TRE DALE COUT CONG MEE THÀNH HOO LHLIMING |
lhoa Điện - Điện Tử
Sinh Yiên Thực Biện : Lé Minh The Lạp S7DT4
he Vin, Voting Din Yaya Var Tag
Lưu hành nội bộ
©Ồ
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN Tử
CRER “ OK)
NHIEM UU 80 AN MON HOC II
Ho va tén sinh vién: £6 MINI FIHE
Lớp : 97 ĐT04
Nghành: Điện Tứ -Viễn Thơng
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Việt Hùng 1)Tên đề tài:
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
2) Các số liệu ban đầu:
- _ Thiết kế mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng vi điều khiển 8051
- _ Thiết kế mạch “ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI “ dùng phương pháp đảo cực Với đề tài máy tính cước điện thoại này, điện thoại được đặt ở các dịch vụ thuê bao
cơng cộng, nhiệm vụ chủ yếu là tính tốn chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi, ngồi ra cịn cĩ thể hoạt động như đồng hồ chỉ thị thời gian Từ mục đích này nên máy tính cước phải đạt những yêu cầu Sau:
- _ Được sử dụng trên tồn nước khơng cần thay đổi về phần cứng - _ Thể hiện đúng số quay ở hai chế độ Pulse va Tone
- _ Thời gian đàm thoại kể từ khi thơng thoại đối với mấy cĩ đăng ký đảo cực tại tổng đài một cách chính xác
- _ Lưu trữ tạm thời tất cả các thơng số của cuộc gọi như: số quay số, giá tiền của mỗi cuộc gọi và thời gian gọi
3) Nội dung các phần thuyết trình tính tốn:
- _ Giới thiệu về các kiến thức liên quan đến đề tài
- _ Giới thiệu sơ lược về Tổng Đài ,nguyên lý tính cước điện thoại bằng phương
pháp đảo cực
- _ Giới thiệu về nguyên lý hoạt động của mạch tính cước
- - Nêu rõ chức năng ngyên lý hoạt động của từng khối trong mạch tính cước và cách tính tốn thiết kế
- _ Vẽ mạch bằng chương trỉnh OrCad Realease 9 Mơ phỏng chương trình Vi xử lý
mạch tính cước bằng TS Cotrol Simulator 8051
Trang 3BẢNG NHẬNXÉT _
CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DAN
Họ tên sinh viên: LÊ MINH THẾ
Lớp : 97 ĐT04
Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Việt Hùng
Nhân xét của giáo viên hướng dẫn:
Trang 4
BANG NHAN XET
CUA GIAO VIEN PHAN BIEN
Họ tên sinh viên: LÊ MINH THẾ Lớp : 97 ĐT04
Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
Giáo viên phản biện:
Nhận xét của giáo viên phản biện :
Trang 5
MỤC LỤC
ea
; - TRANG
PHANI: DAN NHAP
I Dat vin dé
II Muc dich yêu cầu của để tài
Ill Giới hạn dé tai
PHAN II: Lý Thuyết
CHƯƠNG I : GIỚI THIẾU CHUNG VỀ MANG ĐIỆN THOẠI
I Sơ lược về mạng điện thoại
II Các chức năng của hệ thống tổng đài III Các thơng tin báo hiệu trong điện thoại IV Kỹ thuật gởi số bằng xung lưỡng âm đa tần
(Dual tone multifrequency : DTMF)
CHUONG II : NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
[Phương pháp tính cước H Nguyên tắc tính cước
V Quay số và giá cước hiện nay
Phan III: _THIET KE
CHUONG I : SO DO KHOI - NGUYEN LY HOAT DONG
I So dé khối
II Chức năng các khối
IH Giải thích sơ lược nguyên lý hoạt động của mạch
Chương II : Thiết kế và giải thích nguyên lý hoạt động của máy theo từng khối
I._ Khối xử lý trung tâm (CPU) II Khối tạo xung CK
HI Khối Ram - Rom IV Khối chốt địa chỉ
V Khối nhận âm hiệu - Giải mã bàn phím
VI Khối giải mã địa chỉ — hiển thị
VII Khối nguồn
Trang 6
N gay nay Ki thudt Dién Tt — Vien Thong da phát triển một cách nhanh chong tao ra nhitng
thanh tutu trong thing tin Gén lac va giao tiép moi ngubdi uới nhau Ky thudt truyén sé Géu st dụng tín hiệu điện để truyền tin đã được phát minh từ trữ trăm 1840 voi sự ra đời của máu dién tin Ngubi ta đã cĩ thể truyén nhitng tin hiéu dién da duoc ma hod (ma Morse) doc theo dung déy dién dén Khodng cach xa.T uy nhién , cuéc cach mang hod trong théng tin liên lac va giao tiếp
cá niân thật sự bắt dau vdi viéc phat minh ra mdy dién thogi cia Bell vao ném 1887.7 ừ ấĩ đến nay ,kij thuật Viễn —'7 hơnw đã liên tục phát triển tao ra nhiing thank tru to lon hon ma cu thé la
tao ra mang Internet , cdc dich vu ISDN ma & dé ngwoi ta cĩ thể gửi van ban ,hình ẳnh ,đữ liệu dén Khap noi trén thế giới
DE cb thé quan ly cdc thué bao (Client), cdc nha cung cấp dich vu (ISP) hay che Tong dai điện
thoai (Central Office) cin phdi co thiét bi tinh cube dé tinh cube cudc goi hay cube truy cdp
%gịu trau Kỹ thuật Điện 7 ử — Vien Thong da phat trién mét cach nhanh chong tao ra nhiing thanh tu trong thong tin Gén lac va giao tiép moi nguvi vei nhau Ky thudt
truyén số liệu sử đụng tin hiéu dién dé truyén tin da duoc phdt minh ut nhitng trăm 1840 uới sự ra doi cla may dién tin Nguoi ta da co thé truyén nhitng tin hiéu dién da duoc ma hod (ma Morse) doc theo duong dâu dién dén Khodng cach xa.Tuy nhién , cubc cach mang hod trong thing tin Gén lac va giao tiép ch nhdn thật sự Bắt đầu uới uiệc phát minh ra may dién thoai cia Bell vao nam 1887.T đĩ đến nau ,Kỹ thudt Vien —T hong
