Thiết kế và thi công tổng đài số dung lượng nhỏ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH VÀ TỔNG ĐÀI SỐ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Ngành: Điện tử viễn thông Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Phương Huy Ngày giao đề: 25/10/2012 Ngày hoàn thành: 25/12/2012 1.Tên đề tài: Thiết kế thi công tổng đài số dung lượng nhỏ Nội dung thuyết minh tính toán: Phân tích cấu trúc tổng đài số Phân tích khối chức năng: Khối thu DTMF, Khối tạo âm hiệu, tạo chuông; Điều khiển trung tâm; Giao tiếp (thuê bao, trung kế); Chuyển mạch (S,T) Lựa chọn phương án thiết kế, tính toán lựa chọn thiết bị Các vẽ: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp thuê bao Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp trung kế Sơ đồ nguyên lý khối thu DTMF điều khiển trung tâm Sơ đồ nguyên lý khối chuyển mạch T Sơ đồ nguyên lý khối tạo âm hiệu tạo tín hiệu chuông Các lưu đồ thuật toán điều khiển Yêu cầu sau: Mô hoạt động khối chức phần mềm Lắp ráp khối điều khiển trung tâm TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Page LỜI NÓI ĐẦU Hiện nhu cầu trao đổi thông tin ngày đòi hỏi cao,đặc biệt nhu cầu giao tiếp qua mạng viễn thông Sự bùng nổ thông tin làm cho nhà đầu tư vào lĩnh vực phải nâng cao kỹ thuật cho hệ thống viễn thông,làm cho dịch vụ ngày hoàn hảo kéo theo nhiều dịch vụ lĩnh vực này.Một công nghệ tác động lớn tảng công nghệ viễn thông công nghệ chuyển mạch tổng đài số Để tìm hiểu kỹ công nghệ chuyển mạch ta nghiên cứu cụ thể vấn đề việc thiết kế tổng đài dung lượng nhỏ thuê bao trung kế.Với nghiên cứu phần giúp ta hiểu cách tổng quan mạng viễn thông ngày Chúng em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn Điện tử viễn thông trường ĐH Kỹ thuật Công Nghiệp đặc biệt thầy giáo Nguyễn Phương Huy giúp đỡ chúng em tận tình để chúng em hoàn thành Nghiên cứu Do thời gian có hạn nên việc nghiên cứu không tranhs khỏi thiếu sót,chúng em mong nhận góp ý thầy cô bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực đề tài Page Mục lục Mục lục .3 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối tổng đài điện thoại CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 13 3.1 Phương án thiết kế 14 3.1.1 Yêu cầu thiết kế lựa chọn phương án thiết kế .14 3.1.1.1 Phần cứng 14 3.1.1.2 Phần mềm 14 3.2 Phần cứng tổng đài chuyển mạch theo thời gian 15 3.2.1 Cấu trúc tổng quát tổng đài .15 3.2.1.1 Nhiệm vụ tổng đài .15 3.2.1.2 Sơ đồ khối tổng đài .16 3.2.2 Khối giao tiếp thuê bao 18 3.2.2.1 Chức 18 3.2.2.2.Sơ đồ khối 19 3.2.2.3.Thiết kế mạch .19 3.2.2.3.1.Mạch cấp nguồn dòng .19 3.2.2.3.2 Mạch cảm biến trạng thái thuê bao 21 3.2.2.3.3 Mạch điều khiển cấp chuông 23 3.2.2.3.4 Mạch bảo vệ áp .25 3.2.2.3.5 Mạch Hybrid 26 3.2.2.3.5.1 Chức 26 3.2.2.3.5.2 Nguyên tắc thiết kế 26 3.2.2.3.5.3 Thiết kế mạch .26 3.2.2.3.5.3.1 Mạch khuếch đại đảo ngõ thu Receive 26 3.2.2.3.5.3.2 Mạch khử trắc âm triệt tiếng dội 27 Page 5.2.2.4 Sơ đồ mạch giao tiếp thuê bao 29 3.2.2.5 Nguyên lý hoạt động : 30 3.2.3 Khối giao tiếp trung kế 31 3.2.3.1 Chức năng: 31 3.2.3.2.Sơ đồ khối 32 3.2.3.3.Thiết kế mạch 32 3.2.3.3.1.Mạch cảm biến