Thiết kế hệ thống xử lý hội thoại trong phòng LAB học ngoại ngữ

Trang 1

MỤC LỤC

IING u00 0 9 1.2 Chọn đề tài nghiên cứu và thực hiỆn - -. 5< + S+x* se vEseeseeerxesxe 9 1.3 Mục đích nghiên CỨU - + + xxx vn nh Hư 10

1.4 Yêu cầu đề tài +c2cvv tt Hee 10

1.5 Tổng quan các chức năng xử lý hội thoại trong phòng LAB 10

1.5.1 Chức năng hội thoại - + 1n HH ng Hư mrưy 11 1.5.1.1 Chức năng hội thoại cho giáo viên - s+5+++s+xs+v+xsxex 11 1.5.1.2 Chức năng hội thoại cho học viên - - «+ s+++s*+sxsxvesxrsee 12

In n90 si 5 4 13 1.5.1.4 Chive nang ghi am ớỘỪỘỪỘ 14

.420089/.00900/9) c0 15 CHUONG 2 THIET KE PHAN CUNG wu .seseecssssssesessseeesesssneeeeesnnneecennneeseennnieses 16

2.1 So d6 khéi ctia hé thong o ececceccecccccessessessessessessesseesesseesessessssesssssesseeseesees 16

2.2 KO: HOC ViGN o.oo eeeseeseecessseesecesseeeecsnsseecesssneeceesueecessnneeeesssueeecessneeeessneeess 17

2.2.1 Module hop hoc Vid eceeeeeeceseeseeseeseeeeeseeeeeeseeeeeseeeeeseeeeeeseeenteaees 17 2.2.2 Module Card hoc Vien .cccccccecesecesseeeeeeeceseeeesseeeueeeseeeeeesecseeeesaeens 18

2.2.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối học viên 2 c+s++sz£x++xz 19 2.3 Khối giáo viên - 2-2 t+EE+E1E2E127127112112711211121121111 2111111 21

2.3.1 Module hộp g1áo VIÊN ¿+ E2 ESvEEsvvnh nkrưynrưy 22 2.3.2 Module Card giáo VIÊN ¿+ + 2+ 3xx VEEsvvvnh nkrưynrưy 22 2.3.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối giáo viên ¿2 5+2 23

2.4 Khối bàn điều khiển -.¿¿-522+222tt2E tre 123

2.4.1 Sơ đồ khối bàn điều khiển 2¿©2¿©+++cc+zczxesrxs 23 VI bả: ý 23 2.4.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối bàn điều khiển - 24 2.5 Khối vi điều khiển -2-©22+222++22x+222122211221112711221112211 211211 xe 27 2.5.1 Sơ đồ khơi 2:©222+22xc22Ex22211271122711271127112211.11 11E 1.1 27

Trang 2

2.5.2 Chie MAN a , ẽšăŨÚŨÚŨÁẲẮẲẮẰỀỀỀỒỒ 28 2.5.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối điều khién 28 2.6 Khối nguồn cung cấp 2.6.1 Chức nang 30

2.6.2 Lựa chọn linh kiện thiết kế -2c+c+++vE+xerrrrrktrrrrrrkrkrrerrker 30

2.7 Khối âm thanh ngồi (AUX) ¿2 +2 ©E+EE+EE+EE+EE+EEeEEEErkerxerrrrk 30

2.7.1 CHU .a 30

2.7.2 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối âm thanh ngoài AUX 31

2.8 Sơ đồ mạch, giải thích hoạt động và tính tốn - 5+ «5s <+++++xs++ 31 2.8.1 Module hộp học vIiÊn - + 6+ +22 + SE **E+tEE+eEeeeEsrkesrkrrkrrkrrk 31 2.8.2 Module Card học viÊn - ¿c5 2c 3S 223 E2t €2 Eevkeeeeerseces 33

2.8.3 Module Card giáo VIÊN ¿+ + 3S *v SE ng rưy 36 2.8.4 Khối bảng điều khiển -2-©22+SE+2EEt2E22EEE2EE22EE2E1221221 1x crxe 38

2.8.5 Khối vi điều khiển ccc222xtttErtrttrrrirtrrirtrirrrrrrrirrrrrre 4I

2.8.6 Khối nguồn cung cấp - 2 2s x+EE£EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErxerkrree 42 2.8.7 Module hộp g1áo VIÊN - - + + +22 E1 EvEvk vn ngư net 43 KET LUẬN CHƯƠNG 2 St EE+EEEk SE EEEEE KT 1111111111111 111111 44 CHƯƠNG 3 LƯU ĐỎ THUẬT TỐN .-©22 25t 2E 2EE2EE2EE12EE22EE22322Ex22Excex 45

3.1 Giới thiệu ChưƠng ¿- SE vn vn TH TT nh Hàn Hàng rry 45

3.2 Lưu đồ chương trình chính 2-2-2 ©£+EE+2E++£E+EE+£EEtEEEzrxrrrrrrrrrrs 45 3.3 Lưu đỗ chương trình giáo viên nghe AUX - - «+5 +++x<+vexeesxx 47 3.4 Lưu đồ chương trình SET nhóm tham gia 22 22 52 5+ ++2s+zss 47 3.5 Lưu đồ chương trình chức năng hội thoại giáo viên 2-2 + 48 3.6 Lưu đỗ chương trình chức năng hội thoại học viên -.-« «+ 48 3.7 Lưu đồ chương trình chức năng ghi âm . -2- 2-52 s2 £s2£Ezcxczxrx 50 3.8 Lưu đồ chương trình giáo viên nói với nhóm/Lớp 0

Trang 3

MỞ ĐÀU

Đề tài "Thiết kế hệ thống xử lý hội thoại trong phòng LAB học ngoại ngữ" tôi

chọn nghiên cứu, lập thành đồ án và đưa ra bảo vệ tốt nghiệp của mình thuộc sản

phẩm phục vụ ngành giáo dục, thường quen gọi là phòng LAB

Phòng LAB xuất hiện khá sớm và là quen thuộc ở các trường ngoại ngữ, là sản phẩm của nước ngoài sản xuất nhập vào Việt nam Nhưng để có một phòng LAB giá cả phù hợp, đơn giản dễ sử dụng, được sản xuất tại Việt nam có khả năng phổ biến rộng rải cho các trường trung học, tiểu học và các trường mầm non, đang là đề tài hoàn toàn mới và là nhu cầu cần thiết hiện nay

Bản thân tôi hiện là giáo viên dạy nghề điện tử, qua công việc tôi có ý nghĩ luôn cần cải tiến công tác dạy và học Trước đây tôi đã thiết kế nhiều mô hình dạy học thành công Nhưng với các hệ thống phức tạp như xử lý phòng hội thoại "LAB" thì chưa thành công do hệ thống rất cồng kénh phức tạp Nay tôi được học các môn trong ngành điện tử, tự thấy rằng nếu đem kiến thức đã học ứng dụng vào sẽ giải quyết được các vướng mắc, khó khăn khi thiết kế trước đây Với mục đích và lý do đã nêu, nhân địp này tôi chọn đề tài "Thiết kế hệ thống xử lý hội thoại trong phòng LAB học ngoại ngữ" dé làm đồ án tốt nghiệp

Nội dung đồ án tập trung nghiên cứu các chức năng, ý nghĩa sử dụng mà một phòng LAB cơ bản phải có và đề ra hướng giải quyết để làm cơ sở cho tính toán, thiết kế, xây dựng lưu đồ thuật toán và lập trình điều khiển, sau cùng là làm một phòng LAB mô phỏng để kiểm chứng tính đúng đắn cho phần lý thuyết trên

