Điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại dùng vi điều khiển

Điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại dùng vi điều khiển

I ĐẶT VẤN ĐỀ :

Với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học Kĩ thuật trong những thập

niên gần đây, ngành Bưu chính Viễn thông đã tạo ra bước ngoặc quan trọng

trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người Hiện nay, hệ

thống thông tin qua mạng điện thoại đã được toàn cầu hóa, trở nên gần gũi và

quen thuộc với con người Nhờ hệ thống thông tin này mà con người đã không

bị hạn chế về khoảng cách liên lạc Trong lĩnh vực thông tin đã đáp ứng được

nhu cầu cần thông tin của con người Vậy trong lĩnh vực điều khiển tự động

thì sao? Con người còn bị hạn chế rất nhiều về khoảng cách trong lĩnh vực

này

Thật vậy, trong việc điều khiển có nhiều cách như : điều khiển bằng tia

hồng ngoại, điều khiển bằng vô tuyến… nhưng các cách ấy đều phụ thuộc vào

khoảng cách, chỉ có tác dụng trong phạm vi điều khiển gần mà thôi!

Với sự phát triển của KHKT, với mức độ nhu cầu của con người ngày

càng cao, đòi hỏi con người phải điều khiển được 1 thiết bị điện nào đó mà

không bị hạn chế về khoảng cách điều khiển Từ đó nhóm sinh viên thực hiện

hình thành nên ý tưởng đề tài phải thiết kế 1 hệ thống dùng ngay chính đường

truyền có sẵn của mạng thông tin qua điện thoại để điều khiển

Đề tài này đã được các anh chị khóa trước nghiên cứu và thiết kế rất có

khả thi như :

“Điều khiển thiết bị điện từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển của

Phạm Minh Huy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ)

“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh

Hoàng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ)

Với kết quả khả quan trong việc nghiên cứu và thiết kế đề tài của các

khóa trước đã chắc chắn rằng việc sử dụng điện thoại để điều khiển là một

vấn đề hoàn toàn có thể được, nó sẽ có tính khả thi trong tương lai, phù hợp

với xu thế mới của nhân loại Đó cũng chính là vấn đề mà nhóm sinh viên tực

hiện đề tài đang quan tâm

II TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI :

Với những kết quả thu được trong việc sử dụng điện thoại điều khiển

thiết bị của các khóa trước đã chứng minh đề tài là 1 vấn đề có thật, có trong

thực tế, là 1 thựctại khách quan chứ không phải là điều không tưởng Ưu điểm

của việc dùng đường truyền của điện thoại để điều khiển thiết bị là phạm vi

điều khiển rộng, không bị hạn chế về khoảng cách điều khiển, hễ ở đâu có

điện thoại là có thể điều khiển được thiết bị Người điều khiển ở nơi mà có

thể điều khiển thiết bị ở nhiều nơi khác nhau, thậm chí có thể điều khiển thiết

bị ở trong những môi trường nguy hiểm, độc hại mà con người không thể thâm

nhập vào để điều khiển thiết bị được hoặc 1 dây chuyền sản xuất thay thế con

người

Vì vậy đề tài này là 1 vấn đề không những là 1 thực tại khách quan mà

còn có tầm quan trọng thực sự trong hiện tại cũng như trong tương lai

III GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :

Với lượng kiến thức được truyền đạt trong suốt khóa học, với khả năng

của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên nhóm sinh viên

thực hiện có những giới hạn cụ thể trong đề tài để phù hợp với khuôn khổ khả

năng và điều kiện ngiên cứu như sau :

- Dùng vi xử lí 8085 làm hệ thống điều khiển trung tâm

- Hệ thống điều khiển chỉ thực hiện chức năng điều khiển thiết bị Không

thực hiện chức năng báo động như báo trộm, báo cháy hay tự động trả lời

điện thoại

- Không sử dụng tiếng nói để báo trạng thái của thiết bị mà sử dụng 2 âm

hiệu nhạc

- Chỉ nghiên cứu nguyên lí làm việc của hệ thống tổng đài – máy điện

thoại để làm dữ liệu cho việc thiết kế mà không nghiên cứu sâu về cấu

tạo cũng như cách thức hoạt động bên trong của tổng đài và máy điện

thoại

- Chỉ điều khiển hệ thống bằng điện thoại hữu tuyến

- Bàn phím hiển thị gồm 12 phím số, 3 phím thực hiện chức năng reset, đặt

số password và 10 led hiển thị dữ liệu của thiết bị và mã điều khiển

- Dùng IC 74138 giải mã IO/M\ 3 đường thành 8 đường, IC 74245 đệm dữ

liệu 2 chiều, IC 74244 đệm dữ liệu 1 chiều, IC 74573 chốt và tách dữ liệu

– điạ chỉ

- Điều khiển được tối đa 8 thiết bị điện

- Ngoài chức năng điều khiển tắt – mở thiết bị, hệ thống còn thực hiện

được chức năng cài đặt thời gian và reset đồng loạt các thiết bị điện

- Số password dễ dàng cài đặt lại khi có nhu cầu

- Thiết kế bàn phím điều khiển giống như bàn phím điện thoại thuận tiện

trong việc thao tác trên phím

- Bộ nhớ hệ thống sử dụng ROM 2764 8Kbyte và RAM 6264 8Kbyte Với

dung lượng bộ nhớ còn dư sẽ thực hiện vào việc thiết kế các chương trình

phục vụ các chức năng khác như : báo động, tự động trả lời điện thoại, tự

động gọi số máy điện thoại được cài đặt sẵn,…

- Phần mềm do sinh viên Trịnh Thị Mỹ Hiền nghiên cứu và thiết kế Phần

cứng do sinh viên Trịnh Quốc Dân nghiên cứu và thực hiện

IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Do thực tiễn hiện nay, con người còn bị hạn chế rất nhiều trong việc

điều khiển tự động các thiết bị Do đó với sự kết hợp giữa sự phát triển của

KHKT và của ngành Bưu chính Viễn thông, với sự có sẵn của đường truyền

và hơn nữa điện thoại đang là vật dụng cần thiết và quen thuộc của con người

nên nhóm sinh viên thực hiện nghiên cứu vấn đề này nhằm đưa ý tưởng dùng

điện thoại để điều khiển thiết bị trở thành hiện thực giúp con người phá bỏ

được những hạn chế về khoảng cách trong lĩnh vực điều khiển tự động, cũng

như phù hợp với xu thế mới trong ngành tự động điều khiển

V KHẢO SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ :

“Điều khiển từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển của sinh viên

thực hiện Phạm Minh Duy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ)

“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh

Hoàng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ)

Sau khi nghiên cứu về các đề tài này, nhóm sinh viên thực hiện đã phát

hiện ra nhiều thiếu sót và từ đó hình thành nên ý tưởng sẽ phát triển đề tài

này thành 1 hệ thống có tính khả thi đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng

Đề tài này khác các đề tài trước những gì? Các đề tài trước cùng tên

được thiết kế như sau :

 Sử dụng vi điều khiển hay IC số

 Hệ thống điều khiển được 2 thiết bị

 Mật mã hệ thống chỉ có 2 chữ số, xác suất ngẫu nhiên bấm đúng mật mã

cao

 Trạng thái điều khiển tải chỉ là tắt hay mở mà thôi (không định thời được)

 Báo trạng thái tắt/ mở của thiết bị bằng tiếng nói

 Chỉ điều khiển thiết bị được khi điều khiển qua mạng điện thoại mà thôi

(tức là muốn điều khiển thiết bị bắt buộc phải dùng đến điện thoại) – rất

bất tiện khi cần điều khiển tại nơi đặt hệ thống

 Không hiển thị dữ liệu của thiết bị để quan sát được

 Không tắt khẩn cấp được các thiết bị cùng một lúc

VI GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI SINH VIÊN KHẢO SÁT :

