Tom tat noi dung

I ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO PHẦN I TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI TÓM TẮT NỘI DUNG Các thiết bị điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa[.]

TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO

PHẦN I: TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI

TÓM TẮT NỘI DUNG:

Các thiết bị điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa bằng đườngđiện thoại Muốn điều khiển thiết bị điện chúng ta quay số điện thoại về máy điện thoại cócác thiết bị cần điều khiển Sau khi quay số xong, nếu sau khoảng 5 hồi chuông không có

ai nhấc máy thì mạch này sẽ tự động đóng tải giả để kết nối thuê bao (thông thoại) vớithuê bao gọi Sau khi kết nối thuê bao thì mạch sẽ phát lời chào mời nhập mật mã , hệthống sẽ đợi nhấn phím trong khoảng 10s nếu không nhấn phím thì hệ thống này sẽ tựđộng ngắt kết nối thuê bao

Sau khi có tín hiệu thông thoại, người điều khiển bắt đầu nhập mật mã để vào hệthống điều khiển Nếu người điều khiển bấm sai mật mã thì sẽ không vào hệ thống điềukhiển và tự động thoát khỏi hệ thống rồi ngắt kết nối Nếu mật mã được nhấn đúng thì chophép người điều khiển vào hệ thống điều khiển

Sau khi nhấn đúng mật mã, người điều khiển muốn mở hay tắt thiết bị có thể điềukhiển theo 2 hướng

Hướng 1: Điều khiển thiết bị bằng tay.

Trong hệ thống này các số được qui định cho các thiết bị như sau:

Phím 23 tương ứng tắt thiết bị 3

Phím 24 tương ứng tắt thiết bị 4

Phím 25 tương ứng tắt hết thiết bị nhưng không thoát khỏi chương trình

Phím 26 tương ứng tắt hết thiết bị và thoát khỏi chương trình

Phím 31 cảm biến trạng thái thiết bị 1

Phím 32 cảm biến trạng thái thiết bị 2

Phím 33 cảm biến trạng thái thiết bị 3

Phím 34 cảm biến trạng thái thiết bị 4

Nếu muốn mở thiết bị nào thì chỉ việc bấm mã 1x (ở đây x là 1, 2, 3, 4, 5 tươngứng thiết bị 1, 2, 3, 4 và tất cả)

Ví dụ: Muốn mở thiết bị 4 người điều khiển bấm mã 14 Sau khi bấm đúng mã 14thì thiết bị 4 sẽ mở Nếu người điều khiển muốn mở hết thiết bị thì bấm tiếp mã 15 thì lậptức tất cả thiết bị được mở

Còn muốn tắt thiết bị nào thì chỉ việc bấm mã 2x (ở đây x là 1, 2, 3, 4, 5 tương ứngthiết bị 1, 2, 3, 4 và tất cả)

Ví dụ: Muốn tắt thiết bị 2 người điều khiển bấm mã 22 Sau khi bấm đúng mã 22thì thiết bị 2 sẽ tắt Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị 1 thì bấm tiếp mã 21 thì lập tứcthiết bị 1 được tắt

Trong quá trình điều khiển, người điều khiển có thể không nhớ thiết bị nào

đã mở hay tắt Vì vậy nhóm chúng em đưa ý tưởng mới là dùng thêm khối cảm biến trạng thái thiết bị Lúc này người điều khiển có thể biết trạng thái một thiết bị nào đó đang mở hay tắt.

Ví dụ: Giả sử thiết bị số 3 đang mở Khi ta nhấn phím 33 thì hệ thống phát ra câu thông báo “ thiết bị đã mở”.

Còn nếu thiết bị số 2 đang đóng Khi ta nhấn phím 32 thì hệ thống phát ra câu thông báo “ thiết bị đã đóng”.

Chú ý: Khi muốn ngắt kết nối thoát khỏi hệ thống tức thời thì bấm phím 26, nếu trường

hợp không bấm gác máy tải giả vẫn đóng thì hệ thống vẫn hoạt động Muốn thay đổi điềukhiển không được vì lúc này đã gác máy

Hướng 2: Điều khiển theo kiểu lập trình sẵn.

