Luận văn: Thiết kế mạch tính cước điện thoại ppt

Đồ n Môn Hoc II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 1 Khoa Điện – Điện Tử Tháng 6-2001 Lưu hành nội bộ Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ    NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC I1 Họ và tên sinh viên: LÊ MINH THẾ Lớp : 97 ĐT04 Nghành: Điện Tử –Viễn Thông Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Việt Hùng 1)Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI 2) Các số liệu ban đầu : - Thiết kế mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng vi điều khiển 8051. - Thiết kế mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng phương pháp đảo cực .Với đề tài máy tính cước điện thoại này, điện thoại được đặt ở các dòch vụ thuê bao công cộng, nhiệm vụ chủ yếu là tính toán chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi, ngoài ra còn có thể hoạt động như đồng hồ chỉ thò thời gian. Từ mục đích này nên máy tính cước phải đạt những yêu cầu sau: - Được sử dụng trên toàn nước không cần thay đổi về phần cứng. - Thể hiện đúng số quay ở hai chế độ Pulse và Tone. - Thời gian đàm thoại kể từ khi thông thoại đối với mấy có đăng ký đảo cực tại tổng đài một cách chính xác . - Lưu trữ tạm thời tất cả các thông số của cuộc gọi như: số quay số, giá tiền của mỗi cuộc gọi và thời gian gọi. 3) Nội dung các phần thuyết trình tính toán: - Giới thiệu vể các kiến thức liên quan đến đề tài. - Giới thiệu sơ lược về Tổng Đài ,nguyên lý tính cước điện thoại bằng phương pháp đảo cực . - Giới thiệu về nguyên lý hoạt động của mạch tính cước . - Nêu rõ chức năng ngyên lý hoạt động của từng khối trong mạch tính cước và cách tính toán thiết kế . - Vẽ mạch bằng chương trỉnh OrCad Realease 9. Mô phỏng chương trình Vi xử lý mạch tính cước bằng TS Cotrol Simulator 8051. Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 3 BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: LÊ MINH THẾ Lớp : 97 ĐT04 Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Việt Hùng Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 4 BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: LÊ MINH THẾ Lớp : 97 ĐT04 Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI Giáo viên phản biện: Nhận xét của giáo viên phản biện : Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 5 MỤC LỤC nnnnnn TRANG PHẦN I : DẪN NHẬP I. Đặt vấn đề II. Mục đích yêu cầu của đề tài. III. Giới hạn đề tài. PHẦN II : Lý Thuyết CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI I. Sơ lược về mạng điện thoại II. Các chức năng của hệ thống tổng đài. III. Các thông tin báo hiệu trong điện thoại. IV. Kỹ thuật gởi số bằng xung lưỡng âm đa tần (Dual tone multifrequency : DTMF). CHƯƠNG II : NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI I. Phương pháp tính cước. II. Nguyên tắc tính cước. V. Quay số và giá cước hiện nay. Phần III : THIẾT KẾ CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I. Sơ đồ khối. II. Chức năng các khối. III. Giải thích sơ lược nguyên lý hoạt động của mạch Chương II : Thiết kế và giải thích nguyên lý hoạt động của máy theo từng khối I. Khối xử lý trung tâm (CPU). II. Khối tạo xung CK. III. Khối Ram – Rom. IV. Khối chốt đòa chỉ. V. Khối nhận âm hiệu – Giải mã bàn phím VI. Khối giải mã đòa chỉ – hiển thò. VII. Khối nguồn. Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 6 Ngày nay kỹ thuật Điện Tử – Viễn Thông đã phát triển một cách nhanh chóng tạo ra những thành tựu trong thông tin liên lạc và giao tiếp mọi người với nhau. Kỹ thuật truyền số liệu sử dụng tín hiệu điện để truyền tin đã được phát minh từ những năm 1840 với sự ra đời của máy điện tín . Người ta đã có thể truyền những tín hiệu điện đã được mã hoá (mã Morse) dọc theo đường dây điện đến khoảng cách xa.Tuy nhiên , cuộc cách mạng hoá trong thông tin liên lạc và giao tiếp cá nhân thật sự bắt đầu với việc phát minh ra máy điện thoại của Bell vào năm 1887.Từ đó đến nay ,kỹ thuật Viễn –Thông đã liên tục phát triển tạo ra những thành tựu to lớn hơn mà cụ thể là tạo ra mạng Internet , các dòch vụ ISDN mà ở