mạch điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng điện thoại

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 3 Lời cảm ơn Em chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô Giáo trong nhà trường,Nhất là các Thầy Côtrong Khoa Điện-Điện tử của trường Đại học Dân Lập kỹ Thuật công nghe äTP.HCM đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PHẠM HÙNG KIM KHÁNH. Người đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành quyển luận văn này. Xin cảm ơn tất cả các bạn đã góp ý Giúp đỡ em trong lúc thực hiện luận văn này LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 4 MỤC LỤC PHẦN I : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI I : Giới thiệu chung II : Tóm tắt nội dung đề tài PHẦN II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI I : Cấu trúc về mạng điện thoại II : Các đặc tính truyền của mạng điện thoại 1 Băng thông và độ rộng băng thông 2 Tiếng dội 3 Các cuộn phụ tải 4 Suy hao tín hiệu & các mức công suất nhiễu CHƯƠNG II : SƠ LƯC VỀ TỔNG ĐÀI VÀ MÁY ĐIỆN THOẠI I : Giới thiệu tổng đài 1 Đònh nghóa tổng đài 2 Chức năng của tổng đài 3 Phân loại tổng đài 4 Các loại âm hiệu 5 Phương thức chuyển mạch của tổng đài II : Giới thiệu tổng quát về máy điện thoại 1 Các thông số cơ bản của máy điện thoại 2 Các hoạt động trên mạng điện thoại III : Phương thức hoạt động giữa tổng đài và máy điện thoại CHƯƠNG III : GIỚI THIỆU LINH KIỆN I : OPTO 4N 35 1 Mô tả chung 2 Hình dạng và mô tả chân 3 Tính chất II : Giới thiệu vi điều khiển 89C51 1 Giới thiệu MSC 51 2 Sơ lược về các chân của 89C51 3 Khảo sát các khối bên trong –Tổ chức bộ nhớ 4 Hoạt động của bộ đònh thì TIMER LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 5 5 Hoạt động của bộ ngắt III : Giới thiệu IC nhận DTMF MT8870 1 Giới thiệu 2 Sơ đồ chân 3 Chức năng IV : Giới thiệu IC thu phát tiếng nói ISD 1420 1 Giới thiệu 2 Đặc tính kỹ thuật 3 Mô tả 4 Nguyên lý hoạt động PHẦN III : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CHƯƠNG I : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I : Mục đích của đề tài II : Phương pháp nghiên cứu III : Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước IV : Ý tưởng thiết kế V : Phương án thiết kế 1 Phương án 1 2 Phương án 2 3 Phương án 3 4 Phương án 4 5 Lựa chọn phương án thiết kế CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH I : Sơ đồ khối II : Nhiệm vụ của từng khối 1 Khối cảm biến tín hiệu chuông 2 Khối kết nối thuê bao 3 Khối nhận và giải mã DTMF 4 Khối xử lý tín hiệu 5 Khối điều khiển thiết bò 6 Khối phát tiếng nói III : Giải thích mối quan hệ giữa các khối CHƯƠNG III : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I : Khối cảm biến tín hiệu chuông 1 Sơ đồ nguyên lý 2 Nguyên lý hoạt động 3 Thiế kế và tính toán LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 6 II : Khối tạo tải giả 1 Sơ đồ nguyên lý 2 Nguyên lý hoạt động 3 Thiế kế và tính toán III : Khối nhân và giải mã DTMF 1 Sơ đồ nguyên lý 2 Nguyên lý hoạt động IV : Khối phát tiếng nói 1 Sơ đồ nguyên lý 2 Nguyên lý hoạt động V : Khối điều khiển thiết bò 1 Sơ đồ nguyên lý 2 Nguyên lý hoạt động 3 Thiế kế và tính toán VI : Khối xử lý tín hiệu PHẦN IV : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG I : CÁC LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT I : Lưu đồ giải thuật kết nối thuê bao II : Lưu đồ chương trình phục vụ ngắt III : Lưu đồ chương trình tắt thiết bò IV : Lưu đồ chương trình mở thiết bò V : Lưu đồ chương trình cảm biến trạng thái thiết bò CHƯƠNG II : CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM PHẦN V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 7 LỜI MỞ ĐẦU Từ giữa những năm 80 đến nay công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn có những phát triễn đậm nét để hỗ trợ cho sự phát triễn của công nghệ thông tin, và sự tự động hóa trong công nghiệp, … Với độ tích hợp ngày càng cao, công suất tiêu tán bé hơn, thông minh hơn nó đã làm thay đổi hẵn cấu trúc của nền công nghiệp hiện tại. Bước vào đầu thế kỷ 21 kỹ thuật điện tử_vi điện tử sẽ là “Chiếc chìa khóa kỹ thuật“ cho các nước trên thế giới bước vào kỷ nguyên mới_ kỷ nguyên của công nghệ thông tin. Tuy chỉ mới thâm nhập vào nước ta nhưng công nghệ thông tin đã phát triễn rất nhanh và ngày càng giữ vai trò quan trọng trong nền công nghiệp nước nhà. Hệ thống viễn thông, dòch vụ khách hàng, thông tin di động, nhắn tin càng phát triễn với tính hiện đại và tự động hóa ngày càng cao. Trong quyển luận văn này em muốn trình bày loại “Mạch điều khiển thiết bò từ xa thông qua mạng điện thoại“. Do kiến thức còn non kém, kinh nghiệm ít ỏi và thời gian có hạn, chắc chắn rằng tập luận văn này ít nhiều không thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong q thầy cô và bạn bè vui lòng bỏ qua và đóng góp ý kiến để tập luận văn ngày càng hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cám ơn Thầy PHẠM HÙNG KIM KHÁNH người đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đề tài để luận văn của em được hoàn thành với thời gian sớm nhất và hoàn chỉnh nhất. Xin cám ơn tất cả các bạn cùng lớp đã đóng góp ý kiến và tài liệu để cho tập luận văn được hoàn tất. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 8 PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI I GIỚI THIỆU CHUNG: Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan trọng của loài người. Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông tin liên lạc vào lónh vực kinh tế, khoa học và đời sống. Chính vì nó mà con người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng. Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lónh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người. Ngoài nhu cầu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại,… Đối với hệ thống điều khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lónh vực tự động điều khiển Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng đồng thời việc gắn các thiết bò điện thoại ngày càng được phổ biến rộng rãi, do đó việc sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc ,vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bò điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân do cháy nổ hoặc do chạm chập điện gia dụng gây ra Ngoài ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bò điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người. Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, nên em chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại” cho luận văn tốt nghiệp. Mạch điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bò điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa nhà(hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền sản xuất để thay thế con người. Chẳng hạn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 9 muốn điều khiển các thiết bò điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bò thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa. II TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI Các thiết bò điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa bằng đường điện thoại. Muốn điều khiển thiết bò điện ta quay số điện thoại về máy điện thoại có các thiết bò cần điều khiển. Sau khi quay số xong, ta qui đònh nếu sau 5 hồi chuông không có ai nhấc máy thì mạch này sẽ tự động đóng tải giả để kết nối thuê bao (thông thoại) với thuê bao gọi. Sau khi kết nối thuê bao, hệ thống này sẽ đợi phím nhấn trong khoảng 30giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao. Sau khi có tín hiệu thông thoại người điều khiển bắt đầu nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Nếu người điều khiển bấm sai mã passwords thì sẽ không xâm nhập được vào hệ thống điều khiển. Nếu người điều khiển nhấn sai một trong 2 mã passswords thì hệ thống yêu cầu người điều khiển phải nhấn lại từ đầu mã passwords. Nếu mã passwords được nhấn đúng mã password thì cho phép người điều khiển xâm nhập vào hệ thống điều khiển và đồng thời phát câu báo hiệu bằng tiếng nói với nội dung : “Đây là hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua đường điện thoại . Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”. Sau khi phát xong câu giới thiệu, hệ thống này sẽ chờ lệnh điều khiển trong khoảng 30giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao. Sau khi nhấn đúng mã passwords , nếu lúc này người điều khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bò trước khi muốn điều khiển thì sẽ bấm mã số để kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bò trong hệ thống điều khiển. Sau khi nhấn đúng mã số thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về với tiếng nói để báo trạng thái tất cả các thiết bò. Lúc này, người điều khiển biết được tất cả các trạng thái thiết bò. Sau đó, người điều khiển muốn mở hay tắt thiết bò nào phụ thuộc vào mã lệnh người điều khiển muốn điều khiển mở hay tắt. Nếu người điều khiển muốn mở thiết bò thì bấm mã số để mở thiết bò.Còn muốn mở thiết bò nào là phụ thuộc vào mã số thứ hai. Trong hệ thống này các số được qui đònh cho các thiết bò như sau: ¾ Số 1 tương ứng cho thiết bò 1 ¾ Số 2 tương ứng cho thết bò 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 10 ¾ Số 3 tương ứng cho thiết bò 3 ¾ Số 4 tương ứng cho thiết bò 4 ¾ Mã password là:98 ¾ Phím 0 được chọn là lệnh kiểm tra trạng thái của thiết bò ¾ Phím * dùng để tắt thiết bò ¾ Phím # dùng để mở thiết bò ¾ Phím 5 dùng để tắt tất cả các thiết bò ¾ Phím 6 dùng để mở tất cả các thiết bò . Ví dụ : Muốn mở thiết bò 1 thì người điều khiển phải bấm mã #1 tức là mã mở thiết bò 1(Mã số # là mã mở và mã số 1 là thiết bò 1). Sau khi nhấn đúng mã #1 thiết bò 1 sẽ được mở và vi điều khiển sẽ cho truy xuất EPROM báo trạng thái thiết bò 1 vừa mới điều khiển với nội dung “Thiết bò 1 đã mở “. Nếu người điều khiển muốn mở tiếp thiết bò 4 sẽ bấm mã #4, sau khi bấm đúng mã #4 người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bò 4 đã mở”. Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bò 1 thì bấm mã số 5 (Mã số 5 được qui đònh là mã tắt thiết bò) , còn muốn tắt thiết bò nào thì phụ thuộc vào mã bấm tiếp theo của mã *. Ví dụ: Muốn tắt thiết bò 1 người điều khiển bấm mã * , sau đó bấm mã số 1 để tắt thết bò 1. Sau khi bấm đúng mã *1 thì thiết bò 1 sẽ được tắt và sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo cho người điều khiển biết kết quả điều khiển bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bò 1 đã tắt”. Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bò 3 thì bấm tiếp mã *3 thì lập tức thiết bò 3 được tắt và đồng thời có tín hiệu phản hồi về báo kết qủa điều khiển với nội dung “Thiết bò 3 đã tắt”. Sau khi điều khiển hết tất cả các thiết bò muốn điều khiển, người điều khiển muốn kiểm tra lại trạng thái tất cả các thiết bò thì chỉ việc bấm mã số 5 (Mã này được qui đònh là mã kiểm tra tất cả các thiết bò ).Sau khi người điều khiển bấm đúng mã số 5 thì hệ thống sẽ đi kiểm tra tất cả các thiết bò và báo trạng thái hiện tại của tất cả các thiết bò cho người điều khiển biết. Ví dụ : “Thiết bò 1 đã tắt, thiết bò 2 đã tắt, thiết bò 3 đã tắt, thiết bò 4 đã tắt”. Sau khi điều khiển xong thì người điều khiển gác máy. Lúc này, mạch không còn nhận được lệnh điều khiển. Sau một thời gian nhất đònh 30s, mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao. Chú ý: trong thời gian điều khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy bò gọi thì vẫn có thể thông thoại với người điều khiển. [...]... được với những tổng đài khác để phối hợp điều khiển 3/ Phân loại tổng đài : a/ Tổng đài công nhân : Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dựa vào con người b/ 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 : chuyển mạch từng nấc và chuyển mạch ngang dọc c/ Tổng đài điện tử : SVTH : DƯ THANH HẢI Trang 16... 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 vò trí gác máy điện trở mạch vòng là rất lớn Khi thuê bao nhấc máy, điện trở mạch. .. 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 KΩ Tổng trở AC khi gác máy từ 4KΩ đến 10KΩ Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn 1KΩ (từ 0,2KΩ ÷ 0,6KΩ) SVTH :... tiếp qua một môi trường dẫn quang Đầu tiên tín hiệu phần phát (Led hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng được phần tiếp nhận (Phototransistor) biến lại thành tín hiệu điện Tính chất cách điện: bộ ghép quang thường được dùng để cách điện giữa 2 mạch điện có điện thế cách điện khá lớn Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện. .. hiển thò, 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 nghò… 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... Mô tả chung: Opto 4N35 là bộ ghép quang được cấu tạo bởi photodiode & phototransistor Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự khác biệt khá lớn về điện thế Ngoài ra còn được dùng để tránh các vòng đất gây nhiễu trong mạch điện Thông thường bộ ghép quang gồm 1 diode loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và một phototransistor với vật liệu silic Với dòng điện thuận diode phát ra bức xạ hồng... đường dây nối thông thoại đều bò bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu báo bận Nếu đường dây nối thông thoại không bận thì tổng đài sẽ cấp cho người bò 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...LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHÁNH GVHD : PHẠM HÙNG KIM PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI I/ CẤU TRÚC VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI Các thành phần chính cuả mạng điện thoại chuyển mạch công cộng được phân cấp như hình vẽ: Trung tâm miền (lớp 1) Trung tâm vùng (lớp 2) Trung tâm cấp 1 (lớp 3) Trung tâm đường dài Trung tâm chuyển tiếp... 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 phím 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 bò bận hoặc thuê bao được gọi bò bận thì tổng đài sẽ phát tín hiệu... với bộ ghép quang ta cần phải có mạch in tốt 2 / Hình dạng và mô tả chân : ANODE 1 6 BASE CATHODE 2 5 COLLECTOR NC 3 4 EMITTER 3 /Tính chất : - Nguồn cung cấp Vcc = + 5 V ở chân số 5 - Tín hiệu được đưa vào chân số 1 và 2 - Tín hiệu lấy ra ở chân 4 - Hiệu điện thế cách điện là 3350 V - Hệ số truyền đạt 100% - Được ứng dụng trong một số mạch cách ly và mạch điều khiển II/: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 . phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, nên em chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại cho luận văn tốt nghiệp. Mạch điều khiển thiết. hệ thống điều khiển và đồng thời phát câu báo hiệu bằng tiếng nói với nội dung : “Đây là hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua đường điện thoại . Xin bạn hãy bấm mã điều khiển biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa. II TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI Các thiết bò điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa bằng đường điện thoại. Muốn điều khiển thiết bò điện