Nội dung của đồ án được chia làm 3 chương: Chương 1: Tổng quan

Chương2: Thiết kế phần cứng Chương 3: Lưu đồ thuật toán

Sau khi triển khai thực hiện đồ án, kết quả đem lại đáng phấn khởi, thiết bị phòng LAB mô phỏng đã chế tạo thành công, vận hành đúng với mục đích ứng dụng và lí thuyết tính toán ban đầu Tuy nhiên đây mới chỉ là sản phẩm mô phỏng cho lí thuyết chủ quan, khả năng nghiên cứu chắc hắn còn nhiều hạn chế, đồ án này không sao tránh khỏi những thiếu sót và nhằm lẫn kiến thức, rất mong quí thầy cô giúp đỡ thêm đề tơi hồn thành tốt đề tài của mình

Trang 4

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

Ở chương mở đầu sẽ đưa ra số vấn đề chính liên quan tới phòng LAB được trình bày từ khái quát đến chỉ tiết Chương sẽ giới thiệu các nội dung sau:

Giới thiệu về phòng LAB bao gồm phòng LAB chung, phòng LAB học tiếng và các ứng dụng của chúng

Lí đo và mục đích chọn phòng LAB học ngoại ngữ làm đề tài nghiên cứu Yêu cầu của đề tài: Thiết kế phòng LAB bao gồm các chức năng hội thoại,

nghe và ghi âm mà một phòng LAB cần có

Cuối chương, trình bày tổng quan các chức năng xử lý hội thoại cần có trong phòng học ngoại ngữ (14)

1.1 Giới thiệu phòng LAB Phòng LAB chung:

Có rất nhiều định nghĩa từ LAB trên nhiều trang Web nước ngoài, tuy có nhiều cái riêng nhưng cùng một nghĩa chung và LAB được hiểu là phòng thí nghiệm hay phòng luyện hay phòng pha chế, chữ LAB được viết tắt của từ tiếng Anh là LABORATORY Mỗi một lĩnh vực nghề nghiệp có thể có nhiều loại phòng LAB khác nhau, như phòng thí nghiệm bê tông (Concrete LABoratory); Phòng thí

nghiệm kỹ thuật điện và điện tử (Electronic & Electric Engineering LABoratory);

phòng thí nghiệm thử vật liệu (Material Testing LABoratory); phòng thí nghiệm đo lường (Measuring LABoratory); phòng thí nghiệm y tế (Medical LABoratory) vv da phan được ghi ra đầy đủ là LABoratory

Phòng LAB học tiếng hay phòng học ngoại ngữ:

Theo định nghĩa từ điển Việt Anh thì LAB là đồng nghĩa với Language LABoratory tức là phòng học ngoại ngữ, hay phòng luyện nghe nói ở trong các trường học có dạy bộ môn ngoại ngữ Khi vào trong một trường học, nêu thấy trước một phòng học có ghi Phòng LAB thì hiểu đó là phòng học tiếng chứ không phải phòng thí nghiệm môn học nào khác, cũng có nơi ghi là Multimedia LAB có nghĩa là phòng học ngoại ngữ đa phương tiện, kết hợp cả truyền hình, mạng Internet 1.2 Chọn đề tài nghiên cứu và thực hiện

Phòng LAB là phương tiện hữu hiệu để luyện kỹ năng nghe nói trong bộ môn học tiếng mà các trường dạy ngoại ngữ rất cần sử dụng đến Thực tế tại thành phố

Trang 5

Vinh, những trường học sử dụng phòng LAB thì còn quá ít, chỉ tập trung vào số trường đại học, cao đắng chuyên nghiệp Trong khi nhu cầu xã hội về nắm bắt ngoại ngữ ngày càng cao và cấp bách, mô hình dạy học ngoại ngữ ngày càng đa dạng cả về hình thức và nội dung, đối tượng học viên tham gia học phong phú

Các phòng LAB đang được sử dụng hiện nay đều mua từ nước ngoài với giá thành cao Tính năng kỹ thuật của nó là bàn điều khiển của giáo viên (Conrol Panel) qua phần mềm quản lý được tích hợp trên máy vi tính và phải lắp đặt trong

một phòng học cố định

1.3 Mục đích nghiên cứu

Hướng tới sản xuất và lắp đặt sản phẩm phòng LAB phục vụ thị trường địa phương và khu vực trong tương lai gần mà hiện nay đang còn bỏ ngõ

Khách hàng mà phòng LAB cần hướng đến là các trường trung học, tiểu học và đặt biệt ở các trường mầm non, nên phần điều khiển phòng LAB sử dụng hệ thống nút bấm đơn giản, dễ sử dụng được thiết kế gọn trong một bộ điều khiển va không lệ thuộc vào máy vi tính cũng như hệ đấu nối các tín hiệu qua nhiều dây rườm rà phức tạp

Thiết kế phòng LAB phục vụ cho một lớp học dưới 24 học viên mà có thê tổ chức dạy học trong phòng (phòng học không nhất thiết bố trí bàn ghé ngồi theo kiểu xếp hàng ngang dọc) hay ngoài trời đều được

Thiết kế phòng LAB có giá thành thấp nhát, chất lượng, dễ mua sắm đề công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong các trường học

1.4 Yêu cầu đề tài

Nghiên cứu các chức năng và ý nghĩa sử dụng cơ bản việc xử lý hội thoại trong phòng LAB học ngoại ngữ phải có, từ đó thiết kế, tính toán, lập trình điều khiển và làm mô hình phòng LAB đề mô phỏng

1.5 Tống quan các chức năng xử lý hội thoại trong phòng LAB

Xuất phát từ nhu cầu thực tế khi hội thoại trong phòng học tiếng (1⁄4) giữa hai đối tượng chính là Giáo viên và những Học viên để đưa ra các chức năng xử lý Đồng thời khi đưa ra phương án phải chọn tính tối ưu, đơn giản khi thiết kế mạch

điện, tính kinh tẾ, người dùng có thể thao tác đơn giản Một van dé can quan tam

khi thiết kế là làm sao hệ thống có tính thích nghỉ trước mắt, nhưng dễ kết hợp với

Trang 6

các hệ thống khác, đồng thời sau này có thê phát triển lắp đặt thêm các chức năng,

tiện ích khác một cách dễ dàng, thuận tiện

1.5.1 Chức năng hội thoại

Là chức năng nghe nói giữa giáo viên với học viên, giữa học viên với học viên trong lúc học, luyện kỹ năng nghe nói khi học tiếng Bao gồm các chức năng điển hình sau:

e_ Giáo viên hội thoại với học viên e_ Giáo viên hội thoại với nhóm hội thoại e_ Giáo viên nói với nhóm học viên

e_ Giáo viên nói với cả lớp

e Học viên hội thoại theo cặp đôi e Học viên nói với nhóm

e Học viên nói với cả lớp

1.5.1.1 Chức năng hội thoại cho giáo viên a Giáo viên hội thoại với học viên bắt kỳ

Khi giáo viên có nhu cầu hội thoại với học viên nào đó, giáo viên sẽ nhắn nút chọn học viên trên bàn ĐK và cuộc hội thoại bắt đầu

Vấn đề được đặt ra: Nếu trong một lớp học có số lượng học viên nhiều thì

không thể thiết kế có bao nhiêu học viên là có bây nhiêu nút nhắn trên ban DK được, mà chia lớp học thành nhiều nhóm và mỗi nhóm có từ 2, 4 hay 8 học viên

Vậy khi chọn học viên đề hội thoại, trình tự sẽ là:

e Chọn làm việc với nhóm (nhóm có học viên cần hội thoại) e Chọn giáo viên hội thoại với học viên

b Giáo viên hội thoại với nhóm hội thoại bất kỳ

Khi giáo viên có nhu cầu hội thoại với một nhóm (cặp) hội thoại, giáo viên chỉ chọn hội thoại với một trong hai học viên đang thực hiện hội thoại theo nhóm thì cuộc hội thoại “tay ba” bắt đầu Vậy, trình tự chọn hội thoại với nhóm hội thoại sẽ

là:

e¢ Chon chức năng hội thoại theo nhóm hội thoại e Chọn chức năng giáo viên hội thoại với học viên

e Giáo viên nói với nhóm bất kỳ

Trang 7

Đây là chức năng sử dụng khi giáo viên giảng bài, chỉ có giáo viên nói cho học

viên cả nhóm nghe, còn học viên bị “câm” nói Nếu học viên có ý kiến muốn hỏi

trong lúc tiếp thu bài, học viên sẽ gửi yêu cầu Giáo viên thấy cần thiết phải trả lời,

giáo viên sẽ chọn chức năng hội thoại với học viên đó thì cuộc trao đổi mới có thể

