luan van tot nghiep thiet ke he thong dieu khien tu xa cac thiet bi co dinh thoi bang thiet bi huu tuyen

Với kết quả khả quan trong việc nghiên cứu và thiết kế đề tài của các khóatrước đã chắc chắn rằng việc sử dụng điện thoại để điều khiển là một vấn đề hồntồn có thể được, nó sẽ có tính kh

I ĐẶT VẤN ĐỀ :

Với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học Kĩ thuật trong những thập niêngần đây, ngành Bưu chính Viễn thông đã tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnhvực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người Hiện nay, hệ thống thông tinqua mạng điện thoại đã được tồn cầu hóa, trở nên gần gũi và quen thuộc với conngười Nhờ hệ thống thông tin này mà con người đã không bị hạn chế về khoảngcách liên lạc Trong lĩnh vực thông tin đã đáp ứng được nhu cầu cần thông tincủa con người Vậy trong lĩnh vực điều khiển tự động thì sao? Con người còn bịhạn chế rất nhiều về khoảng cách trong lĩnh vực này

Thật vậy, trong việc điều khiển có nhiều cách như : điều khiển bằng tiahồng ngoại, điều khiển bằng vô tuyến… nhưng các cách ấy đều phụ thuộc vàokhoảng cách, chỉ có tác dụng trong phạm vi điều khiển gần mà thôi!

Với sự phát triển của KHKT, với mức độ nhu cầu của con người ngàycàng cao, đòi hỏi con người phải điều khiển được 1 thiết bị điện nào đó màkhông bị hạn chế về khoảng cách điều khiển Từ đó nhóm sinh viên thực hiệnhình thành nên ý tưởng đề tài phải thiết kế 1 hệ thống dùng ngay chính đườngtruyền có sẵn của mạng thông tin qua điện thoại để điều khiển

Đề tài này đã được các anh chị khóa trước nghiên cứu và thiết kế rất cókhả thi như :

“Điều khiển thiết bị điện từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển củaPhạm Minh Huy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ)

“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh HồngTrí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ)

Với kết quả khả quan trong việc nghiên cứu và thiết kế đề tài của các khóatrước đã chắc chắn rằng việc sử dụng điện thoại để điều khiển là một vấn đề hồntồn có thể được, nó sẽ có tính khả thi trong tương lai, phù hợp với xu thế mới củanhân loại Đó cũng chính là vấn đề mà nhóm sinh viên tực hiện đề tài đang quantâm

II TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI :

Với những kết quả thu được trong việc sử dụng điện thoại điều khiển thiết

bị của các khóa trước đã chứng minh đề tài là 1 vấn đề có thật, có trong thực tế,

là 1 thựctại khách quan chứ không phải là điều không tưởng Ưu điểm của việcdùng đường truyền của điện thoại để điều khiển thiết bị là phạm vi điều khiểnrộng, không bị hạn chế về khoảng cách điều khiển, hễ ở đâu có điện thoại là cóthể điều khiển được thiết bị Người điều khiển ở nơi mà có thể điều khiển thiết bị

ở nhiều nơi khác nhau, thậm chí có thể điều khiển thiết bị ở trong những môitrường nguy hiểm, độc hại mà con người không thể thâm nhập vào để điều khiểnthiết bị được hoặc 1 dây chuyền sản xuất thay thế con người

Vì vậy đề tài này là 1 vấn đề không những là 1 thực tại khách quan màcòn có tầm quan trọng thực sự trong hiện tại cũng như trong tương lai

III GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :

Với lượng kiến thức được truyền đạt trong suốt khóa học, với khả năngcủa bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên nhóm sinh viên thựchiện có những giới hạn cụ thể trong đề tài để phù hợp với khuôn khổ khả năng vàđiều kiện ngiên cứu như sau :

- Dùng vi xử lí 8085 làm hệ thống điều khiển trung tâm

- Hệ thống điều khiển chỉ thực hiện chức năng điều khiển thiết bị Không thựchiện chức năng báo động như báo trộm, báo cháy hay tự động trả lời điệnthoại

- Không sử dụng tiếng nói để báo trạng thái của thiết bị mà sử dụng 2 âm hiệunhạc

- Chỉ nghiên cứu nguyên lí làm việc của hệ thống tổng đài – máy điện thoại đểlàm dữ liệu cho việc thiết kế mà không nghiên cứu sâu về cấu tạo cũng nhưcách thức hoạt động bên trong của tổng đài và máy điện thoại

- Chỉ điều khiển hệ thống bằng điện thoại hữu tuyến

- Bàn phím hiển thị gồm 12 phím số, 3 phím thực hiện chức năng reset, đặt sốpassword và 10 led hiển thị dữ liệu của thiết bị và mã điều khiển

- Dùng IC 74138 giải mã IO/M\ 3 đường thành 8 đường, IC 74245 đệm dữ liệu

2 chiều, IC 74244 đệm dữ liệu 1 chiều, IC 74573 chốt và tách dữ liệu – điạchỉ

- Điều khiển được tối đa 8 thiết bị điện

- Ngồi chức năng điều khiển tắt – mở thiết bị, hệ thống còn thực hiện đượcchức năng cài đặt thời gian và reset đồng loạt các thiết bị điện

- Số password dễ dàng cài đặt lại khi có nhu cầu

- Thiết kế bàn phím điều khiển giống như bàn phím điện thoại thuận tiện trongviệc thao tác trên phím

- Bộ nhớ hệ thống sử dụng ROM 2764 8Kbyte và RAM 6264 8Kbyte Vớidung lượng bộ nhớ còn dư sẽ thực hiện vào việc thiết kế các chương trìnhphục vụ các chức năng khác như : báo động, tự động trả lời điện thoại, tựđộng gọi số máy điện thoại được cài đặt sẵn,…

- Phần mềm do sinh viên Trịnh Thị Mỹ Hiền nghiên cứu và thiết kế Phầncứng do sinh viên Trịnh Quốc Dân nghiên cứu và thực hiện

IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Do thực tiễn hiện nay, con người còn bị hạn chế rất nhiều trong việc điềukhiển tự động các thiết bị Do đó với sự kết hợp giữa sự phát triển của KHKT vàcủa ngành Bưu chính Viễn thông, với sự có sẵn của đường truyền và hơn nữađiện thoại đang là vật dụng cần thiết và quen thuộc của con người nên nhóm sinhviên thực hiện nghiên cứu vấn đề này nhằm đưa ý tưởng dùng điện thoại để điềukhiển thiết bị trở thành hiện thực giúp con người phá bỏ được những hạn chế về

khoảng cách trong lĩnh vực điều khiển tự động, cũng như phù hợp với xu thế mớitrong ngành tự động điều khiển.