Như đã trình bày ở trên, đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển xa các

thiết bị điện có định thời bằng điện thoại hữu tuyến” là 1 đề tài mang tính

kế thừa nhưng trong đó nó đã được mở rộng về phạm vi sử dụng và phạm vi

điều khiển Đây là 1 đề tài có tính qui mô khá cao, nó có thể đáp ứng được

nhu cầu của người sử dụng và có tính khả thi phù hợp với nền KHKT hiện đại

của nước nhà Đề tài này đã được nhóm sinh viên nghiên cứu, mở rộng và

phát triển như sau :

 Hệ thống điều khiển trung tâm dùng vi xử lý 8085

 Hệ thống điều khiển được 8 thiết bị

 Mật mã hệ thống có 4 chữ số (nâng cao tính bí mật của hệ thống vì

xác suất ngẫu nhiên bấm đúng mã thấp)

 Trạng thái điều khiển thiết bị ngoài chức năng tắt / mở còn có thể

định thời gian làm việc cho thiết bị

 Báo trạng thái của thiết bị bằng âm hiệu nhạc (đảm bảo tính kĩ

thuật và tính kinh tế cho hệ thống)

 Ngoài chức năng điều khiển thiết bị qua điện thoại, còn có thể điều

khiển thiết bị qua phím nhấn đặt tại hệ thống điều khiển được thiết

kế giống như bàn phím của điện thoại

 Hiển thị được dữ liệu của thiết bị thông qua 10 Led 7 đoạn gồm có :

2 Led : hiển thị số chỉ thiết bị cần quan sát và điều khiển

4 Led : hiển thị số thời gian cài đặt cho thiết bị, đồng thời hiển thị

cho thấy số mật mã khi cần cài đặt lại

4Led : hiển thị số thời gian làm việc còn lại của thiết bị (đếm lùi)

 Khi cần thiết có thể điều khiển tắt khẩn cấp cùng lúc 8 thiết bị

 Trong 8 thiết bị được chia ra đơn vị thời gian tính như sau :

 3 thiết bị làm việc với thời gian cài đặt được từ (1  < 3) giờ với đơn vị tính

Tùy theo lượng thời gian cài đặt được và theo đơn vị tính mà người sử

dụng cài đặt thiết bị sao cho hợp lí

VII GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ :

“Thiết kế hệ thống điều khiển xa các thiết bị điện có định thời

bằng điện thoại hữu tuyến”

Thuật ngữ : “có định thời” nói lên được bản chất của hệ thống là có thể

ngoài chức năng điều khiển tắt – mở thông thường còn có thể cài đặt thời gian

làm việc cho thiết bị điện

Thuật ngữ : “điện thoại hữu tuyến” : do khả năng bản thân, tìnhhình

nghiên cứu và điều kiện thử nghiệm nên đề tài này giới hạn chỉ sử dụng điện

thoại có dây (hữu tuyến) để điều khiển mà không sử dụng điện thoại di động,

điện thoại vô tuyến để điều khiển thiết bị điện

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ LUẬN

I Dàn ý nghiên cứu:

- Thiết kế cấu trúc sơ đồ khối của thiết bị

- Thíêt kế khối xử lý trung tâm CPU & ngoại vi

- Thiết kế phần bàn phím và hiển thị

- Thi công phần cứng – phần mềm thiết bị

- Hướng dẫn sử dụng phần cứng của thiết bị

II Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các đề tài cùng tên của khóa trước và cơ

sở bài giảng về tổng đài điện thoại

III Phương pháp và phương tiện nghiên cứu :

1 Phương pháp :

- Tham khảo tài liệu: Chủ yếu là các tài liệu có kiến thức liên hệ

đến kỹ thuật số, kỹ thuật điện tử, ngoại vi và vi xử lý

- Thực nghiệm : Kết nối phần cứng giao tiếp với đường truyền của

điện thoại để biết được cách hoạt động cụ thể của các IC chuyên

dụng trong lĩnh vực viễn thông; kết nối phần cứng vi xử lí, các

ngoại vi trên testboard và kết nối với kit VXL 8085 Viết chương

trình để thử nghiệm cách hoạt động của từng ngoại vi

2 Phương tiện :

Ngoài thiết bị thực tập VXL 8085 của trường ĐHSP Kỹ Thuật TP.Hồ

Chí Minh, các dụng cụ đo đạc như dao động ký, máy phát sóng, đồng hồ

VOM… để thực hiện đề tài này còn phải thiết kế một số mạch phụ hay dùng

testboard để thử nghiệm các ngoại vi khảo sát như 8253, 8279, MT8870

IV Thời gian nghiên cứu :

Theo phân công của bộ môn điện tử, thời gian thực hiện đề tài được

tính từ ngày 18/12/1999 đến ngày 28/02/2000

LÝ TUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI – MÁY ĐIỆN THOẠI

I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI :

Định nghĩa về tổng đài :

Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch có hệ thống kết nối các cuộc liên lạc giữa các thuê bao với nhau, với số lượng thuê bao lớn hay nhỏ

tuỳ thuộc vào từng loại tổng đài, từng khu vực

Chức năng của tổng đài :

Tổng đài điện thoại có khả năng :

- Nhận biết được khi thuê bao nào có nhu cầu xuất phát cuộc gọi

- Thông báo cho thuê bao biết mình sẵn sàng tiếp nhận các yêu cầu của

thuê bao

- Xử lí thông tin từ thuê bao chủ gọi để điều khiển kết nối theo yêu cầu

- Báo cho thuê bao bị gọi biết có người cần muốn liên lạc

- Giám sát thời gian và tình trạng thuê bao để ghi cước và giải tỏa

- Giao tiếp được với những tổng đài khác để phối hợp điều khiển

Phân loại tổng đài :

3.1 Tổng đài công nhân :

Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dực vào con người

3.2 Tổng đài cơ điện :

Bộ phận thao tác chuyển mạch là hệ thống cơ khí, được điều khiển

bằng hệ thống mạch từ Gồm hai hệ thống chuyển mạch cơ khí cơ bản : cuyển

mạch từng nấc và chuyển mạch ngang dọc

3.3 Tổng đài điện tử :

Quá trình điều khiển kết nối hoàn toàn tự động, vì vậy người sử dụng

cũng không thể cung cấp cho tổng đài những yêu cầu của mình bằng lời nói

được Ngược lại, tổng đài trả lời cho người sử dụng cũng không thể bằng lời

nói Do đó, cần qui định một số thiết bị cũng như các tín hiệu để người sử

dụng và tổng đài có thể làm việc được với nhau

3.3.1 Đĩa quay số :

Ơû mỗi máy điện thoại đều có bàn phím số, nhằm gởi các con số của thuê

bao bị gọi đến tổng đài

3.3.2 Các âm hiệu :

- Tín hiệu mời quay số : Khi thuê bao nhấc tổ hợp để xuất phát cuộc gọi sẽ

nghe âm hiệu mời quay số do tổng đài cấp cho thuê bao gọi, là tín hiệu

hình sin có tần số 425  25 Hz liên tục

- Tín hiệu báo bận : Tín hiệu này báo cho người sử dụng biết thuê bao bị gọi

đang trong tình trạng bận hoặc trong trường hợp thuê bao nhấc máy quá

lâu mà không quay số thì tổng đài gởi âm hiệu báo bận này Tín hiệu báo

bận là tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz, ngắt quãng 0.5 giây có và