Nếu muốn mở hết thiết bị và chờ các thiết bị dần dần tắt hết thì nhấn phím 16 Saumột khoảng thời gian lập trình thiết bị sẽ tuần tự tắt từng thiết bị rồi thoát khỏi hệ thống

Chú ý: Trong thời gian điều khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy được

gọi thì vẫn có thể thông thoại với người gọi (người điều khiển) Lúc này hệ thống pháttiếng nói sẽ ưu tiên cho mạch thoại(điện thoại bàn) còn thiết bị vẫn được điều khiển

PHẦN II: SƠ ĐỒ KHỐI

I S Ơ Đ Ồ KHỐI:

II NHIỆM VỤ CỦA TỪNG KHỐI :

1 Khối cảm biến chuông :

Khối cảm biến chuông được mắc song song với hai đường dây Tip và Ring củathuê bao Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho máy điện thọai thuê bao, thì khối này cónhiệm vụ nhận biết tín hiệu chuông Bình thường khi không có tín hiệu chuông thì ngõ ra

ở mức logic cao và khi có tín hiệu chuông thì ngõ ra có mức logic thấp

KHỐI

XỬ LÝ TRUNG TÂM

KHỐI CẢM

BIẾN CHUÔNG

KHỐI ĐK

&CBTT THIẾT BỊ

KHỐI THU DTMF

KHỐI ĐÓNG NGẮT TẢI GIẢ KHỐI PHÁT

TIẾNG NÓI

Các tín hiệu khác như : tín điện thọai, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi chuôngkhông tác động đến khối này Mặt khác, khối cảm biến chuông phải bảo đảm sự cách ly

của khối phải phù hợp với mức logic 0 là 0V và mức logic 1 là 5V

2 Khối kết nối thuê bao :

Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao, thì khối cảm biến chuông nhận biếtđược tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm điều khiểnkhối kết nối thuê bao, lúc này khối kết nối thuê bao có vai trò là đóng tải giả cho thuê bao,

để tổng đài cho thông thọai 2 thuê bao với nhau Khi khối này tác động thì điện trở vòngcủa thuê bao giảm xuống thấp tạo nên động tác như có người nhấc máy để tổng đài chothông thọai với nhau Đồng thời khối này cũng phải bảo đảm được sự truyền tín hiệu thọai

từ thuê bao gửi đi hoặc nhận tín hiệu thọai từ phía thuê bao bên kia gửi đến

3 Khối nhận và giải mã DTMF :

Khi tổng đài cho thông thọai giữa hai thuê bao, nếu trên đường dây thuê bao cóxuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã chúng ra thành 4 bit tươngứng Tín hiệu tone có 2 dãy tần số : một dãy có tần số từ 697 HZ đến 941 HZ, còn dãy kia

có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ Cả 2 dãy tần số này đều nằm trong dãy thông thọai.Khi một cặp tần số theo tiêu chuẩn DTMF xuất hiện cố định trên đường dây thuê bao thìkhối này có nhiệm vụ giải mã thành 4 bit tương ứng đưa đến khôí xử lý nhận biết Đồngthời mức logic của chân điều khiển ngõ ra của khối này phải đưa ra một xung ở mức logiccao để tác động đến khối xử lý trung tâm

4 Khối xử lý tín hiệu :

Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường dây thọai vìvậy chúng được khuếch đại đủ lớn để tải trên đường dây điện thoại phản hồi về ngườiđiều khiển

5 Khối đ iều khiển thiết bị :

Có thể được điều khiển bằng phần mềm do người điều khiển từ xa thông qua viđiều khiển, hay có thể tắt - mở bằng tay bằng công tắc trực tiếp từ hệ thống điều khiển

Khi nhận được lệnh tắt – mở thiết bị sẽ đươc điều khiển thơng qua hệ thống Relay, đồngthời thiết bị sẽ dược cãm biến trạng thái mạch cảm biến thiết bị.

6 Khối phát tiếng nói:

Tiếng nói được lưu trữ bên trong IC ISD 1420 khối này cónhiệm vụ báo cho người điều khiển biết trạng thái của thiết bị

III GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI :

Khi người điều khiển từ xa gọi số máy của điện thoại ở nơi cần điều khiển thì tổngđài cấp tín hiệu chuơng cho thuê bao nếu thuê bao đĩ khơng bận Mạch điều khiển đượcmắc song song vào đường dây của thuê bao Lúc này, khối cảm biến chuơng phát hiện tínhiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống thấp Sự thay đổi mức logic này tácđộng vào bộ dị tín hiệu chuơng Sau 1 khoảng thời gian nhất định (khoảng 3 hồi chuơng)

khối vi điều khiển sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao sẽ đĩng tải

giả vào đường dây điện thoại Lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuơng và kết nốithơng thoại cho 2 thuê bao lúc này khối phát tiếng nĩi sẽ phát tiếng thơng báo, báo hiệucho người điều khiển biết mạch đã thơng thoại và mời người điều khiển nhập mật mã