trạng thái: .32 3.2.3.3.2.Mạch điều khiển: .35 3.2.3.3.3.Mạch tạo tải giả thuê bao: .36 3.2.3.3.4.Mạch Hybrid .38 3.2.3.4.Sơ đồ mạch 38 3.2.3.5.Nguyên lý hoạt động: 38 3.2.4.3.3 Mạch Reset: 39 3.2.4.3.4 Mạch giao tiếp I/O 40 3.2.4.3.5 Tạo Data bus, Address bus 40 3.2.4.3.6 Mạch giải mã địa .40 3.2.4.3.7 Mạch đọc trạng thái HSO xuất RL 41 3.2.4.3.8 Khối báo hiệu 42 3.2.4.3.9 Khối thu DTMF 42 3.2.4.3.9.1 Nhiệm vụ .42 3.2.4.3.9.2 Sơ đồ khối 42 3.2.4.3.9.3 Sơ đồ mạch thu DTMF 43 3.2.4.3.9.4 Nguyên lý hoạt động thiết kế mạch 44 3.2.5 Khối chuyển mạch TSI 48 3.2.5.1 Giới thiệu IC TP 3057 48 3.2.5.2 Chức 48 5.2.5.3 Sơ đồ khối 48 3.2.5.4 Thiết kế mạch .49 3.2.5.4.1 Phương án thiết kế 49 Page 3.2.5.4.2 Thiết kế 49 3.2.5.4.2.1 Thiết kế chuyển mạch TSI .49 3.2.5.4.2.2 Mạch CODEC ghép tách kênh 52 3.2.5.4.2.3 Bộ SIPO (Serial In Parallel Out) 53 3.2.5.4.2.4 Bộ PISO (Parallel In Serial Out) 54 3.2.5.5 Sơ đồ mạch 57 3.2.5.6 Nguyên lý hoạt động 58 3.2.6 Khối tạo xung .59 3.2.6.1 Nhiệm vụ .59 3.2.6.2 Thiết kế mạch .59 3.2.7 Khối tạo âm hiệu .59 3.2.7.1 Chức 59 3.2.7.2 Phương án thiết kế .59 3.2.7.2.1 Thiết kế 60 3.2.7.3 Nguyên lý hoạt động 61 3.2.8 Khối tạo chuông (Ring generator) .62 3.2.8.1 Chức 62 3.2.8.2 Thiết kế: .62 3.2.8.2.1 Mạch tạo sóng sin: 63 3.2.8.2.2 Mạch khuếch đại công suất: 64 3.2.8.3 Sơ đồ mạch: 67 3.2.9 Khối giao tiếp điều khiển xử lý trung tâm với máy tính: .68 3.2.9.1 Chức năng: 68 3.2.9.2 Thiết kế mạch: 68 3.2.9.3 Sơ đồ mạch: 68 3.3.1.2 IC MT 8870: 71 3.3.1.3 Chức năng: 72 3.3.1.4 Sơ đồ khối 73 3.3.1.5 Thiết kế mạch .73 Page 3.3.1.5.1 Mạch định thời 73 3.3.1.5.2 Mạch Reset 74 3.3.1.5.3 Mạch CPU .74 3.3.1.5.4 Mach I/O 75 3.3.2 Khối ma trận chuyển mạch 75 3.3.2.1 Giới thiệu IC CD22100 .75 3.3.2.2 Chức 76 3.3.2.3 Thiết kế mạch .76 3.3.2.4 Sơ đồ mạch 76 3.3.2.5 Nguyên lý hoạt động 77 4.2 Các lưu đồ cho vi điều khiển 83 4.3 Phần mềm Delphi cho giao tiếp máy tính 123 4.3.1 Thiết kế giao diện : 123 4.3.2 Xây dựng chương trình điều khiển board giao tiếp với máy tính : 125 4.3.2.1 Lưu đồ chương trình board xử lý trung tâm : 125 4.3.2.2 Lưu đồ chương trình nhận liệu từ máy tính .126 4.3.2.3 Lưu đồ chương trình gửi liệu lên máy tính : .126 CHƯƠNG 5:KẾT LUẬN .127 Tài liệu tham khảo : 128 Page CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Vào thời xưa, viễn thông gồm việc dùng tín hiệu hình ảnh, chẳng hạn đèn hiệu, tín hiệu khói, điện báo semaphore, tín hiệu cờ, quang báo, tin nhắn âm tiếng trống, tiếng tù và, tiếng còi phạm vi ngắn.Thời đại, viên thông việc dùng thiết bị điện máy điện báo, điện thoại, máy telex, dùng thông tin liên lạc vi ba, vô tuyến, sợi quang kết hợp với vệ tinh thông tin Internet Công nghệ điện thoại giới phát triển đến đỉnh cao,vậy câu hỏi đặt yếu tố công nghệ tạo nên phát triển vượt bậc vậy? Trong trình học tập, dẫn dắt thầy cô chúng em trang bị kiến thức kỹ thuật chuyển mạch điện tử-một yếu tố công nghệ mà tạo nên thay đổi lớn cách thức mà thuê bao điện thoại kết nối với Thực tế , Việt Nam số hóa hoàn toàn mạng viễn thông, nhiên công nghệ phần lớn nước cung cấp đội ngũ công nhân lành nghề ít, chúng em định chọn đề tài “ Thiết