ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - SỬ DỤNG GIAO TIẾP CỔNG COM VÀ SOUND CARD LÀM HỘP THƯ THOẠI_CHƯƠNG 2-3 pot

Các tầng này sẽ được minh hoạ qua lược đồ sau đây : Âm mời quay số  DTMF hay PULSE  Gởi nhận diện số nếu có dịch vụ Tín hiệu trả lời   Phân bố bộ nhớ chứa các chữ số và kết nối thiết

PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CÁC CÔNG CỤ GIẢI BÀI TOÁN

CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ HỌAT ĐỘNG CỦA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI I.TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN MỘT CUỘC GỌI

Để mô tả hệ thống chuyển mạch , tiến trình của một cuộc gọi xem như trải qua mười tầng Các tầng này sẽ được minh hoạ qua lược đồ sau đây :

Âm mời quay số



DTMF hay PULSE

 Gởi nhận diện số nếu có dịch vụ

Tín hiệu trả lời





Phân bố bộ nhớ chứa các chữ số và kết nối thiết bị dùng chung

Phân tích số và chọn kênh xuất

Thiết lập đường dẫn chuyển mạch

Cắt âm hiệu và dòng chuông

Quản lý Nhận dạng thuê bao gọi

II Kỹ Thuật Gởi Số Bằng Xung Lưỡng Aâm Đa Tần (Dual Tone

Multifrequency Dtmf ):

1 Hệ thống DTMF:

Để thực hiện quay số về tổng đài có 2 phương thức quay DTMF và

PULSE.Hệ thống DTMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thoại hiện đại hiện nay Hệ thống này còn gọi là hệ thống Touch-Tone, hệ thống được hình thành vào năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi Hệ thống DTMF giờ đây trở thành chuẩn thay thế cho hệ thống xung kiểu cũ

DTMF (dual tone multifrequency) là tổng hợp của hai âm thanh Nhưng

điểm đặt biệt của hai âm này là không cùng âm nghĩa là: tần số của hai âm thanh này không có cùng ước số chung với âm thanh kia Ví dụ như 750 và

500 thì có cùng ước số chung là 250 (750=250 x 3, 500= 250 x 2) vì vậy 750 và 500 là hai thanh cùng âm không thể kết hợp thành tín hiệu DTMF

Lợi điểm của việc sử dụng tín hiệu DTMF trong điện thoại là chống được nhiễu tín hiệu , do đó tổng đài có thể biết chính xác được phím nào đã được nhấn Ngoài ra nó còn giúp cho người ta sử dụng điện thoại thuận tiện hơn

Ngày nay hầu hết các hệ thống điện thoại đều sử dụng tín hiệu DTMF Bàn phím chuẩn của loại điện thoại này có dạng ma trận chữ nhật gồm có 3 cột và 4 hàng tạo nên tổng cộng là 12 phím nhấn: 10 phím cho chữ số (0-9), hai phím đặc biệt là ‘* ’ và ‘# ’ Mỗi một hàng trên bàn phím được gán cho một tần số tone thấp, mỗi cột được gán cho tần số tone cao (hình vẽ) Mỗi một phím sẽ có một tín hiệu DTMF riêng mà được tổng hợp bởi hai tần số tương ứng với hàng và cột mà phím đó đang đứng Những tần số này đã được chọn lựa rất cẩn thận

Ngày nay để tăng khả năng sử dụng của điện thoại người ta phát triển thêm một cột nữa cho bàn phím điện thoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4 như hình sau :

2 So sánh thời gian gửi số:

1209Hz 1336Hz 1477Hz

697Hz 770Hz 852Hz 941Hz

Bàn phím chuẩn 12 phím DTMF

1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz

770Hz 852Hz 941Hz

Bàn phím chuẩn 16 phím DTMF

9

8

7

B C D

9

8

7

3

Với DTMF mất: 100 ms x 10 = 1s.