0.5 giây không

- Tín hiệu chuông : Tín hiệu chuông do tổng đài cung cấp cho thuê bao bị

gọi, là tín hiệu hình sin có tần số 25 Hz và điện áp 90V hiệu dụng ngắt

quãng tuỳ thuộc vào tổng đài, thường 3 giây có và 4 giây không

- Tín hiệu hồi chuông : Tín hiệu hồi chuông do tổng đài cấp cho thuê bao bị

gọi, là tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz là hai tín hiệu ngắt quãng

tương ứng nhịp chuông

3.3.3 Phương thức chuyển mạch của tổng đài điện tử :

Tổng đài điện tử có những phương thức chuyển mạch sau :

 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM :

Space Devision Multiplexer)

 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM : Timing

Devision Multiplexer) : có hai loại

- Phương thức ghép kênh tương tự theo thời gian (Analog TDM) gồm có :

+ Ghép kênh bằng phương thức truyền đạt cộng hưởng

+ Ghép kênh PAM (PAM : Pulse Amplitude Modulation)

Trong kỹ thuật ghép kênh PCM người ta lại chia 2 loại : điều chế Delta

và điều chế PCM

Ngoài ra, đối với tổng đài có dung lượng lớn và rất lớn (dung lượng lên

đến cỡ vài chục ngàn số) người ta phối hợp cả hai phương thức chuyển mạch

SDM và TDM thành T – S – T, T – S, S – T – S …

Ưu điểm của phương thức kết hợp này là tận dụng tối đa số link trống

và giảm bớt số link trông không cần thiết, làm cho kết cấu của toàn tổng đài

trở nên đơn giản hơn bởi vì, phương thức ghép kênh TDM luôn luôn tạo ra

khả năng toàn thông, mà thông thường đối với tổng đài có dung lượng lớn,

việc dư link là không cần thiết Người ta đã tính ra thông thường chỉ có tối đa

10% các thuê bao có yêu cầu cùng 1 lúc, nên số link trống chỉ cần đạt 10%

tổng số thuê bao là đủ

 Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM :

Frequence Devision Multiplexer)

II GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI :

1 Các thông số cơ bản của máy điện thoại :

- Tổng đài được nối với các thuê bao qua 2 đườc truyền TIP và RING

Thông qua 2 đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được

cấp bằng nguồn dòng từ 25 mA đến 40 mA (trung bình chọn 35 mA) đến

cho máy điện thoại

- Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20 K

- Tổng trở AC khi gác máy từ 4K đến 10K

- Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn 1K (từ 0,2K  0,6K)

2 Các hoạt động trên mạng điện thoại:

Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao hay gác máy

bằng cách sử dụng nguồn một chiều 48VDC

Khi gác máy tổng trở DC bằng 20K rất lớn xem như hở mạch

Khi ngấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ hơn 1K và hai tổng đài

nhận biết trạng thái này thông qua dòng DC xuất hiện trên đường dây Sau

đó, tổng đài cấp tín hiệu mời gọi lên đường dây đến thuê bao

3 Quay số :

Người gọi thông báo số mình muốn gọi cho tổng đài biết bằng cách gởi số

máy điện thoại của mình muốn gọi đến cho tổng đài Có hai cách gởi số đến

tổng đài :

- Quay số bằng xung (Pulse – Dialing) : Được thực hiện bằng cách thay đổi

tổng trở DC của mạch thuê bao tạo nên xung dòng với số xung tương

đương với số muốn quay

- Quay số bằng Tone (Tone – Dialing) : Máy điện thoại phát ra cùng lúc hai

tín hiệu với tần số dao động khác nhau tương ứng với số muốn quay

(DTMF : Dual Tone Multi Frequence) theo bảng sau :

Bảng 1 : phân loại tần số tín hiệu Tone Phím Tần số thấp (Hz) Tần số cao (Hz)

4 Kết nối thuê bao :

Tổng đài nhận được các số liệu sẽ xem xét :

- Nếu các đường dây nối thông thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu

báo bận

- Nếu đường dây nối thông thoại khôngbị bận thì tổng đài sẽ cấp cho người

bị gọi tín hiệu chuông và người gọi tín hiệu hồi chuông Khi người được

gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái này, thì tổng đài ngưng cấp tín

hiệu chuông để không làm hư mạch thoại và thực hiện việc thông thoại tín

hiệu trên đường dây đến máy điện thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng

với giá trị khoảng 300 mV đỉnh – đỉnh Tín hiệu ra khỏi máy điện thoại

chịu sự suy hao trên đường dây với mất mát công suất trong khoảng 10 dB

 25 dB Giả sử suy hao là 20 dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy điện thoại có

giá trị khoảng 3 V đỉnh – đỉnh

5 Ngưng thoại :

Khi một trong 2 thuê bao gác máy, thì tổng đài nhận biết trạng thái

này, cắt thông thoại cho cả 2 máy đồng thời cấp tín hiệu báo bận cho máy còn

lại

6 Tín hiệu thoại :

Tín hiệu thoại trên đường dây là tín hiệu điện mang các thông tin có

nguồn gốc từ âm thanh trong quá trình trao đổi giữa 2 thuê bao Trong đó, âm

thanh được tạo ra bởi các dao động cơ học, nó truyền trong môi trường dẫn

âm

Khi truyền đi trong mạng điện thoại là tín hiệu thường bị méo dạng do

những lý do : nhiễu, suy hao tín hiệu trên đường dây do bức xạ sóng trên

đường dây với các tần số khác nhau Để đảm bảo tín hiệu điện thoại nghe rõ

và trung thực, ngày nay trên mạng điện thoại người ta sử dụng tín hiệu thoại

có tần số từ 300 Hz  3400 Hz

III PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ MÁY ĐIỆN

THOẠI :

Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy thông qua sự thay đổi tổng

trở mạch vòng của đường dây thuê bao Bình thường khi thuê bao ở vị trí gác

máy điện trở mạch vòng là rất lớn Khi thuê bao nhấc máy, điện trở mạch

vòng thuê bao giảm xuống còn khoảng từ 150 đến 1500 Tổng đài có thể

nhận biết sự thay đổi tổng trở mạch vòng này (tức là thay đổi trạng thái của

thuê bao) thông qua các bộ cảm biến trạng thái Tổng đài cấp âm hiệu mời

quay số (Dial Tone) coho thuê bao Dial Tone là tín hiệu mời quay số hình sin

có tần số 425  25 Hz Khi thuê bao nhận biết được tín hiệu Dial Tone, người

gọi sẽ hiểu là được phép quay số Người gọi bắt đầu tiến hành gửi các xung

quay số thông qua việc quay số hoặc nhấn núy chọn số Tổng đài nhận biết

được các số được quay nhờ vào các chuỗi xung quay số phát ra từ thuê bao

gọi Thực chất các xung quay số là các trạng thái nhấc máy hoặc gác máy của

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

bận thìtổng đài sẽ phát tín hiệu báo bận cho thuê bao Aâm hiệu này có tần số

f = 425  25 Hz ngắt nhịp 0,5s có 0,5 s không Tổng đài nhận biết các số thuê

bao gọi đến và nhận xét :