kế thi công tổng đài dung lượng nhỏ ” để tìm hiểu thêm kĩ thuật tổng đài Đối với đề tài chúng em tiến hành thi công tổng đài với ba thuê bao trung kế 1.2 Tầm quan trọng đề tài Hiện công ty, xí nghiệp, chí hộ gia đình có điều kiện muốn công ty hay nhà có mạng điện thoại riêng.Với tổng đài mà chúng em nghiên cứu phát triển thêm thuê bao trung kế để đáp ứng theo nhu cầu trường hợp Ngoài tổng đài sử dụng vào mục đích giúp sinh viên thực hành viết dịch vụ cho tổng đài, sau nạp chạy thử trực tiếp tổng đài 1.3 Mục đích nghiên cứu Quá trình nghiên cứu thực đề tài giúp cho người học : Page - Bước đầu tiếp xúc với thực tế - Phát triển khẳ nghiên cứu, tự học - Kiểm nghiệm tính đắn lý thuyết học lớp 1.4 Phương thức nghiên cứu đề tài - Tham khảo tài liệu có - Tham khảo ý kiến hướng dẫn thầy cô - Ứng dụng số kiến thức biết môn học 1.5 Những hạn chế đề tài Ngày nay,kỹ thuật công nghệ tổng đài phát triển Tuy nhiên nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan nên đề tài hạn chế Do tầm hiểu biết chúng em chưa đầy đủ chưa có kinh nghiệm việc nghiên cứu,thiết kế chế tạo mạch nên tránh khỏi thiếu sót hạn chế : - Mang nặng tính lý thuyết - Số lượng thuê bao - Phần mềm phức tạp 1.6 Cấu trúc đề tài Đề tài gồm phần :  PHẦN A – GIỚI THIỆU - Chương 1: Dẫn nhập  PHẦN B – NỘI DUNG - Chương : Cơ sở lý thuyết - Chương : Thiết kế phần cứng - Chương : Thiết kế phần mềm  PHẦN C – PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.7 Thể thức nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết : Tham khảo tài liệu Tham khỏa ý kiến thầy cô bạn khoa Quan sát,thực nghiệm Tổng kết kinh nghiệm Phương tiện:máy tính,thư viện,internet,máy phát sóng - Mô phần mềm Page - Lắp ráp mạch thật CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối tổng đài điện thoại Khối âm hiệu Khối điều khiển trung tâm Khối chuyển mạch TSI Khối thu DTMF Khối thuê bao trung kế Khối tạo chuông +24V ±12V ±5V Khối nguồn Hình 2.1: Sơ đồ khối chức tổng đài 2.1.1 Chức tổng đài Tổng đài điện thoại hệ thống chuyển mạch có nhiệm vụ kết nối lien lạc hai thiết bị đầu cuối Tổng đài cung cấp đường nối tạm thời để truyền dẫn tiếng nói đường dây thuê bao kết nối tổng đài;các đường dây thuê bao trung kế từ tổng đài khác… Ngoài tổng đài thực cá chức : báo hiệu, điều khiển , tính cước … Tổng đài điện tử thực chức thông qua máy tính điều khiển có hiệu phương pháp thường dung tổng đài điện Tuy nhiên tổng đài chúng em thực mang tính chất thử nghiệm, số thuê bao mong muốn giúp sinh viên hình dung tiến trình gọi mà tổng đài hệ thống tính cước hay khối báo hiệu Page 2.1.2 Yêu cầu tổng đài Tổng đài nhận dạng thuê bao nhấc máy thông qua thay đổi trở kháng đường dây thuê bao Bình thường thuê bao nhấc máy, điện trở RDC mạch vòng thuê bao lớn ( 20K ) Khi thuê bao nhấc máy, trở kháng DC mạch vòng thuê bao giảm xuống 150 1500 Tổng đài nhận biết thay đổi trở kháng( tức thay đổi trạng thái thuê bao thông qua cảm biến ) Tổng đài kiểm tra xem đường Link trống hay không, trống cấp âm hiệu mời quay số, tất Link bận tổng đài cấp hiệu báo bạn cho thuê bao Khi thuê bao nghe âm hiệu mời quay số thuê bao bắt đầu quay số Tổng đài nhận