Với đĩa quay số : 5x10x100ms + 9x700ms = 11,3 s

Ngoài ưu điểm sử dụng dễ dàng, nhẹ, DTMF giảm thời gian chiếm dụng

bộ thu số rất nhiều, giảm bởi số lượng bộ thu số dẫn tới giản giá thành tổng đài

III Nguyên lý hoạt động của thuê bao:

1 Yêu cầu của mạch vòng thuê bao:

Vòng nội bộ của thuê bao là 1 đường 2 dây cân bằng nối với đầu cuối , có trở kháng đặc tính khoảng 500 - 1000 , thông thường là 600

Một nguồn chung của đầu cuối cung cấp nguồn 48VDC cho mỗi vòng thuê bao , hai dây dẫn được nối với hai đầu Tip và Ring Đường Ring có điện

thế 48VDC đối với đàu Tip Đầu Tip được nối với đất (chỉ đối với DC) ở đầu

cuối

Khi thuê bao nhấc máy (off-hook) làm đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo nên dòng điện xấp xỉ 20 mA chạy trong vòng thuê bao Ở chế độ off-hook điện thế DC rơi trên đường dây giữa 2 đầu Típ và Ring khoảng 8 - 10 VDC ở thiết bị đầu cuối của thuê bao điện thoại

Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của đường dây khi có sự thay đổi nhỏ của dòng điện vòng Sự thay đổi của dòng điện bao gồm tín hiệu AC chồng chập với dòng điện vòng DC

2 Các chỉ tiêu tối thiểu cho một máy điện thoại :

* Tổng trở DC khi gác máy > 20K

* Tổng trở Ac khi gác máy : 4 - 10 K

* Tổng trở DC khi nhấc máy < 1K

* Gởi số về tổng đài dạng Pulsse hay tone

3 Nhận định phương thức làm việc:

Thuê bao gọi nhấc máy:

Tổng đài sẽ nhận biết trạng thái thuê bao chủ gọi nhấc máy thông qua sự thay đổi điện trở vòng của đường dây thuê bao Bình thường khi thuê bao

ở trạng thái nghĩ điện trở vòng rất lớn , ta có thể coi như hở mạch

Khi thuê bao nhấc máy điện trở vòng giảm đi nhiều , tổng đài có thể nhận biết sự thay đổi điện trở của thuê bao tức là thay đổi của trạng thái thuê bao thông qua bộ cảm biến trạng thái

Cấp âm hiệu mời quay số cho thuê bao:

Khi tổng đài phát hiện trạng thái nhấc máy (off-hook) , xung mời quay

số được phát đến vòng thuê bao ; đó là âm hiệu mời gọi báo cho người gọi biết cuộc gọi đã sẵn sàng chờ quay số Tín hiệu này có dạng hình sin có tần số 425Hz và phát liên tục cho tới khi bắt đầu quay số thứ nhất

Trong trường hợp người gọi nhấc máy nhưng không quay số , sau một thời gian khoảng 15s tổng đài sẽ ngắt Dia tone và phát busy tone về phía người quay số

VDC

Tín hiệu Dial tone

Tín hiệu báo bận Busy tone:

Khi thuê bao bị gọi đang thông thoại trước đó hoặc các đường kết nối thông thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp busy tone cho thuê bao gọi Âm hiệu này cũng là tín hiệu hình Sin có tần số 425Hz nhưng được ngắt quãng 0,5s làm việc 0,5s nghỉ

Tín hiệu Busy tone

Nếu các đường dây thông thoại không bận thì tổng đài phải nhận biết các thuê bao gọi và xem xét :

* Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nội đài

* Nếu số đầu không nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ như 1 cuộc gọi liên đài qua trung kế và giữ toàn bộ phần định vị số quay sang sang tổng đài đối phương để giải mã

* Nếu số đầu là mã gọi chức năng đặc biệt thì tổng đài sẽ thực hiện các chức năng đó để phục vụ cho thuê bao

Nếu thuê bao được gọi rảnh thì tổng đài sẽ gởi số nhận diện số chủ gọi nếu có cài dịch vụ sau đó cấp chuông cho thuê bao được gọi vớid điện áp AC

70 - 110 V , tần số f= 16 - 25 Hz ( thường là 90VAC/25Hz) với chu kỳ 2s có tín hiệu và 3s không có tín hiệu

VAC

90

t 0

Tín hiệu chuông

Ñoăng thôøi toơng ñaøi seõ caâp tín hieôu hoăi ađm chuođng cho thueđ bao gói , ñoù laø tín hieôu Ring Back Tone coù taăn soâ f=425Hz vôùi chu kyø 3s laøm vieôc vaø 2s nghư