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

nội đài

- Nếu số đầu là số qui ước gọi ra thì tổng đài phục vụ như một cuộc gọi liên

đài qua trung kế và gửi toàn bộ phần định vị số quay sang tổng đài đối

phương để giải mã

- Nếu số đầu là mã gọi các chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các

chức năng đó thuê yêu cầu của thuê bao Thông thường, đối với loại tổng

đài nội bộ có dung lượng nhỏ từ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều

chức năng đặc biệt làm cho chương trình phục vụ thuê bao thêm phong

phú, tiện lợi, đa dạng, hiệu quả cho người sử dụng làm tăng khả năng khai

thác và hiệu suất sử dụng tổng đài

- Nếu thuê bao được gọi rảnh, tổng đài sẽ cấp tín hiệu chuông cho thuê bao

với điện áp 90Vrms (AC), f = 25 Hz, chu kì 3s có 4s không Đồng thời, cấp

âm hiệu hồi chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi, âm hiệu này là tín

hiệu sin f = 425  25 Hz cùng chu kì nhịp với tín hiệu chuông gởi cho thuê

bao được gọi

- Khi thuê bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái máy này

tiến hành cắt dòng chuông cho thuê bao bị gọi kịp thời tránh hư hỏng đáng

tiếc cho thuê bao Đồng thời, tiến hành cắt âm hiệu Ring Back Tone cho

thuê bao gọi và tiến hành kết nối thông thoại cho 2 thuê bao

- Tổng đài giải tỏa một số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho

các cuộc đàm thoại khác

- Khi hai thuê bao đang đàm thoại mà 1 thuê bao gác máy, tổng đài nhận

biết trạng thái gác máy này, cắt thông thoại cho cả hai bên, cấp tín hiệu

bận (Busy Tone) cho thuê bao còn lại, giải tỏa link để phục vụ cho các

đàm thoại khác Khi thuê bao còn lại gác máy, tổng đài xác nhận trạng

thái gác máy, cắt âm hiệu báo bận, kết thúc chương trình phục vụ thuê

bao

Tất cả hoạt động nói trên của tổng đài điện tử đều được thực hiện một

cách hoàn toàn tự động Nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử, điện

thoại viên có thể theo dõi trực tiếp toàn bộ hoạt động của tổng đài ở mọi thời

điểm nhờ vào các bộ hiển thị, cảnh báo

Điện thoại viên có thể trực tiếp điều khiển các hoạt động của tổng đài

qua các thao tác trên bàn phím, hệ thống công tắc….các hoạt động đó có thể

bao gồm : nghe xen vào các cuộc đàm thoại, cắt cưỡng bức các cuộc đàm

thoại có ý đồ xấu, tổ chức điện thoại hội nghị… Tổng đài điện tử cũng có thể

được liên kết với máy điện toán để điều khiển hoạt động hệ thống Điều này

làm tăng khả năng khai thác, làm tăng dung lượng, cũng như khả năng hoạt

động của tổng đài lên rất nhiều

I VI XỬ LÍ 8085 :

1 Định nghĩa các chân 8085 :

8085

CLK(OUT)RESET(OUT)

A11S0

AD6

22INTA

VssAD2

323538

17

2830

39

114

AD4

2931

3740

6

1

READYX1

AD0

19

A10A12A15RDSID

16

Vcc

36

14RST6.5

20

2326

A9

A14ALE

AD7

25

A8A13

Control and Status Signals

28

21

19

12 30 29 33 34 31 11 18

35 36

21 21

5 4 6 7 8 10

40 20

ALE S0 S1 IO/M RD WR INTA HLDA

High Outer Address Bus

Multiplexed Address/Data Bus

8085A – 8 BIT HMOS MICROPROCESSOR

 PIN DESCRIPTION :

A8  A15 0

Address Bus : 8 bit cao của địa chỉ bộ nhớ hay bộ

nhớ I/0 8 bit địa chỉ này sẽ ở trạng thái trở kháng cao (high impedance) = 3 state khi vi xử lý Reset hay ở chế độ Hold and Halt

AD0  AD7 I/0

Multiplexed Address/ DataBus : 8 bit địa chỉ thấp và

Data đa hợp Ơû chu kỳ đầu tiên (T1) của chu kỳ máy là byte thấp của địa chỉ ô nhớ hoặc khối xuất nhập

Ơû hai chu kỳ tiếp theo là dữ liệu Cấu tạo ngõ ra 3 trạng thái : trạng thái High Z ở chế độ Hold, Halt và trong lúc Reset

Address Latch Enable : ở chu kỳ đầu của xung đồng

hồ ALE = 1 cho biết AD0  AD7 là bus địa chỉ  được dùng làm tín hiệu để điều khiển IC chốt địa chỉ hay để tách 8 bit địa chỉ thấp và dữ liệu

S0, S1, IO/M 0

Machine Cycle Status : ngõ ra cho biết trạng thái

hoạt động trong 1 chu kỳ máy của vi xử lý

IO/M\ S1 S0 Trạng thái

1 1 1 nhận yêu cầu ngắt

* 0 0 HALT (trạng thái dừng)

* X X HOLD

* X X RESET (*) trạng thái High Z (3 stated) (X) không xác định : unspecified

D

Read Control: Dùng để xác định vi xử lý đang thực

hiện lệnh đọc về từ bộ nhớ hoặc cổng vào ra, tác động mức thấp, cấu tạo ngõ ra 3 trạng thái : trạng thái tổng trở cao ở chế độ Hold, Halt và trong lúc Reset

R

Write Control : tác động mức thấp, khi có mức thấp

tác động vào W R thì sẽ xác định rằng vi xử lý đang thực hiện lệnh ghi data vào bộ nhớ hoặc cổng đã được xác định

Khi Ready ở mức cao trong 1 chu kỳ đọc hay viết thì nó sẽ cho biết bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi đã sẵn sàng gởi hoặc nhận dữ liệu Vi xử lý sẽ chờ nếu ngõ này ở mức thấp

Hold Acknowledge : xác nhận lệnh Hold Tín hiệu

này cho biết vi xử lý đã nhận được lệnh Hols và chấp nhận nhường Address bus và Data bus ở chu kỳ xung Clock tiếp theo Ngõ ra này sẽ trở lại mức thấp

khi không còn yêu cầu Hold Vi xử lý sẽ lấy lại Address bus và Data bus sau ½ chu kỳ xung Clock kể từ lúc ngõ ra HLDA ở mức thấp

Interrupt Request : đường yêu cầu ngắt

Dùng cho các yêu cầu ngắt thông dụng chung, vi xử lý sẽ nhận ra sau khi thực hiện xong 1 chỉ thị Nếu INTR được tác động thì thanh ghi con trỏ lệnh PC sẽ được ngăn không cho tăng nữa và 1 tín hiệu rả lời ngắt INTA\ được phát ra ngắt này có thể che được bằng phần mềm và không có hiệu lực trong lúc Reset hoặc trong khi vi xử lý đang thi hành 1 chương trình phục vụ ngắt

Interrupt Acknowledge : tín hiệu dùng để báo cho

thiết bị yêu cầu ngắt dùng tín hiệu INTR Khi ngõ ra

ở mức thấp thì cho biết vi xử lý đã chấp thuận yêu cầu ngắt và thiết bị yêu cầu ngắt hãy đặt lệnh lên data bus

RST 5.5; 6.5;

7.5

I

Restart Interrupts : đây là 3 đường yêu cầu ngắt có

mức độ ưu tiên cao hơn INTR được điều khiển bởi lệnh SIM RST 7.5 có thể kích bằng cạnh, RST 6.5 và 5.5 có thể kích bằng mức

RESET – IN I

Đường tín hiệu này dùng để đặt lại thanh ghi con trỏ (hay bộ đếm chương trình – program counter) về 0, đồng thời xóa các Flip – Flop cho phép ngắt, các FF xác nhận lệnh Hold (HLDA)

Bus dữ liệu, địa chỉ và các đường điều khiển sẽ ở trạng thái tổng trở cao (3 – stated) trong lúc Reset