Vậy khi chọn giáo viên nói với nhóm bắt kỳ, trình tự sẽ là:

e_ Chọn làm việc với nhóm

e Chọn giáo viên nói với nhóm d Giáo viên nói cả lớp

Đây là chức năng khi giáo viên giảng bài cho cả lớp, tương tự như trường hợp giáo viên nói với nhóm, chỉ có giáo viên nói cho học viên cả lớp nghe Vậy khi

chọn giáo viên nói với cả lớp, trình tự sẽ là:

e_ Chọn làm việc với tất cả các nhóm e_ Chọn giáo viên nói với nhóm 1.5.1.2 Chức năng hội thoại cho học viên

Là cuộc hội thoại diễn ra giữa một học viên với học viên khác trong cùng nhóm, có nhiều cách phân nhóm để hội thoại, nhóm hai hoặc nhóm bốn học viên

Trong phạm vi đề tài này chỉ nghiên cứu phân nhóm hội thoại theo nhóm đôi và tóm gọn trong hai kiểu (Mode)

a Hội thoại theo nhóm lién ké (Kiéu M1)

Chương trình sẽ tự phân nhóm theo cặp: l với 2; 3 với 4; 5 với 6; 7 với 8 Vậy khi chọn hội thoại theo MI, trình tự sẽ là:

e_ Chọn nhóm dé gán kiểu hội thoại: Bước này cho phép chọn hoặc một hay nhiều nhóm hay tất cả các nhóm cùng thực hiện hội thoại theo

nhóm

¢ Chon kiéu hội thoại MI: Bước này chọn kiểu hội thoại là chia học viên theo bắt cặp liền kề

b Hội thoại theo nhóm xen kẻ (Kiểu M 2)

Chương trình sẽ tự phân nhóm theo cặp: I với 3; 2 với 4; 5 với 7; 6 với 8 Vậy khi chọn hội thoại theo M2, trình tự sẽ là:

Trang 8

e Chọn nhóm dé gán kiểu hội thoại: Bước này cho phép chọn hoặc một hay nhiều nhóm hay tất cả các nhóm cùng thực hiện hội thoại theo

nhóm

e Chọn kiểu hội thoại M2: Bước này chọn kiểu hội thoại là chia học viên

theo bắt cặp xen kẻ

*) Ngoài ra học viên còn có thêm các chức năng như sau: e Học viên nói cho cả nhóm nghe

Chức năng này được sử dụng trong trường hợp học viên thuyết trình cho cả nhóm nghe Có nhiều giải pháp thiết kế để thực hiện hoạt động chức năng này, nhưng giải pháp tối ưu nhất là học viên sẽ nói cho cả nhóm cùng nghe thông qua

kênh của giáo viên nói với nhóm Vậy khi chọn học viên nói với nhóm, trình tự sẽ

là:

¢ Chọn giáo viên nói với nhóm

e Chọn giáo viên nói với học viên bắt kỳ

d Học viên nói cho cả lớp nghe

Tương tự như trường hợp học viên nói cho cả nhóm nghe, học viên sẽ nói (thuyết trình) cho cả lớp nghe Vậy khi chọn học viên thuyết trình với cả lớp, các bước sẽ là :

e Chọn giáo viên nói với cả lớp

e _ Chọn giáo viên hội thoại với học viên bắt kỳ (xem mục l.5 I I.4)

1.5.1.3 Chức năng nghe a Giáo viên nghe AUX

Chức năng này giúp cho giáo viên kiểm tra tình trạng, nội dung tín hiệu AUX trước khi điều khiến cho các nhóm hay cả lớp nghe AUX Nguồn AUX có thể là một Line OUT, hay nguồn phát âm từ máy đĩa CD hay máy Cassette được thiết kế lắp đặt trên bàn điều khiển của giáo viên Trong phạm vi đồ án này nguồn AUX la may CD để bàn giáo viên Vậy khi chọn giáo viên nghe AUX, trình tự sẽ là:

e_ Chọn điều khiển nghe AUX e An nút play trên máy CD

b Nhóm học viên (hay cả lớp) nghe AUX

Trang 9

Giáo viên sẽ điều khiển cho một hay nhiều nhóm học viên hay cả lớp tham gia nghe AUX Vậy khi nhóm học viên (hay cả lớp) nghe AUX, trình tự sẽ là :

¢ Chon nhém muốn nghe

¢ Chon một hay nhiều nhóm hay cả lớp e Chon diéu khiển nghe AUX

Ba bước trên được thực hiện tại bàn điều khiển giáo viên, riêng bước an play duoc thuc hién tai may CD kết nối v6i Line AUX

1.5.1.4 Chire nang ghi 4m

Trong quá trình hướng dẫn tập luyện nghe nói, có nhiều lúc giáo viên cần lưu

lại cuộc thuyết trình của học viên hay cuộc hội thoại của nhóm hội thoại để lưu trữ và phát lại khi cần thiết, các đối tượng cần lưu giọng nói sẽ là:

a Lưu giọng nói của học viên

Chức năng này được chọn khi giáo viên có nhu cầu thu lại cuộc thuyết trình của học viên trước nhóm hay trước cả lớp Vậy khi lưu giọng nói của học viên, tiến trình sẽ là :

e Chọn chức năng học viên nói với nhóm hay cả lớp (mục 1.5 1.2)

e_ Điều khiển chuyển kênh hội thoại giữa học viên và giáo viên sang học viên

tới Line In máy ghi âm

¢ An Record trén may CD, Cassette

b Lưu giọng nói của nhóm hội thoại

Tương tự như trường hợp lưu giọng nói của học viên, tiến trình sẽ là:

e Chọn chức năng hội thoại cho học viên (xem muc 1.5.1.2)

e Chọn chức năng giáo viên hội thoại với nhóm hội thoại bất kỳ (xem mục 1.5.1.1)

e Điều khiển chuyển kênh hội thoại giữa nhóm hội thoại và giáo viên sang nhóm hội thoại tới Line In máy ghi âm

e An Record trén may CD, Cassette

Tóm lại, ở mục 1.5 ta thấy cần phải có tất cả 12 chức năng đề phục vụ xử lý thông

tin thoại trong phòng học ngoại ngữ Đối tượng thao tác chính để lựa chọn các chức

năng là người Giáo viên, việc thao tác được thực thi ngay tại bàn ĐK giáo viên

Trang 10

KÉT LUẬN CHƯƠNG

Hiện nay, các phòng LAB phục vụ cho lớp học trên 30 học viên được điều khiển qua máy vi tính chỉ mới xuất hiện ở một số các trường Đại học Cao đắng chuyên nghiệp, giá thành đầu tư cao và phải mua từ nước ngoài Nhu cầu học Ngoại ngữ trong xã hội và tại địa phương ngày càng cao và cấp bách Một mô hình phòng LAB điều khiến bằng hệ nút bắm với công nghệ kỹ thuật số, phục vụ cho lớp học dưới 20 học viên, cách thức đơn giản, đa dạng trong sử dụng và giá thành thấp đang

là sản phẩm cần thiết đối với các trường Trung, Tiểu học và đặc biệt là các trường

mam non

Để xử lý hội thoại trong phòng học ngoại ngữ, mục 1.5 đã đưa ra đầy đủ 12 chức năng chính phục vụ cho 2 đối tượng là người Giáo viên và các Học viên Trong đó người học viên có chức năng nghe, nói và phát tín hiệu đề nghị phát biểu, người Giáo viên ngoài chức năng nghe và nói như học viên, còn là trung tâm điều khiển các chức năng của hệ thống Để tiện trong việc thiết kế và phù hợp tình hình

thực tế là trong một lớp học trình độ học viên khác nhau, thời gian các học viên

nhập học khác nhau, nên tôi đưa ra phương án chia thành nhiều nhóm để giúp cho người giáo vién dé dang day hoc cho nhéu hoc viên có trình độ khác nhau trong một lớp