V KHẢO SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ :

“Điều khiển từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển của sinh viên

thực hiện Phạm Minh Duy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ)

“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh

Hồng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ)

Sau khi nghiên cứu về các đề tài này, nhóm sinh viên thực hiện đã pháthiện ra nhiều thiếu sót và từ đó hình thành nên ý tưởng sẽ phát triển đề tài nàythành 1 hệ thống có tính khả thi đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng

Đề tài này khác các đề tài trước những gì? Các đề tài trước cùng tên đượcthiết kế như sau :

 Sử dụng vi điều khiển hay IC số

 Hệ thống điều khiển được 2 thiết bị

 Mật mã hệ thống chỉ có 2 chữ số, xác suất ngẫu nhiên bấm đúng mật mã cao

 Trạng thái điều khiển tải chỉ là tắt hay mở mà thôi (không định thời được)

 Báo trạng thái tắt/ mở của thiết bị bằng tiếng nói

 Chỉ điều khiển thiết bị được khi điều khiển qua mạng điện thoại mà thôi (tức

là muốn điều khiển thiết bị bắt buộc phải dùng đến điện thoại) – rất bất tiệnkhi cần điều khiển tại nơi đặt hệ thống

 Không hiển thị dữ liệu của thiết bị để quan sát được

 Không tắt khẩn cấp được các thiết bị cùng một lúc

VI GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI SINH VIÊN KHẢO SÁT :

Như đã trình bày ở trên, đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển xa các thiết bị điện có định thời bằng điện thoại hữu tuyến” là 1 đề tài mang tính kế

thừa nhưng trong đó nó đã được mở rộng về phạm vi sử dụng và phạm vi điềukhiển Đây là 1 đề tài có tính qui mô khá cao, nó có thể đáp ứng được nhu cầucủa người sử dụng và có tính khả thi phù hợp với nền KHKT hiện đại của nướcnhà Đề tài này đã được nhóm sinh viên nghiên cứu, mở rộng và phát triển nhưsau :

 Hệ thống điều khiển trung tâm dùng vi xử lý 8085

 Hệ thống điều khiển được 8 thiết bị

 Mật mã hệ thống có 4 chữ số (nâng cao tính bí mật của hệ thống vì xácsuất ngẫu nhiên bấm đúng mã thấp)

 Trạng thái điều khiển thiết bị ngồi chức năng tắt / mở còn có thể địnhthời gian làm việc cho thiết bị

 Báo trạng thái của thiết bị bằng âm hiệu nhạc (đảm bảo tính kĩ thuật vàtính kinh tế cho hệ thống)

 Ngồi chức năng điều khiển thiết bị qua điện thoại, còn có thể điềukhiển thiết bị qua phím nhấn đặt tại hệ thống điều khiển được thiết kếgiống như bàn phím của điện thoại.

 Hiển thị được dữ liệu của thiết bị thông qua 10 Led 7 đoạn gồm có :

2 Led : hiển thị số chỉ thiết bị cần quan sát và điều khiển

4 Led : hiển thị số thời gian cài đặt cho thiết bị, đồng thời hiển thị chothấy số mật mã khi cần cài đặt lại

4Led : hiển thị số thời gian làm việc còn lại của thiết bị (đếm lùi)

 Khi cần thiết có thể điều khiển tắt khẩn cấp cùng lúc 8 thiết bị

 Trong 8 thiết bị được chia ra đơn vị thời gian tính như sau :

 3 thiết bị làm việc với thời gian cài đặt được từ (1  < 3)) giờ với đơn vị tính

VII GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ :

“Thiết kế hệ thống điều khiển xa các thiết bị điện có định thời

bằng điện thoại hữu tuyến”.

Thuật ngữ : “có định thời” nói lên được bản chất của hệ thống là có thểngồi chức năng điều khiển tắt – mở thông thường còn có thể cài đặt thời gian làmviệc cho thiết bị điện

Thuật ngữ : “điện thoại hữu tuyến” : do khả năng bản thân, tìnhhìnhnghiên cứu và điều kiện thử nghiệm nên đề tài này giới hạn chỉ sử dụng điệnthoại có dây (hữu tuyến) để điều khiển mà không sử dụng điện thoại di động,điện thoại vô tuyến để điều khiển thiết bị điện

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ LUẬN

I Dàn ý nghiên cứu:

- Thiết kế cấu trúc sơ đồ khối của thiết bị

- Thíêt kế khối xử lý trung tâm CPU & ngoại vi

- Thiết kế phần bàn phím và hiển thị

- Thi công phần cứng – phần mềm thiết bị

- Hướng dẫn sử dụng phần cứng của thiết bị

II. Đối tượng nghiên cứu :

Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các đề tài cùng tên của khóa trước và cơ sởbài giảng về tổng đài điện thoại

III. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu :

1 Phương pháp :

- Tham khảo tài liệu: Chủ yếu là các tài liệu có kiến thức liên hệ đến

kỹ thuật số, kỹ thuật điện tử, ngoại vi và vi xử lý

- Thực nghiệm : Kết nối phần cứng giao tiếp với đường truyền củađiện thoại để biết được cách hoạt động cụ thể của các IC chuyên dụngtrong lĩnh vực viễn thông; kết nối phần cứng vi xử lí, các ngoại vi trêntestboard và kết nối với kit VXL 8085 Viết chương trình để thửnghiệm cách hoạt động của từng ngoại vi

2 Phương tiện :

Ngồi thiết bị thực tập VXL 8085 của trường ĐHSP Kỹ Thuật TP.Hồ ChíMinh, các dụng cụ đo đạc như dao động ký, máy phát sóng, đồng hồ VOM… đểthực hiện đề tài này còn phải thiết kế một số mạch phụ hay dùng testboard để thửnghiệm các ngoại vi khảo sát như 8253, 8279, MT8870

IV. Thời gian nghiên cứu :

Theo phân công của bộ môn điện tử, thời gian thực hiện đề tài được tính

từ ngày 18/12/1999 đến ngày 28/02/2000

LÝ TUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI – MÁY ĐIỆN THOẠI

I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI :

Định nghĩa về tổng đài :

Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch có hệ thống kết nối cáccuộc liên lạc giữa các thuê bao với nhau, với số lượng thuê bao lớn hay nhỏ tuỳthuộc vào từng loại tổng đài, từng khu vực

Chức năng của tổng đài :

Tổng đài điện thoại có khả năng :

- Nhận biết được khi thuê bao nào có nhu cầu xuất phát cuộc gọi

- Thông báo cho thuê bao biết mình sẵn sàng tiếp nhận các yêu cầu của thuêbao

- Xử lí thông tin từ thuê bao chủ gọi để điều khiển kết nối theo yêu cầu

- Báo cho thuê bao bị gọi biết có người cần muốn liên lạc

- Giám sát thời gian và tình trạng thuê bao để ghi cước và giải tỏa

- Giao tiếp được với những tổng đài khác để phối hợp điều khiển

Phân loại tổng đài :

3).1 Tổng đài công nhân :

Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dực vào con người

3).2 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 : cuyển mạchtừng nấc và chuyển mạch ngang dọc

3).3) Tổng đài điện tử :

Quá trình điều khiển kết nối hồn tồn tự động, vì vậy người sử dụng cũngkhông thể cung cấp cho tổng đài những yêu cầu của mình bằng lời nói được.Ngược lại, tổng đài trả lời cho người sử dụng cũng không thể bằng lời nói Do

đó, cần qui định một số thiết bị cũng như các tín hiệu để người sử dụng và tổngđài có thể làm việc được với nhau

- Tín hiệu báo bận : Tín hiệu này báo cho người sử dụng biết thuê bao bị gọiđang trong tình trạng bận hoặc trong trường hợp thuê bao nhấc máy quá lâu

mà không quay số thì tổng đài gởi âm hiệu báo bận này Tín hiệu báo bận là

tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz, ngắt quãng 0.5 giây có và 0.5 giâykhông.