Các thanh ghi bên trong của vi xử lý và các cờ trạng thái có thể bị thay đổi bởi Reset với kết quả không thể đoán trước được

RESET-OUT 0 Tín hiệu này dùng để báo rằng vi xử lý đang bị Reset Có thể dùng tín hiệu này để Reset hệ thống

Tín hiệu này đồng bộ với xung Clock của vi xử lý

X1, X2 I

X1, X2 được nối với thạch anh, mạch dao động LC,

RC để điều khiển mạch tạo xung Clock bên trong vi xử lý X1 có thể nối tới 1 nguồn xung Clock ngoài

Tần số ngõ vào sẽ bị chia đôi bởi mạch chia bên trong vi xử lý Tần số làm việc cực đại của ngõ vào tùy thuộc vào loại vi xử lý:

Max 6 MHz đối với 8085A

Max 10 MHz đối với 8085A – 2

CLK 0 Ngõ ra xung đồng hồ có tần số bằng phân nửa tín

hiệu ngõ vào tại X1, X2

Serial Input Data Line : ngõ vào dữ liệu nối tiếp Dữ

liệu ở trên ngõ vào này sẽ được nạp vào bit 7 của bộ tích lũy (Accumultor) khi có lệnh RIM

SOD 0 Serial Output Data Line : ngõ ra dữ liệu nối tiếp

Ngõ ra này sẽ được đặt hay xóa bởi lệnh RIM

VCC : Power + 5 volt supply

VSS : Ground

Tên Mức ưu tiên Địa chỉ ngắt (*) Tín hiệu tác động

(**) : địa chỉ ngắt phục vụ vào chỉ thị gọi ngắt

2 Cấu trúc bên trong và tập lệnh (xem phụ lục)

II IC CHỐT, ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ VÀ DỮ LIỆU CHO 8085 :

1 CHỐT TUYẾN ĐỊA CHỈ THẤP :

Trong một hệ thống vi xử lí dùng 8085, bắt buộc phải chốt (Latch)

tuyến địa chỉ thấp để giải đa hợp (demultiplex) tuyến AD7  AD0 thành hai

tuyến riêng biệt : tuyến địa chỉ thấp A7  A0 và tuyến dữ liệu D7  D0

Tuyến AD7  AD0 được kết nối như là ngõ vào đến mạch chốt

74LS573 Tín hiệu ALE được nối đến chân cho phép (G) của mạch chốt, tín

hiệu điều khiển ngõ ra (OC) của mạch chốt được nối đất (luôn chấp nhận)

Khi ALE ở mức cao, ngõ ra của mạch chốt thay đổi tùy theo dữ liệu

(địa chỉ) vào Khi ALE xuống thấp byte địa chỉ 05H được chốt cho đến khi có

ALE tiếp theo và ngõ ra của mạch chốt đại diện tuyến địa chỉ thấp A7  A0

cho 8085

ALE

AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7

Tuyến địa chỉthấp đã đượcchốt (giải đahợp)

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

Tuyến dữ liệuđã đượcgiải đa hợp

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Hình 3.2 : Sơ đồ mạch chốt tuyến địa chỉ thấp

Hình 3.2 trình bày toàn bộ tuyến địa chỉ A7  A0 và tuyến dữ liệu D7 

D0 sau hoạt động chốt

2 ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ CAO :

Mạch đệm (buffer) là một mạhc logi để khuếch đại dòng điện hoặc

công suất Mạch đệm về cơ bản được sử dụng để làm tăng khả năng lái

(driver) của một mạch logic

Hình 3.3, trình bày 74LS244, một mạch đệm 1 chiều (vì tuyến địa chỉ là

tuyến 1 chiều, hướng từ vi xử lí đến các thiết bị ngoại vi) để làm tăng khả

năng lái của tuyến địa chỉ cao Về cơ bản các tuyến của 8085 có thể cấp dòng

400 A(IOH = - 400 A) và rút dòng 2 mA (IOL = 2 mA) : chúng chỉ có thể lái

một tải logic TTL Mặc dù bên trong 8085 đã có các mạch đệm dữ liệu và địa

chỉ nhưng theo khuyến cáo của các nhà chế tạo, một hệ thống vi xử lí có từ 10

thành phần trở lên nên dùng các mạch đệm

Mạch 74LS244 có khả năng cấp dòng 15 mA và rút dòng 24 mA

3 ĐỆM TUYẾN DỮ LIỆU :

Hình 3.3, cũng trình bày 74LS245, một mạch đệm 2 chiều để làm tăng

khả năng lái của tuyến dữ liệu 74LS245 có thể rút dòng 24 mA và cấp dòng

15 mA 74LS245 có 8 đường dữ liệu 2 chiều : hướn của dòng dữ liệu được xác

định bởi chân điều khiển hướng (DIR)

Tuyến địa chỉ cao của hệ thống (đã được đệm)

74LS244

1A1 2 1A2 4 1A3 6 1A4 8 2A1 11 2A2 13 2A3 15 2A4 17

1G 1 2G 19

1Y1 181Y2 161Y3 141Y4 122Y1 92Y2 72Y3 52Y4 3

74LS245

A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6 7 A7 8 A8 9 G 19 DIR 1

B1 18B2 17B3 16B4 15B5 14B6 13B7 12B8 11

A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Hình 3.3 : Sơ đồ mạch đệm tuyến địa chỉ cao và tuyến dữ liệu

Hình 3.3, chứng tỏ rằng mạch đệm luôn được phép nhờ nối đất tín hiệu

G\ hướng của dòng dữ liệu được xác định bằng cách nối tín hiệu RD\ từ vi xử

lí đến tín hiệu DIR Khi vi xử lí ghi (Write) vào 1 ngoại vi, RD\ lên cao và

dòng dữ liệu từ vi xử lý đến các ngoại vi Khi vi xử lý đang đọc (Read) từ một

ngoại vi, RD\ xuống thấp và dòng dữ liệu hướng đến vi xử lí, tuyến địa chỉ

thấp không cần thiết phải được đệm trong hệ thống này (nếu đệm càng tốt) vì

trong bản thân mạch chốt 74LS573, dữ liệu địa chỉ đã được đệm rồi

Tuyến điều khiển, nếu có đệm thì cách thức thực hiện như là 1 tuyến

địa chỉ cao

Trong hệ thống vi xử lí, các ngoại vi được kết nối ở dạng song song

giữa tuyến địa chỉ, tuyến dữ liệu và tuyến điều khiển Vi xử lí chỉ thông tin

với một trong các thiết bị tại một thời điểm, khi đó phải cách li tất cả các

thiếtbị còn lại Việc sử dụng các mạch 3 trạng thái (Tri – State) sẽ giải quyết

được vấn đề này

III IC GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ :

Trong một hệ thống vi xử lý, ngoài các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi

xử lý còn phảo thông tin với các I/O ngoại vi (8253, 74LS573, 8279 ….) để vi

xử lý hiểu rằng, nó đang hay cần thông tin với bộ nhớ nào (ROM hay RAM),

hoặc với I/O nào và với phần tử nào trong một thiết bị (ô nhớ nào, thanh ghi

nào, trạng thái, điều khiển hay thanh ghi dữ liệu) Bắt buộc, vấn đề giải mã

địa chỉ phải được thực thi

 Các phương pháp giải mã địa chỉ :

Có tất cả 3 phương pháp để giải mã địa chỉ :

1 Giải mã địa chỉ từng phần (Partial Address Decoding)

2 Giải mã địa chỉ toàn phần (Full Address Decoding)

3 Giải mã địa chỉ theo khối (Block Address Decoding)

Có nhiều kĩ thuật khác nhau để thực hiện 1 trong 3 phương pháp trên :