VDC 90

Tín hieôu Ring Back Tone

Khi thueđ bao ñöôïc gói nhaâc maùy thì toơng ñaøi seõ nhaôn bieât tráng thaùi nhaâc maùy naøy , tieân haønh caĩt doøng chuođng cho thueđ bao bò gói moôt caùch kòp thôøi ñeơ traùnh hö hoûng cho thueđ bao Ñoăng thôøi toơng ñaøi cuõng taĩt ađm hieôu hoăi chuođng cho thueđ bao chụ gói vaø tieân haønh keât noâi thođng thoái cho cạ 2 thueđ bao

.Toơng ñaøi seõ giại toạ : moôt soâ thieât bò khođng caăn thieât ñeơ tieâp túc phúc

vú cho caùc cuoôc ñaøm thoái khaùc ( mách giạ maõ DTMF)

Khi 2 thueđ bao ñang ñaøm thoái maø coù 1 thueđ bao gaùc maùy:

Toơng ñaøi nhaôn bieât tráng thaùi gaùc maùy naøy , caĩt caùc thođng thoái cho cạ

2 thueđ bao , ñoăng thôøi caâp busy tone cho thueđ bao coøn lái , giại toạ ñöôøng dađy ñaõ keât noâi ñeơ phúc vú cuoôc ñaøm thoai khaùc Khi thueđ bao coøn lái gaùc maùy , toơng ñaøi xaùc ñònh tráng thaùi gaùc maùy naøy vaø keât thuùc chöông trình phúc vú cho thueđ bao

Taẫt cạ caùc hoát ñoông tređn ñöôïc ñieău khieơn baỉng caùc chöông trình , ngöôøi vaôn haønh toơng ñaøi coù theơ theo doõi hoát ñoông cụa toơng ñaøi thođng qua maøn hình maùy tính cụa toơng ñaøi

CHƯƠNG III TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ GIAO TIẾP NỐI TIẾP CỔNG COM

I Giới thiệu :

Trong hệ thống thông tin hiện nay , việc trao đổi truyền dữ liệu với máy tính là không thể thiếu Khác với truyền bằng cách thu phát tín hiệu tương tự như âm thanh , hình ảnh Việc truyền dữ liệu với máy tính thực hiện bằng cách thu và phát tín hiệu có mã nhị phân , các mã này được tạo ra , lưu trữ và xử lý bởi máy tính và các thiết bị ngoại vi của nó Chúng bao gồm các thông báo , các file văn bản , đồ hoạ dữ liệu số và các dạng tương tự như vậy Một mã nhị phân n bit có thể biểu diễn 2nphần tử dữ liệu

Các đường truyền dùng để truyền dữ liệu là các đường truyền số , nghĩa là tín hiệu chỉ có thể ở trong một số trạng thái riêng biệt Thông thường , tín hiệu số được biểu diễn bằng hai trạng thái tương ứng với mức logic 0 và mức logic 1

Trong khi đó , một tín hiệu tương tự có thể chiếm một trạng thái bất kỳ trên một dãy liên tục Các bộ mã hiển thị các chữ cái và số được gọi là các mã chữ số Bộ mã số thông dụng nhất là bộ mã ASCII 07 bit Bảng mã này có 128 vị trí chứa các mã chữ cái in hoa và in thường , các số từ 0 đến 9 , một số dấu chấm câu và các ký tự đặc biệt , các mã chức năng và các mã điều khiển dành cho các chức năng đặc biệt như xuống dòng , về đầu dòng ,

II Truyền dữ liệu và chuẩn RS232 :

1 Các kiểu truyền dữ liệu:

a Truyền song song và truyền nối tiếp:

b0 b1 b2 b3

b0 b1 b2 b3

 Truyền song song: Một mã có thể được gởi đi dưới dạng song song , nghĩa là các bit được phát đồng thời trên các đường dây riêng rẽ

 Truyền nối tiếp : Hoặc mã đó được gởi đi dưới dạng nối tiếp , tức là các bit được phát tuần tự từng bít trên cùng một đường dây

b Truyền đồng bộ và bất đồng bộ :

Bên cạnh truyền song song và nối tiếp , dữ liệu có thể được gửi đi theo cách đồng bộ hoặc bất đồng bộ