- Tín hiệu chuông : Tín hiệu chuông do tổng đài cung cấp cho thuê bao bị gọi,

là tín hiệu hình sin có tần số 25 Hz và điện áp 90V hiệu dụng ngắt quãng tuỳthuộc vào tổng đài, thường 3 giây có và 4 giây không

- Tín hiệu hồi chuông : Tín hiệu hồi chuông do tổng đài cấp cho thuê bao bịgọi, là tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz là hai tín hiệu ngắt quãngtương ứng nhịp chuông

3).3).3) Phương thức chuyển mạch của tổng đài điện tử :

Tổng đài điện tử có những phương thức chuyển mạch sau :

 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM : SpaceDevision Multiplexer)

 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM : TimingDevision Multiplexer) : có hai loại

- Phương thức ghép kênh tương tự theo thời gian (Analog TDM) gồm có :+ Ghép kênh bằng phương thức truyền đạt cộng hưởng

+ Ghép kênh PAM (PAM : Pulse Amplitude Modulation)

Trong kỹ thuật ghép kênh PCM người ta lại chia 2 loại : điều chế Delta vàđiều chế PCM

Ngồi ra, đối với tổng đài có dung lượng lớn và rất lớn (dung lượng lên đến

cỡ vài chục ngàn số) người ta phối hợp cả hai phương thức chuyển mạch SDM

và TDM thành T – S – T, T – S, S – T – S …

Ưu điểm của phương thức kết hợp này là tận dụng tối đa số link trống vàgiảm bớt số link trông không cần thiết, làm cho kết cấu của tồn tổng đài trở nênđơn giản hơn bởi vì, phương thức ghép kênh TDM luôn luôn tạo ra khả năng tồnthông, mà thông thường đối với tổng đài có dung lượng lớn, việc dư link làkhông cần thiết Người ta đã tính ra thông thường chỉ có tối đa 10% các thuê bao

có yêu cầu cùng 1 lúc, nên số link trống chỉ cần đạt 10% tổng số thuê bao là đủ

 Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM : FrequenceDevision Multiplexer)

II GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI :

1 Các thông số cơ bản của máy điện thoại :

- Tổng đài được nối với các thuê bao qua 2 đườc truyền TIP và RING Thôngqua 2 đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được cấp bằngnguồn dòng từ 25 mA đến 40 mA (trung bình chọn 35 mA) đến cho máy điệnthoại

- Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20 K

- Tổng trở AC khi gác máy từ 4K đến 10K

- Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn 1K (từ 0,2K  0,6K)

2 Các hoạt động trên mạng điện thoại :

Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao hay gác máy bằngcách sử dụng nguồn một chiều 48VDC

Khi gác máy tổng trở DC bằng 20K rất lớn xem như hở mạch

Khi ngấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ hơn 1K và hai tổng đài nhậnbiết trạng thái này thông qua dòng DC xuất hiện trên đường dây Sau đó, tổng đàicấp tín hiệu mời gọi lên đường dây đến thuê bao

3) Quay số :

Người gọi thông báo số mình muốn gọi cho tổng đài biết bằng cách gởi sốmáy điện thoại của mình muốn gọi đến cho tổng đài Có hai cách gởi số đến tổngđài :

- Quay số bằng xung (Pulse – Dialing) : Được thực hiện bằng cách thay đổitổng trở DC của mạch thuê bao tạo nên xung dòng với số xung tương đươngvới số muốn quay

- Quay số bằng Tone (Tone – Dialing) : Máy điện thoại phát ra cùng lúc hai tínhiệu với tần số dao động khác nhau tương ứng với số muốn quay (DTMF :Dual Tone Multi Frequence) theo bảng sau :

Bảng 1 : phân loại tần số tín hiệu Tone Phím Tần số thấp (Hz) Tần số cao (Hz) 1

2 3) 4 5 6 7 8 9

* 0)

#

697 697 697 770) 770) 770) 852 852 852 941 941 942

120)9 13)3)6 1477 120)9 13)3)6 1477 120)9 13)3)6 1477 120)9 13)3)6 1477

4 Kết nối thuê bao :

Tổng đài nhận được các số liệu sẽ xem xét :

- Nếu các đường dây nối thông thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu báobận

- Nếu đường dây nối thông thoại khôngbị bận thì tổng đài sẽ cấp cho người bịgọi 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 hiệuchuông để không làm hư mạch thoại và thực hiện việc thông thoại tín hiệutrên đường dây đến máy điện thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng với giátrị khoảng 300 mV đỉnh – đỉnh Tín hiệu ra khỏi máy điện thoại chịu sự suyhao trên đường dây với mất mát công suất trong khoảng 10 dB  25 dB Giả

sử suy hao là 20 dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy điện thoại có giá trị khoảng 3

Khi truyền đi trong mạng điện thoại là tín hiệu thường bị méo dạng donhững lý do : nhiễu, suy hao tín hiệu trên đường dây do bức xạ sóng trên đườngdây với các tần số khác nhau Để đảm bảo tín hiệu điện thoại nghe rõ và trungthực, ngày nay trên mạng điện thoại người ta sử dụng tín hiệu thoại có tần số từ

số hoặc nhấn núy chọn số Tổng đài nhận biết được các số được quay nhờ vàocác chuỗi xung quay số phát ra từ thuê bao gọi Thực chất các xung quay số làcác trạng thái nhấc máy hoặc gác máy của thuê bao Nếu các đường kết nối thôngthoại bị bận hoặc thuê bao được gọi bị bận thìtổng đài sẽ phát tín hiệu báo bậncho thuê bao Aâm hiệu này có tần số f = 425  25 Hz ngắt nhịp 0,5s có 0,5 skhông Tổng đài nhận biết các số thuê bao gọi đến và nhận xét :

- Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nộiđài

- Nếu số đầu là số qui ước gọi ra thì tổng đài phục vụ như một cuộc gọi liên đàiqua trung kế và gửi tồn bộ phần định vị số quay sang tổng đài đối phương đểgiải mã

- Nếu số đầu là mã gọi các chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các chứcnăng đó thuê yêu cầu của thuê bao Thông thường, đối với loại tổng đài nội

bộ có dung lượng nhỏ từ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều chức năngđặc biệt làm cho chương trình phục vụ thuê bao thêm phong phú, tiện lợi, đadạng, hiệu quả cho người sử dụng làm tăng khả năng khai thác và hiệu suất sửdụng tổng đài.

