thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại pstn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC IC QUAN TRỌNG VÀ LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH.1.Vi điều khiển PIC 16F877A 1.1.Những đặc tính quan trọng của PIC Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác bi

BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

…  …

ĐỒ ÁN MÔN THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI

Đề tài:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI PSTN

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

LỚP: CĐ ĐTTT 12B

-1 Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?

-

-2 Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?

-

-3 Các bản vẽ(A3,A4) có đúng mẫu ?

-

-4 Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ? -

5 Các ý kiến khác

-

-6 Điểm :

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20…

Giáo viên hướng dẫn

(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

TRONG MẠCH 10

1.Vi điều khiển PIC 16F877A 10

1.1.Những đặc tính quan trọng của PIC 10

1.2 Các thông số của PIC 16F877A 11

1.3.Các chân xuất nhập (I/O port) 12

1.4 Tổ chức nhớ chương trình 15

2.IC thu DTMF MT8870 17

3 Ic thu phát âm thanh ISD1706 21

4 IC ổn áp LM78xx 26

5 Opto Pc817 27

6 Điện trở 28

7 Tụ điện 30

8 Diode 33

9 Transistor 37

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG 40

1 Phân loại thiết bị điều khiển từ xa theo đường truyền 40

1.1.Điều khiển từ xa vô tuyến 40

1.2.Điều khiển từ xa hữu tuyến 40

2 Nội dung đề tài 41

2.1.Mục đích báo động tự động 41

3.Phương án thiết kế 41

3.1.Phương án 1: Sử dụng module điện thoại di động để nhận tín hiệu điều khiển từ một điện thoại khác (cố định hoặc di động) 41

3.2 Phương án 2: Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi tiếng nói từ IC thu, phát tiếng nói 42

3.3.Lựa chọn phương án thiết kế 43

4.Giới thiệu tổng quan về tổng đài điện thoại 44

4.1 Định nghĩa về tổng đài 44

4.3.Các âm hiệu 45

6.1 Giới thiệu 50

6.2 Chức năng của máy điện thoại 51

6.3 Nguyên lý thông tin điện thoại 53

6.5 Kết nối thuê bao 55

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 57

1 Sơ đồ khối của hệ thống 57

2 Nhiệm vụ của từng khối 58

3 Liên hệ giữa các khối 59

4 Thiết kế phần cứng cho toàn hệ thống 60

4.1 Khối cảm biến chuông 60

4.3 Khối phát tiếng nói ( Module ghi âm) 62

4.4 Khối điều khiển thiết bị, đóng ngắt tải giả 65

4.6 Khối xử lí trung tâm 68

5 Thiết kế phần mềm 69

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Hình 1.2 Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A 16