biết thuê bao quay số thông qua mạch dò DTMF để biết thuê bao cần gọi đến tổng đài hay gọi Nếu thuê bao không bận thi tổng đài cấp chuông cho thuê bao Khi thuê bao gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy cắt dòng chuông cho thuê bao, đồng thời cắt âm hiệu hồi âm chuông cho thuê bao gọi tiến hành thông thoại cho hai thuê bao Tổng đài giải tỏa số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho đàm thoại khác 2.1.3 Sơ lược cấu tạo tổng đài Bao gồm khối điều khiển trung tâm, khối chuyển mạch TSI, khối giao tiếp thuê bao, giao tiếp trung kế, khối thu tín hiệu đa tần DTMF, khối cấp nguồn, khối tạo chuông khối âm hiệu *Chức khối: 2.2.1 Khối điều khiển trung tâm : Khối điều khiển có chức phân tích, xử lý thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập giải phóng gọi Các gọi gọi nội hạt, gọi ra, gọi vào, gọi chuyển tiếp, Thực tính cước cho gọi, thực chức giao tiếp người – máy, cập nhật liệu Ngoài ra, khối điều khiển có chức thuộc khai thác bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy Page 10 Hình 4.25: Lưu đồ NM_ST09 l Chương trình NM_ST0A State_y = 0AH: thuê bao nhấc máy nghe Ringing Khi thuê bao gọi y nhấc máy lúc nhận Ringing CPU cắt Ringing thuê bao y cắt Ring back Tone thuê bao gọi x, đồng thời kết nối thông thoại hai thuê bao gán trạng thái cho hai thuê bao trạng thái thông thoại 0BH Ta có lưu đồ giải thuật sau: Page 114 Hình 4.26: Lưu đồ NM_ST0A m Chương trình NM_ST0B State_i = 0BH: thuê bao thông thoại CPU không can thiệp suốt trình thông thoại Page 115 Hình 4.27: Lưu đồ NM_ST0B 4.2.3.9 Chương trình xử lý gác máy gác máy trạng thái thuê bao bao gồm trạng thái nhƣ nhấc máy Nhưng trường hợp thuê bao trạng thái gác máy mà có State = 00H|0AH chương trình gác máy không xử lý Chương trình xử lý thuê bao có trạng thái HSO = 1, CPU vào trạng thái State thuê bao mà nhảy đến chương trình tương ứng Sau chương trình xử lý gác máy thuê bao trở trạng thái rảnh Hai trạng thái State = 00H State = 0AH đề cập trước HSO= 1, CPU không làm nên ta xét Page 116 a Lưu đồ giải thuậttổng quát chương trình xử lý gác máy Hình 4.28: Chương trình xử lý gác máy Page 117 b Chương trình GM_ST01 State_i = 01H: thuê bao gác máy vừa nhấc máy Ở trạng thái thuê bao chưa cấp Dial Tone, kết nối DTMF Hình 4.29: Chương trình GM_ST01 Page 118 c Chương trình GM_ST02 State_i = 02H: TB gác máy nghe Dial Tone Hình 4.30: Chương trình GM_ST02 d Chương trình GM_ST03 State_i = 03H: TB gác máy sau nhấn số Hình 4.31: Chương trình GM_ST03 e Chương trinh GM_ST04 Page 119 State_i=04H(thuê bao gác máy nhấn số II): Xóa counti cắt thông báo Hình 4.32: Chương trình GM_ST04 f Chương trình GM_ST05 State = 05H: TB gác máy nhấn sai số Hình 4.33: Chương trình GM_ST05 Page 120 g Chương trình GM_ST06 State_x = 06H: TB gọi gác máy nghe Ring back Tone Hình 4.34: Chương trình GM_ST06 h Chương trình GM_ST07 State_i = 07H: gác máy nghe Busy Tone Hình 4.35: Chương trình GM_ST07 i Chương trình GM_ST08 State_i = 08H: TB gác máy sau nhấn số giao tiếp TK Page 121 Hình 4.36: Chương trình GM_ST08 j Chương trình GM_ST09 State_i = 09H: TB gác máy sau nhấn số giao tiếp TK Hình 4.37: Chương trình GM_ST09 4.3 Phần mềm Delphi cho giao tiếp máy tính 4.3.1 Thiết kế giao diện : Theo yêu cầu thiết kế chúng em thiết kế giao diện hình : Page 122 Khi cắm cổng com vào chương trình tự động dò cổng com kết nối với tổng đài Thanh trạng thái tự động dò trạng thái kết nối hay không kết nối hiển thị số thứ tự cổng kết nối Chương trình mô trạng thái nhấc nhấc máy hay thong thoại thong qua màu led ( màu đỏ thể trạng thái nhấc máy hay thông thoại, máu trắng biểu thị thuê bao rỗi ) Ngoài hiển thị trạng thái kết nối số thứ tự chức hiển thị ngày máy tính Page 123 4.3.2 Xây dựng chương trình điều khiển board giao tiếp với máy tính : 4.3.2.1 Lưu đồ chương trình board xử lý trung tâm : Hình 51 : Lưu đồ chương trình board xử lý trung tâm Lưu đồ viết cho chương trình nạp chp vi điều khiển Để vi điều khiển kết nối với máy tính phải khởi tạo Port nối tiếp, khởi tạo tốc độ truyền ( để việc gửi nhận liệu không bị lỗi ), khởi tạo ngắt gửi liệu với máy tính Chương trình giữ nhiệm vụ điều khiển hoạt động tổng đài : từ việc khởi tọa port nối tiếp , khởi tạo ngắt ,….cho đến việc gọi các chương trình tổng đài Page 124 4.3.2.2 Lưu đồ chương trình nhận liệu từ máy tính Hình 52 : Lưu đồ chương trình nhận data Bình thường chương trình thực lệnh ngưng xảy ngắt ( tức có liệu từ máy tính gửi xuống ) vi điều khiển tạm ngừng chương trình sau nhảy đến chương trình ngắt để nhận liệu, sau liệu VĐK xử lý , việc ngắt diễn sau giây 4.3.2.3 Lưu đồ chương trình gửi liệu lên máy tính : Hình 53 : Lưu đồ chương trình gửi liệu Chương trình ngắt gửi có chức tương tự chương trình ngắt nhận Page 125 CHƯƠNG 5:KẾT LUẬN Đồ án trình bầy đề lý thuyết thiết kế tổng đài dung lượng nhỏ thuê bao chung kế.Các kết đạt mức độ tính toán thông số khối tổng đài,nguyên lý hoạt động tổng đài đưa lưu đồ thuật toán để thiết kế phần mềm điều khiển hoạt động tổng đài Mảng kiến thức đồ án lớn thời gian kiến thức sinh viên hạn chế nên đồ án dừng lại mức độ lý thuyết thiết kế mong thầy cô bạn góp ý,bổ sung để đồ án hoàn thiện HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI : + Hoàn thiện nốt phần thiết kế phần mềm + Phát triển thêm nhiều thuê bao + Ứng dụng modul vào tổng đài số Page 126 Tài liệu tham khảo : [1.] Bài giảng kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số,Khoa Điện Tử - Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên [2.] Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch tổng đài - Tác giả: Nguyễn Hồng Sơn - Nhà xuất giáo dục [3.] Tài liệu số Website : Dientuvietnam.net Tailieu.vn Page 127 ... “ Thi t kế thi công tổng đài dung lượng nhỏ ” để tìm hiểu thêm kĩ thuật tổng đài Đối với đề tài chúng em tiến hành thi công tổng đài với ba thuê bao trung kế 1.2 Tầm quan trọng đề tài Hiện công. .. thuật chuyển mạch tổng đài chúng em định thi công hai tổng đài:  Tổng đài chuyển mạch theo không gian  Chuyển mạch tổng đài theo thời gian (tổng đài PCM)  Yêu cầu thi t kế  Tổng đài chuyển mạch... tắc thi t kế Để cho mạch đạt chất lượng cao, việc thi t kế đượcthực thi bước: Tính toán sơ linh kiện theo sơ đồ mạch chọn Thay đổi trị số cần thi t để có kết qurar tối ưu 3.2.2.3.5.3 Thi t kế