đã liên tục phat trién tao ra nhitng thanh tu to fon hon ma cu thé (a tao ra mang
Internet , cc dich vu ISDN ma & dé ngubi ta cé thé giti vin ban ,hinh đnh ,đữ liệu đến Khap noi trén thé gidi
DE cb thé quan ly các thué bao (Client), cdc nha cung cap dich vu (ISP) hay cde Tong dai dién thoai (Central Office) cin phải cĩ thiết Bị tiuft cước
000U0U0U
Trang 7PHẦN I: DẪN NHẬP
L DAT VAN DE:
Với sự phát triển khơng ngừng của cơng nghệ thơng tin liên lạc, kỹ thuật vi điện tử và vi xử lý Ngày nay con người đã cĩ thể tạo ra các mạng số liên kết dịch vụ mà ở đĩ con người cĩ thể truyền tất cả các dạng thơng tin (tiếng nĩi,
hình ảnh ,văn bản, dữ liệu ,fascimile ) dưới dạng số từ thuê bao này đến thuê bao kia Ngồi ra các bộ vi xử lý cịn được sử dụng rộng rãi trong tất cả các
loại thiết bị đầu cuối như Digital telephone ,Telephone video, Telex, PC trong đĩ sự đĩng gĩp của các bộ vi xử lý vào mạng điện thoại đã tạo ra một bước tiến đáng kể trong việc thiết kế và quản lý các mạng điện thoại
Tuy nhiên , khi các loại hình dịch vụ mới ra đời ngày càng nhiều thì việc quản lý ,tính cước thuê bao ,tính cước truy cập hay giải quyết sự cố trên đường truyền lại là những vấn để gây khơng ít khĩ khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ hay các Tổng đài trung tâm.Trong khi đĩ, ngồi những thuê bao chính như cơ quan , cơng sở,nhà riêng nước ta cịn cĩ một mạng lưới thuê bao cơng cộng dày đặc chiếm số lượng đáng kể từ Thành phố đến các tỉnh thành Do đĩ, để giải quyết bài tốn trên cần phải cĩ một thiết bị đặt tại các trạm Điện thoại cơng cộng ,cho phép người gọi biết được số đã quay,thời gian đàm thoại và tính chính xác số tiền của mỗi cuộc gọi
Xuất phát từ nhu cầu nêu trên cộng vời những kiến thức đã học ở trường em chọn đề tài máy tính cước điện thoại, nhằm giải quyết phần nào khĩ khăn mà các thuê bao cơng cộng đã gặp phải
Với máy tính cước này, người gọi cĩ thể biết số quay số, thời gian đàm thoại và giá tiền cuộc gọi: nội hạt, liên tỉnh, nước ngồi Nhờ đĩ mà các dịch vụ thuê bao cơng cộng phục vụ khách hàng được tốt hơn
II GIGI HAN DE TAI:
Điện thoại cơng cộng là một đề tài thuộc phạm vi chuyên mơn trong ngành viễn thơng, cho nên để nghiên cứu kỹ thì phải cần một thời gian Với thời gian 6 tuần mà cĩ nhiều vấn đề cần giải quyết, hơn nữa kiến thức về viễn thơng cĩ hạn cho nên để thực hiện để tài này em tập trung vào giải quyết những vấn để sau:
- _ Thiết kế phần cứng máy tính cước điện thoại
- _ Xác định chính xác thời gian đàm thoại (chỉ thực hiện đối với thuê bao cĩ đăng ký đảo cực) và qui ra giá tiền
- _ Lưu trữ các gi4 tri cua cuộc gỌI
Trang 8
PHAN II: LY THUYET
CHUONG I: GIGI THIEU CHUNG VE MANG DIEN THOAI
om alge on
LSO LUOC VE MANG DIEN THOAI:
MANG DIEN THOAI HIEN NAY DUOC PHAN THANH 5 CAP TONG DAI:
%% Cấp cao nhất gọi là tổng đài cấp 1
* Cấp thấp nhất goi là tổng đài cấp 5 (cấp cuối)
Tổng đài cấp 5 là tổng đài được kết nối với thuê bao và cĩ thể thiết kế được 10.000 đường dây thuê bao
Một vùng nếu cĩ 10.000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phân biệt như sau:
“* Phân biệt mã vùng % Phân biệt đài cuối s* Phân biệt thuê bao
Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ“ trở
kháng khoảng 600 ©)
Tổng đài cuối sẽ được cung cấp cho thuê bao một điện áp 48VDC Hai dây dẫn được nối với jack cắm
$ Lõi giữa gọi là Tip (3)
s Lõi bọc gọi là Ring (-)
% Vỏ ngồi gọi là Sleeve
Khi thuê bao nhấc máy tổ hợp, khi đĩ các tiếp điểm sẽ đĩng tạo ra dịng chạy trong thuê bao là 20mA DC và 4p roi trén Tip va Ring con +4VDC
II CÁC THƠNG TIN BÁO HIỆU TRONG ĐIỆN THOẠI:
NGYÊN LÝ KẾT NỔI GIỮA THUÊ BAO GỌI & THUÊ BAO BỊ GỌI:
Trang 9© Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trỡ kháng đường dây cao, trở kháng
đường dây sẽ xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là đồng điện tăng cao Dịng tăng cao này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc øọi mới và sẽ cung cấp đến thuê bao âm hiệu mời quay s6(Dial Tone)
© Tín hiệu địa chỉ: Sau khi nhận tín hiệu mời quay số, thuê bao sẽ gửi các
chữ số địa chỉ Các chữ số địa chỉ cĩ thể được phát đi bằng hai cách quay số, quay số ở chế độ Pulse và quay số ở chế độ Tone
© Tín hiệu chấm dứt việc lựa chọn: Sau khi nhận đủ địa chỉ, bộ phận địa chỉ
được ngắt ra Sau đĩ việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu sau:
- Nếu đường dây gọi đang rỗi, âm hiệu hồi âm chuơng (Ring back tone) sẽ đến thuê bao gọi và dịng điện rung chuơng (Ringing tone) đến thuê bao bị gọi