(1) Giải mã địa chỉ dùng logic ngẫu nhiên (Address Decoding using

Random Logic)

(2) Giải mã địa chỉ dùng các bộ giải mã m đường sang n đường

(Address Decoding Using m – line to n – line decoders)

(3) Giải mã địa chỉ bằng PROM (Address Decoding with PROM)

(4) Giải mã địa chỉ dùng dãy logic lập trình PLA

Các kỹ thuật giải mã nêu trên đều có ưu điểm và những hạn chế riêng

của nó Tuỳ theo điều kiện thực tế mà chọn phương pháp thích hợp

Các kĩ thuật này đều có thể áp dụng cho bộ nhớ và I/O ngoại vi

Đối với đề tài này, nhóm sinh viên nghiên cứu, chọn lựa phương pháp

giải mã địa chỉ dùng bộ giải mã m đường sang n đường Cụ thể trong đề tài

dùng IC 74LS138 giải mãû 3 đường sang 8 đường

Sơ đồ chân và sơ đồ Logic của IC 74LS138 (xem phần phụ lục)

IV IC GIẢI MÃ HIỂN THỊ 8279 :

1 Sơ đồ chân và các tín hiệu vào/ ra :

8279 là IC được chế tạo để lập trình quét và hiển thị led 7 đoạn khi

dùng với vi xử lý của Intel 8279 có thể giao tiếp với 64 phím từ ma trận phím

cũng như có thể giao tiếp với 1 mảng cảm biến hay phím dò như hiệu ứng

Hall

Bàn phím có thể hoạt động ở 2 chế độ (2 key lockout) khóa ngoài 2

phím hoặc xoay vòng N phím (N key Rollover) Sự gõ phím được giải nảy và

mã phím sẽ được lưu vào bộ nhớ FIFO bên trong 8279 có 8 ô nhớ FIFO (First

in – First out) dùng để lưu trữ mã phím Khi đã lưu trữ hết mã của 8 phím thì

nếu có phím được tác động thì mã của phím đó sẽ được ghi đè lên ô nhớ đầu

của bộ nhớ FIFO Mỗi lần gõ phím sẽ tạo ra 1 tín hiệu ngắt báo cho vi xử lý

biết Phần hiển thị cung cấp tín hiệu quét hiển thị cho led hay các loại hiển thị

phổ biến khác

Chữ và số hiển thị dưới dạng led chỉ thể hiện ở dạng cơ bản

8279 có 16 ô nhớ hiển thị RAM 8 bit, 16 ô nhớ này cũng có thể xây

dựng thàng 2 tổ hợp 16x4 phím Phần hiển thị có thể khởi tạo ở dạng ghi phải

hoặc ghi trái (Left – Right Entry) Có thể đọc hay ghi lên bộ nhớ RAM hiển

thị và địa chỉ hiển thị có thể tăng 1 cách tự động

I/O I I I I I I

I I I

O O

O O O

Data Bus (Bidirectional) DB0-7

CLK RESET /CS /RD /WR A0 IRO SLO-3 RLO-7 SHIFT CN/ST OUT A0-3 OUT B0-3 /BD

Clock Input Reset Input Chip Select Read Input Write Input

Scan Line

Shift Input Control Strobe Input Display (A) Output Display (B) Outputs Blank Display Output

Buffer Address Interrupt Request Output Return Lines

/RD /RD /CS A0 Reset CLK

Scan

Display Data

Key Data SHIFT

RL0-7

Pin Names

Hình 3.4 : Sơ đồ chân và các tín hiệu vào/ra của 8279

IRQ

BD

CLK RESET DB0-DB7

Data Buffer

Control and Timing Registers

Timing and Control

Internal Data Bus (8)

Display

Address

Registers

16 x 8 Display RAM

8 x 8 FIFO/Sensor RAM

Keyboard Debounce and Control

OUT A0-A3 OUT B0-B3

Display Registers

RL0-RL7 CNTL/STB SHIFT

Return

Hình 3.5 : Sơ đồ khối của 8279

2 Lập trình và khởi tạo 8279 (xem phần phụ lục)

V IC ĐỊNH THỜI LẬP TRÌNH ĐƯỢC 8253 :

1 Giới thiệu 8253

8253 là một ngoại vi định thời gian lập trình được (Programmable

interval timer/counter) có chức năng tương tự như các bộ đếm và bộ định thời

được thiết kế bằng phần mềm

8253 là một thiết bị có 24 chân, dạng DIP, do Intel chế tạo, đòi hỏi

nguồn đơn + 5V Nó phát ra những trì hoãn thời gian chính xác và có thể được

sử dụng cho các ứng dụng như là đồng hồ thời gian thực, bộ đếm sự kiện, chia

tần số, mạch dao động one-shot, máy phát sóng vuông và máy phát dạng sóng

phức tạp

8253 chứa ba bộ đếm 16 bit có thể có thể khởi tạo hoạt động độc lập với

nhau Mỗi bộ đếm có thể khởi tạo hoạt động trong 6 chế độ mà 8253 có thể

thự hiện được Việc khởi tạo 8253 có thể thự hiện theo nhiều kiểu khá đơn

giản 8254 có sơ đồ chân và các chức năng tương thích với 8253 nhưng nó có

thể đọc trực tiếp dữ liệu của bộ đếm đang thực hiện mà không phải dùng lệnh

chốt đọc về như 8253, tần số hoạt động của 8254 cũng cao hơn nhiều Các bộ

đếm của 8253 có thể khởi tạo hoạt động ở chế độ đếm BCD hay đếm nhị

phân

2 Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và cách lập trình đối với 8253 :

(xem phần phụ lục.)

VI GIỚI THIỆU IC MT 8870:

MT8870 là một linh kiện ISO – CMOS bao gồm các mạch lọc và giải

mã cho sự ghi nhận một cặp tone (tần số chuẩn DTMS : Dual Tone Multi

Frequency) với đầu ra là mã 4 bit nhị phân Nó thích hợp cho các ứng dụng ở

các thiết bị điều khiển từ xa, hệ thống điện thoại nhậân số, tổng đài nội bộ

PABX, hệ thống thẻ tín dụng, máy tính cá nhân …

Sơ đồ chân :

- PIN 1(IN+) : Non –Investing op-amp, ngõ vào không đảo

- PIN 2 (IN-) : Investing op-amp, ngõ vào đảo

- PIN 3 (GS) : Gain Select ,giúp truy xuất ngõ ra của bộ khuếch đại vi sai

đầu cuối qua điện trở hồi tiếp

- PIN 4 (Vref) : Reference Voltage (ngõ ra) thông thường bằng VDD/2

- PIN 5 (INH) : Inhibit (ngõ vào) khi chân này ở mức logic cao thì không

nhận dạng được ký tự A, B, C ở ngõ ra (undelected)