Tóm tắt các thao tác từng đối tượng:

Với các học viên:

e Lựa chọn chức năng hội thoại hay chức năng giảng bài

e_ Chọn nhóm học viên e Chon hoc viên hoặc cả lớp

Ngoài ra còn thao tác ấn play hoặc ấn Record ở chức năng nghe AUX hoặc ghi âm khi cần thiết

Bằng phương pháp luận có tính logic chặt chẽ, chương 1 đã làm rõ nội dung nghiên cứu của đồ án là phân tích được các chức năng, ý nghĩa sử dụng cơ bản của một phòng LAB và đưa ra hướng giải quyết Đây sẽ là nền tảng cho thiết kế phần cứng và xây dựng lưu đồ thuật toán được nói đến trong các chương sau

Trang 11

CHƯƠNG 2 THIET KE PHAN CUNG

Giới thiệu chương:

Chương này sẽ đưa ra các bước thực hiện thiết kế phòng LAB đúng như nội dung ở chương 1 đã đặt ra Trong phạm vi đề tài này, tôi chỉ thiết kế và tính toán làm phòng LAB phục vụ cho lớp học gồm 8 học viên được chia làm 2 nhóm để làm mô hình mô phỏng cho ý tưởng thiết kế Nội dung trình bày lần lượt như sau:

Giới thiệu sơ đồ khối hệ thống

Chức năng của các khối và chọn linh kiện để thiết kế

Đề xuất sơ đồ mạch, giải thích hoạt động và tính toán

Trang 12

Chú thích:

1: Tín hiệu On-Off, Học viên gửi yêu cầu phát biểu đến Giáo viên : Tín hiệu AF_ Line Out từ nguồn học viên gửi tới Node mạng âm thanh : Tín hiệu On-Off, cho phép học viên nói

: Tín hiệu AF- Line Out từ máy phát (nguồn AUX) gửi tới Node mạng âm thanh : Tín hiệu AF- Line Out gửi tới máy ghi âm

: Tín hiệu AF- Line Out từ nguồn: Giáo viên gửi tới Node mạng âm thanh : BUS điều khiển từ VĐK gửi tới khối học viên và giáo viên : Cấp nguồn DC : BUS dữ liệu vào từ bàn điều khiển gửi tới VĐK Co mn Dn fF WwW NY

Căn cứ nhiệm vụ chức năng, nhu cầu của đối tượng sử dụng, đặc tính mạch điện khi thiết kế và thuận tiện cho việc bảo quản thay thế tôi đề xuất các khối sau:

e_ Khối học viên: Gồm Module hộp học viên và Module card học viên

e Khối giáo viên: Gồm Module hộp giáo viên và Module card giáo viên

e_ Khối âm thanh ngồi AUX ¢ Khối nguồn nuôi

Ngay sau đây chúng ta tìm hiểu cụ thể chức năng từng khói, tính toán lựa chọn các linh kiện của các module

2.2 Khối học viên

Chức năng: gồm có hai Module và được mô tả trên hình 2.2 2.2.1 Module hộp học viên

Gồm mạch khuếch đại âm tần, tín hiệu vào là Microphone được sử dụng khi học viên hội thoại, tín hiệu ra là Line Out một phần đề học viên có thể nghe tại chỗ

bằng tai nghe, một phần gửi tín hiệu này tới Node mạng âm thanh qua Card chuyền

mạch học viên Có rack cắm Mic dé str dụng ống nói khi hội thoại, rack cắm

Heaphone để sử dụng tai nghe khi nghe, có nút điều chỉnh Volume để chỉnh âm lượng tùy thích Có đường tín hiệu gửi từ Card học viên đến khối Mute đề điều khiển cho phép học viên nói hay "lam cam mute", đây là quyền cho phép của Giáo

viên được thực hiện tại bàn điều khiển giáo viên

Trang 13

Khi giáo viên chọn một trong các chức năng hội thoại thì học viên sẽ được

nghe và nói Khi giáo viên chọn một trong các chức năng nhóm hay cả lớp nghe

giáo viên nói hay nghe AUX hoặc nghe một học viên nói thì các học viên còn lại

chỉ được nghe mà không được nói (chức năng nói bị Mute) CHUYỂN MACH TIỀN KP CSUÁT| KB DK Mute KD D.KHIEN v GIẢI MÃ H6p Học viên CARD HVIEN ® ® @

Bàn học viên Bàn ĐK giáo viên

Hình 2.2 Sơ đồ khói học viên

Nút Call là công tắc nhấn nhả phục vụ cho học viên khi cần gửi yêu cầu phát

biểu tới bàn giáo viên

Nếu lớp học bồ trí bàn học theo hàng ngang dọc thì Module hộp học viên đặt tại bàn học của học viên, nếu lớp học lưu động ở ngoài trời thì Module được đặt tập

trung một chỗ cùng bộ bàn ĐK giáo viên, rồi nói đến Card học viên bằng các dây dẫn Lúc này học viên sẽ dùng bộ tai nghe và ống nói không dây rất linh động

Nguồn điện cung cấp: 12 VDC 2.2.2 Module Card học viên

Trong phần thiết kế mô phỏng hệ thống phòng LAB của đề tài này, đây là

Card nhóm học viên bao gồm bốn học viên/nhóm, có hai nhóm gồm 8 học viên tức

có hai Module Card học viên thế này

Module Card học viên làm nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển từ khối vi điều

khiển ở dạng bit nhị phân đã được mã hóa, chuyền qua mạch giải mã hay mạch tách

kênh, mạch khuếch đại dé điều khiển các rơle đóng mở, nối các kênh dẫn nguồn âm

thanh (Line Out) từ các hộp học viên đến Node mạng âm thanh, hoặc chuyền qua

Trang 14

mạch giải mã cho ra tín hiệu điều khiển chức năng cho phép nói rồi gửi đến line

Mute thuộc Module hộp học viên

Module Card học viên được đặt tại bàn ĐK giáo viên

Nguồn điện cung cấp: 5 VDC

2.2.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối học viên

Đối với Module hộp học viên:

Sử dụng các mạch khuếch đại Pre, mạch khuếch đại âm li với công suất nhỏ,

giá thành rẻ, có bán sẵn ở thị trường điện tử đề thiết kế ứng dụng cho Module hộp

học viên

Đối với Module Card học viên:

Đề giải quyết vấn đề đưa ra, có thể sử dụng các IC giai ma 3-8 hay 4-16 hay dùng các cổng logic, các diode đều được Giải pháp điền hình và tối ưu được chọn lựa đề thiết kế cho khối này là dùng IC giải mã 3-8, các Diode IC giải mã 74LS138 [xem phụ lục T] Sơ đồ kết nói: Vec Yo Y1 Y2 Y3 Y4 Y8 Yê 16 la |14 13 I2 | 9 —>—— 74LS138 1 2 3 | 4 | 5 6 | 7 | 8 A B c G2A G2B G1 Y7 GND Hình 2.3 Sơ đồ kế nói IC giải mã 74LS138 Trong đó:

A, B, C: Cac pin lua chon (Select)

G1, G2A, G2B: Cac pin cho phép (Enable) Vee, GND: Cac pin cap nguồn

Trang 15

Y0 đến Y7: Các pin dau ra dit ligu (Data output)