 Truyền đồng bộ:

Nơi thu sẽ dịch các ký tự vào thanh ghi dịch cùng nhịp với nơi phát Việc truyền như vậy được thực hiện do ta cấp xung clock cho cả hai thanh ghi dịch ở bộ phát và bộ thu từ một nguồn xung clock chung Một khi sự đồng bộ

được thiết lập ở nơi thu , một chuỗi các ký tự được gửi đi với tốc độ cao ( bị

giới hạn bởi băng thông của đường truyền )

Ưu điểm của phương pháp truyền tốc độ là tốc độ truyền cao , truyền liên tục không có khoảng trống giữa các bit Tuy nhiên , bất lợi của phương pháp này là cần phải gửi tín hiệu xung clock song song với dữ lỉệu trên một kênh truyền thứ hai

Ở khoảng cách xa không cung cấp được kênh riêng , phía phát đưa thông tin clock vào dữ liệu (line coding) , phía thu được trang bị các vòng khoá pha số DPLL để có thể lấy ra thông tin định thời bit từ chính dòng dữ

Truyền nối tiếp

với ký tự sau) , thông thường một ký tự đặc biệt được gửi trước một khối dữ

liệu để thu đạt được đồng bộ Ký tự SYN ( có mã ASCII là 22) thường được

sử dụng cho mục đích này

 Truyền bất đồng bộ:

Tồn tại khoảng thời gian nghĩ giữa các bit Không đòi hỏi tín hiệu phải được truyền liên tục từ nơi phát đến nơi thu Các ký tự sẽ được đồng bộ một cách riêng rẽ Kỹ tự được truyền theo các Frame , mỗi Frrame gồm có các bit start , các bít dữ liệu của ký tự được truyền , bit parity kiểm tra lỗi đường truyền và các bit stop Bit start được truyền trước tiên , phía thu phát hiện bit

này và kích khởi bộ phận tạo xung clock dời bit của máy thu Stop bit ( 1bit ,

1 bit rưỡi hoặc 2 bit) được truyền cuối cùng để xưÛ lý một số vấn đề sau khi

truyền , độ dài stop bit được chọn tuỳ thuộc vào thời gian xử lý Việc đồng bộ ký tự sẽ dựa vào start và stop bit

Nếu không có ký tự nào được truyền thì ngõ ra bên phát ở mức cao Khi có ký tự được truyền , đầu tiên sẽ phát ra start bit để báo cho phía thu biết có dữ liệu đang đựoc truyền tới , kế đó là truyền tiếp các bit dữ liệu của ký tự rồi đến bit parity để kiểm tra ký tự vừa nhận để báo đúng hoặc sai , cuối cùng là truyền stop bit để báo ký tự truyền đi đã kết thúc Bit parity không bắt buộc , thông thường chỉ dùng bit này khi truyền đi xa

Vì phải thêm vào các bit start và stop cho một ký tự dữ liệu khi truyền nên tốc độ truyền bất đồng bộ chậm hơn truyền đồng bộ Tuy nhiên truyền bằng phương pháp bất đồng bộ sẽ kinh tế hơn , phù hợp cho truyền dữ liệu vào không liên tục

Các tốc độ chuẩn của truyền bất đồng bộ là : 75 , 110 , 300 , 1200 ,

9600 bps

Các tốc độ chuẩn của truyền đồng bộ là : 2400 , 4800 , 9600 bps

2 Bắt tay trong truyền dữ liệu :

Để tránh việc truyền tràn lan từ phía phát đến bên thu , người ta sử dụng bắt tay

(modem) dùng CTS (Clear to send) hay DSR ( Data Set Ready) để báo cho phía phát ngưng phát hay phát tiếp Nếu là đường truyền song công , bốn đường bắt tay RTS (Request to send) , DTR (Data Terminal Ready ) , DSR , CTS được dùng để thông báo lúc này truyền hoặc ngưng

sẵn sàng nhận chưa

chưa rồi gửi ký tự

Bắt tay cứng

 Bắt tay mềm:

Các ký tự điều khiển được truyền chung với ký tưÏ dữ liệu Phương pháp bắt tay này còn được gọi là giao thức Xon/Xoff