Khi đã thơng thoại, người điều khiển nhấn đúng mã password thì hệ thống sẽ sẵnsàng nhận lệnh điều khiển và mạch sẵn sàng nhận tín hiệu điều khiển thiết bị Nếu nhấnsai mã password thì sau 1 khoảng thời gian vài giây sẽ thốt khỏi hệ thống Sau khi ngườiđiều khiển bấm đúng mật mã, người điều khiển sẽ bấm mã điều khiển thiết bị (tắt, mở)thiết bị và mã thiết bị muốn điều khiển Lúc này khối nhận và giải mã DTMF sẽ giải mã

số bấm thành mã nhị phân 4 bit gởi vào khối xử lý trung tâm Người điều khiển sẽ nhấnlệnh tắt – mở từng thiết bị Việc nhận dạng phím nào bị nhấn được khối giải mã DTMFquyết định Khi người điều khiển nhấn 1 phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đườngdây điện thoại Tần số này nằm trên dãy thơng của tín hiệu thoại, một tần số cao và mộttần số thấp nên khơng thể trùng lấp với tín hiệu người nĩi Khi giải mã DTMF và hiển thị

số được nhấn, 4 bit được giải mã đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lí Khối xử lí trungtâm tiến hành xử lí tín hiệu và gởi tín hiệu đến khối điều khiển thiết bị để tắt mở thiết bịđồng thời sẽ gởi một tín hiệu đến khối phát tiếng nĩi để phát tiếng thơng báo tương ứngvới việc tắt, mở thiết bị

Trước khi muốn gác máy ta cần phải tắt hết thiết bị Nếu không tắt thiết bị thì thiết

bị vẫn còn hoạt động sau khi kết nối ngắt Ngoài việc điều khiển bằng tay yêu cầu tắt hếtthiết bị thì điều khiển bằng lập trình sẵn sẽ giúp ta thoải mái hơn trong việc điều khiểnthiết bị Vì khi điều khiển bằng lập trình sẵn, hệ thống sẽ tự ngắt kết nối giải tỏa thuê baosao khi thiết bị tắt hết Với việc điều khiển bằng lập trình sẵn sẽ giúp người điều khiểnkhông phải bận tâm mình đã tắt hết thiết bị hay chưa Và điều quan trọng là người điềukhiển rút ngắn được thời gian điều khiển nên chi phí thấp hơn nhiều so với điều khiểnbằng tay

PHẦN III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

I KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG:

1 Sơ đồ nguyên lý:

J 2

P 3.3 1

2 Nguyên lý hoạt đ ộng:

Khi tổng đài cấp tín hiệu chuơng cho thuê bao Tín hiệu chuơng cĩ các thơng số75Vrms ÷ 90 Vrms, f = 25 Hz, 2 giây cĩ 4 giây khơng Tín hiệu này qua tụ C1, tụ C1 cĩnhiệm vụ ngăn dịng DC chỉ cho tín hiệu chuơng đi qua Đồng thời, C1 tạo ra sụt áp AClàm giảm biên độ tín hiệu chuơng Sau đĩ tín hiệu chuơng qua cầu diode để chỉnh lưu tồn

kỳ Mục đích của cầu diode khơng những là tạo ngõ ra của cầu diode tín hiệu điện áp cĩcực tính nhất định mà cịn tăng đơi tần số gợn sĩng, nhấp nhơ của tín hiệu, như vậy tần sốgợn sĩng sau khi qua cầu diode là 50Hz Khi tần số lớn hơn thì việc triệt tiêu độ nhấp nhơcủa tín hiệu dễ hơn Tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhơ này Tín hiệu đi qua diode zener quaR1 phân cực thuận cho diode opto Dz cĩ tác dụng chống nhiễu, nếu nhiễu cĩ mức điện

áp nhỏ hơn điện áp ngưỡng Vz thì Dz khơng dẫn, khơng cấp dịng cho diode phát quangcủa opto

Khi diode opto phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B củatransistor cĩ cực C được nối điện trở lên nguồn +5V thơng qua điện trở R2 phân cực chotransistor Khi cĩ tín hiệu chuơng transistor dẫn bảo hịa tạo ngõ ra tại cực C mức logicthấp Khi khơng cĩ tín hiệu chuơng transistor ngưng dẫn tạo mức logic cao ở cực C

