3. Mạch tín hiệu chuông Thu tín hiệu chuông cho tổng đài gọi đến có tần số 253Hz. 9015V phát 2 giây ngắt quãng 4 giây được nắn thành dòng một chiều, lọc phẳng và cấp điện cho mạch dao động tần số chuông âm tần, khuếch đại rồi đưa ra loa hoặc đóa phát âm báo hiệu cho thuê bao biết có cuộc gọi tới. Mạch chuông có tính chọn lọc tần số và tính phi tuyến sao cho nó chỉ làm việc với dòng chuông mà không liên quan đến dòng một chiều, dòng đàm thoại, tín hiệu chọn số để tránh động tác nhầm. 4. Mạch chốn đảo cực Để cấp điện áp một chiều từ tổng đài đưa đến các khối của máy luôn luôn có cực tính cố đònh để chống ngược nguồn làm hỏng IC trong máy điện thoại. Mạch thướng dùng cầu diod 5. Chuyển mạch nhấc đặt được điều khiển bằng nút gác tổ hợp: Ở trạng thái nghỉ, tổ hợp đặt trên máy điện thoại, mạch thu chuông được đấu lên đường dây thuê bao để thường trực chờ đón dòng chuông từ tổng đài gọi tới, còn các mạch khác (ấn phím, chọn số, đàm thoại … ) bò ngắt ra khỏi đường dây. Ở trạng thái làm việc, tổ hợp được nhấc lên, mạch thu chuông bò ngắt, các mạch khác đấu vào đường dây thuê bao (chọn số và đàm thoại …). Chuyển mạch nhấc đặt có thể bằng cơ khí, từ, quang… tùy theo loại máy. 6. Mạch thu phát tín hiệu: Gọi bằng đóa quay số hay bằng bàn phím để phát tín hiệu chọn số của thuê bao bò gọi tới tổng đài ở dạng xung thập phân (pulse) hay Tone (tín hiệu song âm đa tần DTMF). 7. Mạch diệt tiếng keng, clíc Khi gọi số, do ảnh hưởng của tín hiệu xung chọn số vào mạch thu chuông làm cho chuông kêu leng keng. Vì vậy cần phải diệt tiếng động này bằng cách ngắt mạch thu chuông khi phát tín hiệu chọn số. Khi phát tín hiệu chọn số còn xuất hiện các xung số cảm ứng vào ống nghe làm nó kêu lọc cọc, đó là tiếng clíc do vậy khi chọn số cần ngắt mạch đàm thoại. 8. Mạch điều chỉnh âm lượng Do độ dài của đường dây thuê bao biến đổi nên suy hao của nó cũng biến đổi, nếu đường dây thuê bao càng dài thì suy hao tín hiệu thoại càng lớn dẫn đến độ nghe rõ bò giảm. Hoặc đường dây quá ngắn, tín hiệu thoại quá mạnh có thể gây tự kích. Vì vậy, để khắc phục hiện tượng đó, trong các máy điện thoại người ta thiết kế các bộ khuếch đại nói, nghe có bộ phận AGC (tự động điều khuếch) để điều chỉnh hệ số khuếch đại phù hợp. Nếu máy ở xa tổng đài, điện trở vòng đường dây lớn thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải lớn, còn máy ở gần tổng đài thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải giảm bớt. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m 9. Mạch đàm thoại: Gồm ống nói, ống nghe, mạch khuếch đại nói, nghe, dùng cho việc đàm thoại giữa hai thuê bao. 10. Cầu sai động: Phân mạch nói nghe, kết hợp với mạch cân bằng trở kháng đường dây để khử trắc âm. II. KỸ THUẬT GỞI SỐ BẰNG XUNG LƯỢNG ÂM ĐA TẦN (DUAL TONE MULTIFREQUENCY DTMF ). 