- Nếu thuê bao được gọi rảnh, tổng đài sẽ cấp tín hiệu chuông cho thuê bao vớiđiện áp 90Vrms (AC), f = 25 Hz, chu kì 3s có 4s không Đồng thời, cấp âmhiệu hồi chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi, âm hiệu này là tín hiệusin f = 425  25 Hz cùng chu kì nhịp với tín hiệu chuông gởi cho thuê baođược gọi

- Khi thuê bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái máy này tiếnhành cắt dòng chuông cho thuê bao bị gọi kịp thời tránh hư hỏng đáng tiếccho thuê bao Đồng thời, tiến hành cắt âm hiệu Ring Back Tone cho thuê baogọi và tiến hành kết nối thông thoại cho 2 thuê bao

- Tổng đài giải tỏa một số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho cáccuộc đàm thoại khác

- Khi hai thuê bao đang đàm thoại mà 1 thuê bao gác máy, tổng đài nhận biếttrạng thái gác máy này, cắt thông thoại cho cả hai bên, cấp tín hiệu bận (BusyTone) cho thuê bao còn lại, giải tỏa link để phục vụ cho các đàm thoại khác.Khi thuê bao còn lại gác máy, tổng đài xác nhận trạng thái gác máy, cắt âmhiệu báo bận, kết thúc chương trình phục vụ thuê bao

Tất cả hoạt động nói trên của tổng đài điện tử đều được thực hiện mộtcách hồn tồn tự động Nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử, điện thoại viên

có thể theo dõi trực tiếp tồn bộ hoạt động của tổng đài ở mọi thời điểm nhờ vàocác bộ hiển thị, cảnh báo

Điện thoại viên có thể trực tiếp điều khiển các hoạt động của tổng đài quacác 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 đồxấu, tổ chức điện thoại hội nghị… Tổng đài điện tử cũng có thể được liên kết vớimáy điện tốn để điều khiển hoạt động hệ thống Điều này làm tăng khả năng khaithác, làm tăng dung lượng, cũng như khả năng hoạt động của tổng đài lên rấtnhiều

I VI XỬ LÍ 8085 :

1 Định nghĩa các chân 80)85 :

Hình 3).1 Sơ đồ chân và các tín hiệu của 80)85

80)85A – 8 BIT HMOS MICROPROCESSOR

 PIN DESCRIPTION :

A8  A15 0

Address Bus : 8 bit cao của địa chỉ bộ nhớ hay bộ nhớ

I/0 8 bit địa chỉ này sẽ ở trạng thái trở kháng cao (highimpedance) = 3 state khi vi xử lý Reset hay ở chế độHold and Halt

AD0  AD7 I/0

Multiplexed Address/ DataBus : 8 bit địa chỉ thấp và

Data đa hợp Ơû chu kỳ đầu tiên (T1) của chu kỳ máy

là byte thấp của địa chỉ ô nhớ hoặc khối xuất nhập Ơûhai chu kỳ tiếp theo là dữ liệu Cấu tạo ngõ ra 3 trạngthái : trạng thái High Z ở chế độ Hold, Halt và tronglúc Reset

Address Latch Enable : ở chu kỳ đầu của xung đồng

hồ ALE = 1 cho biết AD0  AD7 là bus địa chỉ được dùng làm tín hiệu để điều khiển IC chốt địa chỉhay để tách 8 bit địa chỉ thấp và dữ liệu

S0, S1, IO/

M

0

Machine Cycle Status : ngõ ra cho biết trạng thái hoạt

động trong 1 chu kỳ máy của vi xử lý

D

Read Control: Dùng để xác định vi xử lý đang thực

hiện lệnh đọc về từ bộ nhớ hoặc cổng vào ra, tác độngmức thấp, cấu tạo ngõ ra 3 trạng thái : trạng thái tổngtrở cao ở chế độ Hold, Halt và trong lúc Reset

R

Write Control : tác động mức thấp, khi có mức thấp

tác động vào W R thì sẽ xác định rằng vi xử lý đangthực hiện lệnh ghi data vào bộ nhớ hoặc cổng đã đượcxác định

Khi Ready ở mức cao trong 1 chu kỳ đọc hay viết thì

nó sẽ cho biết bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi đã sẵn sànggởi hoặc nhận dữ liệu Vi xử lý sẽ chờ nếu ngõ này ởmức thấp

Một linh kiện chủ động dùng tín hiệu này để đòi vi xử

lý nhường quyền sử dụng bus địa chỉ và dữ liệu Vi xử

lý sẽ lấy lại sau khi tín hiệu này bị xóa Khi tín hiệuHold được vi xử lý xác nhận thì địa chỉ, dữ liệu, R D,

R

W và đường I0/M của vi xử lý ở trạng thái tổngtrở cao High - Z

Hold Acknowledge : xác nhận lệnh Hold Tín hiệu này

cho biết vi xử lý đã nhận được lệnh Hols và chấp nhậnnhường Address bus và Data bus ở chu kỳ xung Clocktiếp theo Ngõ ra này sẽ trở lại mức thấp khi không cònyêu cầu Hold Vi xử lý sẽ lấy lại Address bus và Databus sau ½ chu kỳ xung Clock kể từ lúc ngõ ra HLDA

ở mức thấp

INTR I

Interrupt Request : đường yêu cầu ngắt.

Dùng cho các yêu cầu ngắt thông dụng chung, vi xử lý

sẽ nhận ra sau khi thực hiện xong 1 chỉ thị Nếu INTRđược tác động thì thanh ghi con trỏ lệnh PC sẽ đượcngăn không cho tăng nữa và 1 tín hiệu rả lời ngắtINTA\ được phát ra ngắt này có thể che được bằngphần mềm và không có hiệu lực trong lúc Reset hoặctrong khi vi xử lý đang thi hành 1 chương trình phục

vụ ngắt

Interrupt Acknowledge : tín hiệu dùng để báo cho thiết

bị yêu cầu ngắt dùng tín hiệu INTR Khi ngõ ra ở mứcthấp thì cho biết vi xử lý đã chấp thuận yêu cầu ngắt

và thiết bị yêu cầu ngắt hãy đặt lệnh lên data bus

RST 5.5; 6.5;

7.5

I

Restart Interrupts : đây là 3 đường yêu cầu ngắt có

mức độ ưu tiên cao hơn INTR được điều khiển bởilệnh SIM RST 7.5 có thể kích bằng cạnh, RST 6.5 và5.5 có thể kích bằng mức

Là 1 đường yêu cầu ngắt không thể ngăn được Nóđược tổ chức giống như INTR hay RST 5.5; 6.5; 7.5.đây là ngắt có mức ưu tiên cao nhất và không thể cheđược bằng phần mềm Ngõ vào có thể kích bằng cạnhlên hay mức cao

RESET – IN I

Đường tín hiệu này dùng để đặt lại thanh ghi con trỏ(hay bộ đếm chương trình – program counter) về 0,đồng thời xóa các Flip – Flop cho phép ngắt, các FFxác nhận lệnh Hold (HLDA)

Bus dữ liệu, địa chỉ và các đường điều khiển sẽ ở trạngthái tổng trở cao (3 – stated) trong lúc Reset

Các thanh ghi bên trong của vi xử lý và các cờ trạngthái có thể bị thay đổi bởi Reset với kết quả không thểđốn trước được

RESET-OUT 0 Tín hiệu này dùng để báo rằng vi xử lý đang bị Reset.Có thể dùng tín hiệu này để Reset hệ thống Tín hiệu

này đồng bộ với xung Clock của vi xử lý

X1, X2 được nối với thạch anh, mạch dao động LC,

RC để điều khiển mạch tạo xung Clock bên trong vi

xử lý X1 có thể nối tới 1 nguồn xung Clock ngồi Tần

số ngõ vào sẽ bị chia đôi bởi mạch chia bên trong vi

xử lý Tần số làm việc cực đại của ngõ vào tùy thuộcvào loại vi xử lý:

Max 6 MHz đối với 8085A

Max 10 MHz đối với 8085A – 2

CLK 0 Ngõ ra xung đồng hồ có tần số bằng phân nửa tín hiệungõ vào tại X1, X2.