Hình 1.4 Sơ đồ chân của ISD1706 23

Hình 1.5 Biểu đồ quá trình ghi âm thông báo 25

Hình 1.6 Biểu đồ quá trình phát thông báo 25

Hình 1.7 Hình ảnh thực thế 26

Hình 1.8 Hình dạng thực tế 27

Hình 1.9 Sơ đồ chân và kích thước chân 28

Hình 1.10 Kí hiệu và hình dạng thực tế của điện trở 29

Hình 1.11.Cấu tạo của tụ điện 30

30

Hình 1.12 Tụ điện trong thực tế 30

Hình 1.13 Cấu tạo diode 32

Hình 1.14 Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn 32

Hình 1.15.Ký hiệu và hình dáng của Led 34

1.16 Mạch chỉnh lưu toàn kì 35

Hình 1.17.Cấu tạo của Transistor 35

Hình 1.18.Ký hiệu của Transistor 36

Hình 1.19.Transistor công xuất nhỏ và Transistor công xuất lớn 36

Hình 2.1.Điện thoại di động Ericsson T28 40

Hình 2.2 Main GSM Module Sim548 với vị trí 2 chân Tx và Rx 40

Hình 2.3 Mô hình ý tưởng hệ thống điều khiển qua mạng điện thoại cố định 41

Hình 2.4 Dạng sóng tín hiệu chuông 44

Hình 2.5 Dạng sóng tín hiệu mời quay số 45

Hình 2.6 Dạng sóng tín hiệu báo bận 45

Hình 2.7 Dạng sóng tín hiệu hồi tiếp 46

Hình 2.8 Dạng sóng tín hiệu đảo cực 47

Hình 2.9 Trung kế 47

Hình 2.10 Trung kế CO - line 47

Hinh 3.3 Khối kết nốt thuê bao 59

Hình 3.4 Module ghi âm ISD1706 60

Hình 3.5 Khối điều khiển thiết bị 63

Hình 3.6 Khối thu DTMF 64

Hình 3.8 Lưu đồ chương trình chính 66

Hinh 3.9 Lưu đồ phím điều khiển 67

Đất nước ta hiện đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới.Bên cạch các ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp… thì ngành công nghiệpcũng ngày càng phát triển mạnh mẽ và đóng góp rất nhiều cho nền kinh tế của đấtnước Với sự phát triển của nền công nghiệp thì các thiết bị, máy móc cũng ngàycàng phát triển tinh vi hơn, hiện đại và phức tạp hơn và đặc biệt là không thể thiếuđược các thiết bịđiều khiển, giám sát từ xa để giúp cho việc hiện đại hóa, tự độnghóa các thiết bị máy móc này

Trong công nghiệp, tại các lò phản ứng, các nhà máy hay ở những nơi cómức độnguy hiểm cao mà con người không thể tiếp cận điều khiển được, chúng ta

sẽ phải cần đến các thiết bị điều khiển từ xa và giám sát các hoạt động hệ thống.Trong công cuộc nghiên cứu vũ trụ, các thiết bị điều khiển từ xa cũng được sửdụng trong các phi thuyền không người lái, các tàu do thám không gian, các thiết

Chính vì những ứng dụng quan trọng của các thiết bị điều khiển từ xaqua mạng

PSTN mà tôi đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống

giám sát, điều khiển thiết bị thông qua mạng điện thoại PSTN” để thực hiện đồ

án môn THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI.

Trong quá trình học tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật CAO THẮNG chúng em

đã nhận được sự giảng dạy nhiệt tình và sự giúp đỡ tận tâm của quý thầy cô trongkhoa Điện Tử -Tin Học và nhất là bộ môn Điện Tử Truyền Thông

Nhận thấy ở chúng em tuổi trẻ đầy nhiệt huyết, sự sáng tạo và cần cù nênquý thầy cô không quản ngại giờ giấc xắp xếp công việc để dành thời gian và tâmsức cũng như kinh nghiệm của mình để truyền đạt cho chúng em những kiến thức

mà chúng em còn đang mơ hồ thậm chí không biết gì.Nhờ đó chúng em biết đượcnhững hạn chế của mình để khắc phục cũng như cố gắng hơn nữa

Không chỉ có kiến thức về chuyên ngành mà quý thầy cô, với kinh nghiệmsống của mình cũng đã truyền đạt cho chúng em kinh nghiệm sống mà chắc hẳn quýthầy cô cũng đã đánh đổi phần nào mồ hôi và nước mắt để có được chúng em trântrọng và sẽ cố gắng hoàn thiện bản thân để sống tốt mỗi ngày

Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa và bộ môn đãtạo những điễu kiện tốt nhất để chúng em được học tập hầu chuẩn bị những kiếnthức cho công việc sau này khi tốt nghiệp

Trong đề tài này chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy

NGUYỄN NGỌC TÙNGđã hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này kịp thời

hạn

Tuy nhiên với năng lực và kiến thức còn hạn chế vì lý do chủ quan và kháchquan, mặc dù chúng em cũng đã cố gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi nhữngsai sót, mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để chúng em rút kinh nghiệm

và củng cố thêm kiến thức cho bản thân

Sau cùng chúng em không biết nói gì hơn là gửi tới quý thầy cô lời cảm ơnsâu sắc và lời chúc sức khỏe chân thành nhất

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC IC QUAN TRỌNG VÀ LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH.

