NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG GỌI TRỘM ĐIỆN THOẠI

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG GỌI TRỘM ĐIỆN THOẠI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN TỬ ỄN THÔNG VI Hoàng Đình Thiệp NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG GỌI TRỘM ĐIỆN THOẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử Viễn thông HÀ NỘI – 2005 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hoàng Đình Thiệp NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG GỌI TRỘM ĐIỆN THOẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành: Điện Tử Viễn Thông Cán bộ hướng dẫn: Th.s Chử Văn An Cán bộ đồng hướng dẫn : CN Trần Thanh Hải HÀ NỘI – 2005 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Tống Văn On, Hoàng Đức Hải. Họ vi điều khiển 8051. NXB Lao động- Xã hội, 2001 [2]. TS. Ngô Diên Tập. Vi xử lý trong đo lường và điều khiển . NXB khoa học kĩ thuật. [3]. Vũ Đức Thọ. Thiết bị đầu cuối thông tin. NXB Giáo Dục, 2002. [4]. Http://www.atmel.com [5]. Http://www.zarlink.com Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI VÀ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN THOẠI. 1.1: Sự ra đời của máy điện thoại và mạng điện thoại. 1.1.1: Sơ lược về lịch sử phát triển. Các hệ thống điện thoại đã được phát triển từ mạch tương tự, tương đối đơn giản do Alexander Graham Bell phát minh vào năm 1876. mạch điện này như hình vẽ: Ống nghe Ống nghe i(t) Đường dây điện thoại Đường dây điện thoại Nguồn ắc quy Không có tiếng nói Có tiếng nói Hình 1: Hệ thống điện thoại cổ điển Hai máy điện thoại được nối với nhau qua đường dây điện thoại là cáp xoắn đ ôi & máy điện thoại được cấp nguồn từ các trạm trung tâm (Central office). Nguồn cung cấp dòng điện một chiều chạy trong vòng dây điện thoại khép kín. Micro phone than được sử dụng trong điện thoại. Nó gồm bột than được đóng gói không chặt vào một hộp có mặt co giãn được gọi là máy rung, khi các sóng áp lực âm thanh đập vào màng rung, bột than bị nén và giãn. Việc nén giãn này tạo ra một điện trở biến đổi làm cho dòng điệ n trong mạch vòng được điều chế. Từ đó tạo ra một tín hiệu dòng điện âm thanh (như hình vẽ ). Ống nghe của điện thoại gồm một nam châm điện với một màng rung thuận từ đặt trong một từ trường. Dòng điện âm tần truyền cảm ứng qua nam châm điện làm cho màng rung của ống nghe rung và âm thanh được tái tạo lại. Hệ thống điện tho ại hai dây đơn giản trong hình (1.1) có 3 thuận lợi: Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 1 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại - Rẻ tiền. - Các máy được cấp nguồn từ trạm trung tâm qua đường điện thoại vì vậy không cần nguồn tại nơi thuê bao. - Mạch điện song công. Hệ thống hai dây này có bất lợi là không thể sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu chỉ theo 1 hướng. Bởi vậy đối với các kết nối điện thoại đường dài cần có kĩ thuật cao cấp hơ n là mạch 4 dây. Tóm lại, các mạch điện thoại có thể được chia thành 2 loại chính: + Mạch 2 dây (mạch vòng cục bộ) + Mạch 4 dây 1.1.2: Mạng điện thoại Bộ mã hóa PCM Bộ phân kênh TDM Nhận tín hiệu DS-0 từ CO D S-0 Bộ giải mã PCM Mạch lai 2 dây ─> 4 dây Phát Thu M ạch cân bằng Tín hiệu DS-0/PCM (64kbit/s) Bộ ghép kênh TDM 24DS-0 Truyền tín hiệu