đó người ta có thể gửi văn bản ,hình ảnh ,dữ liệu …. đến khắp nơi trên thế giới. Để có thể quản lý các thuê bao (Client), các nhà cung cấp dòch vụ (ISP) hay các Tổng đài điện thoại (Central Office) cần phải có thiết bò tính cước dể tính cước cuộc gọi hay cước truy cập . Ngày nay kỹ thuật Điện Tử – Viễn Thông đã phát triển một cách nhanh chóng tạo ra những thành tựu trong thông tin liên lạc và giao tiếp mọi người với nhau. Kỹ thuật truyền số liệu sử dụng tín hiệu điện để truyền tin đã được phát minh từ những năm 1840 với sự ra đời của máy điện tín . Người ta đã có thể truyền những tín hiệu điện đã được mã hoá (mã Morse) dọc theo đường dây điện đến khoảng cách xa.Tuy nhiên , cuộc cách mạng hoá trong thông tin liên lạc và giao tiếp cá nhân thật sự bắt đầu với việc phát minh ra máy điện thoại của Bell vào năm 1887.Từ đó đến nay ,kỹ thuật Viễn –Thông đã liên tục phát triển tạo ra những thành tựu to lớn hơn mà cụ thể là tạo ra mạng Internet , các dòch vụ ISDN mà ở đó người ta có thể gửi văn bản ,hình ảnh ,dữ liệu …. đến khắp nơi trên thế giới. Để có thể quản lý các thuê bao (Client), các nhà cung cấp dòch vụ (ISP) hay các Tổng đài điện thoại (Central Office) cần phải có thiết bò tính cước vvvvvv Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 7 PHẦN I: DẪN NHẬP x I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin liên lạc, kỹ thuật vi điện tử và vi xử lý . Ngày nay con người đã có thể tạo ra các mạng số liên kết dòch vụ mà ở đó con người có thể truyền tất cả các dạng thông tin (tiếng nói, hình ảnh ,văn bản, dữ liệu ,fascimile…) dưới dạng số từ thuê bao này đến thuê bao kia .Ngoài ra các bộ vi xử lý còn được sử dụng rộng rãi trong tất cả các loại thiết bò đầu cuối như Digital telephone ,Telephone video, Telex, PC … trong đó sự đóng góp của các bộ vi xử lý vào mạng điện thoại đã tạo ra một bước tiến đáng kể trong việc thiết kế và quản lý các mạng điện thoại . Tuy nhiên , khi các loại hình dòch vụ mới ra đời ngày càng nhiều thì việc quản lý ,tính cước thuê bao ,tính cước truy cập hay giải quyết sự cố trên đường truyền lại là những vấn đề gây không ít khó khăn cho các nhà cung cấp dòch vụ hay các Tổng đài trung tâm.Trong khi đó, ngoài những thuê bao chính như cơ quan , công sở,nhà riêng … nước ta còn có một mạng lưới thuê bao công cộng dày đặc chiếm số lượng đáng kể từ Thành phố đến các tỉnh thành .Do đó, để giải quyết bài toán trên cần phải có một thiết bò đặt tại các trạm Điện thoại công cộng ,cho phép người gọi biết được số đã quay,thời gian đàm thoại và tính chính xác số tiền của mỗi cuộc gọi. Xuất phát từ nhu cầu nêu trên cộng vời những kiến thức đã học ở trường em chọn đề tài máy tính cước điện thoại, nhằm giải quyết phần nào khó khăn mà các thuê bao công cộng đã gặp phải. Với máy tính cước này, người gọi có thể biết số quay số, thời gian đàm thoại và giá tiền cuộc gọi: nội hạt, liên tỉnh, nước ngoài. Nhờ đó mà các dòch vụ thuê bao công cộng phục vụ khách hàng được tốt hơn. II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Điện thoại công cộng là một đề tài thuộc phạm vi chuyên môn trong ngành viễn thông, cho nên để nghiên cứu kỹ thì phải cần một thời gian. Với thời gian 6 tuần mà có nhiều vấn đề cần giải quyết, hơn nữa kiến thức về viễn thông có hạn cho nên để thực hiện đề tài này em tập trung vào giải quyết những vấn đề sau: - Thiết kế phần cứng máy tính cước điện thoại. - Xác đònh chính xác thời gian đàm thoại (chỉ thực hiện đối với thuê bao có đăng ký đảo cực) và qui ra giá tiền. - Lưu trữ các giá trò của cuộc gọi. Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 8 PHẦN II: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI nnnn I.SƠ LƯC VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI : MẠNG ĐIỆN THOẠI HIỆN NAY ĐƯC PHÂN THÀNH 5 CẤP TỔNG ĐÀI:  Cấp cao nhất gọi là tổng đài cấp 1.  Cấp thấp nhất g 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 10.000 đường dây thuê bao. Một vùng nếu có 10.000 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 +4VDC. II. CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆU TRONG ĐIỆN THOẠI: NGYÊN LÝ KẾT NỐI GIỮA THUÊ BAO GỌI & THUÊ BAO BỊ GỌI: - Trong các mạng điện thoại hiện nay, nguồn tại tổng đài cung cấp đến các thuê bao thường là 48VDC . Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 9  Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trỡ kháng đường dây cao, trở kháng đường dây sẽ xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là dòng điện tăng cao. Dòng tăng cao này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc gọi mới và sẽ cung cấp đến thuê bao âm hiệu mời quay số(Dial Tone).  Tín hiệu đòa chỉ: Sau khi nhận tín hiệu mời quay số, thuê bao sẽ gửi các chữ số đòa chỉ. Các chữ số đòa chỉ có thể được phát đi bằng hai cách quay số, quay số ở chế độ Pulse và quay số ở chế độ Tone.  Tín hiệu chấm dứt việc lựa chọn: Sau khi nhận đủ đòa chỉ, bộ phận đòa chỉ được ngắt ra. Sau đó việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu sau: - Nếu đường dây gọi đang rỗi, âm hiệu hồi âm chuông (Ring back tone) sẽ đến thuê bao gọi và dòng điện rung chuông (Ringing tone) đến thuê bao bò gọi. - Nếu đường dây bò bận hoặc không thể vào được thì âm hiệu báo bận (Busy tone) sẽ đến thuê bao gọi.  Tín hiệu trả lời trở về: Ngay khi thuê bao bò gọi nhấc tổ hợp, một tín hiệu đảo cực được phát lên thuê bao gọi.Việc này cho phép khởi động mạch tính cước bắt đầu hoạt động .  Tín hiệu giải tỏa: Khi 1 trong 2 thuê bao gác máy ,giả sử thuê bao A gác máy (off hook), tổng trở đường dây điện thoại lên cao. Tổng đài xác nhận tín hiệu này và gởi tín hiệu Busy tone đến thuê bao B đồng thời giải tỏa tất cả các thiết bò liên quan đến cuộc gọi khi thuê bao B gác máy .  HỆ THỐNG ÂM HIỆU CỦA TỔNG ĐÀI: - Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây và thường gọi đó là Tip và Ring có màu đỏ và xanh. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thông qua hai dây Tip và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nó cũng có thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài. Ngòai ra, Để họat động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận .v.v Sau đây ta sẽ tìm hiểu về các tín hiệu điện thoại và ứng dụng của nó. a. Tín hiệu chuông (Ring Tone): 0 t Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Khoa Điện – Điện Tử 10 3s 4s Khi một thuê bao bò gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuông đến để báo cho thuê bao đó biết có người bò gọi. Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều AC thường có tần số 25Hz tuy nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 V RMS đến 130 V RMS thường là 90 V RMS . Tín hiệu chuông được gửi đến theo dạng xung thường là 3 giây có và 4 giây không (như hình vẽ). Hoặc có thể thay đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài. b. Tín hiệu mời gọi (Dial Tone): Đây là tín hiệu liên tục không phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác được sử dụng trong hệ thống điện thoại. Tín hiệu này được tạo ra bởi hai âm thanh (tone) có tần số 350Hz và 440Hz. c. Tín hiệu báo bận (Busy Tone): Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có dạng xung được tổng hợp bởi hai âm có tần số 480Hz và 620Hz. Tín hiệu này có chu kỳ 1s (0.5s có và 0.5s không). 0,5s 0,5s 0,5 s d. Tín hiệu chuông hồi tiếp (Ring back tone) : Khi thuê bao A gọi cho thuê bao B ,nếu cuộc gọi được kết nối (nghóa là thuê bao B không bò bận và sẵn sàng kết nối cuộc gọi ).Khi ấy,Tổng đài sẽ gửi một tín hiệu chuông hồi tiếp về cho thuê bao gọi tương ứng với tiếng chuông ở thuê bao bò gọi. Tín hiệu chuông hồi tiếp này được tổng hợp bởi hai âm có tần số 440Hz và 480Hz. g. Tín Hiệu Đảo Cực: Đ ảo cực 0 t 0 t [...]