1.Vi điều khiển PIC 16F877A

1.1.Những đặc tính quan trọng của PIC

Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưngchúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau:

 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi

 Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte

 Các cổng Xuất/Nhập (I/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng vớilogic 0 và logic 1)

 8/16 Bit Timer

 Công nghệ Nanowatt

 Các chuẩn Giao Tiếp Ngoại Vi Nối Tiếp Đồng bộ/Không đồng bộ USART,AUSART, EUSARTs

 Bộ chuyển đổi ADC Analog-to-digital converters, 10/12 bit

 Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators)

 Các module Capture/Compare/PWM

 LCD

 MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp I²C, SPI, và I²S

 Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/xoá lên tới 1 triệu lần

 Module Điều khiển động cơ, đọc encoder

 Hỗ trợ giao tiếp USB

 Hỗ trợ điều khiển Ethernet

 Hỗ trợ giao tiếp CAN

 Hỗ trợ giao tiếp LIN

 Hỗ trợ giao tiếp IrDA

 Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC16F639, và rfPIC)

 KEELOQ Mã hoá và giải mã

 DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)

1.2 Các thông số của PIC 16F877A

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit

 Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock

 Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns

 Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ

dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte

 Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O

 Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:

o Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit

o Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năngđếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ởchế độ sleep

o Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler

 Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung

 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C

o Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ

o Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điềukhiển RD, WR, CS ở bên ngoài

 Các đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit

 Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:

o Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần

o Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần

o Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm

 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm Nạp đượcchương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)thông qua 2 chân

 Watchdog Timer với bộ dao động trong

 Chức năng bảo mật mã chương trình

 Chế độ Sleep

 Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau

1.3.Các chân xuất nhập (I/O port)

Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng đểtương tác với thế giới bên ngoài Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quátrình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng

Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theocách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượngchân trong mỗi cổng có thể khác nhau

Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giaotiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường,một số chânxuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các đặc tínhngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài Chức năng của từng chân xuất nhậptrong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua cácthanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó.

- Dòng vào và dòng ra lớn (cấu trúc FET):

 25mA dòng vào cho mỗi chân

 20mA dòng ra cho mỗi chân

- Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,PORTC, PORTD và PORTE

- Cấu trúc và chức năng của từng cổng xuất nhập sẽ được đề cập cụ thể trongphần sau

- Thao tác này hoàn toàn tương tự đối với các PORT và các thanh ghi điềukhiển tương ứng TRIS (đối với PORTA là TRISA, đối với

- PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD là TRISDvàđối với PORTE là TRISE)

- Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm: PORTA (địa chỉ 05h) :chứa giá trị các pin trong PORTA TRISA (địa chỉ 85h): điều khiển xuất nhập.CMCON (địa chỉ 9Ch): thanh ghi điều khiển bộ so sánh CVRCON (địa chỉ

9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanhghi điều khiển bộ ADC

b Port B

PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISB Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trìnhnạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau

PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0 PORTB còn được tíchhợp chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương trình Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm: PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập

OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0

c Port C

- PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISC Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộTimer1, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART

- Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC: PORTC (địa chỉ 07h): chứagiá trị các pin trong PORTC TRISC (địa chỉ 87h): điều khiển xuất nhập

d Port D

- PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISD PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (ParallelSlave Port)

- Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm: Thanh ghi PORTD: chứa giátrị các pin trong PORTD

+ Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập

+ Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập PORTE và chuẩn giao tiếpPSP

e Port E

- PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISE Các chân của PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh đó PORTE còn làcác chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.

+ Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: PORTE : chứa giá trịcác chân trong PORTE TRISE: điều khiển xuất nhập và xác lập các thông sốcho chuẩn giao tiếp PSP

ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC

1.4 Tổ chức nhớ chương trình

Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trìn

(Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory)

a Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển

PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ

nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và được phân

thành nhiều trang (từ page0 đến page 3)

Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng

dung lượng 13 bit (PC<12:0>)

Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm

chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset

vector) Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương

trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt

vector)

Bộ nhớ chương trình không bao Hình 1.1 Bộ nhớ chương trình PIC16F877A

gồmbộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi

bộ đếm chương trình Bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau

(General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank Các thanh ghiSFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất

cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làmgiảm bớt lệnh của chương trình

Hình 1.2 Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A

2.IC thu DTMF MT8870

a.Tổng quan MT8870

MT8770 là 1 linh kiện ISO-CMOS bao gồm các mạch lọc và giải mã cho sựghi nhận 1 cặp tone ( tần só chuẩn DTMF: Dual tone Multi Frequency) với đầu rangã 4 bit nhị phân Nó tích hợp cho cá ứng dụng ở các thiết bị điều khiển từ xa, hệthống điện thoại nhận số, tổng đài nội bộ PABX, hệ thống thẻ tín dụngmáy tính cánhân

Hình …Sơ đò chân DTMF MT8870

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

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

 PIN 3(GS): Gain Seclect giúp truy xuất ngõ ra của bộ khuếch đại vì sai đầucuối 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 nhậndạng được kí tự A, B, C ở ngõ ra

 PIN 6(PWDN); Power down(ngõ vào) tác động mức cao Khi chân này tácđộng và IC 8770 hoạt động

 PIN 7(OSC 1): Clock ngõ vào MHz

 PIN 8(OSC 2):Clock ngõ ra

 Nối chân 7 và 8 với thạch anh 3.58MHz để tạo thành một mạch dao độngnội

 PIN 15(STD): Delayed Steering( ngõ ra), ở mức cao khi gặp tần số tone đãđược ghi nhận và ngõ ra chốt thích hơp trở về mức thấp khi ST/GT nhỏ hơnđiện áp ngưỡng VTST

 PIN 16(EST): Early Steering (ngõ ra), chân này len mức 1 khi có thuật toánnhận được cập tone và trở về mức 0 khi mất tone

 PIN 17 (ST/GT): Steering Input/ Guard tone output( ngõ ra), khi điện áp Vclớn hơn VTST thì ST sẽ điều khiển cặp tone và chốt ngõ ra.

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

IC thu tone MT8870 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại) và

bộ tạo DTMF giúp cho việc đóng ngẳt tone được chính xác

c.Chức năng

-Cấu hình ngõ vào

Thiết kế đàu thu của DTMF cung cấp bộ khuếch đại OPAMP ngõ vào vi saicũng như 1 ngõ vào VREF để điều chỉnh điện áp đầu vào cho VDD/2 Chân GSgiúp nối các ngoz ra khuếch đại vối ngõ vào qua 1 điện trở ngoại để điều chình

-Dial tone filter

Khối này sẽ tách tone thành nhóm tần số thấp và nhóm tần số cao Thực hiệnviệc này nhờ 2 bộ lọc bậc 6 Một từ 697 Hz đến 941 Hz và một từ 1209Hz đến1633Hz Cả hai nhóm tin hiệu này được biến đổi thành xung vuông bởi bởi bộ dòZero Crossing

-High groupfilter và low group filter

High group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số cao có băng thông từ 697Hzđến 941Hz

Low group folter là bộ lọc tấn số thấp có băng thông từ 1209Hz đến 1633HzNgoài ra, có bộ Zero crossing detectors có nhiệm vụ dò mức không để biếnđổi tín hiệu thành xung vuông

-Digital detetion argorethm

Khối này là bộ thuật toán dùng kỹ thuật số để xác định tấn số của các toneđến và kiểm tra chúng tương ứng với tần số chuẩn DTMF Nhờ giải thuật lấy trungbình phức tạp(complex averaging) giúp loại trừ các tone giả tạo thành tiếng nóitrong khi vẫn đảm bảo một khoản tone đúng thì đầu ra EST(Early Steering) sẽ lênmức active (tác động) Lúc không nhận được tín hiệu tone thì ngõ ra EST sẽowrmức Inactive (không tác động)