- PIN 6 (PWDN) : Power down (ngõ vào), tác động mức cao Khi chân

này tác động thì sẽ cấm mạch dao động và IC 8870 họat động

- PIN 7 (OSC 1) : Clock gõ vào MHz

Hình 3.6 : sơ đồ chân MT8870

- PIN 8 (OSC 2) : Clock ngõ ra

- Nối hai chân 7 và chân 8 với thạch anh 3,58 MHz để tạo một mạch dao

động nội

- PIN 9 (Vss) : điện áp mass

- PIN 10 (TOE) : Three Stage Output Enable (ngõ vào), ngõ ra Q1 – Q4

hoạt động khi TOE ở mức cao

- PIN 11  14 : từ Q1  Q4 ngõ ra, khi TOE ở mức cao các chân này cung

cấp mã tương ứng với các cặp tone dò tìm được (theo bảng chức năng), khi

TOE ởù mức thấp dữ liệu ngõ ra ở trạng thái trở kháng cao

- PIN 15 (STD) : Delayed Steering (ngõ ra), ở mức cao khi gặp tần số

tone đã dược ghi nhận và gõ ra chốt thích hợp, trở về mức thấp khi điện áp

trên ST/ GT ngỏ hơn điện áp ngưỡng VTST

- PIN 16 (EST) : Early Steering (ngõ ra), chân này lên mức [1] khi bộ

thuật toán nhận được cặp tone và trở về mức [0] khi mất tone

- PIN 17 (ST/GT) : Steering Input /Guard tune output (ngõ ra), khi điện

áp VC lớn hơn VTST thì ST sẽ điều khiển dò tìm cặp tone và chốt ngõ ra

- PIN 18 (VDD) : điện áp cung cấp, thường là + 5V

Sơ đồ khối và chức năng :

2.1 Sơ đồ khối :(hình vẽ trang bên)

2.2 Chức năng :

IC thu tone MT 8870 bao gồm một bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm

bộ khuếch đại ) và một bộ tạo DTMF giúp cho việc tổng hợp đóùng ngắt tone

được chính xác

2.2.1 Cấu hình ngõ vào :

Thiết kế đầu vào của MT8870 cung cấp một bộ khuếch đại OPAMP

ngõ vào vi sai cũng như một ngõ vào VREF để điều chỉnh thiên áp cho đầu

vào tại VDD/2 Chân GS giúp nối ngõ ra bộ khuếch đại với ngõ vào qua một

điện trở ngòai để điều chỉnh độ lợi

2.2.2 Khối Dial tone filter:

Khối này sẽ tách tín hiệu tone thành nhóm tần số tháp và nhóm tần số

cao Thực hiện việc này nhờ 2 bộ lọc thông qua bậc 6 Một từ 697 HZ đến 941

HZ và một từ 1209 HZ đến 1633 HZ Cả hai nhóm tín hiệu này được biến đổi

thành xung vuông bởi bộ dò Zero Crossing

2.2.3 Khối High group filter và Low group filter :

- High group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số cao có băng thông từ 697

HZ đến 941 HZ

- Low group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số thấp có băng thông từ 1209

HZ đến 1633HZ

- Ngòai ra, có bộ Zero crossing detectors có nhiệm vụ dò mức không để

biến đổi tín hiệu thành xung vuông

Hình 3.7 : Sơ đồ khối MT8870 2.2.4 Khối Digital detection argorethm:

Khối này là bộ thuật tóan dùng kỹ thuật số để xác định tần số của các

tone đến và kiểm tra chúng tương ứng với tần số chuẩn DTMF Nhờ giải thuật

lấy trung bình phức tạp (complex averaging) giúp lọai trừ các tone giả tạo

thành do tiếng nói trong khi vẫn bảo đảm một khỏang biến động cho tone thực

do bị lệch Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai tone đúng thì đầu ra EST

(Early Steering) sẽ lên mức active (tác động ) Lúc không nhận được tín hiệu

tone thì ngõ ra EST sẽ ở mức Inactive (không tác động )

Group

Steering logic

process

Chip powe

Chip Bias

+

-

Zero Crossing Detectors

Code Converter And Latch

Digital Detection Argorith

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Trước khi thu nhậïn một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem

thời hằng của tín hiệu có đúng không Việc kiểm tra này được thực hiện bởi

một bộ RC mắc ngòai

Khi chân EST lên high (mức logic cao ) làm cho Vc tăng lên khi tụ xả

Khi mà chân Est vẩn còn high trong một thời đọan hợp lệ thì Vc tiến mức

ngưỡng VTST của logic Steering để nhận một cặp tone Điện thế VC chính là

điện thế ngõ vào ST/GT, do đó ngõ vào ST/GT có điện thế lớn hơn mức

ngưỡng VTST , điều này làm cho cặp tone được ghi nhận và 4 bit dữ liệu tương

ứng được đưa vào ngõ ra của bộ chốt Lúc đó chân EST cùng với chân ST/GT

vẫn tiếp tục ở mức cao Cuối cùng sau một thời gian trễ ngắn cho phép việc

chốt dữ liệu thực hiện xong thì chân STD của mạch Steering lên mức logic

cao báo hiệu rằng cặp tone đã được ghi nhận

Dữ liệu thu được sẽ đi ra 2 chiều (data bus) khi mạch Steering được

đọc Mạch Steering lại họat động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra

khoảng dừng giữa hai số quay Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua các tín hiệu quá

ngắn không hợp lệ lại vừa chấp nhận các khỏang ngắt quá nhỏ không thể coi

dừng giữa các số Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng steering

bằng mạch ngòai cho phép người thiết kế điều chỉnh họat động cho phù hợp

với các đòi hỏi khác nhau của ứng dụng

2.2.6 Điều chỉnh thời gian bảo vệ:

Thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính

xác là :

Tpec = tDD+ tGTP

- tDD : thời gian từ khi có cặp tone ổn định cho đến khi chân EST lên mức

logic cao , thời gian này là thời gian dò được cặp tone cố định

- tGTP : thời gian bảo vệ bảo đảm sự có mặt của cặp tone

- tpec : thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện

thời gian tối thiểu của sự xuất hiện giữa 2 cặp tone là :

tID = tDA +tGTA

- tDA : thời gian dò được sự mất cặp tone

- tGTA : thời gian bảo vệ cho việc xác định cặp tone bị mất

- tID : thời gian xuất hiện tối thiểu giữa 2 cặp tone

2.2.7 Mạch clock DTMF :

Mạch clock bên trong được sử dụng có tần số cộng hưởng là 3,579545

MHZ Một nhóm IC MT8870 có thể được nối với nhau dùng chung một dao

động thạch anh

VII GIỚI THIỆU BỘ NHỚ :

1 Bộ nhớ chỉ đọc (ROM 2764) :

Loại bộ nhớ này được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu cố định Trong lúc

hoạt động bình thường dữ liệu mới không thể nào ghi được vào ROM, dữ liệu

chỉ có thể đọc ra từ ROM

Đối với bộ nhớ ROM : dữ liệu lưu trữ trong ROM gắn liền với quá trình

chế tạo ROM Quá trình đưa dữ liệu vào ROM gọi là lập trình cho ROM

Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của ROM 2764 :

Bảng2 : Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2764 :

Program Verify VIL VIL VIH VPP VCC DOUT

2 Bộ nhớ RAM 6264 :

Ram là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên có nghĩa là bất kì ô nhớ nào cũng

dễ dàng truy xuất như những ô nhớ khác

Hình : sơ đồ chân ROM 2764

Ram được dùng để lưu trữ tạm thời các chương và dữ liệu, nội dung các

ô nhớ trong Ram thay đổi liên tục khi thực hiện chương trình Điều này đòi hỏi

chu kì đọc, ghi phải nhanh để Ram không làm giảm tốc độ hoạt động của hệ

thống

Khuyết điểm của Ram là dữ liệu lưu trữ trong Ram sẽ mất khi mất

nguồn cung cấp, điều này được cải thiện bằng nguồn pin dự phòng

Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của RAM 6264 :

Bảng 3 : Bảng trạng thái làm việc của RAM 6264

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN

BẰNG ĐIỆN THOẠI

I Ý TƯỞNG THIẾT KẾ :