SID I Serial Input Data Line : ngõ vào dữ liệu nối tiếp Dữliệu ở trên ngõ vào này sẽ được nạp vào bit 7 của bộ

tích lũy (Accumultor) khi có lệnh RIM

SOD 0 Serial Output Data Line : ngõ ra dữ liệu nối tiếp Ngõra này sẽ được đặt hay xóa bởi lệnh RIM.VCC : Power + 5 volt supply

VSS : Ground

Tên Mức ưu tiên Địa chỉ ngắt (*) Tín hiệu tác động

(**) : địa chỉ ngắt phục vụ vào chỉ thị gọi ngắt

2 Cấu trúc bên trong và tập lệnh (xem phụ lục).

II IC CHỐT, ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ VÀ DỮ LIỆU CHO 80)85 :

1 CHỐT TUYẾN ĐỊA CHỈ THẤP :

Trong một hệ thống vi xử lí dùng 8085, bắt buộc phải chốt (Latch) tuyến

địa chỉ thấp để giải đa hợp (demultiplex) tuyến AD7  AD0 thành hai tuyến riêngbiệt : tuyến địa chỉ thấp A7  A0 và tuyến dữ liệu D7  D0

Tuyến AD7  AD0 được kết nối như là ngõ vào đến mạch chốt 74LS573.Tín hiệu ALE được nối đến chân cho phép (G) của mạch chốt, tín hiệu điều khiểnngõ ra (OC) của mạch chốt được nối đất (luôn chấp nhận)

Khi ALE ở mức cao, ngõ ra của mạch chốt thay đổi tùy theo dữ liệu (địachỉ) vào Khi ALE xuống thấp byte địa chỉ 05H được chốt cho đến khi có ALEtiếp theo và ngõ ra của mạch chốt đại diện tuyến địa chỉ thấp A7  A0 cho 8085

Hình 3).2 : Sơ đồ mạch chốt tuyến địa chỉ thấp.

Hình 3.2 trình bày tồn bộ tuyến địa chỉ A7  A0 và tuyến dữ liệu D7  D0

sau hoạt động chốt

2 ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ CAO :

Mạch đệm (buffer) là một mạhc logi để khuếch đại dòng điện hoặc côngsuất Mạch đệm về cơ bản được sử dụng để làm tăng khả năng lái (driver) củamột mạch logic

Hình 3.3, trình bày 74LS244, một mạch đệm 1 chiều (vì tuyến địa chỉ làtuyến 1 chiều, hướng từ vi xử lí đến các thiết bị ngoại vi) để làm tăng khả nănglái của tuyến địa chỉ cao Về cơ bản các tuyến của 8085 có thể cấp dòng 400

A(IOH = - 400 A) và rút dòng 2 mA (IOL = 2 mA) : chúng chỉ có thể lái một tảilogic TTL Mặc dù bên trong 8085 đã có các mạch đệm dữ liệu và địa chỉ nhưngtheo khuyến cáo của các nhà chế tạo, một hệ thống vi xử lí có từ 10 thành phầntrở lên nên dùng các mạch đệm

Mạch 74LS244 có khả năng cấp dòng 15 mA và rút dòng 24 mA

3) ĐỆM TUYẾN DỮ LIỆU :

Hình 3.3, cũng trình bày 74LS245, một mạch đệm 2 chiều để làm tăng khảnăng lái của tuyến dữ liệu 74LS245 có thể rút dòng 24 mA và cấp dòng 15 mA.74LS245 có 8 đường dữ liệu 2 chiều : hướn của dòng dữ liệu được xác định bởichân điều khiển hướng (DIR)

Hình 3).3) : Sơ đồ mạch đệm tuyến địa chỉ cao và tuyến dữ liệu

Hình 3.3, chứng tỏ rằng mạch đệm luôn được phép nhờ nối đất tín hiệu G\.hướng của dòng dữ liệu được xác định bằng cách nối tín hiệu RD\ từ vi xử lí đếntín hiệu DIR Khi vi xử lí ghi (Write) vào 1 ngoại vi, RD\ lên cao và dòng dữ liệu

từ vi xử lý đến các ngoại vi Khi vi xử lý đang đọc (Read) từ một ngoại vi, RD\xuống thấp và dòng dữ liệu hướng đến vi xử lí, tuyến địa chỉ thấp không cần thiếtphải được đệm trong hệ thống này (nếu đệm càng tốt) vì trong bản thân mạchchốt 74LS573, dữ liệu địa chỉ đã được đệm rồi

Tuyến điều khiển, nếu có đệm thì cách thức thực hiện như là 1 tuyến địachỉ cao

Trong hệ thống vi xử lí, các ngoại vi được kết nối ở dạng song song giữatuyến địa chỉ, tuyến dữ liệu và tuyến điều khiển Vi xử lí chỉ thông tin với mộttrong các thiết bị tại một thời điểm, khi đó phải cách li tất cả các thiếtbị còn lại.Việc sử dụng các mạch 3 trạng thái (Tri – State) sẽ giải quyết được vấn đề này

III IC GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ :

Trong một hệ thống vi xử lý, ngồi các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi xử lýcòn phảo thông tin với các I/O ngoại vi (8253, 74LS573, 8279 ….) để vi xử lýhiểu rằng, nó đang hay cần thông tin với bộ nhớ nào (ROM hay RAM), hoặc vớiI/O nào và với phần tử nào trong một thiết bị (ô nhớ nào, thanh ghi nào, trạngthái, điều khiển hay thanh ghi dữ liệu) Bắt buộc, vấn đề giải mã địa chỉ phảiđược thực thi

 Câc phương phâp giải mê địa chỉ :

Có tất cả 3 phương phâp để giải mê địa chỉ :

1 Giải mê địa chỉ từng phần (Partial Address Decoding)

2 Giải mê địa chỉ tồn phần (Full Address Decoding)

3 Giải mê địa chỉ theo khối (Block Address Decoding)

Có nhiều kĩ thuật khâc nhau để thực hiện 1 trong 3 phương phâp trín :(1) Giải mê địa chỉ dùng logic ngẫu nhiín (Address Decoding usingRandom Logic)

(2) Giải mê địa chỉ dùng câc bộ giải mê m đường sang n đường (AddressDecoding Using m – line to n – line decoders)

(3) Giải mê địa chỉ bằng PROM (Address Decoding with PROM)

(4) Giải mê địa chỉ dùng dêy logic lập trình PLA

Câc kỹ thuật giải mê níu trín đều có ưu điểm vă những hạn chế riíng của

nó Tuỳ theo điều kiện thực tế mă chọn phương phâp thích hợp

Câc kĩ thuật năy đều có thể âp dụng cho bộ nhớ vă I/O ngoại vi

Đối với đề tăi năy, nhóm sinh viín nghiín cứu, chọn lựa phương phâp giải

mê địa chỉ dùng bộ giải mê m đường sang n đường Cụ thể trong đề tăi dùng IC74LS138 giải mệ 3 đường sang 8 đường