Bang trang thai:

Bang 2.1.a Bang trang thai IC giai ma 74LS138

Dau vao (Inputs) ` Dau ra (Outputs) Cho phép Lua chon G1 | G2(Notel), C B } A | YO} YI | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 xX H xX |X |X H H H H H H H H L xX xX |X |X H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H| H H H H L H H H H H L H > L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H|H H H H H H H H L Trong đó: H: Điện áp mức logic l (mức cao) L: Điện áp mức logic 0 (mức thấp) X: Không xác định G2 =G2A + G2B

Bang 2.1.b Bảng trạng thái IC giải mã 74LS138

Trang 16

Sơ đồ Logic: Gl G2A G2B c 0

Hinh 2.4 So dé logic IC giai ma 74LS138 BJT A1015 [Xem thêm phụ lục 6]

Role : chon Role RYSW-K [xem phụ lục 8]

Coil: DC 5V , 30mA

Contact: 0.6A 125 VAC; 0.6A 110 VDC; 2A 30 VDC

Anas wt VEN oot ^

Hinh 2.5 Role RYSW - K

2.3 Khối giáo viên

Chức năng: gồm có hai Module hộp giáo viên và Module card giáo viên Sơ đồ khối được trình bày ở hình 2.6 Module hộp giáo viên được thiết kế thành hộp đặt tại bàn làm việc của giáo viên Trong đó gồm một mạch khuếch đại Micro,

mạch tiền khuếch đại âm tần và mạch khuếch đại công suất Module card giáo viên

có nhiệm vụ nhận lệnh từ khối vi điều khiển đề kết nối nguồn âm thanh trên node mạng âm thanh, điều khiển chức năng cho phép nói, ngoài ra còn có chức năng điều khiển ghi âm vào máy ghi âm Module card giáo viên được thiết kế đặt tai ban DK giáo viên

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Vĩnh J@ }@ [| oS Node I Heaphone mang KD ` â CSUAT | TIEN KD am Mic thanh KDMe Volume KĐĐ.KHIÊN SN và Hộp Giáo viên

Card giáo viên

@ l| @Ì BAN ĐK GIÁO VIÊN

Hình 2.6 Sơ đồ khối giáo viên

2.3.1 Module hộp giáo viên

Tương tự như Module hộp học viên, gồm mạch khuếch đại âm tần, tín hiệu

vào là Mierophone được sử dụng khi giáo viên nói, tín hiệu ra là Line Out một phần đề giáo viên có thê nghe tại chổ bằng tai nghe, một phần gui tin nay toi Node mang âm thanh qua Card chuyển mạch giáo viên Có rack cắm Mic đề sử dụng ống nói khi nói, rack cắm Hearphone đề sử dụng tai nghe khi nghe, có nút chỉnh Volume để chỉnh âm lượng tùy thích Khác với hộp học viên ở hộp giáo viên không có nút nhấn Call

Module hop giao vién dat tai ban DK giáo viên Nguồn điện cung cấp: 12 VDC

2.3.2 Module Card giáo viên

Card cũng tương tự Module Card học viên Trong phần thiết kế mô phỏng hệ thống phòng LAB của đề tài này, đây là Card giáo viên điều khiển kết nói điển hình

với hai nhóm, mỗi nhóm có hai học viên

Ngoài làm nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển từ khối vi điều khiển để nối kênh dẫn nguồn âm thanh (Line Out) từ hộp giáo viên đến Node mạng âm thanh, điều khiển chức năng cho phép nói, còn có chức năng điều khiến ghi âm bằng nói nguồn âm thanh (Line Out) từ Node mạng âm thanh đến đầu thu của máy ghi âm Lúc này giáo viên nhắn nút ghi âm ở máy thì quá trình ghi âm được thực hiện

Trang 18

Module Card giáo viên được đặt tại bàn ĐK giáo viên

Nguồn điện cung cấp: 5 VDC

2.3.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối giáo viên

Đối với Module hộp giáo viên: Tương tự như Module hộp học viên nhưng không có phần Mute và nút nhắn CALL

Đối với Module Card giáo viên: Thiết kê hoàn toàn tương tự như Module hoc viên

IC giải mã 74LS138 [xem thêm phụ lục ï] BỤT A1015 [xem thêm phụ lục 6]

Rơle: tương tự như Module học viên

Coil: DC 5V, 30mA.Contact: 0.6A, 125 VAC 0.6A 110 VDC

2.4 Khối bàn điều khiến

Trang 19

Dùng các phím lệnh sau khi được mã hóa sẽ điều khiển cho thực hiện chương

trình được lập sẵn trong khối vi điều khiển đề điều khiển toàn bộ hệ thống phòng

LAB

Dùng bàn phím lệnh để kích hoạt chức năng cho phép nói với học viên nào đó đồng thời có tác dụng Reset mạch chỉ báo đèn LED về trạng thái ban đầu

Bàn điều khiển đặt tại bàn ĐK giáo viên Nguồn điện cung cấp : 5 VDC

2.4.3 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối bàn điều khiến

Chọn đèn LED màu đỏ, loại đường kính 3mm làm đèn chỉ báo Dùng mạch

Flip-Flop dé điều khiển trạng thái Led khi thay đôi xung vào qua các phím chọn Để giải quyết vấn đề đưa ra, có thể sử dụng các IC mã hóa 8-3 hay 10-4 hay dùng các cổng logic, các Diode đều được Giải pháp điền hình và tối ưu được chọn lựa để thiết kế cho khối này là dùng IC mã hóa 8-3

Trang 20

Veco EO GS 3 2 1 0 Ad [16] [15] [14] [13] [ie] [ii] fio} [9] 74LS148 Aop— OD Li} L2] [3] L2[] L5] L6] L7] L3] 4 5 6 7 El A2 AI GND Hình 2.8 Sơ đồ kết nối IC mã hoá 74LS148 Sơ đồ Logic: 0

Hình 2.9 Sơ đồ logic IC mã hoá 74LSL148 b Plip - plop 74LS73 [Xem phụ lục 3]

Sơ đồ kết nói:

Trang 21

Jl Ql Ql GND K2 Q92 Q [Jd[ [5ö] [2] [lñ| fo] [9] [|3] 74LS73 @ Ly L2] L2] L2] Lšj Le] L7] Cp Rdi KI Vee CP2 Rd2 12

Hình 2.10 Sơ đồ két néi IC Plip - plop 74LS73 Bang trang thai:

Bang 2.3 Bang trang thai IC 74LS73

Dau vao (Inputs) Dau ra

Che d6 thao tac (Operating mode) ———— —

R, | ce? | J K Q Ó

Xac lap lai di b6 (Asynchronous reset) L X X L L H

Phim bat tat (Toggle) HỊjR :h h q q

Nap vào phim “0” (xac lap lai) (Loat "0") H | fl) 1 h L H Nap vao phim “1” (xac lap) (Loat "1") H | fL) h 1 H

Giữ phím “không thay đôi” (Hold "no -

P soy H |JL/ 1 l q | 4

change")

H = trang thai ôn định mức điện áp cao

Trang 22

x = Không xác định

_ƑL =xung đồng hồ dương

1 Đầu vào J và K của 74LS73 phải ổn định trong khi đồng hồ đạt mức cao đối với thao tác thông thường

2 74LS73 được bắt đầu tại biên Dữ liệu phải ổn định sau một lần thiết lập trước khi đồng hồ chạm mức âm đối với thao tác được dự báo trước

Sơ đồ Logic:

oP

Hình 2.11 So dé logic IC 74LS73

Trang 23

2.5.2 Chức năng

Chức năng cổng vào: nhận tín hiệu đã được mã hóa dạng nhị phân hoặc tín

hiệu On-Off từ đữ liệu bàn điều khiến gửi qua đề thực hiện chương trình đã lập sẵn được lưu trong bộ nhớ (phần mềm nap trong ROM)