DS-1 đến CO Dây xanh lá cây 24 đường thuê bao Bộ tạo điện áp chuông 90V. 20Hz Đường dây đến thuê bao điện thoại 200 200 48V Dây đỏ 24DS-0 Hình 2: Hệ thống điện thoại có các thiết bị đầu cuối từ xa Hệ thống vòng cục bộ được sử dụng hiện nay sẽ được mô tả đơn giản như sau: Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 2 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Trạm chuyển mạch cục bộ nối hai bên hội thoại bằng cách tạo 1 kết nối cứng giữa 2 vòng cục bộ thích hợp. về cơ bản đây là một kết nối nối tiếp với một nguồn (đặt tại trạm điện thoại) Dây có điện áp dương từ trạm trung tâm được gọi là dây đầu nhọn (tiplead) và nó được đánh dấu màu xanh lá cây. Dây có đ iện áp âm được gọi là dây đấu vòng (ring lead) và được đánh dấu màu đỏ. Các thuật ngữ đầu nhọn và đầu vòng được xuất xứ từ thời sử dụng một bảng chuyển mạch phích cắm tại trạm trung tâm và các đầu này được nối vào một phích cắm có các tiếp xúc đầu nhọn và đầu vòng. Giắc cắm này tương tự giắc của một ống nghe phone stereo có các tiếp xúc đầu nhọn vòng và vỏ bọc. Đầu tiếp đất được nối vào vỏ bọc. Kết nối cuộc gọi: Bên gọi nhấc Handset( tổ hợp ống nghe và micro) lên hành động này đóng tiếp điểm chuyển mạch (off book) để cho dòng DC chạy qua đường dây điện thoại của người gọi. Dòng điện này khoảng 40mA, được thụ cảm tại trạm trung tâm là trạm thiết lập một tín hiệu tone mời quay số trên đường dây bên gọi (khoảng 400 Hz). Bên gọi có thể quay số bằng cách sử dụng quay số xung hoặc đa tần. nếu sử dụng quay số xung, dòng điện DC bị ngắt một số lần bằng số được quay (với tốc độ10 xung/s). Ví dụ: có 5 lần ngắt dòng điện khi quay số 5. Khi nhận được dãy số hoàn chỉnh của bên gọi, trạm trung tâm đặt bộ tạo chuông (90v, 20v, bật 2s, tắt 4s) vào đường dây tương ứng số được quay. Kết quả làm rung chuông điện thoại. Khi bên được gọi nhấc ống nghe, dòng điện DC chạy vào đường dây báo hiệu cho trạm trung tâm biết để ngắt bộ tạo chuông và nối 2 bên với nhau qua chuyển mạch. Dòng điện một chiều bây giờ chạy qua các đường dây của cả hai bên gọi và được gọi. Cả hai bên có thể nói và nghe đồng thời, đây là hoạt động tràn song công. Vi ệc cung cấp cho mỗi thuê bao một đôi dây riêng trên tất cả các đường tới trạm trung tâm là rất tốn kém. Trong các ứng dụng mà ở đó một số lượng lớn thuê bao tập trung cách trạm trung tâm một khoảng cách nào đó thì giá thành của hệ thống giảm đi đáng kể bằng cách sử dụng các thiết bị đầu cuối từ xa (remote Terminal_RT). Các RT còn cho phép đặt các máy điện thoại cách trạm trung tâm một khoảng cách bất kì. Thiết bị đầu cuối từ xa RT cung cấp điện áp ắc qui và dòng điện rung chuông cho máy điện thoại của thuê bao. Đường 2 dây rung các tín hiệu voice frequency Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 3 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại (VF_tần số thoại) song công đến và đi khỏi thuê bao được chuyển sang đường bốn dây mang 2 đường đơn công phát và thu tín hiệu bằng một mạch lai (hybrid). Mạch lai là một mạch biến áp cân bằng (hay một mạch điện tử tương đương ) để tạo lên sự cách li giữa tín hiệu phát và thu. Do vậy hiện tượng tự dao động sẽ không sảy ra khi tín hiệu phát đã được khuếch đại hồi tiếp qua đườ ng dây thu. Tín hiệu thoại VF phát được chuyển đổi thành