Tĩm lại khi cĩ tín hiệu chuơng, mạch này cho ra là mức logic 0, khi khơng cĩ tínhiệu chuơng thì mạch này cho ra là mức logic 1 Ngồi ra khi thơng thoại, các tín hiệuthoại khác cĩ biên độ nhỏ nên khơng đủ tác động đến mạch, như vậy mạch sẽ khơng ảnhhưởng đến các tín hiệu khác ngoại trừ tín hiệu chuơng

3/ Thiết kế và tính toán:

Tín hiệu chuông của tổng đài cấp cho thuê bao có điệnáp hiệu dụng khoảng 75Vrms đến 90Vrms Mỗi khi đi xa tínhiệu lại bị suy giảm do diện trở của đường dây truyềntải Nên ở đây ta chọn điện áp của tín hiệu chuông là 75VRMS và có tần số theo đúng tiêu chuẩn là 25HZ.

Chọn dòng qua Opto là IOpto = 4mA, sụt áp trên led Optokhoảng 1,1V

Điện áp chịu đựng của C1 phải chọn sao cho lớn hơn 2lần điện áp của tín hiệu chuông

Do đó chọn C1 là tụ không cực tính có thông số C1

Chọn diode Zener có : VZ = 12V

Giá trị của điện trở R1 :

Chọn R1 = 2,2kΩ

Tụ C2 , C3 là tụ lọc cầu diode, chọn C2 = C3 = 10μF/50VTính R2 :

Ta chọn opto là PC817 có các thông số:

-IF = 10mA (dòng điện qua diode bên trong opto coupler)

-VCEO = 30V

-Hệ số truyền đạt 100%

-Mạch điện ngõ ra dùng transistor

-Hiệu điện thế cách điện VDC = 3350V

-Điện thế của diode bên trong optron là 1,5V tại IF = 10mA

-VCE = 0,3V tại ngõ ra là IC=5mA

Thông số được chọn để tính toán R2 : IC = 4mA Dòng colector

Diode zener có Vz = 12V

II KHỐI TẠO TẢI GIẢ :

1 S ơ đ ồ nguyên lý:

J 1

D TMF IN 1

LS 2

R E LA Y S P D T

4 2 1

R 4 330

V C C

2 Nguyên lý hoạt đ ộng:

Cầu Diode được mắc song song vào 2 đường dây điện thoại Trên đường dây nàykhông những có tín hiệu âm thoại AC mà còn có hiệu điện thế DC, do đó cầu diode nàykhông có chức năng chỉnh lưu mà có tác dụng chống đảo cực Khi khóa K1 đóng xuấthiện dòng chảy qua cầu diode, nhưng chỉ có 2 diode được phân cực thuận nên dẫn Còn 2diode kia bị phân cực nghịch nên không dẫn và chỉ dẫn khi tổng đài có cấp dòng điện đảocực (phục vụ cho việc tính cước điện thoại) hay mắc lộn dây Tip và Ring

Cĩ nhiều loại Relay ở đây ta chọn Relay cĩ điện áp là 5V và điện trở danh định100Ω nhìn vào mạch trên ta thấy rằng nếu làm cho transistor dẫn bảo hồ thì sẽ tạo dịngđiện từ nguồn 5V qua Relay về mass làm cho Relay hoạt động Khi trasistor ở trạng tháitắt thì lập tức ngăt dịng qua mạch cuả relay làm cho relay tắt.

Chọn là A1015 cĩ các thơng số:

PCmax = 900mW

ICmax = 1A

β = 60 ÷ 230

Để Q1 dẫn bảo hoà thì : β*IC/Q1 ≥ IC/Q1

Mà IB/Q1 = (VĐK RELAY – VBE/Q1)/R3 (1)

Y 1

C R Y S TA L

D 3 5.6V

16 17

1

2

3 4 5

vệ được các tone gây ra từ tín hiệu bên ngòai mà tín hiệu này làm cho sai lệch tần số nhỏ.Khi bộ dò cũng nhận đủ có hai tone thích hợp thì ngõ ra EST sẽ lên mức cao EST lênmức cao sẽ làm cho VC tăng đến ngưỡng nào đó mà lớn hơn VTST thì sẽ tác động vàongõ ST/GT làm cặp tone được ghi nhận Lúc này điện thế tại VC tiếp tục tăng lên Saumột thời gian trễ nhất định thì ngõ ra STD sẽ chuyển lên mức cao Lúc này cặp tone đãđược ghi nhận và sẵn sàng truy xuất ở ngõ ra nếu ngõ TOE ở mức tích cực cao thì 4 bit

mã đã giải mã được sẽ truy xuất ra bên ngòai Sau một thời gian chuyển trạng thái lên

mức cao ngõ STD sẽ chuyển xuống mức thấp và VC giảm xuống, khi VC <VTST thì sẽđiều khiển thanh ghi dò cặp tone mới