Chức năng cổng ra: Kết quả chương trình sau khi xử lý là tín hiệu dạng nhị phân 2 mức logic được xuất ra ở công làm chức năng công ra, gửi về điều khiển các khối học viên, khối giáo viên

Các bit điều khiển là song song và hướng đữ liệu vào, ra là độc lập giữa các bit, có thể Set mỗi bit vào hay ra tùy ý mà không phụ thuộc vào các bit khác Đề giải quyết yêu cầu đề tài đặt ra trong phần 1.5 và đáp ứng nhu cầu điều khiển vào ra cho các khối học viên, khối giáo viên, khối bàn điều khiên, yêu cầu tối thiểu phải có

trên 20 bit điều khiển (20 chân)

Khối vi điều khiển đặt tại bàn DK giáo viên Nguồn điện cung cấp: 5VDC

2.5.3 Lựa chọn lĩnh kiện thiết kế khối điều khiển

Ta có thể dùng một trong các chíp vi điều khiển như bảng dưới đây đề thiết kế làm bộ vi điều khiển đều được, nhưng chíp AT89C51 thì được dùng phổ biến, giá cả hợp li va dé tim thay ở thị trường hiện nay

Trang 24

CPU Bộ nhớ Bộ nhớ Vào/ra Vao/ra Ngắt Bộ định chương dữ liệu song nôi tiệp thời / bộ trình song đêm P1 Timer0 P2 Timer1 P3 P4

Hinh 2.13 So dé tong quat chip AT89C51

4 KB bộ nhớ có thể lập trình, có khả năng tới 1000 chu kì ghi xoá Tần số hoạt động: 0Hz đến 24 MHz

2 bộ Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội

Trang 25

From CTR PANEL 0-1-2 ° Lam ° $4 Pia Ea P12 pis psz2anto [2 paaintt FS P310 [TT p3.aito |

FROM B1.B4 CTR PANEL | O- ° 2 So pis P16 P3.5/T1 he pase |S

ei P3.7/RD |1“

AT89C61

Hình 2.14 Sơ đồ chân IC AT 89C5I

2.6 Khối nguồn cung cấp 2.6.1 Chức năng

Chuyên đổi nguồn điện áp cao AC (110V/220V) sang nguồn điện áp thấp AC, đồng thời cách ly chống giật Điện áp ra ACV qua mạch chỉnh lưu, mạch ổn dòng và ôn áp để cấp nguồn 5V, 12VDC có tính ôn định cao

Nguồn 12VDC cung cấp cho các hộp học viên, hộp giáo viên, nguồn 5 VDC cung cấp cho các Module còn lại

Khối nguồn đặt tại bàn DK giáo viên

2.6.2 Lựa chọn linh kiện thiết kế

Một biến thế 110V/220V — 15V AC, 3A

ICồn dp: LM7805, LM7812 [xem thêm phụ lục 4] Transistor công suất : TIP42 [xem thêm phụ lục 7] 2.7 Khối âm thanh ngoài (AUX)

2.7.1 Chức năng

Nguồn âm thanh ngoài là tín hiệu âm tần được phát ra từ một thiết bi Cassette hay CD gửi đến Node mạng hệ thống Khi giáo viên cần tổ chức cho nhóm hay cả lớp luyện nghe AUX thì hệ thống sẽ sử dụng nguồn âm thanh ngoài

Khối âm thanh ngoài (4UX) được lắp đặt tại bàn điều khiển giáo viên

Trang 26

2.7.2 Lựa chọn linh kiện thiết kế khối âm thanh ngoài AUX

Để kết hợp dùng cho cả chức năng ghi âm và chức năng phát âm, giải pháp

được chọn lựa để sử dụng là máy Cassette/VCD có thu âm được bán phổ biến ở thị

trường điện tử dân dụng

2.8 Sơ đồ mạch, giải thích hoạt động và tính toán

Trong mục này chúng ta tìm hiểu cụ thể sơ đồ mạch điện, giải thích hoạt động

và tính toán chỉ tiết từng linh kiện của các module trong từng khối 2.8.1 Module hộp học viên a So dé mach IV 12W 100uF 100nF — D2 100k} _| 14001 _ N3) 2000uE ảnh 100k 150k 1 Hearphone tú 2 | II * HỆ nol 20 bauer aug MOUNT 2008 | _y to Ban DK Giao vien Hình 2.15 Sơ đề mạch hộp học viên b Giải thích hoạt động

Bộ tai nghe của mỗi học viên khi tham gia phòng LAB sẽ được cắm vào hộp học viên đặt ở vị trí bàn ngồi của mình Dây cáp tín hiệu ống nói cắm vào Jack Mic, dây cáp tín hiệu ống nghe cắm vào Jack Hearphone Núm Vol đề chỉnh âm lượng to nhỏ theo nhu cầu người nghe

Khi học viên nghe giáo viên nói hay nghe băng đĩa („ghe 4UX) thì chức năng nói của học viên không có tác dụng vì chưa có tín hiệu điều khiển UNMUZZ (cho

Trang 27

phép nói) nên mặc định Q; dẫn bão hòa, tín hiệu ngõ vào IC KĐCS TDA2030 gần

bằng 0V Học viên muốn phát biểu thì nhấn nút CALL để gửi yêu cầu đến giáo

viên Khi giáo viên cho phép nói, tín hiệu UNMUZZ được gửi về hộp học viên, làm

cho điện thế tại điểm A ~ 0V, Q; ngưng dẫn, tín hiệu tiếng nói của học viên được

khuếch đại và xuất ra Node mạng âm thanh

ec Tỉnh toán

Mạch khuếch đại âm thanh được ứng dụng nguyên bản từ mạch KĐCS có bán

sẵn ở thị trường, tôi chỉ vẽ lại Layout và làm mạch in Mạch Mute được tính toán

như sau:

Chọn nguồn cung cấp: Veco = 12V

Chọn tranzitor lưỡng cực (BIT Qạ): Loại 2SC1815 có các tham số:

Le sao, = mA

hféo, =70

Vox sao, = 0.25

Vie sao, =W [xem thém phu luc 5)

Trang 28

2.8.2 Module Card học viên a Sơ đô mạch c3 1uF/50 _= = + UNMUZ2 c4 1uF/50V Hv3 S| > > UNMUZZ D3 cs luF/50 Hv4 > D4 UNMUZZ C6 uF/50 From, Aux Out Hinh 2.16 So dé mach dién Module Card hoc vién b Giải thích hoạt động

Khi giáo viên nhân nút điều khiển nhóm nghe AUX, chương trình sẽ lệnh cho vi điều khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại công P(0.0; 0.1; 0.2), đến các công vao IC giải mã 74LS138, kết quả làm cổng ra ở pin 14 (IC1) xuống mức thấp, tạo cho Q7

được phân cực thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY6 được cấp điện làm đóng tiếp điểm

rơle nối nguồn AUX tới Node mạng của nhóm, nhóm được nghe AUX Bảng trạng thái hoạt động của IC8951 được mô tả trong bảng 2.4

Trang 29

Bảng 2.4 Bảng trạng thái chức năng hoạt động của mạch

1C8951 (out) ICI - 74LS138 Ghi chú

P0.2[ P0.1 | P0.0 | YO| Y1| Y2| Y3 | ¥4| Y5 | Y6 | Y7 Điều khiển C@) | B@) |A() [15 14|13|12|11 10] 9 | 7 nhóm 1 Điều khiển nhóm L L HH L|H|H|H HỊH|H nghe AUX Điêu khiên đàm L H L H H|ỊL|H|H HỊH|H thoại MI Điều khiển đàm L H H H H|H|L|H HỊH|H thoại M2 Điều khiên nhóm Mute (mặc định) H H H H H|H|H|H _H|HỊUL