tín hiệu PCM và nó được ghép kênh phân chia theo thời gian với các tín hiệu PCMđến từ thuê bao khác nối vào RT. Tín hiệu TDM được gửi đi trên một đường trung kế tới trạm trung tâm. Tương tự tín hiệu thu được từ đường trung kế được phân kênh và giải mã để được tín hiệu VF cho thuê bao. Trong các hệ thống điện thoại hiện nay người ta thay thế các chuyển mạch tương tự tại Central Office bằ ng các chuyển mạch số. Các chuyển mạch tương tự được điều khiển bằng mạch logic chuyển tiếp đầu nối sẵn. hiện nay, các trạm điện thoại hiện đại sử dụng các hệ thống chuyển mạch điện tử (ESS_Electronic Switching System). Với ESS cần có một máy tính điều khiển hoạt động chuyển mạch bằng phần mềm gọi là đi ều khiển bằng chương trình lưu trữ. Hơn nữa các ESS gần đây sử dụng chuyển mạch số thay cho chuyển mạch tương tự. Trong một Central Office chuyển mạch số, tín hiệu VF của khách hàng được chuyển đổi sang PCM và được ghép kênh phân chia theo thời gian với các tín hiệu PCM khác vào một đường số tốc độ cao (khi các RT được sử dụng, việc chuyển đổi tín hiệu VF sang PCM được thực hiện tại RF). Trạm trunng tâm số chuyển mạch một cuộc gọi bằng cách đặt dữ liệu PCM của bên gọi vào khe thời gian TDM đã gán cho bên đích (bên được gọi ). Đây gọi là trao đổi khe thời gian (ISI_Time Slot Interchange). Chuyển mạch số (cho một khách hàng ) và nó cho phép chuyển mạch giữa dữ liệu và hình ảnh đã số hóa cũng như âm thanh PCM. Tuy nhiên nhiều trạm trung tâm chuyển mạch tương tự hiện nay vẫn được sử dụng vì lí do kinh tế, tấ t nhiên các tín hiệu VF phải được chuyển sang PCM,TDM trước khi một chuyển mạch số có thể sử dụng. Đối với cuộc gọi đường dài, trạm trung tâm cục bộ chuyển mạch cuộc gọi tới đường trung kế để nối với một trạm trung tâm ở xa. Các đường trung kế thường mang tín hiệu TDM hoặc FDM, nhưng TDM được ưa chuộng hơn. Nếu Central Office cục bộ sử dụng các chuyể n mạch tương tự, mạch 2 dây phải được chuyển thành 4 dây (sử dụng mạch lai) vì các bộ lặp một chiều được sử dụng 1 chuyển mạch số thì bộ chuyển mạch số đóng vai trò tương đương RT so với central office ở xa và 2 CO được nối với nhau qua các trung kế TDM tốc độ cao. Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 4 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Tóm lại: thuê bao điện thoại tương tự được nối với một CO hoặc một thiết bị đầu cuối từ xa RT qua đường dây thuê bao cácp xoắn đôi. CO và RT cũng xem như một thiết bị đầu cuối của vòm thuê bao và nó có các chức năng: + Kết thúc đường dây với một tải AC 900Ω( cân bằng với đất ) + Cung cấp dòng Dc từ nguồn của nó qua các điện trở 200 Ω cân b ằng (đối với điểm điều khiển thì tổng trở DC là 400Ω). + Kiểm tra dòng điện để xác định trạng thái cúp máy hoặc nhấc máy + Nhận thông tin quay số từ thuê bao + Sử dụng điện áp rung chuông và báo hiệu tiến trình gọi (âm quay số, báo bận, báo rung chuông …) + Chuyển đường 2 dây sang 4 dây trong các CO số hoặc trên các cuộc gọi đường dài. + Cung cấp chuyển đổi số_tương tự và tương tự _số cho các h ệ thông số + Kiểm tra đường thuê bao và điểm cuối đường dây. + Cung cấp sự cách ly và bảo vệ cần thiết cho CO và RT 1.2: Cấu tạo chung của máy điện thoại. Đặc điểm kĩ thuật của máy điện thoại phụ thuộc kĩ thuật truyền dẫn tín hiệu thoại của mạng (ghép kênh theo tần số, ghép kênh theo thời gian, ghép kênh theo mã), hai kĩ thuật sau đều thuộc điện tho ại số, kĩ thuật đầu là điện thoại tương tự. Chức năng căn bản của máy điện thoại là: - Phát và tiếp nhận báo hiệu; - Phát mã số thuê bao bị gọi; - Phát và thu tín hiệu thoại để nói chuyện; - Khử trắc âm, chống các loại nhiễu và điều chỉnh âm lượng để âm thu được là dễ nghe nhất. Hiện nay kĩ thuật vi xử lí được dùng trong các máy đi ện thoại khiến khả năng dịch vụ và cung cấp tiện ích của máy điện thoại rất phong phú. Kĩ thuật máy tính trong mạng thông tin điện thoại số chủ động và kết hợp với thiết bị đầu cuối tạo ra nhiều dịch vụ điện thoại chất lượng cao. Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 5 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Máy điện thoại gồm các khối sau: - Chuông; - Chuyển mạch nhấc - đặt; - Quay số; - Tổ hợp (ống nói và tai nghe trên cấu trúc có tay cầm); - Mạch khử trắc âm, diệt tiếng “keng” “click”, điều chỉnh âm lượng. Ngoài các khối cơ bản trên, máy điện thoại còn có thể có: Hệ thống vi xử lí, hệ thống ghi âm, màn hình và các hệ thống hỗ trợ truyền dẫn. Dưới đây là một sơ đồ khối của máy điện thoại: Chống đảo cực Thu chuông Chuyển mạch nhấc đặt Quay số Diệt tiếng keng/click Điều chỉnh âm lượn g Ống nói Micro Sai động Tai n ghe Mạch cân bằng Bảo vệ quá áp Hình 3: Sơ đồ khối máy điện thoại + Khối bảo vệ quá áp để chống điện áp cao do đường dây điện thoại chập với đường dây điện lực hoặc sét đánh. Mạch thường gồm 2 diode zener mắc ngược chiều nhau: Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 6 Công Nghệ Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại L 1 Hoàng Đình Thiệp Trường Đại Học 7 D D L 2 Hình 4: Mạch bảo vệ chống quá áp Nếu có điện áp lớn hơn điện áp của diode +0,6v thì diode sẽ thông và điện áp dư ra sụt trên điện trở của đường dây. + Mạch chống đảo cực điện áp: Để điện áp một chiều từ tổng đài đưa đến các khối sau nó có cực tính ổn định, mạch thường dùng cầu diode: Hình 5:Mạ ch chống đảo cực bằng cầu diode L 1 A B ─ + L 2 Dù điện áp trên L 1 và L 2 thế nào thì điện áp trên A vẫn là (+) và trên B vẫn là (-). Với mạch lúc nào cũng có 2 diode thông và 2 diode cấm. Mạch này có cấu tạo đơn giản và giá thành hạ nhưng lúc nào cũng có 2 diode tham gia và mạch cấp nguồn. sụt áp trên diode là 1,2 v ÷ 1,4 v . Đối với những điện thoại ở gần tổng đài thì sụt áp trên mạch chống đảo cực không ảnh hưởng đến chất lượng đàm thoại nhưng với những điện thoại ở xa tổng đài thì sụt áp này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng đàm thoại. Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng mạ ch chống đảo cực dùng IC. Công Nghệ [...]... lý máy điện thoại HP 117 Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại 2.1.3 Tác dụng của các linh kiện - IC1: IC chuông; - IC2: IC gửi số; - Q2: Đệm để phát xung kích thích Q1 làm việc; - Q6: Làm việc ở chế độ mở bão hòa có tác dụng nối đất cho Micro; - Q8: Khuếch đại tín hiệu thoại trong... hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại +) Mạch qua R5 và D10 đưa vào chân 14 và chân 6 của IC2 nối đất nối với phần âm của cầu chấm đảo cực làm kín mạch nguồn Mạch cấp nguồn trên là mạch phụ vì R5 là rất lớn nên khi ta đặt tổ hợp thì các mạch khác trong điện thoại đều bị ngắt nhưng qua chân 14 các bộ nhớ trong IC2 vẫn được cấp nguồn nhưng ở tổng đài vì điện thoại tiêu... Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại nghệ thì các loại máy điện thoại thường xuyên thay đổi mẫu mã và thêm nhiều tính năng, nhưng nói chung các loại máy điện thoại đều có nguyên lí hoạt động tương tự nhau Ở đây ta sẽ xét nguyên lý hoạt động của một loại máy điện thoại ấn phím loại đơn giản (máy điện thoại ấn phím PH-117) để có thể nghiên cứu nguyên lý hoạt... máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại L1 T1 RB T2 B A T3 RB L2 T4 Hình 6: Mạch chống đảo cực dùng IC + Mạch thu chuông : Mạch thu chuông dùng để nhận tín hiệu gọi và báo cho người sử dụng thuê bao biết Tín hiệu chuông đối với các tổng đài cũ là 20Hz điện áp 88v hoặc 25Hz điện áp 86v Các tổng đài hiện nay dùng tần số 50Hz, phát 1s nghỉ 4s, các tổng đài cũ phát 2s nghỉ 4s Mạch. .. Trường Đại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại + Mạch bù trừ chiều dài đường dây thuê bao Trước đây khi đàm thoại bằng các máy điện thoại ta thường thấy hiện tượng các thuê bao ở gần tổng đài thì chất lượng đàm thoại tốt hơn còn các thuê bao ở xa thì chất lượng đàm thoại kém hơn Sở dĩ có hiện tượng đó là do ảnh hưởng của điện trở của đường dây thuê bao... T có điện áp cao ( mức logic 1) phương thức gửi mã số sẽ là xung thập phân • Mạch phát xung Hoàng Đình Thiệp Công Nghệ 14 Trường Đại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Khi bàn phím được ấn 1 phím thì tiếp điểm hàng sẽ chạm vào cột , IC2 căn cứ vào hàng và cột sẽ biết được phím nào được ấn và điều khiển bộ đếm trong IC làm việc, với sự tham gia của mạch. .. Đại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Hơn nữa, P1.0 và P1.1 có thể dùng như là đầu vào bộ đếm timer/counter 2 bên ngoài (P1.0/T2) và xung kích (P1.1/T2EX ) Port 1 cũng nhận những byte địa chỉ thấp trong khi lập trình Flash và trong khi kiểm tra Flash Bảng 1: Chức năng của P1.0 và P1.1 Chân P1.0 P1.1 Chức năng thay thế T2 (đầu vào đếm cho Timer/Counter)... phải tương tác với nhiều thiết bị xuất nhập đồng thời Hoàng Đình Thiệp Công Nghệ 30 Trường Đại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại Trong phần này ta sẽ khảo sát cách phát triển chương trình dùng vi điều khiển Khung đề nghị cho một chương trình phục vụ ngắt như sau: ORS 0000H ; điểm vào Reset Ljmp main; các điểm vào ISR Org 0030H; điểm vào chương trình chính... cách kết hợp một CPU linh hoạt 8-bit với Flash trên một chip đơn thể, AT89C2051 là một hệ vi Hoàng Đình Thiệp Công Nghệ 15 Trường Đại Học Tìm hiểu về máy điện thoại cố định và thiết kế mạch chống gọi trộm điện thoại tính mạnh cung cấp cho ta một giải pháp hiệu quả về chi phí và rất mềm dẻo với các ứng dụng điều khiển AT89C2051 có các đặc trưng chuẩn sau: 2K Bytes Flash, 128 bytes RAM,15 đường vào /... chuông có tính chất chọn lọc tần số và tính phi tuyến sao cho chỉ làm việc với tín hiệu chuông và không làm việc với tín hiệu thoại và tín hiệu quay số Mạch thu chuông của điện thoại ấn phím và điện thoại dùng đĩa quay số khác nhau Đối với mạch thu chuông của điện thoại dùng đĩa quay số thì hoàn toàn là cơ khí Thành phần chính là chuông xoay chiều, sử dụng trức tiếp dòng điện xoay chiều từ tổng đài đưa