- Mạch Steering

Trước khi thu nhận một cặp tone giải mã, bộ thu phát phải kiểm tra xem thờihằng của tín hiệu có đúng không Việc kiểm tra này được thực hiện bởi bộ RC mắcngoài

Khi chân EST lên high làm cho Vc tăng lên khi tụ xả Khi mà chân EST vẫncòn high trong một thời gian hợp lệ thì Vc tiến mức ngưỡng VTST của logic Steering

để nhậnmột cặp tone Điện thế Vc chính là điẹn thế ngõ vào ST/GT, do đó ngõ vàoST/GT có điện thế lớn hơn mức ngưỡng VTST, điều này làm cho cặp tone được ghinhận và 4 bit dữ liệu tương ứng được đưa vào ngõ ra của bộ chốt Lúc đó chân ESTcùng chân ST/GT vẫn tiếp tục ở mức cao Cuối cùng sau một thời gian trễ ngắn chophép việc chốt dữ liệu thực hiện xong thì chân STD của mạch Steering lên mức caobáo hiện cập tone đã được ghi nhận

Dữ liệu thu sẽ được đi ra hai chiều (data bus) khi mạch Steering được đọc.Mạch Steering lại hoạt động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừnggiữa hai số quay Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua các tín hiệu quá ngắn không hợp lệ lạivừa chấp nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi dừng giữa các số Chức năngnày, cũng như khả năng chọn thời hằng Steering bằng mạch ngoài cho phép ngườithiết kế điều chỉnh hoạt động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của ứng dụng

-Điều chỉnh khả năng bảo vệ

Thời gian tối hiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính xác là:

T pec =t DD +t GTP

tDD: từ khi có cặp tone ổn định cho tới khi chân EST lên mức cao, thời gian này là thời gian dò được cặp tone cố định

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

Tpec: thời gian tối thiếu cặp tone xuất hiện

Thời gian tối thiểu của sự cuất hiện hai cặp tone là: t ID =t DA + t GTA

tDA: thời gian dò mất cặp tone

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

tID: thời gian xuất hiện tối thiểu giữa hai cặp tone

-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 nối với nhau dùng chung một dao động thạch anh.

f low f high NO D0 D1 D2 D3 TOE

3 Ic thu phát âm thanh ISD1706

a Đặc tính chung của ISD1706

 Vi mạch này có thể Record/Playback (ghi âm/phát) tiếng nói một cách

dễ dàng

 Chất lượng cao, tái tạo âm thanh, tiếng nói một cách tự nhiên

 Quá trình thu phát có thể điều khiển bằng tay hay PC một cách dễdàng

 Thời gian lưu trữ tối đa được 60s

 Sô lần ghi/xóa có thểlà 100.000 lần

 Thông tin lưu trữ không cần nguồn nuôi

 Quá trình tìm địa chỉ tương đối dễ dàng

 Khi truy xuất địa chỉ cho các câu thông báo thì chỉ cần đặt địa chỉ đầu

 Có sẵn mạch AGC trong cấu trúc của IC

 Nguồn cung cấp sử dụng nguồn đơn 5VDC

 Mạch tạo xung clock có sẵn bên trong

IC ISD1706 cho phép người sử dụng Record và Playback âm thanh chấtlượng cao chỉ trên một vi mạch đơn với thời lượng 60s cho các câu thông báo

Các câu thông báo sau khi được ghi âm xong được lưu trữ vào các ô nhớ do

đó không cần nguồn nuôi liên tục

Họ vi mạch ISD không cần dùng đến bộ chuyển đổi A/D và D/A…Tích hợpbên trong cấu trúc của IC nó chứa tất cả các tính năng cần thiết cho công việc ghiphát tiếng nói với chất lượng cao Với cấu trúc bên trong có bộ khử nhiễu và tựđộng điều chỉnh độ lợi (AGC) cho phép ghi được các âm thanh lớn hay nhỏ.ISD1706 điều khiển loa trực tiếp qua các ngõ xuất vi sai

Hình 1.3.Sơ đồ cấu trúc bên trong IC ISD1706

b Ở chế độ Record

Tín hiệu từ Micro được kết nối với đầu vào của mạch tiền khuếch đại, bộ tiềnkhuếch đại này được điều chỉnh bằng mạch AGC (mạch tự động điều chỉnh độ lợi) Mạch này sẽ tự động điều chình độ khuếch đại của tín hiệu theo mong muốn và lọc nhiễu những tín hiệu không mong muốn Tín hiệ sau đó được đưa qua bộ truyền, ngõ vào của bộ truyền là ngõ ra của bộ lọc và gửi tín hiệu vào bộ nhớ

Mạch định thời bên trong ISD đồng bộ với bộ nhớ Analog, đồng thời sinh ra xung lấy mẫu Tín hiện âm thanh được lấy mẫu xung ở tần số 8KHz và được lưu trong ô nhớ như một mức điện áp

d Sơ đồ chân của ISD1706

RESET Chân reset, xóa dữ liệu trong ô nhớ

MISO Master In Slave Out: chân dữ liệu ra khi giao tiếp SPI

MOSI Master Out Slave In: chân dữ liệu vào khi giao tiếp SPISCLK Serial Clock: Xung clock cung cấp cho SPI

SS Slave Select: chân chọn slave của SPI

VSSA Analog Ground: chân mass

Analn Ngõ vào tín hiện analog

MIC+ Chân dương của micro

VSSP2 Ground: chân mass

VCCP Power Supply for PWM Speaker Driver: nguồn loa

VSSP1 Ground: chân mass

AUD/AUX Auxiliary Output: dòng hoặc áp ở đầu ra

AGC Automatic Gain Control (AGC): điều chỉnh độ lợi của mạchVOL Volume: điều chỉnh 8 mức âm lượng

ROSC Oscillator Resistor: điện trở xác định tần số lấy mẫu

VCCA Analog Power Supply: nguoòn cung cấp cho mạc analog

FT Feed-through: xuất các tín hiệu analog ở ngõ ra

PLAY Playback: phát lại các thông báo đã ghi âm, vòng lập

REC Record: bắt đầu ghi âm

ERASE Có thể xóa thông báo

FWD Forward: qua các thông báo tiếp theo

RDY/INT Trạng thái sẵn sàng hay gián đoạn

VSSD Digital Ground: chân mass

Bảng 2: Giải thích các chân chức năng

Hình 1.5 Biểu đồ quá trình ghi âm thông báo

Hình 1.6 Biểu đồ quá trình phát thông báo

4 IC ổn áp LM78xx

Là loại IC ổ áp nguồn dương, hai số XX biểu thị điện áp đầu ra của IC

+ Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương Còn xx là giá trị điện áp đầu

78Lxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V.Dòng 0.1A

78Mxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V.Dòng 0.5A

78Sxx Chuyển đổi điện áp dương từ +5V > +24V Dòng 0.2A

5 Opto Pc817

a Khái niệm

Opto hay còn gọi là cách ly quang là linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm 1 led

và 1 photo diot hay 1 photo transitor Được sử dụng đẻ các ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay công suất nhu khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn

Khi cung cấp 5V vao chân số 1, LED phía trong Opto nối giữa chân số 1 và

2 sáng, xảy ra hiệu ứng quang điện dẫn đến 3-4 thông,mức logic sẽ bị chuyển từ 1 sang 0 mà không cần tác động trực tiếp từ IC

Hình 1.8 Hình dạng thực tế

Nguyên lý hoạt động:

Khi có dòng nhỏ di qua 2 đầu của led có trong opto làm cho led phát sáng Khi led phát sáng làm thông 2 cực của photo diot, mở cho dòng điện chạy qua.OPTO P512: ảnh là loại có 4 chân, cách xác định chân

Chân 1 là châ gần dấu chấm trên mặt opto,gần chấn là chần, dối diện chân 1

là chân 3, cạnh chân 3 là chân 4, ngoài ra còn loại opto 4N35 có 6 chân, cách xác định tương tự

Hình 1.9 Sơ đồ chân và kích thước chân

Điện trở là linh kiện thụ động không thể thiếu trong các mạch điện và điện

tử, chúng có tác dụng cản trở dòng điện, tạo ra sụt áp để tạo ra các chức năng theo ýmuốn

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, tiết diện và độ dài của dây dẫn.