- Nếu đường dây bị bận hoặc khơng thể vào được thì âm hiệu báo bận
(Busy tone) sẽ đến th bao gọi
© Tín hiệu trả lời trở về: Ngay khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp, một tín hiệu
đảo cực được phát lên thuê bao gọi.Việc này cho phép khởi động mạch tính cước bắt đầu hoạt động
© Tín hiệu giải tỏa: Khi 1 trong 2 thuê bao gác máy ,giả sử thuê bao A gác
máy (off hook), tổng trở đường dây điện thoại lên cao Tổng đài xác nhận tín hiệu này và gởi tín hiệu Busy tone đến thuê bao B đồng thời giải tỏa tất cả các thiết bị liên quan đến cuộc gọi khi thuê bao B gác máy
HỆ THỐNG ÂM HIỆU CỦA TỔNG ĐÀI:
- Đường dây điện thoại hiện nay gồm cĩ hai dây và thường gọi đĩ là Tip và Ring cĩ màu đỏ và xanh Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thơng qua hai dây Tip và Ring Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nĩ cũng cĩ thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài
Ngịai ga, Để họat động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuơng, tín hiệu báo bận v.v Sau đây ta sẽ tìm hiểu vêcác tín hiệu điện thØại và ứng dụng của nĩ
a Tín-hi€ i
Trang 10
3s 4s
Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuơng đến để báo cho thuê bao đĩ biết cĩ người bị gọi Tín hiệu chuơng là tín hiệu xoay chiều AC thường cĩ tần số 25Hz tuy nhiên nĩ cĩ thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz Biên độ của tín hiệu chuơng cũng thay đổi từ 40 Vạws đến 130 Vams thường là 90 Vạụs Tín hiệu chuơng được gửi đến theo dạng xung thường là 3 giây cĩ và 4 giây khơng (như hình vẽ) Hoặc cĩ thể thay đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài
b Tín hiệu mời gọi (Dial Tone):
được Sử ing trong hệ thống điện thoại Tín hiệu này được tạo ra bởi hai âm
Đây ụ tín hiệu liên tục khơng phải là, tín hiệu xung như các tín hiệu khác
thanh (to
VVVVVV-
c Tín hiệu báo bân (Busy Tone):
Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều cĩ dạng xung được tổng hợp bởi
hai âm cĩ llmvếmd0nea,ø:0H/- TT hiệu này cĩ chu kỳ 1s (0.5s cĩ và 0.5s
V V V - khơng} c—> 0,5s 0,5s 0,5 s
d Tín hiệu chuơng hồi tiếp (Ring back tone):
Khi thuê bao A gọi cho thuê bao B ,nếu cuộc gọi được kết nối (nghĩa là
thuê bao B khơng bị bận và sẵn sàng kết nối cuộc gọi ).Khi ấy,Tổng đài sẽ gửi một tín hiệu chuơng hồi tiếp về cho thuê bao gọi tương ứng với tiếng chuơng ở thuê bao bị gọi Tín hiệu chuơng hồi tiếp này được tổng hợp bởi hai âm cĩ tần số 440Hz và 480Hz
g Tín Hiệu Đảo Cực:
Trang 11- Tín hiệu đảo cực chính là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện Khi đĩ hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê
bao gỌI Ở các trạm cơng cộng cĩ trang bị máy tính cước, bưu điện sẽ cung cấp
một tín hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước
BẢNG TĨM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI
Vùng họat động Chuẩn |Dạng tín hiệu Đơn
(Hz) (Hz) vị
Tín hiệu chuơng 16 — 60 25 Xung 2s on 4s off Hz
Tín hiệu mời gọi 350+440 Liên tục Hz
Tín hiệu báo bận 480+620 Xung 0,5s on 0,5s off |Hz
Tín hiệu chuơng hồi tiếp 440+480 Xung 2s on 4s off Hz
Tín hiệu báo gác máy 1400+2060+ [Xung 0,1s on 0,1s off |Hz
2450+2600
Tín hiệu sai số 200-400 Liên tục Hz
II KỸ THUẬT GỞI SỐ BẰNG XUNG LƯỠNG ÂM ĐA TÂN (DUAL
TONE MULTIFREOUENCY ,DTME ): 1 Hệ thống DTME:
Hệ thống DTME đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thọai hiện đại hiện nay Hệ thống này cịn 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 DTME 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 khơng cùng âm nghĩa là: tần số của
hai âm thanh này khơng cĩ cùng ước số chung với âm thanh kia Ví dụ như 750 và 500 thì cĩ cùng ước số chung là 250 (750=250 x 3, 500= 250 x 2) vì vậy 750 và 500 là hai thanh cùng âm khơng thể kết hợp thành tín hiệu DTME
Trang 12Lợi điểm của việc sử dụng tín hiệu DTME trong điện thoại là chống được
nhiễu tín hiệu do đĩ tổng đài cĩ thể biết chính xác được phím nào đã được nhấn Ngồi ra nĩ cịn 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 DTME Bàn phím chuẩn của loại điện thoại này cĩ dạng ma trận chữ nhật gồm cĩ 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 cĩ
một tín hiệu DTME riêng mà được tổng hợp bởi hai tần số tương ứng với hàng và cột mà phím đĩ đang đứng Những tần số này đã được chọn lựa rất cẩn thận
1209Hz 1336Hz 1477Hz 697Hz _|1 U2 U3 770Hz 4 L| 5 LÍ 6 852Hz 941Hz |, To Ue Hình 2 : Ban phím chuẩn 12 phím DTMF
Ngày nay để tăng khả năng sử dụng của điện thoại người ta phát triển thêm một cột nữalcho bần phím điện lhoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4
Trang 13CHƯƠNG II
NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