Như vậy khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đường dây ,qua tụ C6 đưa vào ngõvào IN − thì ngõ ra sẽ xuất hiện dạng nhị phân 4 bit tương ứng

Các thông số của MT 8870 do nhà sản xuất hướng dẫn Các giá trị điện trở, tụ điện,thời gian an tòan, bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra

IV KHỐI PHÁT ISD 1420:

2 3 3

2 4

4 6

đoạn âm thanh này được thể hiện ở chân RECLED Vi điều khiển sẽ nhận dấu hiệu nàycho sự kết thúc của đoạn âm thanh cần phát.

R 1 0 R

J 9

C O N 3

1 2 3

D 1

LE D

R 9 330

R 1 1 4.7K

R 1 2 330

J 1

N O I O P TO 1

1

R 4 1K

R 6 330

R 2 4.7K

-VI KHỐI Đ IỀU KHIỂN TRUNG TÂM :

R 2 8.2K

29 31

1 2 4 6 8

21 23 25 27 10 11 13 15 17

39 37 35 33

Y 2 12MH Z

Các chân điều khiển:

+P0.0 - P0.3 : Dùng để nhận tín hiệu giải mã DTMF

+P1.0 - P1.3 : Dùng để điều khiển thiết bị đóng ngắt

+P1.0 - P1.3 : Dùng để cảm biến trạng thái thiết bị

+P3.3 : Dùng để nhận tín hiệu chuông

+P3.4 : Dùng để đóng tải giả

+P3.2 : Dùng để điều khiển chân STD của MT8870

+P2.0 – P2.4 : Dùng để điều khiển ISD1420

KIỂM TRA

TH CHUÔNG

ĐÓNG TẢI GIẢ

KHOẢNG 5 HỒI CHUỐNG

LỜI CHÀO NHẬP MẬT MÃ

DELAY 20S

CT KIỂM TRA PHÍM

NHẤN

CHƯƠNG TRÌNH KIỂM TRA PHÍM NHẤN

END

KT PHÍM NHẤN

BÁO SẲN SÀNG ĐIỀU KHIỂN

MẬT MÃ 99

Y

N

CT CON MỞ TB

Y

N

DÒ PHÍM 1

CHƯƠNG TRÌNH CON MỞ THIẾT BỊ

RET

N RET

CHÖÔNG TRÌNH CON TAÉT THIEÁT BÒ

RET

TẮT TẤT CẢ

N RET

CHƯƠNG TRÌNH CẢM BIẾN TRANG THÁI THIẾT BỊ

CHƯƠNG TRÌNH PHỤC VỤ NGẮT

NGẮT NGOÀI

A = P0CLR 00H

RETI

Mạch điều khiển hoạt động tốt, ở đây do sự giới hạn về thời gian và kích thước nên

một hệ thống lớn hơn ta có thể mở rộng cho nhiều thiết bị hơn

chế về thời lượng thu phát của ISD1420 (20s), nên chưa được sự hổ trợ hoàn hảo cho hệ

lưu trữ âm thanh lâu hơn, khi đó mạch sẽ có khả năng thông báo trạng thái cuả các thiết bịnày một cách chi tiết lâu hơn điều kiện thuận lợi cho việc phát triển đề tài sau này

Ưu điểm của đề tài là tận dụng đường truyền sẵn của mạng điện thoại để điềukhiển thiết bị Không hạn chế khoảng cách, tại một nơi mà có thể điều khiển được nhiềunơi khác

II HƯỚNG PHÁT TRIỂN:

Với những đặc điểm và tính năng trên, đề tài có khả năng triển khai ứng dụng rộngrãi trong thực tế và mang tính hiện đại thực tiễn cao

năng là điều khiển thiết bị có phản hồi bằng tiếng nói, cho nên sẽ báo chính xác các trạngthái thiết bị một cách chính xác tạo cho người nghe thông báo và điều khiển có cảm giác

an tâm hơn Hệ thống này có thể đặt ở nhà riêng, xí nghiệp, cơ quan, nhà xưởng, nhà kho,văn phòng, khách sạn, chung cư ,

Với hệ thống này, chúng ta có thể phát triển theo hướng đưa hệ thống này giao tiếpvới máy tính Sau đó, đưa chức năng điều khiển lên mạng Internet Tức hệ thống này vẫnhoạt động bình thường ở chế độ như trước nhưng bây giờ hệ thống này được giao tiếp với