Hình 1.10 Kí hiệu và hình dạng thực tế của điện trở

Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.Mắc điện trở thành cầu phân áp để

có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của Điện trở

Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể

đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

R=UI

trong đó:

U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)

I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A)

R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)

Với điện AC ( xoay chiều ) thì tụ dẫn điện còn với điện DC( một chiều ) thì

tụ lại trở thành tụ lọc

b)Cấu tạo của tụ điện :

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi

và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy,

Tụ gốm

Hình 1.11.Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện trong thực tế có rất nhiều loại hình dáng khác nhau với nhiều loại kích thước từ to đến nhỏ.tùy vào mỗi loại điện dung và điện áp khác nhau nên có nhưng hình dạng khác nhau!

Hình 1.12.Tụ điện trong thực tế

Điện dung – Đơn vị – Kí hiệu của Tụ điện

Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức

C = ξ S / d

Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)

ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện

d : là chiều dày của lớp cách điện

S : là diện tích bản cực của tụ điện

Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF)

+ Có một cách ký hiệu khác VD 01J, 22K, nếu ký hiệu như vậy thì lấy đơn vị là Micro : 01J nghĩa là 0,01 Micro = 10 Nano, 022K là 0,022 Micro = 22 Nano

* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Trên các mạch điện tụ điện có kí hiệu rất đơn giản và chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy được

8 Diode

a) Cấu tạo của Diode bán dẫn.

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theomột tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán

sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Hình 1.13.Cấu tạo diode

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Hình 1.14.Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

b) Phân cực thuận cho Diode.

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-)vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miềncách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại

Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không

=> Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diodetăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ởmức 0,6V )

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cựcthuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì

có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuậnvẫn giữ ở giá trị 0,6V

c) Phân cực ngược cho Diode.

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N),nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách

điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi quamối tiếp giáp, Diode có thể chiuđược điện áp ngược rấtlớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại,tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n

Tính chất:

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng phát ra khác nhau( tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng ( và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.LED thường có diện thế phan cực thuận cao hơn diode thông thường, trong khoảng 1,5V-3V Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao Do đó LED rất dễ

bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra

Chúng có tác dụng hiển thị điện áp DC hoặc AC

Hình 1.15.Ký hiệu và hình dáng của Led

d Mạch chỉnh lưu toàn kì ( cầu diode)

Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ thường dùng 4 Diode mắc theo hình cầu (còn gọi là mạch chỉnh lưu cầu) như hình dưới

a)Cấu tạo của Transistor ( Bóng bán dẫn )

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mốitiếp giáp

P-N , nếu ghép theo thứ tự PP-NP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự P-NPP-N

ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạoTransistor tương đương với haiDiode đấu ngược chiều nhau

Hình 1.17.Cấu tạo của Transistor

Cấu tạo Transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là

B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độtạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter ) viết tắt là E,

và cực thu hay cực góp ( Collector )viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho

nhau được

b) Ký hiệu và hình dạng của Transistor

+ Ký hiệu & hình dáng Transistor

Hình 1.18.Ký hiệu của Transistor

Hình 1.19.Transistor công xuất nhỏ và Transistor công xuất lớn

+Ký hiệu ( trên thân Transistor )

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản

xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung

quốc

Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828, D1555trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn

ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN Các Transistor A và C thường có côngxuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn

và tần số làm việc thấp hơn

Transistor do Mỹ sản xuất thường ký hiệu là 2N ví dụ 2N3055, 2N4073 vv Transistor do Trung quốc sản xuất :

Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái Chữ cái thức nhất cho biết

loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ

thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao

tần Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm Thí dụ : 3CP25 ,

3AP20 vv