IC8951(out) ICI - 74LS138 Ghi chú

PO.5 | PO.4 | PO.3| YO) Y1| Y2] Y3| Y4| Y5| Y6| Y7 Điều khiển c@)| B@) [A()|15 14|13|12|11 1019 |7 nhóm 2 Điều khiến nhóm L L HH L|H|H|H HỊH|H nghe AUX Điều khién dam L H L H H|L|H|H HỊÌH|H thoại MI Điều khiển đàm L H H H H|H|L|H HỊH|H thoại M2 Điêu khiên nhóm Mute (mặc định) H H H H H|H|H|H _ H|HỊUL

Tương tự khi giáo viên chọn nhóm hội thoại theo kiêu M1, pin 13 (C1) xuống

mức thấp, tạo Q6 và Q§ qua D9 và D11 được phân cực thuận, và chúng dẫn bão

hòa, rơle RLY5 và rơle RLY7 được cấp điện làm đóng tiếp diém role, néi hai Line

Out của Hv3 và Hv4 vào một Node mạng, cũng như Q3 qua D10 được phân cực

thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY2 được cấp điện làm đóng tiếp diém role, nối hai Line Out cua Hv1 va Hv2 vao mét Node mang Đồng thời qua D§, Q2 cũng được

phân cực thuận và dẫn bão hòa, làm cho các Diode DI D4 từ mức I xuống mức 0, làm chức năng cho phép nói tại các hộp học viên HvI1 Hv4 được kích hoạt, chế độ hội thoại kiểu M1 được thực hiện

Trang 30

Giải thích hoạt động hội thoại kiểu M2 tương tự hội thoại MI

Khi giáo viên điều khiển nhóm nghe giáo viên nói, pin 7 của ICI xuống mức

thấp, làm Q1 được phân cực thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY1 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role, nối Line Out của các học viên với Line Out của GV vào một

Node mạng Lúc này giáo viên nói cho cả nhóm cùng nghe c Tính toán

Chọn nguồn J„ =5

Trang 31

Tính tương tự chọn R,,R,,R,,R, =4.7KQ Tinh R, va chon cac Diode:

Chọn 7 =4

1, uọ, _ 0.02844 _ Ty, sao, = ~S: jýu T0 0.4mA

Ry~ 5-6, Tan _ LÍ +06F _ 4500 chon R, =4.7KQ ° mm 0.4mA eee

Cac Diode: D; D)2 chon loai 1N4001

Trang 32

b Nguyên lý hoạt động

Trong phạm vi đồ án, Card giáo viên chỉ xây dựng mô hình mô phỏng nên được thiết kế giáo viên kết nối với 2 nhóm, nhóm 1 gồm 2 học viên: Hvl và Hv2; nhóm 2: Hv7 và Hv8 Bảng trạng thái hoạt động Bảng 2.3 Bảng trạng thái hoạt động

IC §951(OUT) 1C2 - 74LS138 (IN) GHI CHU

P2.0 | PO.7 | P0.6 YO} Y1 | Y2 | Y3 | Y4| Y5 | Y6) Y7

C@)|B(2)|A() 15 | 14} 13} 12} 11} 10) 9 | 7

L L L L|ỊH|H | H | H|H | H |} H | DK Gvién nói Hviên L L H H|L|Hj}|H{|H JH {4H / H | DK Gvién noi Hvién L H L HỊ H|L |H|H | H |H |H | ĐKGviên nói Hviên L H H HỊ H|H |.L|H| H|H |H | ĐKGviên nói Hviên

H L L HỊH|H |H|ỊL |H|H|H GV nghe AUX

Khi giáo viên nhấn nút điều khiền hội thoại với học viên 1, chương trình sẽ lệnh cho vi điều khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại cổng P(0.6; 0.7; 2.0), đến các cổng vào IC giải mã 74LS138, kết quả làm công ra ở pin 15 (IC4) xuống mức thấp, Q6 được phân cực thuận làm Q6 dẫn bão hòa, rơle RLY6 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nối hai Line Out của GV và Hv1 vào một Node mạng Đồng thời Diode D4 từ mức I xuống mức 0, làm chức năng cho phép nói tại hộp học viên Hv1

được kích hoạt, cuộc hội thoại giữa giáo viên với học viên 1 được thực hiện

Giải thích hoạt động tương tự với trường hợp giáo viên hội thoại các học viên khác

Khi giáo viên nhấn nút điều khiển giáo viên nghe AUX, tương tự như điều khiển giáo viên hội thoại với học viên, kết quả làm công ra ở pin 11 (IC4) xuống mức thấp, Q1 được phân cực thuận làm Q1 dẫn bão hòa, rơle RLY1 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nối nguồn AUX tới Line Out GV, giáo viên được nghe

AUX

Khi giáo viên nhấn nút điều khiển ghi âm, chương trình sẽ lệnh cho vi điều

khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại công P(2.1) xuống mức thấp, Q2 được phân cực thuận làm Q2 dẫn bão hòa, rơle RLY2 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nói Node mạng hội thoại đang diễn ra giữa giáo viên với học viên hay với nhóm hội

thoại đến Line In của máy ghi âm, công việc ghi âm được thực hiện

Trang 33

ec Tỉnh toán Chọn nguồn cung cấp Ứ =5V Chọn các Rơle: „,;, #„„;; = 1650 chọn BỊT: Q¡ Q; loại 2SA1015 có các tham SỐ: hfe =70 V, ce_ Sat = 0.3V Vio sa = 1.1V [xem thém phy luc 6] Sat Ta có: VV _ Tsai, == = 27-037 _ 0.02844 Su Ruy 165Q Ty sao, = east = NY Lama b_SatQ, hfeo, 70 Tính giá trị R,: Vie sa R= = IF 47030; chon R, =2.7KQ Ty, suo, 0-4mA Tính tương tự chọn R,,R,,R,,R;,R, =2.7KQ

Chon cac Diode: D} D)4 = 1N4001

Trang 34

Bảng 2.4.b Bảng trạng thái hoạt động Card điều khiển

IC 8951 (IN) Button nhan GHI CHU

PI.6|PI.5|PI.|PI.|B4|B3 B2|BI 0: Off, 1: On

H|H 010 Giữ nguyên trạng thái trước đó

HỊL 0 |1 Chọn làm việc Nhóm 1

LỊH 1| 0 Chọn làm việc Nhóm 2

LIL 1 {1 Chon lam viéc Nhom 1 & 2

H 0 Chon ghi 4m OFF

L 1 Chọn ghi ân ON

H 0 Chon GV nghe AUX OFF

L 1 Chon GV nghe AUX ON

Khi giáo viên muốn hội thoại với học viên I1, giáo viên chọn nhấn SI, pm 10 xuống mức thấp, các ngõ vào còn lại của ICI vẫn ở mức cao, tín hiệu qua IC 1 được

mã hóa thành tín hiệu nhị phân xuất ở các ngõ ra, chuyền đến công vào P(I.0, 1.1, 1.2) của vi điều khiển AT8951, ra lệnh cho hệ thống thực hiện hội thoại giữa giáo

viên với học viên I

Giải thích tương tự với trường hợp giáo viên nhấn một trong các phím S2, S3,

S4, chức năng hội thoại của giáo viên với các học viên 2, 3, 4 được thực hiện

Tương tự, khi giáo viên nhấn một trong các phím S5 S8, các chức năng tương ứng như ghi trên bảng trạng thái được thực hiện

Khi giáo viên bấm các phím BI B4 ,tín hiệu điều khién theo bít sẽ gửi đến các cổng vào P(1.3, 1.4, 1.5, 1.6) của vi điều khiển AT§951, xuất lệnh cho hệ thống thực hiện các chức năng tương ứng như ghi trên bảng trạng thái

Khi học viên bấm các phím CALL (các phím S9 S12) sẽ tác động lên các cổng J làm chuyển trạng thái cổng Q của mạch Flip Flop IC74LS73 (IC2, IC3) từ

mức! xuống mức 0, làm các Led I Led 4 sáng, báo hiệu cho giáo viên biết học viên

có nhu cầu phát biểu Bấm các phím SI S4 cũng đồng thời tác động lên các cổng K để reset mach Flip Flop về trạng thái ban đầu, làm các Led 1 Led 4 tắt

Trang 35

0 =183Q; chon R,, = 2200 Trea 0.0154 Tuong tu chon R,,,R,,, Rj =220Q chon R,, R,, =10KQ 199 5V BL B2 a He + B3 w ^ P1.3 H a s C¡ IN (0000 0126 „| 91, beobe He be a ø OPNueUoxl H NHI, \ Le LED$LED4 Hình 2.18 Sơ đồ mạch Card điều khiển Tinh toán Chọn nguồn cung cấp V,.=S5VDC

Trang 36

2.8.5 Khối vi điều khiến a So dé mach c3 100n C4 = 100n cx ‘CRYSTAL U1 TALI e Ỉ c1 tôm >œ trế XTAL2 Ï R2 toữR Day sr |5 # lam J2 mỉ ole z ro + ote s = ° 7 1 ơ s 27] P10 From CTR PANEL| O-|—Š ots oo pit ‡ ma ơ s | P13 of 3 pia FROM B1.B4 CTR PANEL | O-†—Ÿ ° Zor | P15 err P0.0/ADO P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.4/AD4 PO.BIADE P2.0/A8 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P26/A14 P3.0RxD P3 1/TXD 3.2iNTO P3.3iNTt P3.4/T0 Pos P3GMNR, P3.7/RD c 6466666666 le ISSSSNS ls kla|slalsl<|s l:b|:}l | HK Hình 2.19 Sơ đồ mạch Card vi điều khiển b Giải thích hoạt động TO CARD NHOM 1 TO CARD NHOM 2 TO CARD GIAO VIEN

Khi cấp nguồn, các công P0 P3 đều lên mứcI (mặc định), các công P1.0 P1.6, được thiết kế làm các cổng nhận tín hiệu vào, các cổng P0.0 P0.7, P2.0,

P2.1 được thiết kế làm nhiệm vụ cổng xuất tín hiệu ra

Khi có tín hiệu được gửi từ Card điều khiển tới các cổng vào, chương trình

được lập sẵn lưu giữ trong vi điều khiển sẽ ra lệnh xuất tín hiệu tương ứng ra cổng ra, điều khiển cho hệ thống phòng LAB hoạt động (Xem thêm phần giải thích hoạt

động tại mục 2.5)

c Tính tốn

ồ 4 =5y EA/ =

Ngn cung câp Ƒ =5, # =5ƑV

Trang 37

Tính giá trị R,:

V,

Rigg = Lisi = 397 5 38K I, 0.56mA

R,,,, = Luts - 3 I, 0.56mA °V g goa Chọn thích hợp là R, =6.8KO 2.8.6 Khối nguồn cung cấp a So dé mach Qi có D1 TIP42 v1 sĩ U1 12V 12V AC VP 11.5/0.5 78L05 7 hãi O O †1 CN1 IN OU > = -l- Le COM =_ Tee am om >3 ‘Ter IV c3 [104 ~ 110V/220V 4700uF/50v + - 100uF/50v 92 - v2 TIP42 sự v2 0 R2 h.5/0.5 18112 | IN OU Les COM = Le ‘Tee ID có |104 4700uF/50v —L 100uF/50v Hình 2.20 Sơ đồ mạch Card cấp nguồn b Tĩnh tốn

Cơng suất tải:

Trang 38

C=7090/F Chọn €,=C; =4700/Ƒ /50V Ta có: U scrim =12V 06 dong /, = 0.54 [phu luc 4] Ó, „ø„[7] có điện áp V,, =0.7V Ứ„ọ — 07V I, — 0.54 Suyra giá trỊ R, = =140 P, =Vj 9, x1, = 0.54 x1.4Q = 0.35W ; chon R, =1.40/0.5W RX Tương tự chọn R, =1.4Q/0.5W Chon C, =C, =C, =C, =100nF/100V ;C, = C, =100uF/50V

2.8.7 Module hộp giáo viên

Việc tính toán và thiết kế Module hộp giáo viên tương tự module hộp học

viên, gồm các mạch:

+ Mạch vào khuếch đại Mic và Jack cim Mic

+ Mach tiền khuếch đại âm tần và mạch âm lượng (có chiết áp Volume) đề điều chỉnh âm lượng tuỳ thích

+ Mạch khuếch đại công suất âm tần (có jack Hearphone)

Trang 39

KÉT LUẬN CHƯƠNG

Chương 2 đã xây dựng được một sơ đồ khối tổng quát, chứa đựng các khối chức năng liên quan dựa theo nội dung chương 1, nhằm đi sâu vào nghiên cứu nguyên lí hoạt động của hệ thống và đề xuất các chỉ số kỹ thuật cũng như giải pháp thực hiện giúp cho việc chọn lựa linh kiện thiết kế Trên cơ sở đó tiến hành thiết kế

mạch, tính toán và đưa ra số liệu cuối cùng đề chế tạo

Đây cũng được xem là một trong hai chương trọng tâm, quyết định sự thành công của đồ án, đó là làm ra một “thân hình đầy đủ” và chờ nạp một “linh hồn” ở chương sau, dé có một Phịng LAB mơ phỏng hồn thiện

Chắc chắn sẽ còn nhiều phương pháp tối uu hon dé ap dung cho viéc nghién cứu chương này Nên đây chỉ là phương pháp điền hình mà có thể thực hiện được

Trang 40

CHƯƠNG 3 LƯU ĐỎ THUẬT TOÁN 3.1 Giới thiệu chương

Đây là chương cuối và cũng là chương trọng tâm của đồ án, nội dung chính là xây dựng các lưu đồ thuật toán tương thích với phần cứng đã thiết kế để phục vụ

cho chương trình lập trình, bao gồm các mục sau:

Lưu đồ chương trình chính và giải thích

Lưu đồ chương trình con: Giáo viên nghe AUX, giải thích

Lưu đồ chương trình con: SET nhóm tham gia, giải thích

Lưu đồ chương trình con: Chức năng hội thoại giáo viên, giải thích Lưu đồ chương trình con: Chức năng hội thoại học viên, giải thích Lưu đồ chương trình con: Chức năng ghi âm, giải thích

Lưu đồ chương trình con: Nhóm nghe AUX, giải thích

Lưu đồ chương trình con: Giáo viên nói với nhóm/ Lớp, giải thích 3.2 Lưu đồ chương trình chính

Giải thích lưu đồ:

Lúc vừa bật nguồn, do tính mặc định cua chip vi điều khiển AT89C51 các

cổng đều ở mức 1 Hệ thống ở trạng thái ban đầu (mặc định) nên cả lớp nghe giáo viên nói

SETB P2.1 ở hai vị trí trong lưu đồ chính là đề reset chức năng ghi âm

Chương trình SET nhóm tham gia chính là phần kiểm tra trạng thái bắt đầu của các confac chọn nhóm MI & M2 (xem phần 2.8)

Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 chính là kiểm tra giá trị chân Output EO (IC 74LS148) [2] để xác định trạng thai bắt đầu của các phím ST S8

Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của các bit P1.2, P1.1, P1.0 để chọn đúng chức

năng chương trình tương ứng với các phím từ S1 đến S8 lúc nhấn chọn (xem phần 2.8.5)

Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 lần hai chính là kiểm tra giá trị chân

Output EO (IC 74LS148) [2] dé xác định trạng thái kết thúc của các phím ST S8

Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh trạng thái hiện hành của contac BI so với giá trị của chính nó trước đó, được lưu trong biến tạm BI trạng thái trước đó để xác định

phím BI có thay đồi trạng thái không Tương tự với trường hợp kiểm tra contac B2

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	14,31 MB