Điều kiện bắt buộc để có thể sử dụng bắt tay này là đường truyền phải có khả năng truyền hai chiều Khi phía phát nhậ được ký tự Xoff (ký tự DC3) thì phía phát phải ngưng truyền vì phía thu đã đầy Khi phía thu xử lý xong nó yêu cầu Xon ( ký tự DC1) thì phía phát lại truyền

Xoff Xon

3 Chuẩn RS232C :

Chuẩn RS232C dùng chỉ rõ các kết nối đường điều khiển và dữ liệu nối giữa một modem và một thiết bị đàu cuối hoặc máy tính Chuẩn xem modem như DCE và xem thiết bị đầu cuối là DTE

Chuẩn RS232C được dùng để truyền dữ liệu trong khoảng cách ngắn , tối đa là 20 m với tốc độ truyền thấp hơn 20 Kbps Đây là một dạng giao tiếp loại TTL bộ kích thích đường dây không cân bằng

 Đặc điểm kỹ thuật về điện của RS232C:

Mức điện áp của RS232C ở khoảng giữa +15V và -15V Các đường dữ liệu sử dụng mức điện áp từ -3V đến -15V để chuyển mức logic 1 và +3V đến +15V để chuyển mức logic 0 Tuy nhiên các đường điều khiển (ngoại trừ TxD và RxD ) sử dụng mức +3V đến +15V để chỉ giá trị true và mức -3V đến -15V để chỉ giá trị false

Ở chuẩn giao tiếp này , giữa ngõ ra bộ kích phát và ngõ vào của bộ thu có mức nhiều giới hạn là 2V Do đó ngưỡng nhỏ nhất đối với ngõ ra là 5V Ngõ ra bộ kích phát khi không tải có điện áp là 25V

Để ngăn sự dao động quá mức , tốc độ thay đổi của điện áp không vượt quá 30V/s Đối với các đường điều khiển , thời gian chuyển của tín hiệu ( từ true sang false hoặc ngược lại ) không vượt quá 1ms Đối với các đường dữ liệu , thời gian chuyển ( từ 1 sang 0 hoặc ngược lại ) không vượt quá thơì gian 4% của 1 bit hoặc 1ms

 Các đường dữ liệu và điều khiển của RS232C:

TxD (transmit data) RxD ( receiver data) DTR (data terminal ready) DSR (data set ready) RTS (request to send) CTS (clear to send)

2 3 20 6 4 5

2 3 20 6 4 5

SGH (shield ground)

TxD: Dữ liệu được truyền trên mạng điện thoại

RxD: Dữ liệu được thu bởi modem trên mạng điện thoại

DSR: Báo rằng Modem đã sẵn sàng

DTR: Báo rằng thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng

RTS: Báo rằng thiết bị đầu cuối yêu cầu phát dữ liệu

CTS: Modem đáp ứng nhu cầu gửi dữ liệu của thiết bị đầu cuối cho biết rằng thiết bị đầu cuối có thể sử dụng kênh truyền để truyền dữ liệu

CD: Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết rằng nhận được sóng mang từ mạng điện thoại

RI: Các modem tự động trả lời , báo rằng đã phát hiện chuông từ mạng điện thoại

Có hai đường dây đất riêng rẽ: một đường cho dây nguồn hoặc mass máy và một đường cho tín hiệu tham chiếu đất Chúng có điện thế đất như nhau nhưng tách ra như vậy để dòng điện 60 Hz hoặc một nhiều bất kỳ sẽ không xuất hiện trên mạch tín hiệu Hai đường dây đất này được đặt cách ly bởi điện trở 100 bên trong thiết bị

 Modem rỗng của RS232C:

Modem rỗng (null modem) được dùng để kết nối hai thiết bị đầu cuối

với nhau hoặc một máy tính và một máy in mà không sử dụng các modem Trong trường hợp này , các đường TxD và RxD phải đặt chéo nhau , các đường điều khiển cần thiết phải được đặt ở true hoặc được trao đổi thích hợp bên trong các kết nối Trong trường hợp đơn giản chỉ cần kết nối 4 dây lẫn nhau

Trong thực tế hai đường dây đất thường được kết hợp lại mặc dù điều này không được đề cập tới

RI DTR

RI DTR