Sơ đồ chđn vă sơ đồ Logic của IC 74LS138 (xem phần phụ lục)

IV IC GIẢI MÊ HIỂN THỊ 8279 :

1 Sơ đồ chđn vă câc tín hiệu văo/ ra :

8279 lă IC được chế tạo để lập trình quĩt vă hiển thị led 7 đoạn khi dùngvới vi xử lý của Intel 8279 có thể giao tiếp với 64 phím từ ma trận phím cũngnhư có thể giao tiếp với 1 mảng cảm biến hay phím dò như hiệu ứng Hall

Băn phím có thể hoạt động ở 2 chế độ (2 key lockout) khóa ngồi 2 phímhoặc xoay vòng N phím (N key Rollover) Sự gõ phím được giải nảy vă mê phím

sẽ được lưu văo bộ nhớ FIFO bín trong 8279 có 8 ô nhớ FIFO (First in – Firstout) dùng để lưu trữ mê phím Khi đê lưu trữ hết mê của 8 phím thì nếu có phímđược tâc động thì mê của phím đó sẽ được ghi đỉ lín ô nhớ đầu của bộ nhớFIFO Mỗi lần gõ phím sẽ tạo ra 1 tín hiệu ngắt bâo cho vi xử lý biết Phần hiểnthị cung cấp tín hiệu quĩt hiển thị cho led hay câc loại hiển thị phổ biến khâc

Chữ vă số hiển thị dưới dạng led chỉ thể hiện ở dạng cơ bản

8279 có 16 ô nhớ hiển thị RAM 8 bit, 16 ô nhớ năy cũng có thể xđy dựngthăng 2 tổ hợp 16x4 phím Phần hiển thị có thể khởi tạo ở dạng ghi phải hoặc ghitrâi (Left – Right Entry) Có thể đọc hay ghi lín bộ nhớ RAM hiển thị vă địa chỉhiển thị có thể tăng 1 câch tự động

Hình 3).4 : Sơ đồ chân và các tín hiệu vào/ra của 8279

Hình 3).5 : Sơ đồ khối của 8279

2 Lập trình và khởi tạo 8279 (xem phần phụ lục)

V IC ĐỊNH THỜI LẬP TRÌNH ĐƯỢC 8253) :

1 Giới thiệu 8253)

8253) là một ngoại vi định thời gian lập trình được (Programmable interval

timer/counter) có chức năng tương tự như các bộ đếm và bộ định thời được thiết

8253) chứa ba bộ đếm 16 bit có thể có thể khởi tạo hoạt động độc lập với

nhau Mỗi bộ đếm có thể khởi tạo hoạt động trong 6 chế độ mà 8253 có thể thựhiện được Việc khởi tạo 8253 có thể thự hiện theo nhiều kiểu khá đơn giản

8254 có sơ đồ chân và các chức năng tương thích với 8253 nhưng nó có thể đọctrực tiếp dữ liệu của bộ đếm đang thực hiện mà không phải dùng lệnh chốt đọc vềnhư 8253, tần số hoạt động của 8254 cũng cao hơn nhiều Các bộ đếm của 8253

có thể khởi tạo hoạt động ở chế độ đếm BCD hay đếm nhị phân

2 Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và cách lập trình đối với 8253) :

(xem phần phụ lục.)

VI GIỚI THIỆU IC MT 8870) :

MT8870 là một linh kiện ISO – CMOS bao gồm các mạch lọc và giải mãcho sự ghi nhận một cặp tone (tần số chuẩn DTMS : Dual Tone Multi Frequency)với đầu ra là mã 4 bit nhị phân Nĩ thích hợp cho các ứng dụng ở các thiết bị điềukhiển từ xa, hệ thống điện thoại nhậân số, tổng đài nội bộ PABX, hệ thống thẻ tíndụng, máy tính cá nhân …

Sơ đồ chân :

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

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

- PIN 3 (GS) : Gain Select ,giúp truy xuất ngõ ra của bộ khuếch đại vi saiđầu cuối qua điện trở hồi tiếp

- PIN 4 (Vref) : Reference Voltage (ngõ ra) thơng thường bằng VDD/2

- PIN 5 (INH) : Inhibit (ngõ vào) khi chân này ở mức logic cao thì khơngnhận dạng được ký tự A, B, C ở ngõ ra (undelected)

- PIN 6 (PWDN) : Power down (ngõ vào), tác động mức cao Khi chân nàytác động thì sẽ cấm mạch dao động và IC 8870 họat động

- PIN 7 (OSC 1) : Clock gõ vào MHz

- PIN 8 (OSC 2) : Clock ngõ ra

- Nối hai chân 7 và chân 8 với thạch anh 3,58 MHz để tạo một mạch daođộng nội

- PIN 9 (Vss) : điện áp mass

- PIN 10 (TOE) : Three Stage Output Enable (ngõ vào), ngõ ra Q1 – Q4 hoạtđộng khi TOE ở mức cao

- PIN 11  14 : từ Q1  Q4 ngõ ra, khi TOE ở mức cao các chân này cungcấp mã tương ứng với các cặp tone dị tìm được (theo bảng chức năng), khiTOE ởù mức thấp dữ liệu ngõ ra ở trạng thái trở kháng cao

Hình 3).6 : sơ đồ chân

MT8870

- PIN 15 (STD) : Delayed Steering (ngõ ra), ở mức cao khi gặp tần số tone

đã dược ghi nhận và gõ ra chốt thích hợp, trở về mức thấp khi điện áp trênST/ GT ngỏ hơn điện áp ngưỡng VTST

- PIN 16 (EST) : Early Steering (ngõ ra), chân này lên mức [1] khi bộ thuậttốn nhận được cặp tone và trở về mức [0] khi mất tone

- PIN 17 (ST/GT) : Steering Input /Guard tune output (ngõ ra), khi điện áp

VC lớn hơn VTST thì ST sẽ điều khiển dò tìm cặp tone và chốt ngõ ra

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

Sơ đồ khối và chức năng :

2.1 Sơ đồ khối :(hình vẽ trang bên)

2.2 Chức năng :

IC thu tone MT 8870 bao gồm một bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộkhuếch đại ) và một bộ tạo DTMF giúp cho việc tổng hợp đóùng ngắt tone đượcchính xác

2.2.2 Khối Dial tone filter:

Khối này sẽ tách tín hiệu tone thành nhóm tần số tháp và nhóm tần số cao.Thực hiện việc này nhờ 2 bộ lọc thông qua bậc 6 Một từ 697 HZ đến 941 HZ vàmột từ 1209 HZ đến 1633 HZ Cả hai nhóm tín hiệu này được biến đổi thành xungvuông bởi bộ dò Zero Crossing

2.2.3) Khối High group filter và Low group filter :

- High group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số cao có băng thông từ 697 HZ

Hình 3).7 : Sơ đồ khối MT8870) 2.2.4 Khối Digital detection argorethm:

Khối này là bộ thuật tóan dùng kỹ thuật số để xác định tần số của các toneđến và kiểm tra chúng tương ứng với tần số chuẩn DTMF Nhờ giải thuật lấytrung bình phức tạp (complex averaging) giúp lọai trừ các tone giả tạo thành dotiếng nói trong khi vẫn bảo đảm một khỏang biến động cho tone thực do bị lệch.Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai tone đúng thì đầu ra EST (Early Steering) sẽlên mức active (tác động ) Lúc không nhận được tín hiệu tone thì ngõ ra EST sẽ