1. Hệ thống DTMF Hệ thống DTMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thọai hiện đại hiện nay. Hệ thống này còn gọi là hệ thống Touch-Tone, hệ thống được hình thành vào năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi. Hệ thống DTMF giờ đây trở thành chuẩn thay thế cho hệ thống xung kiểu cũ. DTMF (dual tone multifrequency) là tổng hợp của hai âm thanh. Nhưng điểm đặt biệt của hai âm này là không cùng âm nghóa là: tần số của hai âm thanh này không có cùng ước số chung với âm thanh kia. Ví dụ như 750 và 500 thì có cùng ước số chung là 250 (750=250 x 3, 500= 250 x 2) vì vậy 750 và 500 là hai thanhcùng âm không thể kết hợp thành tín hiệu DTMF. 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 thoại này có dạng ma trận chữ nhật gồm có 3 cột và 4 hàng tạo nên tổng cộng là 12 phím nhấn: 10 phím cho chữ số (0-9), hai phím đặc biệt là ‘* ’ và ‘# ’. Mỗi một hàng trên bàn phím được gán cho một tần số tone thấp, mỗi cột được gán cho tần số tone cao (hình 2). Mỗi một phím sẽ có một tín hiệu DTMF riêng mà được tổng hợp bởi hai tần số tương ứng với hàng và cột mà phím đó đang đứng. Những tần số này đã được chọn lựa rất cẩn thận. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Ngày nay để tăng khả năng sử dụng 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. 2. Tiếp nhận âm hiệu DTMF: Tần số DTMF được chọn kỹ để ở tổng đài có lẫn với những âm hiệu khác co thể xuất hiện trên đường dây. Bộ thu có những mạch lọc rất tốt chỉ để tiếp nhận các tần số DTMF và có những mạch đo thời gian để đảm bảo âm hiệu xuất hiện trong thời gian ít nhất là 50ms trườc khi nhận lại âm hiệu DTMF. Sau khi được nối thông đến người gọi, bộ thu đã được tách ra khỏi đường dây và thuê bao có thể dùng bằng nút ấn để chỉnh tín hiệu DTMF đến người bò gọi như là mạch truyền đưa số liệu tốc độ thấp. 1209Hz 1336Hz 1477Hz 697Hz 770Hz 852Hz 941Hz Hình 2 : Bàn phím chuẩn 12 phím DTMF 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz 770Hz 852Hz 941Hz Hình 3 : Bàn phím chuẩn 16 phím DTMF * 0 # 9 1 2 8 4 5 6 7 3 * 0 # 9 1 2 8 4 5 6 7 3 A B C D Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m 3. So sánh thời gian gửi số: Gửi số bằng lưỡng âm đa tần DTMF nhanh hơn cách quay số rất nhiều về mặt nguyên tắt cũng như trên thực tế. Với DTMF thời gian nhận được một chữ là 50ms và thời gian nghỉ giữa hai số là 50ms, tổng cộng là 100ms cho mỗi số. Giả sử gửi đi 10 số: Với DTMF mất: 100 ms x 10 = 1s. Với đóa quay số : 5x10x100ms + 9x700ms = 11,3 s. Ngoài ưu điểm sử dụng dễ dàng, nhẹ, DTMF giảm thời gian chiếm dụng bộ thu số rất nhiều, giảm bởi số lượng bộ thu số dẫn tới giản giá thành tổng đài. 4. Yêu cầu đối với bộ phát âm hiệu DTMF Để kết nối tốt đối với đường dây là: - Điện áp nguồn nuôi một chiều (DC) và mạch vòng phải được giữ ở mức ổn đònh dù máy ở xa hay ở gần tổng đài. - m hiệu phải có mức điện ổn đònh. - Bộ phát âm hiệu DTMF phải hòa hợp tổng trở tốt đối với đường dây. Vấn đề nguồn nuôi đặt ra cho hai trường hợp đặc biệt: đường dây xa và đường dây gần. Đường dây xa làm giảm dòng và điện áp đến máy để nuôi bộ tạo dao động, do đó máy này cần hoạt động ở điện áp thấp đến 3V. Đối với đường dây gần, máy phải có khả năng nuốt bởi điện áp và dòng nếu tổng đài không có khả năng trang bò khả năng này. III. NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI ẤN PHÍM Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m PHẦN III THIẾT KẾ CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I. SƠ ĐỒ KHỐI: CPU CHỐT DATA RAM NHỚ EPROM XUNG CK GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT ĐẢO CỰC RƠLAY DTMF THU LED HIỂN THỊ NGUỒ N Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m II. CHỨC NĂNG CÁC KHỐI 1. Khối CPU: Là bộ não của hệ thống máy tính, nó quản lý tất cả các hoạt động trong hệ thống và thi hành các hoạt động đếm và tính cùc điện thoại trên dữ liệu. Nó là tập hợp các mạch logic thực hiện các hoạt động đem về các lệnh và thực thi các lệnh. 2. Khối EPROM : Đây là khối lưu trữ chương trình hoạt động chính của khối CPU, nội dung không bò mất khi mất điện. Chương trình phần mềm được nạp ở đây. 3. Khối RAM nhớ ngoài: Lưu trữ tạm thời các thông số của cuộc gọi, cũng như khả năng thay đổi chương trình do người sử dụng lập. Ram ngoài có thể được đọc hoặc ghi khi có tín hiệu điều khiển ghi hoặc đọc từ CPU 4. Khối Chốt Đòa Chỉ: Lưu trữ các đòa chỉ do CPU đưa vào và chuyển các đòa chỉ này đến các khối RAM nhớ ngoài và EPROM. 5. Khối Giải Mã Đòa Chỉ: Khi có tín hiệu xung clock tác động về ngõ vào của xung clock. Khi có tín hiệu từ CPU gởi về thì ngõ ra sẽ tác động cho hệ thống led 7 đoạn hoạt động. 6. Khối Thu DTMF: Đây là IC 8870 dùng để giải mã tone, giải mã các số từ bàn phím của điện thoại và đưa dữ liệu về cổng xuất nhập dữ liệu qua bus dữ liệu. 7. Khối Khuếch Đại Công Suất: Bao gồm các transistor dẫn bảo hòa khuếch đại công suất cho hệ thống led 7 đoạn, các transistor được kích từ khối giải mã đòa chỉ và từ port 1 của vi điều khiển. 8. Khối Xung CK: Tạo ra xung clock có tần số cố đònh để các khối trong máy hoạt động đồng bộ với nhau. 9. Khối Đảo Cực: Nhận biết được và xử lý khi có tín hiệu từ tổng đài gửi đến cho thuê bao bên kia nhấc máy thông thoại thì tính tiền. Nếu thuê bao không đăng ký đảo cực thì khi thuê bao bắt đầu quay số đầu tiên thì mạch nhận biết là không có tín hiệu đảo cực và bắt đầu tính tiền. 10. Khối Hiển Thò: Hiển thò các thông số về giá thành, thời gian và số cuộc gọi cũng như tình trạng của máy ở thời điểm hiện tại. 11. Khối Nguồn: Tạo ra một nguồn điện áp thỏa mãn yêu cầu về điện áp cung cấp cho tất cả các linh kiện trong mạch. III. GIẢI THÍCH SƠ LƯC VỀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH: - Khi hệ thống được cung cấp nguồn, nguồn điện áp sẽ đến tất cả các vi mạch của máy. CPU được cấp nguồn sẽ bắt đầu hoạt động ở đòa chỉ 0000H. - Khi có yêu cầu thực hiện cuộc gọi tức là máy ở chế độ nhấc tổ hợp (off hook) CPU sẵn sàng tiếp nhân số gọi. - Khi người gọi thực hiện bấm số gọi, CPU sẽ lưu trữ tạm thời số gọi vào Ram và đồng thời đưa ra mạch hiển thò để hiển thò các số vừa gọi. - Sau khi chấm dứt cuộc gọi, máy sẽ hiển thò giá tiền và số cuộc gọi. CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY THEO TỪNG KHỐI I. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU): Trong máy tính cước, khối CPU chính là trái tim của máy, nó tiếp nhận và xử lý tất cả các thông tin hoạt động của máy. Vì vậy việc chọn một CPU có độ bền cao, khả năng làm việc ổn đònh, các thông số và linh liện kèm theo không quá khắc khe và phức tạp là một yêu cầu quan trọng trong việc thiết kế. Ở máy tính cước, do chương trình thực hiện và các hoạt động tương đối không phức tạp nên ta chọn các vi xử lý 8 bit. Trên thò trường hiện nay có các vi xử lý thường gặp: - Vi xử lý của hãng Intel: 8085, 8086, 8031, 8051 - Vi xử lý của hãng Zilog: Z80 - Vi xử lý của hãng Motorola: 6802 Tất cả các vi xử lý trên đều là những họ vi xử lý đầu tiên và chúng có các chương trình phần mềm lập trình ứng dụng rất linh hoạt, bên cạnh đó các tài liệu kỹ thuật về chúng trên thò trường rất đầy đủ. Căn cứ vào các yêu cầu về kỹ thuật cũng như tính kinh tế của máy tính cước ta chọn các vi xử lý dựa trên độ phức tạp của phần cứng hay chọn các vi xử lý sao cho số lượng thiết bò ngoại vi là ít nhất Đặc điểm nổi bật của 8031 là mạch dao động được tích hợp sẵn bên trong, do đó chỉ cần gắn thạch anh cho phù hợp thì vi xử lý sẽ làm việc ổn đònh. Trong khi đó Z80 thì mạch dao động không được tích hợp sẵn bên trong, do vậy việc gắn một mạch dao động bên ngoài có tần số cao để cho vi xử lý làm việc làm cho mạch thêm phức tạp và tần số làm việc cũng không ổn đònh. Trong các chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp thấp (Assembly), các lệnh chuyển dời dữ liệu chiếm một vò trí quan trọng và các phép toán số học cũng như logic chỉ thực hiện trên các thanh ghi. Vi điều khiển có một số lượng thanh ghi đáng kể và có Ram nội được đòa chỉ hóa từng bit, đây là một điểm mạnh của họ vi điều khiển mà nhờ đó người lập trình có thể can thiệp vào từng bit của các port xuất nhập bằng một lệnh duy nhất, điều này rất khó đối với các vi xử lý khác vì phải thực hiện nhiều lệnh. Do đó chương trình viết sẽ ngắn hơn và đơn giản hơn. Hơn nữa 8031 có hai bộ Timers/Counters được dùng như một đồng hồ để đo các chu kỳ thời gian hoặc có thể hoạt động như bộ đếm. Vì vậy, 8031 được chọn làm CPU của máy. Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ điều khiển mọi hoạt động của máy tính cước, việc điều khiển bao gồm các hoạt động sau: - Nhận biết trạng thái nhấc máy, gác máy của thuê bao. Khi thuê bao nhấc máy, khối điều khiển sẽ nhận biết trạng thái của thuê bao và hiển thò đồng hồ sẳn sàng nhận tín hiệu xung từ bàn phím. - Nhận biết xung quay số và giải mã xung quay số (nếu thuê bao sử dụng dạng pulse) hoặc nhận các bit dữ liệu đã được giải mã từ khối giải mã tone để biết số mà thuê bao muốn gọi. Sau đó CPU kiểm tra xem số gọi là quốc tế, liên tỉnh hay nội hạt, CPU sẽ điều khiển cho ra giá tiền cụ thể cho từng nước, từng tỉnh, nội hạt với thời gian tương ứng khác nhau được viết trong chương trình. - Nhận biết cuộc gọi từ ngoài vào. - Nhận biết tín hiệu đảo cực từ tổng đài hay tín hiệu không đảo cực để xử lý. Nếu có đảo cực thì sẽ cho đếm tiền ngay khi được thông thoại. Nếu không có tín hiệu đảo cực thì CPU sẽ cho đếm tiền ngay khi vừa nhận tín hiệu khối giải mã xung từ bàn phím. II. KHỐI TẠO XUNG CK: Trong máy tính cước, tất cả các hoạt động của mạch đều có liên quan đến xung clock cung cấp cho CPU. Vì các bộ Timers/Counters sẽ dựa vào tần số xung clock này mà thực hiện các công việc được lập trình sẵn và người lập trình cũng