Để đóng ngắt, điều khiển 1 thiết bị nào đó, ta có nhiều cách như : điều

khiển xa bằng vô tuyến, tia hồng ngoại,… Nhưng ý tưởng thiết kế này là dùng

chính đường truyền có sẵn của điện thoại để điều khiển Ưu điểm của việc

dùng điện thoại điều khiển là phạm vi điều khiển rộng, không bị hạn chế về

khoảng cách, hễ ở đâu có điện thoại là có thể điều khiển được

Từ nền tảng của các đề tài cùng tên ở khóa trước, nhóm sinh viênthực

hiện nghiên cứu và thấy đề tài này rất có tính khả thi nhưng vì còn rất nhiều

tiếu sót, chưa tận dụng và phát huy hết tác dụng của hệ thống điều khiển

Cũng như đề tài khóa trước chỉa mới nêu lên được một hệ thống điều khiển

mới phù hợp với sự phát triển mạnh mẽ của KHKT, chưa thể hiện được là 1

hệ thống có tính qui mô phù hợp với nhu cầu sử dụng trong việc điều khiển

thiết bị Nay nhóm sinh viên thực hiện đề tài này nhằm khắc phục những

thiếu sót với ý tưởng thiết kế như sau :

Để điều khiển, đầu tiên bấm số điện thoại cần gọi Sau 1 thời gian đổ

chuông nhất định, nếu không ai nhấc máy thì mạch sẽ đóng tải giả kết nối

thuê bao Lúc này người điều khiển không nghe thấy âm hiệu hồi chuông thì

bắt đầu thực hiện việc điều khiển theo thứ tự như sau :

Giai đoạn 1: - bấm mã mở máy (mật mã điều khiển) gồm 4 chữ số do

chính người điều khiển quy định trước

Trong giai đoạn này, nếu bấm sai mật mã mạch điều khiển sẽ báo âm hiệu

nhạc Còn nếu bấm đúng mật mã mạch điều khiển sẽ không báo âm hiệu và

sẵn sàng nhận lệnh điều khiển

Giai đoạn 2 : - Bấm mã chọn thiết bị cần điều khiển (gồm 8 thiết bị) :

số 1 chỉ thiết 1, số 2 chỉ thiết bị 2, …, số 8 chỉ thiết bị 8

Trong giai đoạn này, nếu bấm số 9 thì mạch sẽ tắt khẩn cấp thất cả 8

tải một lúc (trường hợp này chỉ nên sử dụng khi thật cần thiết khẩn cấp)

Nếu bấm mã từ 1  8 thì khi người điều khiển nhấn chọn thiết bị nào

mạch sẽ báo trạng thái hiện thời của thiết bị qua 2 âm hiệu khác nhau tương

ứng với trạng thái tắt/mở của thiết bị

Giai đoạn 3 : trong giai đoạn này, sau khi biết được trạng thái hiện thời

của thiết bị, người điều khiển sẽ thực hiện việc điều khiển thiết bị như mong

muốn theo 1 trong 3 kiểu sau :

+ Muốn tắt thiết bị : bấm mã 0

+ Muốn thiết bị làm việc không định thời gian (tải chỉ tắt khi có lệnh

tắt) : bấm mã 00

+ Muốn thiết bị làm việc có định thời gian thì bấm số tương ứng với

lượng thời gian muốn cài đặt

Sau khi điều khiển xong, người điều khiển gác máy điện thoại thì lúc

này không có lệnh điều khiển gởi đến mạch thì sau thời gian khoảng 30 giây

mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao

Như đã trình bày ở trên, muốn điều khiển thiết bị nào thì thiết bị đó

phải nối vào mạch điều khiển Do đó nảy sinh ra vấn đề là muốn điều khiển

thiết bị mà không cần phải dùng đến điện thoại để điều khiển thì sao? Để giải

quyết vấn đề này, nhóm sinh viên thực hiện thiết kế đề tài theo hướng như

sau

 Thiết kế hệ thống điều khiển qua điện thoại

 Thiết kế hệ thống điều khiển thông qua phím nhấn giống như bàn

phím điện thoại đặt tại chỗ mạch điều khiển Cách điều khiển cũng

giống như qua điện thoại

 Thiết kế phím nhấn điều khiển tại mỗi thiết bị để tiện trong việc

điều khiển thiết bị gồm 3 phím nhấn : On – Off – Tắt khẩn cấp

II SƠ ĐỒ KHỐI :

Nhận và giải mã

Khối vi xử lí trung tâm 8085 và bộ nhớ

Khối quét phím, giải mã và hiển thị

Khối kết nối thuê bao

Khối khuếch đại và báo âm hiệu nhạc

Cảm biến tín hiệu chuông Tip

Ring

Khối không định thời

Khối reset thiết bị Khối công

suất ngõ

ra

Khối định thời

Khối nguồn

Hình 3.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển

III 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 của thuê bao Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho máy điện thọai thuê

bao, thì khối này có nhiệm 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

Các tín hiệu khác như : tín điện thọai, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận,

hồi chuông không tác động đến khối này Mặt khác, khối cảm biến chuông

phải bảo đảm sự cách ly về điện vì tín hiệu chuông có mức điện áp cao từ 75

Vrms  90 Vrms trong khi ngõ ra 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 biết được tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm Khối

xử lý trung tâm điều khiển khối 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 vòng của thuê bao giảm

xuống thấp tạo nên động tác như có người nhấc máy để tổng đài cho thông

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 có xuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã

chúng ra thành 4 bit tương ứng 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 thì khối này có

nhiệm vụ giải mã thành 4 bit tương ứng Đồng thời mức logic của chân điều

khiển ngõ ra của khối này phải đưa ra một xung ở mức logic cao để tác động

đến khối xử lý trung tâm và 4 bit tương ứng đã giải mã được đưa đến khối

giải mã và hiển thị

4 Khuếch đại âm tần :

Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường

dây thọai vì vậy chúng được khuếch đại đủ lớn, 1 phần đưa ra loa, 1 phần tải

trên đường dây điện thọai để phản hồi về người điều khiển

5 Khối công suất ra :

Khi nhận được lệnh tắt – mở – định thời của khối xử lý trung tâm, thì

khối công suất sẽ kết nối tải Khối công suất có nhiệm vụ khuếch đại và

chuyển đổi mức điều khiển có dòng nhỏ thành tín hiệu điều khiển có dòng

điện lớn hơn để đóng ngắt được relay và kết nối tải

6 Khối quét phím, giải mã và hiển thị :

Khối này có nhiệm vụ quét phím, giải mã và hiển thị khi có phím bị tác

động Đồng thời khi khối vi xử lí trung tâm có tín hiệu tác động thì khối này

kết hợp với khối vi xử lý trung tâm giải mã và hiển thị dữ liệu điều khiển

7 Khối định thời :

Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc có định

được thời gian

8 Khối không định thời :

Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc không

định thời gian

9 Khối reset thiết bị :

Khối này nhận lệnh điều khiển tắt từng thiết bị hoặc tắt khẩn cấp đồng

loạt 8 thiết bị

10 Khối nguồn :

Khối nguồn đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện áp cho toàn mạch

Trong đó :

- nguồn +5V cung cấp cho các IC và relay đóng thuê bao

- Nguồn +12V cung cấp cho 8 relay 12VDC điều khiển thiết bị điện

IV 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 tổng đài cấp tín hiệu chuông 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 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 bộ đếm tín

hiệu chuông Sau khi khối cảm biến tín hiệu chuông nhận đủ số lần chuông

qui định sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao sẽ đóng

tải giả vào đường dây điện thoại lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông

và kết nối thông thoại cho 2 thuê bao