Khi chân EST lên high (mức logic cao ) làm cho Vc tăng lên khi tụ xả Khi

mà chân Est vẩn còn high trong một thời đọan hợp lệ thì Vc tiến mức ngưỡng

VTST của logic Steering để nhận một cặp tone Điện thế VC chính là điện thế ngõvào ST/GT, do đó ngõ vào ST/GT có điện thế lớn hơn mức ngưỡng VTST , điềunày làm cho cặp tone được ghi nhận và 4 bit dữ liệu tương ứng được đưa vào ngõ

ra của bộ chốt Lúc đó chân EST cùng với chân ST/GT vẫn tiếp tục ở mức cao.Cuối cùng sau một thời gian trễ ngắn cho phép việc chốt dữ liệu thực hiện xongthì chân STD của mạch Steering lên mức logic cao báo hiệu rằng cặp tone đãđược ghi nhận

Group Filter

Steering logic

process

Chip power

Chip Bias

+

- Zero Crossing Detectors

Code Converter And Latch

Digital Detection Argorithm

Q1

Q2

Q3

Q4

Dữ liệu thu được sẽ đi ra 2 chiều (data bus) khi mạch Steering được đọc.Mạch Steering lại họat động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảngdừng giữa hai số quay Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua các tín hiệu quá ngắn khônghợp lệ lại vừa chấp nhận các khỏang ngắt quá nhỏ không thể coi dừng giữa các

số Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng steering bằng mạch ngòaicho phép người thiết kế điều chỉnh họat động cho phù hợp với các đòi hỏi khácnhau của ứng dụng

2.2.6 Điều chỉnh thời gian bảo vệ:

Thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính xác

là :

Tpec = tDD+ tGTP

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

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

- tpec : thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện

thời gian tối thiểu của sự xuất hiện giữa 2 cặp tone là :

tID = tDA +tGTA

- tDA : thời gian dò được sự mất cặp tone

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

- tID : thời gian xuất hiện tối thiểu giữa 2 cặp tone

2.2.7 Mạch clock DTMF :

Mạch clock bên trong được sử dụng có tần số cộng hưởng là 3,579545

MHZ Một nhóm IC MT8870 có thể được nối với nhau dùng chung một daođộng thạch anh

VII GIỚI THIỆU BỘ NHỚ :

Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của ROM 2764 :

Bảng2 : Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2764 :

Program Verify VIL VIL VIH VPP VCC DOUT

Program Inhibit VIH X X VPP VCC High Z

kì đọc, ghi phải nhanh để Ram khơng làm giảm tốc độ hoạt động của hệ thống

Khuyết điểm của Ram là dữ liệu lưu trữ trong Ram sẽ mất khi mất nguồncung cấp, điều này được cải thiện bằng nguồn pin dự phịng

Hình : sơ đồ chân ROM 2764

Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của RAM 6264 :

Bảng 3) : Bảng trạng thái làm việc của RAM 6264

Hình : sơ đồ chân RAM 6264

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆNBẰNG ĐIỆN THOẠI

I Ý TƯỞNG THIẾT KẾ :

Để đóng ngắt, điều khiển 1 thiết bị nào đó, ta có nhiều cách như : điềukhiển xa bằng vô tuyến, tia hồng ngoại,… Nhưng ý tưởng thiết kế này là dùngchính đường truyền có sẵn của điện thoại để điều khiển Ưu điểm của việc dùngđiện thoại điều khiển là phạm vi điều khiển rộng, không bị hạn chế về khoảngcách, hễ ở đâu có điện thoại là có thể điều khiển được

Từ nền tảng của các đề tài cùng tên ở khóa trước, nhóm sinh viênthực hiệnnghiên cứu và thấy đề tài này rất có tính khả thi nhưng vì còn rất nhiều tiếu sót,chưa tận dụng và phát huy hết tác dụng của hệ thống điều khiển Cũng như đề tàikhóa trước chỉa mới nêu lên được một hệ thống điều khiển mới phù hợp với sựphát triển mạnh mẽ của KHKT, chưa thể hiện được là 1 hệ thống có tính qui môphù hợp với nhu cầu sử dụng trong việc điều khiển thiết bị Nay nhóm sinh viênthực hiện đề tài này nhằm khắc phục những thiếu sót với ý tưởng thiết kế như sau:

Để điều khiển, đầu tiên bấm số điện thoại cần gọi Sau 1 thời gian đổchuông nhất định, nếu không ai nhấc máy thì mạch sẽ đóng tải giả kết nối thuêbao Lúc này người điều khiển không nghe thấy âm hiệu hồi chuông thì bắt đầuthực hiện việc điều khiển theo thứ tự như sau :

Giai đoạn 1: - bấm mã mở máy (mật mã điều khiển) gồm 4 chữ số do

chính người điều khiển quy định trước

Trong giai đoạn này, nếu bấm sai mật mã mạch điều khiển sẽ báo âm hiệu nhạc.Còn nếu bấm đúng mật mã mạch điều khiển sẽ không báo âm hiệu và sẵn sàngnhận lệnh điều khiển

Giai đoạn 2 : - Bấm mã chọn thiết bị cần điều khiển (gồm 8 thiết bị) : số 1

chỉ thiết 1, số 2 chỉ thiết bị 2, …, số 8 chỉ thiết bị 8

Trong giai đoạn này, nếu bấm số 9 thì mạch sẽ tắt khẩn cấp thất cả 8 tảimột lúc (trường hợp này chỉ nên sử dụng khi thật cần thiết khẩn cấp)

Nếu bấm mã từ 1  8 thì khi người điều khiển nhấn chọn thiết bị nàomạch sẽ báo trạng thái hiện thời của thiết bị qua 2 âm hiệu khác nhau tương ứngvới trạng thái tắt/mở của thiết bị

Giai đoạn 3 : trong giai đoạn này, sau khi biết được trạng thái hiện thời

của thiết bị, người điều khiển sẽ thực hiện việc điều khiển thiết bị như mongmuốn theo 1 trong 3 kiểu sau :

Sau khi điều khiển xong, người điều khiển gác máy điện thoại thì lúc này

khơng cĩ lệnh điều khiển gởi đến mạch thì sau thời gian khoảng 30 giây mạch sẽ

tự động ngắt mạch kết nối thuê bao

Như đã trình bày ở trên, muốn điều khiển thiết bị nào thì thiết bị đĩ phải

nối vào mạch điều khiển Do đĩ nảy sinh ra vấn đề là muốn điều khiển thiết bị

mà khơng cần phải dùng đến điện thoại để điều khiển thì sao? Để giải quyết vấn

đề này, nhĩm sinh viên thực hiện thiết kế đề tài theo hướng như sau

 Thiết kế hệ thống điều khiển qua điện thoại

 Thiết kế hệ thống điều khiển thơng qua phím nhấn giống như bàn phím

điện thoại đặt tại chỗ mạch điều khiển Cách điều khiển cũng giống

như qua điện thoại

 Thiết kế phím nhấn điều khiển tại mỗi thiết bị để tiện trong việc điều

khiển thiết bị gồm 3 phím nhấn : On – Off – Tắt khẩn cấp

II SƠ ĐỒ KHỐI :