dựa vào tần số xung này để viết chương trình trì hoãn của máy. Do xung clock đóng một vai trò rất quan trọng nên mạch tạo xung phải đảm bảo các yêu cầu như phải có độ ổn đònh cao, sai số tần số xung phải nhỏ đồng thời tần số xung phải phù hợp với tần số của tất cả các linh kiện trong máy. Vi điều khiển 8031 có bộ dao động nằm bên trong vi mạch, do đó độ ổn đònh về tần số của mạch coi như thỏa. Mặc khác độ ổn đònh của mạch còn phụ thuộc vào thạch anh hay mạch dao động RC bên ngoài. Do đó ta chọn thạch anh vì nó dao động với tần số chuẩn và làm cho mạch đơn giản. Ngoài ra ở điều kiện lý tưởng tần số làm việc của CPU phải hoàn toàn tương thích với tốc độ truy xuất dữ liệu của bộ nhớ. Ở vi điều khiển 8031 tần số làm việc tối đa lên đến 16 MHz, tốc độ truy xuất dữ liệu trung bình của bộ nhớ khoảng (120 - 300)ns tương ứng với (3,3 – 3,8)MHz. Dựa vào các yếu tố trên và thêm vào đó là sự phổ biến trên thò trường, giá cả phù hợp, ta chọn thạch anh có tần số làm việc là 7,373 MHz. Các tụ C 1 , C 2 dùng để ổn đònh tần số dao động của thạch anh. X1 8031 X2 C 2 18 19 C 1 III. KHỐI RAM – ROM 8031 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K bộ nhớ chương trình và 64K bộ nhớ dữ liệu ngoài. Do đó có thể dùng thêm RAM và ROM. 1. ROM : Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) là bộ nhớ được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu cố đònh. Trong lúc hoạt động bình thường, dữ liệu mới không thể được ghi vào ROM mà dữ liệu chỉ có thể được đọc từ ROM. Khi ROM được lập trình thì khi ngừng cấp nguồn các dữ liệu bên trong ROM không bò mất. ROM có ba bus: bus dữ liệu, bus đòa chỉ và bus điều khiển. Với bộ nhớ như trên bus đòa chỉ có 4 đường, bus dữ liệu có 8 đường tức là từ dữ liệu có độ dài 8 bit. Như vậy dung lượng bộ nhớ là 16 bytes. Các loại bộ nhớ ROM: - Programable ROM (PROM): chỉ được lập trình một lần, không thể nạp lại được vì mỗi bit nhớ của nó tương tự như một cầu chì khi đức thì không thể nối lại được. - Erasable Programable ROM (EPROM): có thể lập trình lại được, cũng có thể xóa và lập trình lại nhiều lần. Để xóa dữ liệu trong EPROM cần phải chiếu tia cực tím trực tiếp vào EPROM. Để lập trình cho EPROM phải dùng mạch nạp EPROM. Từ những đặc điểm như trên bộ nhớ EPROM phù hợp với máy tính cước này. Có thể được xóa và lập trình lại nhiều lần để cập nhật lại giá cước điện thoại. Vì bộ nhớ chương trình khá lớn nên EPROM được chọn sẽ là vi mạch 2764 có dung lượng nhớ 8 Kbytes. Sơ đồ chân được kết nối như sau: +5V PGM Vpp Vcc EPROM 2764 D 0 D 7 A 0 A12 GND OE CE PSEN ADDRESS OUTPUT DATA . thấp. 1209Hz 1336Hz 1 477 Hz 697Hz 77 0Hz 852Hz 941Hz Hình 2 : Bàn phím chuẩn 12 phím DTMF 1209Hz 1336Hz 1 477 Hz 1633Hz 697Hz 77 0Hz 852Hz 941Hz. chúng có các chương trình phần mềm lập trình ứng dụng rất linh hoạt, bên cạnh đó các tài liệu kỹ thuật về chúng trên thò trường rất đầy đủ. Căn cứ vào các yêu cầu về kỹ thuật cũng như tính. Khi có tín hiệu xung clock tác động về ngõ vào của xung clock. Khi có tín hiệu từ CPU gởi về thì ngõ ra sẽ tác động cho hệ thống led 7 đoạn hoạt động. 6. Khối Thu DTMF: Đây là IC 8 870 dùng