THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI

Trong đó tổng đài nội bộ là một hệ thống thông tin liên lạc cỡ nhỏ rất tiện lợi được sử dụng rỗng rãi trong đời sống như: trong gia đình, văn phòng, công ty vừa và nhỏ, trường học… Trong

NHẬN XÉT CỬA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

……….000……….



Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, Ngày….Tháng….Năm 2009

Giáo viên hướng dẫn

TÔ HOÀNG LỘC

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

……….000……….



Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, Ngày….Tháng….Năm 2009

Giáo viên phản biện TRƯƠNG HOÀNG HOA THÁM

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành ba năm học và thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp, chúng

em đã nhận được sự dạy dỗ tận tình và giúp đỡ về nhiều mặt của

các thầy cô Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng và đặc biệt là

các thầy cô Khoa Điện Tử- Tin Học Qua đó cung cấp cho em

những kiến thức quý báu về chuyên nghành như: điện tử, vi điều

khiển viễn thông… và là những yếu tố hành trang để em bước vào

những công việc thực tế sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Tô Hoàng Lộc đã tận tình

hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề

tài

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã

luôn giúp đỡ, động viên là chỗ dựa vững chắc cho chúng em trên

con đường học tập và hoàn thành đề tài này

Sinh Viên Thực Hiện Đề Tài : Phạm Văn Vui

Phan Long Toàn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong lịch sử phát triển của nhân loại, việc thông tin liên lạc luôn là một vấn đề được xã hội rất quan tâm Nhờ có hệ thống thông tin liên lạc điện thoại cố định, di động, hệ thống mạng internet mà ngày nay việc thông tin liên lạc của con người ngày càng trở nên linh hoạt và dễ dàng hơn rất nhiều

Có thể nói sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực viễn thông cùng với sự phát triển của tự động hóa đã và đang đem lại rất nhiều lợi ích cho con người và xã hội

Khi đời sống của con người ngày càng phát triển thì thông tin liên lạc là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống của mỗi chúng ta Trong đó mạng điện thoại

cố định là một phương thức liên lạc tiện lợi và rất phổ biến

Mạng điện thoại cố định (PSTN) là mạng điện đầu tiên và đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài Từ những tổng đài nhân công cho đến hệ thống tổng đài điện

tử Ngoài ra mạng điện thoại còn có nhiều loại tổng đài được phân cấp rõ ràng, cụ thể nhằm tiện lợi trong việc bảo trì, nâng cấp, lắp đặt Trong đó tổng đài nội bộ là một hệ thống thông tin liên lạc cỡ nhỏ rất tiện lợi được sử dụng rỗng rãi trong đời sống như: trong gia đình, văn phòng, công ty vừa và nhỏ, trường học…

Trong đề tài này chúng em đã thiết kế và thi công hoàn thành tổng đài nội bộ 4 thuê bao và 1 trung kế với đầy đủ chức năng và một số dịch vụ thường dùng của một tổng đài nội bộ

Thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên phần thiết kế và thi công của chúng

em sẽ còn nhiều sai sót, vì vậy chúng em rất mong sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của quý thầy cô và của bạn đọc để cuốn đồ án ngày càng hoàn thiện hơn

SVTH: Phạm Văn Vui

Phan Long Toàn

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn4

PHẦN A: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trong thời kỳ đất nước đi lên, công nghiệp hoá, hiện đại hóa đất nước, xã hội phải luôn trang bị cho mình một đội ngũ các nhà khoa học trẻ, năng động, sáng tạo…

mà lực lượng nòng cốt là thế hệ thanh niên, học sinh, sinh viên và khoa học công nghệ

là mục tiêu xuyên suốt trong quá trình đổi mới đất nước

Khi xã hội càng phát triển, nhu cầu về tin tức, thông tin liên lạc…là rất quan trọng Vì vậy ta cần phải nâng cao thông tin liên để nhanh chóng hội nhập với các nước phát triển trên thế giới

Với tình hình hiện tại trong nước thì việc ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trên thế giới để phục vụ cho những nhu cầu mà xã hội đặt ra là điều tất yếu, không tránh khỏi và càng phải được phát huy mạnh mẽ

Trước tình hình đó, chúng em chọn đề tài tốt nghiệp với nội dung : “Thiết Kế Và

Thi Công Tổng Đài Điện Thoại” được ra đời nhằm góp phần tập hợp lại những kiến

thức mà mình đã học ở trong trường và trong thực tế, qua đây cũng giúp em tích lũy được một phần kinh nghiệm trong việc tự mình nghiên cứu, thiết kế một mô hình mạng viễn thông nội bộ với chi phí tương đối thấp, phục vụ vừa đủ nhu cầu của người sử dụng…, nâng cao nhu cầu thông tin liên lạc trong nước, cũng như làm tài liệu tham khảo cho các bạn thanh niên, học sinh, sinh viên và những người quan tâm đến mạng viễn thông nội bộ

1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI:

Xét về khoa học công nghệ của các nước tiên tiến trên thế giới, họ đã sẵn sàng nền tảng về cơ sở vật chất, khoa học kỹ thuật, công nghệ, cũng như nhu cầu cuộc sống của người dân trên thế giới ngày càng cao…Nên các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu, sáng chế và cải tiến các sản phẩm khoa học kỹ thuật, người dân cũng sẵng sàng chịu chi phí cao để mua và sử dụng những thành quả đó, phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của mình

Ở Việt Nam, cơ sở vật chất và khoa học kỹ thuật-công nghệ còn hạn chế…Nên các sản phẩm khoa học công nghệ cũng xuất hiện hạn chế Để đáp ứng xu thế phát triển trên thế giới, cũng như để mở rộng quan hệ hợp tác và thu hút đầu tư của nước ngoài, đưa đất nước đi lên công nghiệp hoá, hiện đại hoá, Việt Nam phải nhập các thiết bị viễn thông từ các nước tiên tiến trên thế giới với chi phí khá cao mặc dù tính năng của

nó vượt xa nhu cầu đòi hỏi của nghành viễn thông nước ta, các tính năng còn lại trở nên xa xỉ đối với chúng ta

Vì vậy, việc nghiên cứu và cho ra đời một công trình khoa học do chính người Việt Nam tạo ra là điều hết sức cần thiết, đặc biệt là việc nghiên cứu về đề tài viễn thông , một nghành đang rất phát triển ở nước ta và trên thế giới Vì thế đề tài tốt nghiệp về viễn thông ra đời là một điều tất yếu, phù hợp với xu hướng phát triển của thời đại

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:

Đây là đề tài nghiên cứu nên chỉ giới hạn ở mức mô hình Vì vậy, số line thuê bao, line trung kế, cũng như mạch thu DTMF… đều có giới hạn Với mô hình thiết kế thì việc cho ra đời một hệ thống theo yêu cầu là điều tất yếu có thể làm được

Nội dung đề tài đi vào một số vấn đề cơ bản sau:

1 Thiết kế mô hình hệ thống tổng đài nội bộ (4 thuê bao, 1 trung kế, 1 mạch thu DTMF)

2 Thi công và hoàn thiện mô hình

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn6

Phát huy khả năng tư duy, sáng tạo trong việc định hướng khả năng ứng dụng những ý tưởng, công nghệ trên thế giới vào các lĩnh vực chuyên môn trong nước.

Hình thành thói quen, thái độ làm việc nghiêm túc theo đúng quy trình kỹ thuật

đã được vạch ra trong một thời gian hạn chế…

Là tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến nghành viễn thông

Trong đề tài này chúng em đã thiết kế và thi công hoàn thiện tổng đài nội bộ 4 thuê bao và 1 trung kế với một số dịch vụ thường dùng trong tổng đài nội bộ

Phần thiết kế và thi công của chúng em không thể tránh khỏi những sai sót, vì vậy chúng em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để cuốn đề tài này được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

Xuất phát từ đề tài đã được hạn chế trong thời gian, kinh phí, trình độ nên

Chúng em chọn đối tượng tổng đài nghiên cứu điển hình:

 Thiết kế mô hình hệ thống tổng đài nội bộ (4 thuê bao, 1 trung kế, 1 mạch thu DTMF )

 Thi công và hoàn thiện mô hình

2.2 CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU:

Bước 1: Thu thập tài liệu liên quan về điện thoại, tổng đài điện thoại, chuyển mạch… Bước 2: Lựa chọn, phân tích và tổng hợp những tài liệu liên quan có giá trị nhất Bươc 3: Tiến hành biên soạn đề cương và hoàn thiện nội dung theo giả thiết mà đề

cương đã đề ra (có thể bổ sung) Cụ thể nội dung có thể trình bày theo hướng sau:

 Nghiên Cứu Hệ Thống Tổng Đài

 Giới thiệu về tổng đài điện thoại

 Các âm hiệu và các tín hiệu

 Giới thiệu về máy điện thoại

 Tìm hiểu về datasheet của một số linh kiện trong mạch

 Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Tổng Đài Nội Bộ

 Sơ đồ khối của tổng đài

 Khối điều khiển trung tâm

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn8

 Thi Công Và Hoàn Thiện Mô Hình

 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp

 Sơ đồ mạch in

2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU:

2.3.1 Phương pháp sử dụng để thu thập tài liệu:

Thu thập, tham khảo, đọc, ghi chép, phân tích và tổng hợp những ý cần thiết, có liên quan trong các tài liệu đã chuẩn bị

2.3.2 Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu:

Sách, giáo trình, nhà sách, thư viện, vở ghi chép, máy vi tính, mạng viễn

thông Internet

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI

3.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI:

3.1.1 Định nghĩa:

Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (Calling side) đến thiết bị cuối (Called side)

3.1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng điện thoại :

Mạng điện thoại hiện nay được phân thành 5 cấp tổng đài:

 Cấp cao nhất gọi là tổng đài cấp 1

 Cấp thấp nhất goị là tổng đài cấp 5 (cấp cuối)

Tổng đài cấp 5 là tổng đài được kết nối với thuê bao và có thể thiết kế được 10000 đường dây thuê bao

Một vùng nếu có 10000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phân biệt như sau:

 Phân biệt mã vùng

 Phân biệt đài cuối

 Phân biệt thuê bao

Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ trở kháng khoảng

600 Ω

Tổng đài cuối sẽ được cung cấp cho thuê bao một điện áp 48VDC

Hai dây dẫn được nối với jack cắm

 Lõi giữa gọi là Tip (+)

 Lõi bọc gọi là Ring (-)

 Vỏ ngoài gọi là Sleeve

Khi thuê bao nhấc máy tổ hợp, khi đó các tiếp điểm sẽ đóng tạo ra dòng chạy trong thuê bao là 20mA DC và áp rơi trên Tip và Ring còn +12VDC

Một người sử dụng đầu cuối thuê bao nhà riêng hoặc thuê bao công sở trực tiếp nối đến tổng đài cuối (nội hạt), còn gọi là tổng đài lớp 5 hoặc trung tâm điện thoại nội hạt

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn10

CO (Central Office) Các người sử dụng đầu cuối thuê bao thường được kết nối CO qua đôi dây xoắn đôi, gọi là đường dây thuê bao (Tip-Ring).

Các trạm cấp 4 (tổng đài đường dài) có thể đáp ứng hai chức năng: chuyển mạch đường dài, tổng đài cấp 4 là phần của mạng đường dài, nói cách khác, tổng đài cấp 4

có thể hoạt động như một chuyển mạch chuyển tiếp để nối các tổng đài cấp 5 Khi có

đủ lưu lượng thông tin giữa các tổng đài chuyển tiếp nội hạt cũng có thể chuyển mạch điều khiển lưu lượng vượt tràn trên các trung kế trực tiếp giữa các tổng đài đầu cuối

3.2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔNG ĐÀI:

3.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CƠ BẢN CỦA TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI:

3.2.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHỐI:

1.Khối điều khiển trung tâm (KĐK) :

Khi thuê bao nhấc máy, KĐK sẽ nhận biết được thông qua khối giao tiếp thuê bao Khối này sẽ kiểm tra thuê bao và phát tín hiệu cho khối báo hiệu phát tone mời gọi nếu phù hợp Khi thuê bao nhấn số gọi nó sẽ lưu lại và kiểm tra thuê bao bị gọi có phù hợp hay không Thuê bao bị gọi là một số phù hợp thì KĐK sẽ phát tín hiệu yêu cầu khối báo hiệu phát tone chờ đối với thuê bao gọi đồng thời tổng đài thì sẽ phát tín hiệu điều

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn12

Hình 1.6: Sơ đồ khối của tổng đài

khiển để đỗ chuông đối với thuê bao bị gọi Khi thuê bao bị gọi nhấc máy KĐK sẽ phát lệnh yêu cầu kết nối đến khối chuyển mạch và sau đó là thời gian đàm thoại giữa hai thuê bao Khi một trong hai thuê bao gác máy KĐK sẽ phát tone bận đến thuê bao còn lại, đồng thời giải phóng vùng nhớ cho thuê bao đã gác máy Vùng nhớ của thuê bao còn lại cũng được giải phóng khi nó gác máy.

Ngoài khối thuê bao, khối điều khiển còn nhận và xử lí các thông tin từ các đường dây trung kế đưa vào từ khối giao tiếp trung kế; đồng thời báo hiệu và gửi thông tin cuộc gọi đến tổng đài quản lý thuê bao bị gọi thông qua một hoặc vài tổng đài cấp cao hơn

2.Khối âm hiệu:

Thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng cuộc gọi Các thông tin này được trao đổi với các hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi (quá trình tìm chọn và thiết lập, giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi) Việc phát các thông tin báo hiệu của khối sẽ được thực hiện theo lệnh điều khiển của khối điều khiển trung tâm

 Báo hiệu thuê bao tới tổng đài:

Bao gồm những thông tin đặc trưng báo hiệu cho các trạng thái:

 Nhấc tổ hợp – hook off

 Đặt tổ hợp – hook on

 Báo hiệu tổng đài tới thuê bao:

Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau:

 âm mời quay số

 âm báo bận

 âm chờ

 hồi âm chuông (tần số 25 Hz, nguồn cấp 90 Vrms)

3.Khối chuyển mạch:

Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì khi có lệnh từ bộ điều khiển Tấc cả các tín hiệu thoại giữa hai thuê bao hoặc các tín hiệu báo hiệu đều qua các đường vào ra của khối chuyển mạch

4.Khối giao tiếp thuê bao:

Các đường dây điện thoại vòng cục bộ sẽ gắn trực tiếp vào khối này Khối này sẽ cung cấp dòng một chiều trên đường dây thuê bao khi nhấc máy Do đó tín hiệu thoại được chuyển đổi thành tín hiệu điện là dòng điện biến thiên trên đường dây Các tác động như nhấc máy, gác máy đều được nhận biết thông qua bộ giao tiếp thuê bao Ngoài ra, việc kết nối hay hủy bỏ kết nối giữa hai thuê bao đều thông qua khối giao tiếp thuê bao Tóm lại khối giao tiếp thuê bao có chức năng chính là chuyển đổi tín hiệu điện trên đường dây thuê bao thành tín hiệu điện phù hợp để nhận biết và xử lí

5.Khối giao tiếp trung kế:

Khối giao tiếp trung kế là khối giao tiếp giữa các đường dây trung kế với tổng đài,

có chức năng chuyển đổi tín hiệu điện trên các đường dây trung kế thành các tín hiệu điện phù hợp để nhận biết và xử ly

6.Khối tạo chuông:

Là tín hiệu chuông để cấp cho thuê bao khi cần Thực chất là tín hiệu của điện thoại khi cung cấp nguồn điện xoay chiều 75  90Vrms Hoặc đối với một số điện thoại trước kia thì ta phải cung cấp mạch điện tạo chuông riêng

Là bộ nguồn DC với các mức điện áp khác nhau có transistor nâng dòng, để cung cấp nguồn cho các khối trong tổng đài hoạt động.

3.2.2 CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI:

Cho đến nay, mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nó được phát minh ra, các chức năng cơ bản của nó như: xác định thuê bao gọi và thuê bao bị gọi, kết nối thuê bao gọi với thuê bao bị gọi và sau đó tiến hành phục hồi trạng thái ban đầu khi cuộc gọi đã hoàn tất Hệ thống tổng đài bằng nhân công tiến hành qúa trình này bằng tay, trong khi hệ thống tổng đài tự động thực hiện các quá trình này một cách tự động Cụ thể các cuộc gọi được phát ra và hoàn thành thông qua tổng đài gồm các bước sau:

- Nhận dạng thuê bao gọi: xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó được nối

với mạch điều khiển

- Tiếp nhận số được quay: khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu nghe

thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyển số điện thoại của thuê bao bị gọi Hệ tổng đài thực hiện các chức năng này

- Kết nối cuộc gọi: khi các số quay được ghi lại, thuê bao bị gọi đã được xác định, hệ

thống tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau

đó chọn một đường rỗi trong số đó Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì một đường gọi nội hạt được sử dụng

- Chuyển thông tin điều khiển: khi được nối tới tổng đài của thuê bao bị gọi hay tổng

đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông tin cần thiết như số thuê bao bị gọi

- Kết nối trung chuyển: trong trường hợp tổng đài được nối đến là tổng đài trung

chuyển, trên dây được nhấc lại để nối với trạm cuối và sau đó thông tin như số thuê bao bị gọi được truyền đi

- Kết nối tại trạm cuối: khi trạm cuối được đánh giá là trâm nội hạt dựa trên số thuê

bao bị gọi được truyền đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi được tiến hành Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường trung kế được chọn để kết nối các cuộc gọi

- Truyền tín hiệu chuông: để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuông được truyền và chờ

cho đến khi có trả lời từ thuê bao bị gọi Khi trả lời, tín hiệu chuông bị ngắt và trạng thái được chuyển thành trạng thái máy bận

- Tính cước: tổng đài chủ gọi xác định câu trả lời của thêu bao bị gọi và nếu cần thiết

bắt dầu tính toán giá trị cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi

- Truyền tín hiệu báo bận: khi tất cả các đường trung kế đều đã bị chiếm theo các

bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao chủ gọi

- Hồi phục hệ thống: trạng thái này được xác định khi cuộc gọi kết thúc Sau đó tất cả

các đường nối đều được giải phóng

Như vậy, các bước cơ bản của hệ thống tổng đài tiến hành để xử lý các cuộc gọi

đã được trình bày ngắn gọn Trong hệ thống tổng đài điện tử, nhiều đặc tính dịch vụ mới được thêm vào cùng với các chức năng trên

Do đó, các điểm cơ bản sau đây phải được xem xét khi thiết kế các chức năng này:

 Tiêu chuẩn truyền dẫn: mục đích đầu tiên cho việc đấu nối điện thoại là truyền

tiếng nói và theo đó là một chỉ tiêu của việc truyền dẫn để đáp ứng chất lượng gọi phải được xác định bằng cách xem xét sự mất mát khi truyền, độ rộng dãi tần số truyền dẫn

và tạp âm

 Tiêu chuẩn kết nối: điều này liên quan đến vấn đề dịch vụ đấu nối cho các thuê

bao Nghĩa là đó là chỉ tiêu về các yêu cầu đối với cá thiết bị tổng đài và các đường truyền dẫn nhằm bảo đảm chất lượng kết nối tốt Nhằm mục đích này, một mạng lưới

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn16

tuyến tính linh hoạt có khả năng xử lý truyền thông có hiệu quả với tỷ lệ cuộc gọi bị mất ít nhất phải được lập ra.

 Độ tin cậy: các thao tác điều khiển phải được tiến hành phù hợp, đặc biệt các lỗi

xuất hiện trong hệ thống với những chức năng điều khiển tập trung có thể gặp phải hậu quả nghiêm trọng trong thao tác hệ thống Theo đó, hệ thống phải có được chức năng sửa chữa và bảo dưỡng hữu hiệu bao gồm việc chuẩn đoán lỗi, tìm và sửa chữa

 Độ linh hoạt: số lượng các cuộc gọi có thể xử lý thông qua các hệ thống tổng đài

đã tăng lên rất nhiều và nhu cầu nâng cấp các chức năng hiện nay đã tăng lên Do đó,

hệ thống phải đủ linh hoạt để mở rộng và sửa đổi được

 Tính kinh tế: do các hệ thống tổng đài điện thoại là cơ sở cho việc truyền thông đại

chúng nên chúng phải có hiệu quả về chi phí và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng cao

Căn cứ vào các yếu tố trên, một số tổng đài tự động đã được triển khai và lắp đặt kể từ khi nó được đưa vào hoạt động lần đầu tiên

3.3 PHÂN LOẠI TỔNG ĐÀI :

3.3.1 PHÂN LOẠI THEO CÔNG NGHỆ:

Khi đời sống xã hội phát triển, nhu cầu của con người cũng ngày càng tăng, vì thế tổng đài điện thoại cũng ngày cáng phát triển để đáp ứng nhu cầu người sử dụng

a Tổng đài nhân công:

Đây là loại tổng đài đầu tiên trong lịch sử phát triển của hệ thống thông tin liên lạc Tổng đài được vận hành chủ yếu dựa vào sức người Điện thoại viên sẽ nhận biết nhu cầu thông thoại bằng tín hiệu đèn báo Và thực hiện thông thoại cho hai thuê bao theo cầu bằng phích cắm

 Nhược điểm :

- Tốn nhiều công sức

- Thời gian kết nối lâu

- Thời gian kết nối nhanh, chính xác.

- Dung lượng tăng

- Giảm nhẹ công việc cho điện thoại viên

 Nhược điểm:

- Thiết bị cồng kềnh

- Tiêu tốn nhiều nhân lực cho việc vận hành thiết bị

- Điều khiển kết nối phức tạp

Để khắc phục những nhược điểm trên, sau đó tổng đài điện tử ra đời

 Tổng đài điện tử : Sử dụng các bộ chuyển mạch bằng bán dẫn thay thế chuyển mạch bằng cơ khí làm cho kích thước tổng đài gọn hơn rất nhiều, thời gian kết nối nhanh, ít tốn nhân lực và có thể tăng dung lượng với số thuê bao lớn

Có 2 loại :

- Tổng đài số: Chuyển mạch cho tín hiệu số, có dung lượng lớn

- Tổng đài Analog: chuyển mạch cho tín hiệu Analog, tín hiệu thoại trung thực hơn tổng đài số, dung lượng khuyến cáo giới hạn ở 128 thuê bao

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn18

3.3.2 PHÂN LOẠI THEO CẤU TRÚC MẠNG ĐIỆN THOẠI:

Gồm các loại tổng đài sau:

- Tổng đài cơ quan PABX (Private Automatic Branch Exchange): Được sử dụng trong các cơ quan khách sạn và chỉ dùng trung kế CO_Line

- Tổng đài nông thôn RE (Rural Exchange): Được sử dụng ở các xã, khu đông dân cư, chợ…Và có thể sử dụng các loại trung kế

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

có thể sử dụng 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 và chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước

- Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gate Way Exchange): Dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi quốc tế

3.4 CÁC LOẠI TRUNG KẾ SỬ DỤNG TRONG TỔNG ĐÀI:

Trung kế là đường liên lạc giữa hai tổng đài Có các loại trung kế sau:

 Trung kế CO_LINE (Central Office Line):

- Kết nối trên hai dây cáp

- Sử dụng đường dây thuê bao của tổng đài khác làm trung kế của tổng đài mình

- Có chức năng như một máy điện thoại (nhận chuông, quay số)

 Trung kế tự động hai chiều E&M (Ear and Mouth Trunk)

- Kết nối trên bốn dây cáp

- Hai dây dành cho tín hiệu thoại

- Một dây để phát tín hiệu trao đổi

- Một dây để thu tín hiệu trao đổi

- Các tín hiệu trao đổi gồm: Quay số, xác nhận, thiết lập cuộc gọi, tính cước…

 Trung kế số (Digital Trunk):

- Tín hiệu thoại và tín hiệu trao đổi giữa hai tổng đài là tín hiệu số

3.5 CÁC ÂM HIỆU VÀ TÍN HIỆU CHUÔNG BÁO :

Các âm hiệu (Tone): Là các tín hiệu âm thanh mà tổng đài gởi đến cho các thuê bao để thông báo tình trạng hoạt động của tổng đài Một tổng đài phải có các âm hiệu

cơ bản sau:

3.5.1 ÂM HIỆU MỜI QUAY SỐ (DIAL TONE):

Âm hiệu này báo cho thuê bao biết tổng đài sẵn sàng nhận số quay từ thuê bao

Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp là liên

tục, méo hài < 1%, biên độ 1÷ 5V

3.5.2 ÂM HIỆU BÁO BẬN (BUSY TONE):

Âm hiệu này được tổng đài báo cho thuê bao gọi biết thuê bao bị gọi đang bận, trung kế bận, hết thời gian quay số…

Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp 0.5s có, 0.5s không, méo hài < 1%

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn20

Hình 1.7: Dạng sóng âm hiệu mời quay số (Dial Tone)

3.5.3 ÂM HIỆU HỒI ÂM CHUÔNG (RING BACK TONE):

Khi thuê bao gọi quay số,nếu thuê bao bị gọi rỗi tổng đài sẽ đổ chuông cho thuê bao bị gọi và cấp hồi âm chuông cho thuê bao gọi , âm hiệu này có tần số f = 425 ± 25

Hz, cùng nhịp với dòng chuông ( 1s có, 2s không)

3.5.4 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 ÷ 25 Hz, điện áp từ 75 ÷ 90 VRMS Thông thường ta chỉ cung cấp trực tiếp điện áp AC 75 ÷ 90 Vrms là chuông kêu Với ngắt nhịp 1s có và 2s không

Hình 1.9: Dạng sóng âm hiệu hồi âm chuông Hình 1.8: Dạng sóng âm hiệu báo bận (Busy Tone)

Hình 1.10: Dạng sóng tín hiệu chuông

3.6 CHUYỂN MẠCH TỔNG ĐÀI:

3.6.1 CHUYỂN MẠCH KHÔNG GIAN:

Chuyển mạch không gian là chuyển mạch mà trong đó các đường dẫn tín hiệu được phân chia một cách riêng biệt từ đầu vào đến đầu ra

Chuyển mạch không gian có chức năng vận chuyển tín hiệu từ đầu vào sang một đầu ra nào đó Thông tin ở đây được vận chuyển một cách vật lý từ các port ngõ vào sang các port ngõ ra của hệ thống gồm có :

- Chuyển mạch point to point ( điểm nối điểm):

Là chuyển mạch không gian trong đó tín hiệu được truyền từ một giao điểm vật lý này đến giao điểm vất lý khác

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn22

abcd

wxyz

Chuyển mạch không gian

1

32

4

4

12

3

\

Hình 1.11: Sơ đồ khối của chuyển mạch không gian

1234

3241

Chuyển mạch Point to multi point (điểm nối đa điểm):

Là chuyển mạch không gian dạng rỗng trong đó tín hiệu được phân phát từ một đầu vào đến hai hay nhiều đầu ra

3.6.2 CHUYỂN MẠCH THỜI GIAN:

Chuyển mạch thời gian là tạo ra các khe thời gian được sắp xếp và điều khiển

để chuyển tín hiệu từ đầu vào đến đầu ra mong muốn Trong chuyển mạch thời gian có hai bộ nhớ là bộ nhớ thông tin và bộ nhớ điều khiển

- Bộ nhớ thông tin: Là thông tin của các khe thời gian ở ngõ vào sẽ được ghi tuần tự vào trong các ô nhớ thông tin

- Bộ nhớ điều khiển: Thông tin được đọc ra ở các khe thời gian ngõ ra sẽ theo trật tự từ nội dung ô nhớ điều khiển

Trong chuyển mạch thời gian, thời gian trễ ít nhất là một khe thời gian (125µs) 

và nhiều nhất là n-1 khe thời gian, với n là số khe thời gian của một khung

3.6.2 KẾT HỢP CHUYỂN MẠCH KHÔNG GIAN VÀ CHUYỂN MẠCH

THỜI GIAN:

Hình 1.12: Chuyển mạch không gian point to ponit

1234Hình 1.13: chuyển mạch không gian Point to Multi point

Nếu chỉ sử dụng chuyển mạch không gian hoặc chuyển mạch thời gian một cách đơn lẻ thì sẽ không đáp ứng được đối với những bộ chuyển mạch dung lượng lớn,

Vì vậy phải dùng kết hợp chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian

Các phương pháp chuyển mạch kết hợp không gian và thời gian thường gặp như : TST, STS,TSST,SSTSS…

3.7 PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ CÁC THUÊ BAO:

- Nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy: tổng đài nhận dạng trạng thái của thuê bao thông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây Bình thường thuê bao ở trạng thái gác máy thì tổng trở đường dây vô cùng lớn ( hở mạch) Khi thuê bao nhấc máy (offhook) điện trở mạch vòng còn 150Ω-1500Ω ( thường là 600Ω đó là tổng trở , vào của điện thoại) Tổng đài nhận biết sự thay đổi này thông qua bộ cảm biến trạng thái đường dây thuê bao

- Khi thuê bao nhấc máy thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu Dial tone trên đường dây đến thuê bao, chỉ khi nhận được tín hiệu này thì thuê bao mới được quay số, có thể quay số dưới dạng DTMF hoặc PULSE

- Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm trong tập thể số thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gị nội đài Ngược lại nó phục vụ cuộc gọi liên đài thông qua trung kế, nếu số đầu là mã dịch vụ thì tổng đài sẽ thực hiện các chức năng đặc biệt để phục vụ cho thuê bao

- Nếu thuê bao bị gọi đang thông thoại hoặc các đường dây trung kế bị bận thì tổng đài cấp tín hiệu Busy tone ngược về cho thuê bao gọi

- Khi thuê bao gọi nhấc máy thì tổng đài iết tín hiệu này và cắt dòng chuông kịp thời để tránh hư hao cho thuê bao, đồng thời cát Ring_back tone của thuê bao gọi và kết nối thông thoại cho hai thuê bao

- Khi hai thuê bao đang thông thoại mà có một thuê bao gác máy, thì tổng đài sẽ ngắt thông thoại 2 thuê bao và cấp Busy tone cho thuê bao còn lại, giải tỏa các thiết bị

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn24

phục vụ thông thoại Khi thuê bao còn lại gác máy tổng đài ngắt Busy tone và kết thúc chương trình phục vụ thuê bao

3.8 NHỮNG DỊCH VỤ LỢI ÍCH MỚI CỦA TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ :

+ Lặp cuộc gọi (gọi lại)

+ Tiếp nhận cuộc gọi dạng thông báo

+ Đánh thức tự động

+ Đường dây nóng (hot line)

+ Khoá thiết bị

+ Tính cước tại nhà

+ Lập hoá đơn tức thời

+ Tính cước cho thuê bao bị gọi

+ Miễn cước

+ Điện thoại 3 bên (Điện thoại hội nghị)

+ Dịch vụ “Thông báo vắng nhà”

+ Dịch vụ “Truy tìm số máy gọi đến “ thông qua hệ thống tính cước tự động…

3.9 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI:

3.9.1 NGUYÊN LÝ MÁY ĐIỆN THOẠI:

Thông tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nói từ nơi này đến nơi khác, bằng dòng điện qua máy điện thoại Máy điện thoại là thiếp bị đầu cuối của mạng thông tin điện thoại

3.9.1.1 Sơ đồ mạch điện thoại: Mạch điện thoại đơn giản gồm:

- Ống nói

- Ống nghe

- Nguồn điện

- Đường dây

Hình 1.14: Nguyên lý thông tin điện thoại

3.9.1.2 Nguyên lý mạch điện thoại:

Khi ta nói trước ống nói của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nói sẽ tác động vào màng rung của ống nói làm cho ống nói thay đổi, xuất hiện dòng điện biến đổi tương ứng trong mạch Dòng điện biến đổi này được truyền qua đường dây tới ống nghe của máy đối phương, làm cho màng rung của ống nghe dao động, lớp không khí trước màng rung dao động theo, phát ra âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự

3.9.2 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI:

- Khi thu phát tín hiệu chuông thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời đường điện, trên đường dây chỉ có dòng tín hiệu chuông

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn26

Sóng âm thanhống nghe

ống nóiSóng âm thanh

Nguồn

Đường dây

- Khi đàm thoại, bộ phận phát và tiếp nhận tín hiệu chuông phải tách ra khỏi đường điện, trên đường dây chỉ có dòng điện điện thoại.

- Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được tín hiệu chuông từ tổng đài đưa tới

- Trạng thái nghỉ, máy thường trực đón nhận tín hiệu chuông của tổng đài.Ngoài ra máy cần phải chế tạo ngắn gọn, nhẹ, đơn giản, bền, đẹp, tiện lợi cho mọi người sử dụng

3.9.3 NHỮNG CHỨC NĂNG CƠ BẢN CŨA MÁY ĐIỆN THOẠI:

- Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng điện thoại biết tổng đài sẵn sàng tiếp nhận hoặc chưa tiếp nhận cuộc gọi đó bằng các âm hiệu: Tone mời quay số, tone báo bận

- Phát mã số của thuê bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi

ấn phím số … trên máy điện thoại

- Thông báo cho người sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn biến việc kết nối mạch bằng các âm hiệu hồi âm chuông, âm báo bận

- Báo hiệu bằng chuông kêu, tín hiệu nhạc, tiếng ve kêu … Cho thuê bao

bị gọi biết là có người đang gọi mình

- Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát sang máy đối phương và chuyển tín hiệu điện từ máy đối phương tới thành âm thanh

- Báo hiệu cuộc gọi kết thúc

- Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiến keng, tiếng clíc hi phát xung số

- Tự động điều chỉnh âm lượng và phối hợp trở kháng với đường dây.Một số các chức năng khác: Có hệ thống vi xử lý, hệ thống ghi âm, màn hình và các hệ thống hỗ trợ truyền dẫn làm cho máy có rất nhiều dịch vụ rất tiện lợi như:

- Chuyển tín hiệu tính cước đến tổng đài

- Gọi rút ngắn địa chỉ

- Nhớ số thuê bao đặc biệt.

- Tự gọi lại…

3.9.4 PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN THOẠI:

Là một thiết bị đầu cuối (terminal – equipment), có các chức năng:

- Chuyển đổi qua lại giữa tiếng nói và dòng điện truyền trên dây dẫn

- Gởi các số quay đến tổng đài xử lý

- Nhận các tín hiệu gọi từ đối phương gởi đến (chuông kêu)

- Quay lại số máy gọi sau cùng (redial)

- Ghi âm cuộc đàm thoại đang diễn ra

- Cài đặt bức điện thông báo đến người gọi (Trong trường hợp vắng nhà)

- Lưu trữ số điện thoại đối phương vào bộ nhớ

- Giữ cuộc đàm thoại và phát tín hiệu chờ (tín hiệu nhạc)

Máy điện thoại có thể phân làm 02 loại chính như sau:

a Máy điện thoại cơ điện:

Là loại máy dùng đĩa quay số, với loại máy này chức năng cung cấp dịch vụ bị giới hạn Nó có khả năng đàm thoại, quay số, nhận chuông mà không có các chức năng như kể trên

b Máy điện thoại điện tử:

Là loại máy dùng nút ấn để gọi số Với loại máy này cung cấp được nhiều chức năng phục vụ hơn, được dùng rộng rãi hiện nay và có rất nhiều chủng loại:

3.9.5 CHẾ ĐỘ QUAY SỐ:

 Quay số bằng xung thập phân (Pulse):

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 số quay Mỗi chu kỳ xung thường là 100ms, khỏang cách giữa 2 chuỗi xung lớn hơn 500ms

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn28

Hình 1.15: giản đồ xung của chế độ quay số Pulse

 Quay số bằng tín hiệu đa tần DTMF (Dual Tone MultiFrequency):

Khi sử dụng DTMF để quay số, các xung được biểu diễn bởi cặp số (Tone).Khi bấm số, cặp Tone tương ứng với số đó sẽ được phát đi mà không cần phải ngắt mạch vòng thuê bao

Mỗi cặp tần số ( tương ứng với một số ) xuất hiện tối thiểu 40ms, thời gian tốithiểu giữa các Tone là 60ms Như vậy quay số bằng DTMF nhanh hơn so với quay số bằng xung, gọi ra có cấu trúc co, khi gọi vào có cấu trúc dãn

3.9.6 CÁC THÔNG SỐ VÀ GIỚI HẠN CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI :

>500ms

tonetone

tone

≥ 40ms

≥ 60ms

Hình 1.17: Giản đồ thời gian giải mã DTMF

Hình 1.16: Sơ đồ tương quan giữa mã số phím với cặp tần số

trong mạch thu – phát DTMF

Dòng điện làm việc 20 > 80mA 20 > 120mA

MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ là

8051 và 8031 Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc

xử lý trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia Nó cung cấp những hổ trợ

mở rộng trên Chip dùng cho những biến một Bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra Bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ thống logic đòi hỏi

xử lý luận lý

Các đặc điểm của 8051 được tóm tắt như sau:

 4 KB bộ nhớ ROM bên trong lập trình, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá

 Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

 Mức khóa bộ nhớ lập trình

 Bộ Timer/counter 16 Bit

 128 Byte RAM nội

 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn30

 Giao tiếp nối tiếp.

 64 KB vùng nhớ mã ngoài

 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại

 Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)

 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

 4 µs cho hoạt động nhân hoặc chia

Bảng mô tả sự khác nhau của các IC trong họ MSC-51:

Loại Bộ nhớ mã trên chíp Bộ nhớ dữ liệu trên chíp Số timer

Bảng 2.1: Mô tả bộ nhớ bên trong của VDK

2 CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN 8051, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:

Vcc XTAL.1 XTAL.2PSEN\

ALE EA\

RST

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

17 16 15 14 13 12 11 10

RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD

8051

2930319

Chức năng hoạt động của từng chân được tóm tắt như sau:

Vi điều khiển 8051 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó

có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus

dữ liệu và bus địa chỉ

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

Ngõ vào ngắt ngoài thứ 0

Ngõ vào ngắt ngoài thư 1

Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ0.Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ1.Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng 2.2: Đặc tính của các chân Port3

b.Các ngõ tín hiệu điều khiển:

 Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):

- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở

rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte

mã lệnh

- PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8051 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để giải mã lệnh Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1

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

- Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt

- Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng 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 tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 8051

 Ngõ tín hiệu EA\(External Access) :

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

8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte Nếu ở mức

0, 8901 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051

có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu Chương trình và dữ liệu

có thể chứa bên trong 8051, nhưng 8051 vẫn có thể kết nối với 64k byte chương trình

và 64k byte dữ liệu

Hai đặc tính cần chú ý khi dùng họ Atmel 8051 là:

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn34

 Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị (được định vị có nghĩa là xác định) trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các bộ nhớ địa chỉ khác.

 Ngăn xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với ROM ngoại như các bộ vi xử lý khác

RAM bên trong 8031 được phân chia như sau:

 Các Bank thanh ghi có địa chỉ 00H ÷ 1FH

 RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ 20H ÷ 2FH

 RAM đa dụng có địa chỉ 30H ÷ 7FH

 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 80H ÷ FFH

3.1 RAM MỤC ĐÍCH CHUNG:

a RAM đa dụng:

Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H÷7FH, 32 địa chỉ dưới từ 00H÷1FH cũng có thể được dùng với mục đích tương tự (mặc dù các địa chỉ này cũng đã định với mục đích khác)

Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ gián tiếp hoặc trực tiếp Ví dụ: để đọc nội dung ở địc chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy A, có thể dùng một trong hai cách sau:

b RAM địa chỉ hóa từng bit:

8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit chứa các byte có địa chỉ

từ 20H÷2FH và các bit còn lại chức trong nhóm thanh ghi có chứa năng đặc biệt

Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều khiển nói chung Các bit có thể được đặt, xóa, And, OR…, với một lệnh đơn Mà điều này đối

với vi xử lý đòi hỏi phải có một chuỗi lệnh đọc - sửa - ghi để đạt được mục đích tương

tự như vi điều khiển Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit làm đơn giản đi phần mềm xuất nhập từng bit 128 bit truy xuất từng bit này cũng có thể truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng

6D5D4D3D2D1D0 -được địa chỉ hóa bít9f9e9d9c9b9a99989796959493929190Không được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa

bít8F8E8D8C8B8A8988Không được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa

bít8786858483828180

Byte address Bit address

FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89

87

83 82 81 80

FF B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMOD

TCON

PCON DPH DPL SP P0

Hình 2.2: Bảng phân vùng địa chỉ 8051

c Các Bank thanh ghi:

32 byte thấp của bộ nhớ RAM nội được dùng cho các bank thanh ghi Bộ lệnh

8031 hỗ trợ 8 thanh ghi nói trên có tên là R0 ÷ R7 và theo mặc định khi reset hệ thống, các thanh ghi này có địa chỉ từ 00H ÷ 07H

Ví dụ: lệnh sau đây sẽ đọc nội dung của ô nhớ có địa chỉ 05H vào thanh ghi A.MOV A, R5

Đây là lệnh 1 byte dùng địa chỉ thanh ghi Tuy nhiên yêu cầu trên có thể thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai:

MOV A,05HCác lệnh dùng các thanh ghi R0 ÷ R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh

có chức năng tương tự dùng kiểu địa chỉ trực tiếp Các dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một 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 thanh ghi R0 ÷ R7 Để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghi trong thanh ghi trạng thái Giả sử bank thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất lệnh sau đây sẽ chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ RAM có địa chỉ 18H:

MOV R0, ATóm lại ý tưởng dùng các bank thanh ghi cho phép ta chuyển hướng chương trình nhanh và hiệu quả hơn

3.2 CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT:

Các thanh ghi trong 8051 được định dạng như một phần của RAM trên chip Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi đếm bộ nhớ chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như R0 ÷ R7,

8031 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội có địa chỉ từ 80H÷FFH

Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H ÷ FFH không được định nghĩa chỉ có 21 thanh ghi

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

Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi

có chức năng đặc biệt SFR có địa chỉ hóa từng bit hoặc byte

Chú ý: một vài thanh ghi SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc byte nên người lập trình phải thận trọng khi truy xuất bit hoặc byte

3.2.1 Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word):

Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái được tóm tắt như sau:

Cờ nhớ Carry có tác dụng kép Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C = 1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.

Ví dụ: lệnh sau sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết quả 00H và set cờ nhớ trong PSW nếu thanh ghi tích lũy A chứa FFH

 Cờ nhớ phụ AC: (AC: Auxillary Carry Flag)

Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng 0A÷0F và ngược lại cờ nhớ phụ AC = 0

 Cờ 0 (F0):

Cờ 0 là một bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng cho người dùng

 Các bit chọn bank thanh ghi truy xuất (RS0 và RS1):

Các bit chọn bank thanh ghi nhằm để xác định bank thanh ghi được truy xuất Chúng được xoá sau khi Reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần

Ví dụ: 3 lệnh sau đây cho phép bank thanh ghi 3 được chọn và di chuyển nội

dung thanh ghi R7 (có địa chỉ byte 1FH) vào thanh ghi A

SETB RS0MOV A, R7

 Cờ tràn 0V: (Overlow Flag)

Cờ tràn có tác dụng như sau: 0V = 1 sau một lệnh cộng hoặc trừ nếu có phép toán bị tràn Khi các số có dấu được cộng hay trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để kiểm tra xem kết quả có trong tầm xác định hay không Khi có số không dấu được cộng, bit 0V có thể được bỏ qua Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 thì bit 0V=1

Ví dụ: phép cộng sau bị tràn và bit 0V sẽ được set: 0FH + 7FH = 8EH Kết

quả là một số có dấu 8E được xem như –116, không phải là kết quả đúng 142 vì vậy bit 0V = 1

3.2.2 Thanh ghi B:

Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép toán nhân và chia Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và

B rồi trả về kết quả 16 bit A (byte thấp) và B (byte cao) Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B

và trả kết quả phần nguyên trong A và phần dư trong B Thanh ghi có thể được xem là một thanh ghi đệm đa dụng Nó được địa chỉ hóa từng bit với các địa chỉ từ F0H ÷

F7H

3.2.3 Con trỏ ngăn xếp:

Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H 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 và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP Ngăn xếp của 8051 được giữ trong RAM ngoại và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051

Ví dụ: Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tai địa chỉ 60H, thì dùng lệnh

sau đây:

MOV SP, #5F

3.2.4 Con trỏ dữ liệu (DPTR: Data Poiter):

GVHD: TÔ HOÀNG LỘC SVTH: Phạm Văn Vui& Phan Long Toàn40