III N

HIỆM VỤ CỦA TỪNG KHỐI :

1 Khối cảm biến chuơng :

Khối cảm biến chuơng được

mắc song song với hai đường dây Tip và Ring của thuê bao Khi tổng đài cấp tín

hiệu chuơng cho máy điện thọai thuê bao, thì khối này cĩ nhiệm vụ nhận biết tín

hiệu chuơng Bình thường khi khơng cĩ tín hiệu chuơng thì ngõ ra ở mức logic

cao và khi cĩ tín hiệu chuơng thì ngõ ra cĩ mức logic thấp

Các tín hiệu khác như : tín điện thọai, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi

chuơng khơng tác động đến khối này Mặt khác, khối cảm biến chuơng phải bảo

Nhận và giải mã DTMF

Khối vi xử lí trung tâm 8085 và bộ nhớ

Khối quét phím, giải mã và hiển thị

Khối kết nối thuê bao

Khối khuếch đại và báo âm hiệu nhạc

Cảm biến tín hiệu chuông

Tip

Ring

Khối không định thời

Khối reset thiết

bị

Khối công suất ngõ ra

Khối định thời

Khối nguồn

Hình 3.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều

khiển

đảm sự cách ly về điện vì tín hiệu chuông có mức điện áp cao từ 75 Vrms  90

Vrms trong khi ngõ ra của khối phải phù hợp với mức logic 0 là 0V và mức logic 1

là 5V

2 Khối kết nối thuê bao :

Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao, thì khối cảm biến chuôngnhận biết được tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm Khối xử lý trungtâm điều khiển khối kết nối thuê bao, lúc này khối kết nối thuê bao có vai trò làđóng tải giả cho thuê bao, để tổng đài cho thông thọai 2 thuê bao với nhau Khikhối này tác động thì điện trở vòng của thuê bao giảm xuống thấp tạo nên độngtác như có người nhấc máy để tổng đài cho thông thọai với nhau Đồng thời khốinày cũng phải bảo đảm được sự truyền tín hiệu thọai từ thuê bao gửi đi hoặcnhận tín hiệu thọai từ phía thuê bao bên kia gửi đến

3) Khối nhận và giải mã DTMF :

Khi tổng đài cho thông thọai giữa hai thuê bao, nếu trên đường dây thuêbao có xuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã chúng rathành 4 bit tương ứng Tín hiệu tone có 2 dãy tần số : một dãy có tần số từ 697

HZ đến 941 HZ, còn dãy kia có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ Cả 2 dãy tần sốnày đều nằm trong dãy thông thọai Khi một cặp tần số theo tiêu chuẩn DTMFxuất hiện cố định trên đường dây thuê bao thì khối này có nhiệm vụ giải mãthành 4 bit tương ứng Đồng thời mức logic của chân điều khiển ngõ ra của khốinày phải đưa ra một xung ở mức logic cao để tác động đến khối xử lý trung tâm

và 4 bit tương ứng đã giải mã được đưa đến khối giải mã và hiển thị

4 Khuếch đại âm tần :

Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường dâythọai vì vậy chúng được khuếch đại đủ lớn, 1 phần đưa ra loa, 1 phần tải trênđường dây điện thọai để phản hồi về người điều khiển

5 Khối công suất ra :

Khi nhận được lệnh tắt – mở – định thời của khối xử lý trung tâm, thì khốicông suất sẽ kết nối tải Khối công suất có nhiệm vụ khuếch đại và chuyển đổimức điều khiển có dòng nhỏ thành tín hiệu điều khiển có dòng điện lớn hơn đểđóng ngắt được relay và kết nối tải

6 Khối quét phím, giải mã và hiển thị :

Khối này có nhiệm vụ quét phím, giải mã và hiển thị khi có phím bị tácđộng Đồng thời khi khối vi xử lí trung tâm có tín hiệu tác động thì khối này kếthợp với khối vi xử lý trung tâm giải mã và hiển thị dữ liệu điều khiển

7 Khối định thời :

Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc có định đượcthời gian

8 Khối không định thời :

Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc không địnhthời gian

9 Khối reset thiết bị :

Khối này nhận lệnh điều khiển tắt từng thiết bị hoặc tắt khẩn cấp đồng loạt

8 thiết bị

10) Khối nguồn :

Khối nguồn đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện áp cho tồn mạch Trong đó:

- nguồn +5V cung cấp cho các IC và relay đóng thuê bao

- Nguồn +12V cung cấp cho 8 relay 12VDC điều khiển thiết bị điện

IV GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI :

Khi người điều khiển từ xa gọi số máy của điện thoại ở nơi cần điều khiểnthì tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận Mạchđiều khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao Lúc này, khối cảmbiến chuông phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuốngthấp Sự thay đổi mức logic này tác động vào bộ đếm tín hiệu chuông Sau khikhối cảm biến tín hiệu chuông nhận đủ số lần chuông qui định sẽ tác động vàokhối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả vào đường dây điệnthoại lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối thông thoại cho 2thuê bao

Khi đã thông thoại, người điều khiển nhấn đúng mã password thì hệ thống

sẽ sẵn sàng nhận lệnh điều khiển Nếu nhấn sai mã password thì khối tạo âm hiệu

sẽ phát ra âm hiệu nhạc để báo rằng mã password bị sai Sau khi người điềukhiển bấm đúng mật mã, người điều khiển sẽ bấm mã chọn thiết bị muốn điềukhiển Lúc này khối nhận và giải mã DTMF sẽ giải mã số bấm thành mã nhịphân 4 bit gởi vào khối vi xử lý trung tâm Khối vi xử lý nhận mã thiết bị, đọc cơ

sở dữ liệu của thiết bị đó và điều khiển khối báo nhạc báo trạng thái hiện thời củathiết bị nhằm mục đích gợi nhớ cho người điều khiển Khi biết được trạng tháicủa thiết bị người điều khiển sẽ nhấn lệnh tắt – mở - định thời gian làm việc Tùytheo mã lệnh điều khiển mà các khối : định thời, không định thời, reset thiết bị sẽnhận lệnh và thực hiện việc điều khiển khối khối công suất đóng ngắt relay.Đồng thời lệnh điều khiển đượt khối quét phím giải mã và hiển thị dữ liệu lên 10led 7 đoạn Việc nhận dạng phím nào bị nhấn được khối giải mã DTMF quyếtđịnh Khi người điều khiển nhấn 1 phím, một cặp tần số DTMF truyền trênđường dây điện thoại Tần số này nằm trên dãy thông của tín hiệu thoại, một tần

số cao và một tần số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói Khi giải

mã DTMF và hiển thị số được nhấn, 4 bit được giải mã đưa vào khối vi xử lýtrung tâm để xử lí

Khi không nhấn phím (tức là không còn tín hiệu điều khiển), bộ đếm trongkhối cảm biến chuông sẽ thực hiện việc đếm thời gian Sau khi đếm đủ số thờigian qui định khối kết nối thuê bao thực hiện việc giải tỏa thuê bao Người điềukhiển có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch sẽ tự độngngắt kết nối thuê bao sau một khoảng thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao