Nó là những bit định vị thông qua những dia chi tty FOH + F7H

d) Con tré ngan xép SP (stack pointer) :

— _ Là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ §1H nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu

hiện hành trên đỉnh ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ

liệu vào ngăn xếp sẽ làm giảm SP Khi reset 89C51, SP sẽ mang giá trị mặt định

là 07H

e) Con trỏ đữ liệu DPTR :

— Được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ

82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao)

f) Các thanh ghi port :

89C511 c6 4 port nim 6 dia chi 80H, 90H, AOH va BOH Tat ca cdc port nay

đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp

Trang 38

—

g) Các thanh ghi Timer :

— 1C 89C51 có chứa 2 bộ định thời đếm 16 bịt, được dùng cho việc định

thời và đếm các sự kiện Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TLO: byte thap) va 8CH (THO:

byte cao) Timer 1 6 dia chi 8BH (TLI: byte thấp) và 8DH (THI: byte cao)

— _ Việc khởi động timer được SET bởi thanh ghi TMOD ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển TCON ở địa chỉ 88H Chỉ có thanh ghi TCON được địa chỉ hóa từng bit

h) Thanh ghi port nối tiếp :

~ 89CS51 chứa một port nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp với IC khác Một thanh ghi đệm dữ

liệu nối tiếp (SBUE) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai đữ liệu truyền và dữ liệu nhập

Khi truyền, di liệu được ghi lên SBUE; khi nhận dữ liệu thì sẽ đọc từ SBUE Các

mode chuyển dữ liệu được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp

(SCON) được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H

i) Thanh ghỉ ngắt :

— _ 89C51 có 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép trở lại nếu thanh ghi ngắt IE (ở địa chỉ A8H) bị tác

động Thanh ghi này được địa chỉ hóa từng bit

J) Thanh ghi điều khiển nguồn PCON:

— Thanh ghi PCON không có định vị bit, nằm ở địa chỉ 87H

Bit | Ky hiéu | Mô tả

7 |SMOD | Bit gấp đôi tốc độ baud

6 Không định nghĩa

3 |GFI Bit cờ đa dụng 1

2 |GF0 Bit cd đa dung 0

1 |PD Giảm công suất, được set để kích hoạt

mode giảm công suất, chỉ thoá khi reset

0 |IDL Mode chờ, set để kích hoạt mode chờ,

chỉ thoát khi có ngắt hoặc reset hệ thống

Trang 39

SS ———

Error!

1.3.4/ Bộ nhớ ngoài:

— 1C 82C51 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chương

trình và 64K byte bộ nhớ dữ liệu ngoài Do đó có thể dùng thêm Ram và Rom

nếu cần

- Khi dùng bộ nhớ ngoài, port 0 không còn chức năng xuất_nhập nữa, nó

được kết hợp giữa bus c (A0+A7) và bus đữ liệu (D0+:D?) với tín hiệu ALE để

chốt byte của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kì bộ nhớ Port 0 được cho là byte cao

của bus địa chỉ

a) Truy xuất bộ nhớ mã ngoài:

— Bộ nhớ chương trình bên ngoài là bộ nhớ Rom được cho phép của tín

hiệu PSEN Sự kết nối phần cứng của bộ nhớ Eprom như sau:

Hình 4.6: Truy xuất bộ nhớ mã ngoài

— Trong một chu kì máy tiêu biểu, tín hiệu ALE tích cực 2 lần Lần thứ

nhất cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa chỉ byte thấp, khi ALE xuống mức 0 thì

byte thấp và byte cao của bộ đếm chương trình đều có những Eprom chưa xuất vì

PSEN chưa tích cực; khi tín hiệu ALE lên mức một trở lại thì port 0 đã có dữ liệu

là Opcode ALE tích cực lần thứ 2 được giải thích tương tự và byte thứ 2 được đọc

từ bộ nhớ chương trình Nếu lệnh đang hiện hành là lệnh 1 byte thì CPU chỉ đọc

Opcode, còn byte thứ 2 bỏ đi

b) Truy xuất bộ nhớ đữ liệu ngoài:

— Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ Ram được đọc hoặc ghi khi được cho

phép của tín hiệu RD và WR Hai tín hiệu này nằm ở chân P3.7 (RD) và P3.6

(WR) Lệnh MOVX được dùng để truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùng một bộ

đệm đữ liệu 16 bit (DPTR)

— _ Các Ram có thể giao tiếp với 89C51 tương tự cách thức như Eprom,

ngoại trừ chân RD (của §9C51 nối với chân OE của Ram) và chân WR (của

82C51 nối với chân WR của Ram) Sự kết nối các bus địa chỉ và địa chỉ tương tự

như cách nối của Eprom

————Ö

Trang 40

——

c) Sự giải mã địa chỉ:

Sự giải mã địa chỉ là một yêu cầu tất yếu để chọn Eprom,Ram, Su giải mã địa chỉ đối với 89C51 để chọn các vùng nhớ ngoài như các vi điểu

khiển Nếu các Eprom hoặc Ram 8K được dùng thì các bus địa chỉ phải được

giải mã để chọn các IC nhớ nằm trong phạm vị giới hạn 8K: 0000H + 1FFFH,

— _ Vì bộ nhớ chương trình là Rom nên nảy sinh một vấn đề bất tiện khi phát

triển phần mềm cho vi điều khiển Một nhược điểm chung của 89C51 là các vùng

nhớ dữ liệu ngoài nằm đè lên nhau, vì tín hiệu PSEN được dùng để đọc bộ nhớ

mã ngoài và tín hiệu RD được dùng để đọc bộ nhớ dữ liệu,nên một bộ nhớ Ram

có thể chứa cả chương trình và đữ liệu bằng cách nối đường OE của Ram đến ngõ

ra một cổng AND có hai ngõ vào PSEN và RD Sơ đồ mạch như hình sau cho

phép bộ nhớ Ram có hai chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ

liệu:

———=—EEẺ ẦÔẲẦẨẦ —

Tiêu đề	Thiết Kế Và Thi Công Tổng Thể Đài Nội Bộ Một Trung Kế Bốn Thuê Bao
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	4,55 MB