I Phương pháp tính cước :
- Cĩ nhiều phương pháp tính cước trong hệ thống điện thoại cơng cộng Trong phạm vi đồ án mơn học này ta chỉ quan tâm đến các phương pháp tính cước thơng dụng Cĩ
nghĩa là khi thuê bao bị gọi nhấc máy ,thời gian đàm thoại bắt đầu thì mạch sẽ thực
hiện tính cước cho đến lúc kết thúc cuộc gọi
1 Tính cước bằng phương pháp đảo cực nguơn điện :
- Khi nhận ra thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời, tổng đài sẽ đảo chiều của điện áp DC
trên đơi dây điện thoại của thuê bao gọi Trong hệ thống tổng đài điện thoại tự động
,tín hiệu đảo cực sẽ khởi động đồng hồ tính cước của thuê bao gọi Khi đàm thọai kết
thúc nghĩa là một trong hai thuê bao gác máy ,điện áp trên đơi dây lại đảo chiều lần nữa chấm dứt hoạt dộng của thuê bao gọi
2 Tính cước bằng phương pháp đếm xung :
- Sau khi thực hiện kết nối giữa hai thuê bao, tổng đài sẽ cấp các Tone gián đoạn cĩ
tần số qui định trước Trong một khoảng thời gian được qui định là đơn vị cơn bản để
tính cước , số Tone hiện diện trong một đơn vị thời gian cơ bản sẽ tỷ lệ với giá cước - Như vậy ,tuỳ theo khoảng cách giữa hai thuê bao mà số Tone trong một đơn vị thời gian sẽ khác nhau Khi ta gọi liên tỉnh hay điện thoại di động thì tương ứng số Tone
nhận được để tính cước sẽ tăng lên càng nhiều
- BO phận tính cước chỉ làm một việc đơn giản là đếm số Tone này để qui đổi ra giá
CƯỚC CuUỘC goi
3 Tính cước bằng cách phát hiện tín hiệu rins -back Tone :
- Trong hai phương pháp tính cước trên thì tổng đài phải gửi cho thuê bao tín hiệu đảo
cực hoặc xung tuần hồn Tuy nhiên, trong thực tế tại những thuê bao cơng cộng hoặc những thuê bao khơng cĩ dịch vụ trên thì người ta sẽ tính cước dựa vào tín hiệu hồi âm chuơng ( Ring- back Tone) Ta đã biết rằng ,sau khi thuê bao quay số tổng đài sẽ
nhận biết xung quay số nhờ hệ thống DTME Khi đĩ tổng đài sẽ thực hiện kết nối
giữa hai thuê bao, bên thuê bao gọi sẽ nghe được tín hiệu hồi âm chuơng (f = 425 Hz, chu kỳ 1 giây cĩ ,4 giây khơng ).Khi thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời ,tín hiệu hồi âm
chuơng sẽ mất Do vậy, phát hiện hết tín hiệu Ring -back Tone chính là phát hiện
hai thuê bao đã thơng thoại Tín hiệu này sẽ khởi động cho mạch tính cước hoạt động
.Khi kết thúc cuộc gọi thì nội dung của bộ đếm thời gian chính là khoảng thời gian thơng thoại cần tính cước
Trang 14
4 PHOONG THOUC QUAY SOA: Quay Số PÌ Mã Vùng Vv S6 Thué Bao Gọi nội hạt :
# Nhấc >| Nehe Dial Tone
Goi lién tinh :
Nhấc Máy >| Nehe Dial Tone 0
_—_ Goi quấc tế :
Nhấc Máy Nghe Dial Tone 00
Mã Quốc Gia Số Thuê Bao
5 Mã VUNG UA GIA CUGC CAC TỈNH ,THàNH PHố :
“ Nội Hat:
Trang 15
PHẨN III THIẾT KẾ
CHƯƠNG I : SO DO KHOI - NGUYEN LY
HOAT DONG m | ao ae L SO DO KHOI: | RAM NHỚ _| NGỒI II ~ CHỐT |, DATA CPU | | | _| EPROM
XUNG CK | GiAIMA | KHUECH
DIA CHi DAT CONG SUAT
SLL ¥
DAO CUC ROLAY GIẢI MÃ trẻ tỷ Vy Ý
ae > ‘ > ” TT TT T11 LED HIEN THỊ TL T NGUỒN CUNG CẤP
15 Khoa Dién — Dién Tt
Trang 16
Il CHUC NANG CAC KHOI
1 Khối CPU:
Là bộ não của hệ thống máy tính, nĩ quản lý tất cả các hoạt động trong hệ thống và
thi hành các hoạt động đếm và tính cuớc điện thoại trên dữ liệu Nĩ là tập hợp các mạch logic thực hiện các hoạt động đem về các lệnh và thực thi các lệnh
2 Khéi EPROM :
Đây là khối lưu trữ chương trình hoạt động chính của khối CPU, nội dung khơng bi mất khi mất điện Chương trình phần mềm được nạp ở đây
3 Khối RAM nhớ ngồi:
Lưu trữ tạm thời các thơng số của cuộc gọi, cũng như khả năng thay đổi chương trình do người sử dụng lập Ram ngồi cĩ thể được đọc hoặc ghi khi cĩ tín hiệu điều khiển ghi hoặc đọc từ CPU
4 Khối Chốt Địa Chỉ:
Lưu trữ các địa chỉ do CPU đưa vào và chuyển các địa chỉ này đến các khối RAM
nhớ ngồi và EPROM, thực hiện nhờ IC chốt 74LS 373
5 Khối Giải Mã Địa Chỉ:
Khi cĩ tín hiệu xung clock tác động về ngõ vào của xung clock Khi cĩ tín hiệu từ CPU gởi về thì ngõ ra sẽ tác động cho hệ thống led 7 đoạn hoạt động
6 Khối Thu DTME:
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 đữ liệu
7 Khối Khuếch Đại Cơng Suất:
Bao gồm các transistor dẫn bảo hịa khuếch đại cơng suất cho hệ thống led 7 đoạn, các transistor được kích từ khối giải mã địa chỉ và từ port 1 của vi điều khiển
§ Khối Xung CK:
Tạo ra xung clock cĩ tần số cố định để các khối trong máy hoạt động đồng bộ với
nhau
9 Khối Đảo Cực:
Trang 1710 Khối Hiển Thị:
Hiển thị các thơng 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
Ill GIAU] THICH SO LOOIC VEA NGUYEAN LYU HOAIT NOANG CUUA MAICH:
- 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 địa chỉ 0000H