... thống điện thoại công cộng Trong phạm vi đồ án môn học này ta chỉ quan tâm đến các phương pháp tính cước thông dụng Có nghóa là khi thuê bao bò gọi nhấc máy ,thời gian đàm thoại bắt đầu thì mạch sẽ thực hiện tính cước cho đến lúc kết thúc cuộc gọi 1 Tính cước bằng phương pháp đảo cực nguồn điện : - Khi nhận ra thuê bao bò gọi nhấc máy trả lời, tổng đài sẽ đảo chiều của điện áp DC trên đôi dây điện thoại. .. của điện thoại người ta phát triển thêm một cột nữa cho bàn phím điện thoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4 như hình 3 3 A 1 2 1209Hz 1336Hz 1477HzB 1633Hz 4 5 6 697Hz 770Hz 7 8 9 C * 0 # D 852Hz 941Hz Hình 3 : Bàn phím chuẩn 16 phím DTMF 12 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI I Phương pháp tính cước : - Có nhiều phương pháp tính cước. .. đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện Khi đó hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi Ở các trạm công cộng có trang bò máy tính cước, bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước BẢNG TÓM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI Vùng... dẫn đến hỏng mạch Ở mạch khuếch đại này ta sử dụng 8 Transistor loại C945 điện trở có trò số R13 = 10k và 8 điện trở R14 = 220Ω Tính R12 ,R13 ,R14 Tính toán giá trò Rb(R12) và BJT A1015 Transistor A1015 có các thông số : Loại Si có : + Vγ (điện áp ngưỡng VBE ) = 0,5V + Vδ (điện áp khuếch đại BE) = 0.65V + VBES (điện áp bão hòa BE) =0,8V + VCES (điện áp bão hòa CE) = 0,2V 27 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n... tính cước , số Tone hiện diện trong một đơn vò thời gian cơ bản sẽ tỷ lệ với giá cước - Như vậy ,tuỳ theo khoảng cách giữa hai thuê bao mà số Tone trong một đơn vò thời gian sẽ khác nhau Khi ta gọi liên tỉnh hay điện thoại di động thì tương ứng số Tone nhận được để tính cước sẽ tăng lên càng nhiều - Bộ phận tính cước chỉ làm một việc đơn giản là đếm số Tone này để qui đổi ra giá cước cuộc gọi 3 Tính. .. thể kết hợp thành tín hiệu DTMF 11 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 Lợi điểm của việc sử dụng tín hiệu DTMF trong điện thoại là chống được nhiễu tín hiệu do đó tổng đài có thể biết chính xác được phím nào đã được nhấn Ngoài ra nó còn giúp cho người ta sử dụng điện thoại thuận tiện hơn Ngày nay hầu hết các hệ thống điện thoại đều sử dụng tín hiệu DTMF Bàn phím chuẩn của loại điện. .. chương trình sẽ cập nhật lại thời gian một lần cho các thuê bao đang thông thoại IV LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT : Lưu đồ chương trình tính cước : 33 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Hoc II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 34 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Hoc II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 - Chương trình khi phát hiện được thuê bao đã ngừng thông thoại sẽ tính giá cước của cuộc gọi bằng cách kiểm tra số Dial Tone Nếu số đầu là 0 chương... giá tiền và số cuộc gọi 17 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG n n I KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU): n Trong máy tính cước, khối CPU chính là phần quan trọng nhất, nó tiếp nhận và xử lý tất cả các thông tin hoạt động liên quan đến việc tính cước của máy.Ở đây ta chọn Vi điều khiển 8051 vì nó có các đặc điểm nổi bật như mạch dao động được tích hợp sẵn... dây điện thoại của thuê bao gọi Trong hệ thống tổng đài điện thoại tự động ,tín hiệu đảo cực sẽ khởi động đồng hồ tính cước của thuê bao gọi Khi đàm thọai kết thúc nghóa là một trong hai thuê bao gác máy ,điện áp trên đôi dây lại đảo chiều lần nữa chấm dứt hoạt dộng của thuê bao gọi 2 Tính cước bằng phương pháp đếm xung : - Sau khi thực hiện kết nối giữa hai thuê bao , tổng đài sẽ cấp các Tone gián... thông thoại cần tính cước 13 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 4 PHƯƠNG THỨC QUAY SỐ: Gọi nội hạt : Nhấc Nghe Dial Tone Quay Số Gọi liên tỉnh : Nhấc Máy Nghe Dial Tone Gọi quốc tế : Nhấc Máy Nghe Dial Tone 0 00 Mã Vùng Mã Quốc Gia Số Thuê Bao Số Thuê Bao 5 MÃ VÙNG VÀ GIÁ CƯỚC CÁC TỈNH ,THÀNH PHỐ : Nội Hạt: 14 Khoa Điện – Điện Tử Đồ n Môn Học II – Lê Minh Thế – 97ĐT04 PHẦN III THIẾT . mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng vi điều khiển 8051. - Thiết kế mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng phương pháp đảo cực .Với đề tài máy tính cước điện. : NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI I. Phương pháp tính cước. II. Nguyên tắc tính cước. V. Quay số và giá cước hiện nay. Phần III : THIẾT KẾ CHƯƠNG I