- Khi cĩ 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 thị để hiển thị các số vừa gọi
- Sau khi chấm dứt cuộc gọi, máy sẽ hiển thị giá tiền và số cuộc gọi
Trang 18CHUONG II: THIET KE PHAN CUNG
me
| KHOAI XOU LYU TRUNG TAAM (CPU):
Trong máy tính cước, khối CPU chính là phần quan trọng nhất, nĩ tiếp nhận
và xử lý tất cả các thơng tin hoạt động liên quan đến việc tính cước của máy.Ở đây ta chọn Vi điều khiển 8051 vì nĩ cĩ các đặc điểm nổi bật như mạch dao động được tích hợp sẵn bên trong ,việc lập trình bằng ngơn ngữ (Assembly) dễ dàng ,người lập trình cĩ thể can thiệp vào từng bít của các port xuất nhập bằng
một lệnh duy nhất
- Khối điều khiển trung tâm cĩ 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 thị đồng hồ sẵn 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 đĩ 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
Il KHOATAD XUNG CK:
Trong máy tính cước, tất cả các hoạt động của mạch đều cĩ 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 cơng việc được lập trình sẵn và người lập trình cũng dựa vào tần số xung này để viết chương trình trì hỗn của máy
_ Vi điều khiển 8051 cĩ 2 Timer bên trong ,khi dược dùng làm đồng hồ thì các Timer
sẽ đếm giờ theo tần số thạch anh gắn vào XTAL1 và XTAL2 Ta chọn thạch anh cĩ tần số làm việc là 7,373 MHz Các tụ C¡, C; dùng để ổn định tần số dao động của
Trang 19II KHOI RAM - ROM:
- 8051 cĩ khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64Kb bộ nhớ chương trình(ROM) và 64Kb
bộ nhớ dữ liệu ngồi(RAM) Khi dùng thêm bộ nhớ ngồi ,Port 0 khơng cịn là Port Ư/O
thuần tuý nữa Nĩ được kết hợp giữa Bus đữ liệu (D0 + D7) và Bus địa chỉ của byte thấp (A0 + A7) bằng tín hiệu chốt ALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ
bộ nhớ Trong nửa chu kỳ đầu của bộ nhớ ,byte thấp của địa chỉ được cấp cho Port 0 và
được chốt bằng xung ALE Một IC chốt 74HC373 (hoặc tương đương ) sẽ giữ byte địa
chỉ thấp trong phần cịn lại của chu kỳ bộ nhớ Trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ Port 0
được dùng như Bus dữ liệu và được đọc hoặc ghi tuỳ theo lệnh 1 ROM :
- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) là bộ nhớ được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu cố
định Trong lúc hoạt động bình thường, dữ liệu mới khơng thể được ghi vào ROM mà
dữ liệu chỉ cĩ thể được đọc từ ROM Khi ROM được lập trình thì khi ngừng cấp nguồn
các dữ liệu bên trong ROM khơng bị mất
- EPROM (Esarable Programable ROM) là loại ROM cĩ thể lập trình lại được Trong
mạch tính cước , để cĩ thể thỏa mãn nhu cầu thị trường do giá tính cước ở mỗi thời điểm
cĩ thể khác nhau Ta cần phải cĩ loại ROM cĩ thể được xĩa và lập trình lại nhiều lần để cập nhật lại giá cước điện thoại
- Xuất phát từ yêu cầu trên, ta chọn loại ROM cĩ khả năng mở rộng bộ nhớ chương
Giao tiếp giữa 8051 và EPROM
\ Truy xuất bộ nhớ chương †rình ngồi :
- Truy xuất giữa 8051 và EPROM được cho phép bởi tín hiệu PSEN.Một chu kỳ máy
của 8051 cĩ 12 xung nhịp , khi sử dụng thạch anh 7,3728 Mhz thì xung nhịp của 8051 là
Trang 20— 12 7,3728
bộ nhớ chương trình (nếu lệnh hiện hành là lệnh 2 byte thì byte thứ hai dẽ được loại bỏ)
2 RAM:
- Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên cĩ nghĩa là
bất kỳ ơ nhớ nào cũng dễ dàng truy xuất trong bộ nhớ
- Bộ nhớ RAM dùng để lưu trữ tạm thời chương trình và dữ liệu, nội dung các ơ nhớ
trong R liên tục khi vi xử lý thực hiện chuong trinh Tu yg u lou
trữ tạ | dudc
khắc
- Do‡-
sé cud
=3,5/s Trong một chu kỳ máy sẽ cĩ 2 xung ALE và 2 byte được đọc từ
Ta tiền, ' là " lm T thà ly: |, “oi ’ la l4 H ù | — om a al O«3 ’ ~ a = 5 \ ¬ = - ` a 2 NC
Giao tieap gidda 8051 vag RAM
LI Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngồi :
- Bộ nhớ dữ liệu ngồi RAM 6264 được cho phép ghi/ đọc bằng các tín hiệu WR và RD ( các chân P3.6 và P3.7 thay đổi chức năng )
- Kết nối Bus địa chỉ và Bus dữ liệu giữa RAM 2764 và 8051 cũng giống như
EPROM 6264 và do đĩ cũng cĩ thể lên đến 8 Kbytes Ngoai ra , chan RD cia 8051
được nối tới chân cho phép xuất (OE) của RAM và chân WR được nối tới chân ghi
(WR) cua RAM
© Kết Nối Bộ Nhớ EPROM Và RAM Vago CPU :
- Bộ nhớ EPROM và RAM được kết nối với CPU thơng qua các bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển Khả năng mở rộng bộ nhớ của 8051 lên đến 64Kbytes nhưng
trong phạm vi máy tính do chương trình làm việc cũng tương đối lớn nên ta chọn hai IC nhớ SRAM và EPROM cĩ tổng dung lượng nhớ là 16 Kbytes
Trang 21a Bus địa chỉ (Address Bus):
Là bus một chiều chuyển tải thơng tin từ CPU 8051 đến các IC nhớ Do 8051 cĩ thể điều khiển bộ nhớ mở rộng lên đến 64 Kbytes tức là cĩ tới 16 đường địa chỉ
ra Ag A¡s mà các IC nhớ chỉ cĩ 16 Kbytes Vi vậy ta sử dụng 13 bít thấp địa chỉ
cia CPU tiv Ag Ay để kết nối song song với 13 đường địa chỉ của SRAM và EPROM Các bit địa chỉ cịn lại sẽ dùng cho việc điều khiển
b Bus dữ liêu (Data Bus):
Là bus dữ liệu hai chiều cĩ chức năng chuyển dữ liệu qua lại giữa CPU và các IC nhớ Do vay 8 đường dữ liệu của CPU 8031 sẽ nối song song với 8 đường dữ liệu của SRAM và EPROM
c Bus điều khiển (Control Bus):
Bus điều khiến là bus khá quan trọng trong mạch vì nĩ quyết định xem khi nào
SRAM hay EPROM sẽ được đọc đữ liệu và khi nào SRAM sẽ ghi đữ liệu
Mỗi SRAM và EPROM cĩ dung lượng nhớ 8 Kbytes nên việc qui định nội dung địa chỉ ơ nhớ như sau:
- Đối với EPROM do CPU cĩ đặc điểm khi máy được cấp nguồn thì sẽ bắt đầu hoạt động ở địa chỉ 0000H nên địa chỉ của EPROM bắt đầu từ 0000H và kết thúc ở địa chỉ 1FFFH
- Đối với SRAM, địa chỉ bắt đầu là 8000H và kết thúc ở 9FFFH Sở dĩ ta chọn địa
chỉ này vì thea thiết kế phần cứng chân địa chỉ cuối cùng của CPU (A¡z) được dùng làm
LMZ VỊ vo I —>— GND = oS ao c 1N4007 6V AIF
Trang 22_ Cung cấp nguồn 5V cho tất cả các vi mạch từ nguồn bên ngồi 9V thơng qua vi mạch
ổn áp 7805, các tụ dùng kèm theo mạch để nâng cao chất lượng nguồn điện cho mạch
_ Do SRAM lưu trữ các thơng số của cuộc gọi nên phải cĩ một nguồn pin dự phịng cho SRAM để đề phịng các dữ liệu bị mất khi nguồn khơng cịn Nguồn dự phịng là một pin cĩ
thể sạc lại được cĩ giá trị điện áp bằng 3.6 Vọc _„ Nguyên Lý Hoạt Động :
- Khi cĩ nguồn 9V qua bộ nấn điện oh cơng tac bat ON qua IC ổn áp 7805 đưa vào nuơi mạch ,đồng thời nguồn“ana-D £ quá điện trở 47 sac vao pin 6V,
- Khi mất điện ,pin 6 bị mất dữ liệu.(Tụ 100 1N4007 D3 Ọ 1N4007 D2 `,Mạch pick up chọvbộ nhớ: - -L U Nguyên lý:
Khi cĩ nguồn 5V, một phần qua D1, R và nạp vào pin, một phần nuơi bộ nhớ qua D2
Khi mất điện, pin lập tức phĩng qua D3 nuơi bộ nhớ U Thiết kế:
-_ Chọn DI, D2, D3 là loại 1N4007 - Vcc la 5V
- Sut 4p qua Diode 1a 0.7V Điện áp nguồn nuơi Ram là:
VagRam = Vec— Vd = 5V — 0.7V =4.3V -_ Điện áp cho nguồn nuơi pin dự trữ:
Vpin = Vcc — Vạa — Vạ = 3V
—> Ve = Vcc — VB - Voin
=5V-0./V-3V
> VR = 1.3V
ma VR =LR
Trang 23Chon dong nap cho pinI = 15mA V 1 ¬.a 1 | 15mA Chon R = 2200 _ Mach RESET:
- Dé Reset CPU 8051 chan RST (chan reset cia 8051) phải ở mức cao ít nhất trong
hai chu kỳ máy
Ta cĩ , T pty C0MHZ =0,6 US
12
, 24
Để Reset hệ thống T phải >2T„¿v => T=——“——=32 r HUHỆ 1 P may 7,3728MHz ”
Biến trở cần đủ nhỏ để tránh trường hợp dịng nạp cho tụ phân cực bên trong 8051 chọn R1 = 100 Điện áp ở chân RST là: t t - V Vy„= Vạ.ec ! => c6 b= Voc t V t — =In—S => 1= + Vast In Vec V RST
T =RC : Thời hằng nạp điện của mạch
t C=
R In S£c_
+5V +5V V RST
Giả sử điện áp của V„ 100 6 là 3V 10uF
Do Vist
C=10yuF ; R=
m;ba0 dong reset ta chon:
_ Mạch reset hệ thống —
Trang 24Chân Reset của 8051 tác động ở mức cao
- Khi cho nguồn 5V vào, thì tụ được nạp đây Sau đĩ tụ được phĩng qua chân reset va tồn bộ mạch được reset từ đầu.Mạch Reset phải thỏa mãn 2 chức năng:
Trang 25R1 82K 3,3k 74LS373 LED DISPLAY
24 Khoa Dién — Dién Tit
Trang 26IV KHOI CHOT DIA CHi:
Trong mạch tính cước nay, ta sử dụng IC chốt 74LS373 cĩ tác dụng chốt dia chỉ 8 bit thấp và 8 bit data để giao tiếp giữa Ram, Rom và 8051
- 8 ngõ vào của 74LS373 được kết nối với 8 ngõ ADạ AD; (Port 0) của CPU 8051 - 8 ngõ ra của 74LS373 được kết nối với các đường địa chỉ của SRAM va EPROM `, Vi mạch 74LS373 cĩ 8 Flip-Flop D và 8 cổng đệm điều khiển Tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ được CPU đưa ra ở chân ALE (Address Latch Enable) được nối vao chan C (Chip) cua 74LS373
`, Ở nửa chu kỳ đâu của chương trình làm việc, các Flip-Flop D của 74LS373 sẽ chốt các địa chỉ do CPU đưa tới, khi đĩ chân C ở mức 1 Ở nữa chu kỳ cịn lại, C ở mức 0 dữ liệu xuất ra ở Q chính là dữ liệu ở các ngõ vào trước đĩ, lúc này các đường port 0 sẽ rãnh rỗi để nhận và xuất dữ liệu đến SRAM và EPROM
V KHOI NHAN AM HIEU - GIAI MA BAN PHÍM (BAO CUC - DTMF THU):
_ 1ron phạm ui thiết Kế của Đồ /4n Mơn Hoc ta chi quan tdm dén cach tinh cbc bang phuong phdp dao cuc Cé nghia la thué bao co ding ky ddo cuc tai Tong dai
- Khi máy được cài ở chế độ đảo cực, chân 1 và chân 2 sẽ để hở, chân RXD và TXD khơng cịn được nối với nhau nữa
- Để tính tiền cuộc gọi, thuê bao bắt đầu nhấc máy, khi tổng đài được yêu cầu phục vụ thì sẽ phát tín hiệu mời quay số vào chân 6 và chân 7, tín hiệu vào chân 6 sẽ làm cho ISOI1 hoạt động và kích transistor dẫn kéo theo chân RXD sẽ được dẫn xuống mass tức là ở mức logic 0 và TXD thì được nối Vcc cho nên nĩ vẫn ở mức logic 1
- Tín hiệu qua ISO1 đi ra máy điện thoại theo chân 5 của head7, tín hiệu từ
chân 7 của khối giải mã bàn phím sau đĩ đi ra máy điện thọai để báo hiệu mời gọi
- Thuê bao bắt đầu quay số, tín hiệu vào mạch làm cho ISOI dẫn, tức là chân RXD ở mức logic 0 và TXD ở mức logic 1 Chương trình phần mềm sẽ nhận biết và xử lý răng với mức logic của hai chân này thì cho phép mạch hoạt động ở chế độ đảo cực
- Sau khi tổng đài nhận biết rằng thuê bao này đã thực hiện đăng ký đảo cực tại tổng đài thì tổng đài sẽ bắt đầu tính cước sau khi máy thuê bao bên kia nhac máy Ngồi việc tổng đài làm nhiệm vụ chuyển mạch thơng thoại nĩ cịn đưa tín hiệu đảo cực về máy thuê bao Tín hiệu đảo cực này sẽ đưa vào chân đảo —IN của MT8§870 Lập tức sẽ cĩ tín hiệu ngõ ra chạy về INT0 của vi điều khiển 8051 và chương trình phần mềm sẽ điều khiển ngỏ ra cho phép đọc RD\ tác động vào chân TOE của MT8870 cho phép xuất dữ liệu vào CPU xử lý tính tiền hiển thị qua led Tín hiệu sau khi vào MT8870 để xử lý thì quay ra để nối thơng thoại với máy
Trang 27khi thuê bao bên kia bắt đầu nhấc máy * Tính R5
- Khi thuê bao nhấc máy, dịng thơng thoại cấp cho thuê bao từ (20 —100 )mA Cho dịng của tổng đài cấp cho thơng thoại nhỏ nhất là 20mA
Chọn opto là 4NĐ35, chọn dịng qua led là 4mA, điện áp sụt trên led opto là V=2V => Dịng qua R5 là: I; = 20 - 4= 16mA = Nene = 2 =1125KO ] 5 16 5 Chon R; = 2200 Khéi Giai ma DTMF:
IC MT8870 sẽ giải mã xung DTMF ra số BCD 4 bit và đưa tới CPU, đồng thời cũng tạo ra một tín hiệu ngắt ở chân 15 (STD) đưa tới chân INTO\ cia CPU tạo ngắt khi nhận một tín hiệu Tone vào
Chân 8 và chân 7 của MT8870 được nối tới một thạch anh 3,579 MHz, tần số
của thạch anh này sẽ đem so sánh với các tần số của DTME để tạo ra các sd BCD 4 bit
Khi chân 10 ở mức thấp, MT8§870 sẽ tạo xung báo cho CPU biết qua chân INT0\ để tạo ngắt, khi đĩ CPU phải chuyển sang chế độ Tone Lúc dé, vi mach MT8870 sẽ nhập các số dưới dạng tín hiệu các mã sĩng DTME đồng thời các ngõ ra Q¡ Qa ở mức tổng trở cao
Khi RD\ của CPU ở mức thấp và A¡s của CPU ở mức cao khi đĩ chân 10 (TOE) sé ở mức cao, MT8§§70 xuất ra dữ liệu
Sơ đồ kết nối MT8870: vec ° | -L 104 100K 104 100K MT 8870 R12 [ 4 IN+ VCC | 4 330K
CALLS IN- — ST/GT [ag
[4] Ss EST Hae 150K 5 | VREF STDL{j— INT0 ge | ic Q4 L | +44 Ic Q3 H2 P.0 2 CL] 21) 08C1 = G2 45 3 4 15 OSC2 aif 387MHzL — T] 9| GND Tor 22 Io, ; CPU = 74LS02 74LS02 — RD
Trang 28VI KHOI GIAI MA DIA CHi - HIEN THI:
- Yêu cầu mạch này phải cĩ ngõ ra để giải mã led 7 đoạn dựa vào các bit dữ liệu đưa về từ mạch giải mã bàn phím phía trước
- Khi cĩ tín hiệu các bit dữ liệu ghỉ trên bộ nhớ ngồi của CPU từ các ngõ ra của mạch giải mã bàn phím, chương trình phần mềm sẽ xử lý cho ra các địa chỉ các led để cho phép các địa chỉ led nào hoạt động thơng qua port T1 tức là P3.5, dữ liệu này đưa vào hai chân A và B của 74164 nhằm xuất địa chỉ ra led 7 đoạn
- Muốn mạch hoạt động tốt thì chân CLEAR phải luơn ở vị trí tích cực là +Vcc - Tín hiệu xung clock vào để đếm nhịp xung cho việc giải mã ra led 7 đoạn Để cĩ xung clock thì chân WR\ của vi điều khiển 8051 tức là P3.7 phải ở mức logic 0 và chân 28 của 8051 ở địa chỉ 8000H tức là mức logic 1 Vì chọn RAM khơng tích cực cho nên hai tín hiệu này phải qua hai cổng NOR của vỉ mạch 7402, tín hiệu cuối cùng là ở mức logic 1
- Khi cĩ xung clock tác động vào chân CK của vi mạch 74164, kết hợp với div liệu ở P3.5 của vi điều khiển 8031 để xuất các ngõ ra Q¡ đến Qụ Mỗi ngõ ra nối với Katod chưng của mỗi led 7 đoạn
- Vì các led 7 đoạn cĩ cơng suất lớn cho nên ta phải khuếch đại cơng suất các tín hiệu ngõ ra từ Q¡ đến Qu trước khi đưa vào Katod của led 7 đoạn Ở đây ta sử
dụng transistor B562 và điện trở R = 3.3kO để làm mạch khuếch đại
- Đơng thời cùng lúc P3.5 của 8051 xuất dữ liệu ra 74164 thì các port I/O tv P1.0 đến PI.7 của vi điều khiển 8031 cũng xuất dữ liệu ra trực tiếp anod led 7 đoạn Nĩ sẽ điều khiển đồng loạt anod các thanh của led 7 đoạn hoạt động Dựa vào chương trình phân mềm điều khiển, các port ƯO của 8051 kết hợp với phan giải mã địa chỉ với vi mạch 74164, để tạo ra một dữ liệu sau cùng được hiển thị qua 8 led 7 đoạn mà ta cĩ thể hiểu được thơng qua các con số hiển thị như số giá cước cuộc gọi, số điện thoại đã gọi, giờ cuộc gọi, số lần gọi
- Cũng như các tín hiệu ra từ Q1 Qụ , ngõ ra cua Port 1.0 cũng phải qua mạch khuếch đại ,vì nếu khơng thì các tín hiệu ngõ ra sẽ bị Led 7 đoạn cĩ cơng suất lớn hút hết dịng gây sụt áp lớn dẫn đến hỏng mạch Ở mạch khuếch đại này ta sử dụng 8 Transistor loại C945 điện trở cĩ trị số Rs = 10k và 8 điện trở R4 = 2200
Tính R12 ,R13 ,R14
Tính tốn giá trị Rb(R12) và BỊT A1015
Transistor A1015 cĩ các thơng số : Loại Sỉ cĩ :
+ Vy (điện áp ngưỡng Vụy ) = 0,5V + Võ (điện áp khuếch đại BE) = 0.65V
+ Vprs (điện áp bão hịa BE) =0,8§V + Vers (điện áp bão hịa CE) = 0,2V
Trang 29+ B (hệ số khuếch dai hy.) =70 — 240 +P (Cơng suất lớn nhất) = 400mW +f (Tần số giới hạn ) = 80 MHz
ở đây ta sử dụng Transistor như một khĩa điện tử đĩng/ ngắt
Q.: —> Vọ =0 —> Cơng tắc đĩng Quart > Vo =0 Vec —> Cơng tac hd
+ Vi=0 > Qor Ic=0 — Vo = Vee + Vi = Vimiic 1) > Qsat Vpgg = Vpgrs >; Tg=lns Vcp = Vcrs ; lc=lcs Cho Vcc =5 V sBmin = 80 I Ta cĩ : „;„ > —S min R,- R,, — “es V aes BS
> R,, < (Vic — Vy; VB nin ; R, < (5 -0.8)80 = 336 KO
cs
Chọn Ra = 3,3 KQ
- _ Tính tốn điện áp và dịng để Led sáng - - Chọn áp qua Led là 2V
- Dong qua Led 10mA
Vi Led qua 2 Transistor nén qua 2 mối nối CE1 và CE2 Điện trở hạn dịng và áp R+a
R Voc — Vers — Vows — Vip
14 — I
LED
Trang 30ế 0,01 Chon R = 260 Q - Chon Trasistor C 945 cĩ : Pmax„ = 200 mW Ic max =100 mA hee = 200
- Để từng đoạn Led được hiển thị thì C945 phải dẫn bão hịa Chọn dịng cho từng Led :
I.5 =50 mA Ma: Ibs* hee > Is = 50mA
=> Ing => = 0,25 mA 200
_ Van 7 Ve _ 2,4-0,3
SI 0,25
Chon Ry =10 KO
- Để Relay chuyển trạng thái , Q phải dẫn bão hịa Relay = 300 Q Do đĩ ta phải chọn R6 sao cho
5V Iie Stes = 300 R =8,4 KO => l> 16 _ 0,08mA Chọn; =0,25 mA 200 V„ — Và, — 2,4 — 0,3 I 0,25 Chọn R6 = 10 KO > R,=R,= =8,4KQ ‘bs
Tính tốn các điên trở, transistor:
Độ sáng của led 7 đoạn phụ thuộc dịng điện chạy qua chúng Ở chế độ sáng bình thường, điện áp rơi cố định trên một led thường là (1.6 —- 2.4)V Dịng điện chạy qua led là 20mA Vì vậy ta phải dùng điện trở để hạn dịng Mặt khác đối với ho TTL 74 dịng ra cực đại là 16mA, do đĩ thể lấy ngõ ra của vi mạch để kích led
Như vậy ta phải dùng các transistor đệm để kích cho các led sáng
Với dịng điện tải là là 20mA, ta dùng các transistor A và C945, hai transistor cĩ dịng tải cực C lớn và chịu được điện áp khá cao, mà ta chỉ dùng nguồn cung cấp là 5V Nên các yêu cầu về kỹ thuật đối với các transistor coi như thỏa và hai loại transistor này rất phổ biến trên thị trường
Trang 31hệ số khuếch đại B nhỏ Ở B562 chọn hệ số khuếch đại B = 20 và C 945 hệ số
khuếch đại 8 = 35
Vi céc transistor lam việc ở chế độ bão hịa nên khi các transistor dẫn điện, áp rơi trên mối nối CE là nhỏ:
Vcr =0.3V
Ta cĩ: lp B562 = Ic Bs62 / B = 20mA / 20 = ImA
Is co4s = Ic coas / B = Z0MA /35 = 0.6 mA
6 vi mạch loại TTL, mức logic ra cĩ điện áp: Mức 0 = 0.8V Mức 1 =3.5V Ry = [ Vẹc — (Vụ, + Vpg)] /lp B562 = [ 5V- (0.8 + 0.7)] /1mA =3.5 KQ + Chon R; = 3.3 KO R› = (Vcc = VBE )/ lk C945 = (5V = 0.7V) /0.6mA = 7.2 KQ Chọn R; = 10 KQ
R; cĩ tác dụng hạn dịng qua led tránh gây hỏng led Ra =[Vcc - (Vcri + Vcpg¿ + 2.4)]/ ITransistar
= [5-(0.3+0.3+2.4)]/ 20 = 1000
VIII Nguyén Lý Hoạt Động Chung:
Giả sử thuê bao sử dụng hệ tone và đã được cho phép đảo cực, chân 1 và 2 của
head 7 để hở ra
- Khi thuê bao nhấc máy tín hiệu từ tổng đài điện thoại gửi vào chân 6 làm cho ISOI hoặc ISO2 hoạt động tùy theo ta chọn đầu vào là 5 hay 6 của head 7 lam cho 4N35; hoặc 4N35; hoạt động thì sẽ cĩ dịng điện chạy qua R4 đi vào
4N35; dẫn hay qua R3 thì sẽ làm cho 4N35; dẫn
- Khi 4N35; hoạt động, đơng nghĩa với chân RXD của 8031 xuống mức logic 0 Chân TXD vẫn ở mức logic 1, chương trình phần mềm sẽ hiểu và nĩ sẽ tác động theo chế độ đảo cực Tín hiệu INTERUPI từ chân 13 của 8031 qua R6 phân cực cho Q1 làm cho 2 tiếp điểm rơle đĩng khi cuộn dây rơle hoạt động
- Tín hiệu tương tự từ tổng đài đưa đến qua R8 tiếp tục qua C7 qua R9 và đến
chân đảo cực —IN của IC MT8§8§70
Trang 321 và làm cho chân 12 của vi điều khiển 8031 ngắt T0 Đơng thời chân 28 cho
hoạt động mức logic 1 cĩ địa chỉ 8000, chân 17 của 8031 là chân RD cho phép đọc dữ liệu ở mức logic 0
- Tín hiệu từ chân 28 qua IC5A thì ở mức logic 0 và kết hợp chân 17 của 8031 ở mức logic 0 qua IC5C thì tín hiệu sẽ là 1, làm cho chân TOE của MT8870 tac động
- Chan TOE (chan 10) chia MT8870 sé tac động khi ngỏ vào ở mức logic 1 và xuất ra ở ngỏ ra Q1 đến Q4 là Data sẽ đưa về CPU để điều khiển bộ phận giải mã địa chỉ
- Để cho khối giải mã hoạt động thì phải cĩ xung clock vào chân QẠ đến Qu của IC 74164; và Qạ đến Qs của IC 74164; Lúc này, chân 16 là chân cho phép viết của 8031 đang ở mức logic 0 nên ngỏ ra của IC5B ở mức logic 1 tức là cĩ xung đi vào IC74164 nên cho phép chân A, B gửi về chân timer1 của 8031, CPU xử lý cho data ra port 1
- Khi cĩ xung clock tác động thì đồng thời các chân Q„ đến Qụ của IC 74164; và Qạ đến Qg của IC 74164; cũng tác động vào tất cả các chân katot của hệ thống 10 led 7 đoạn nhằm tạo cho 10 led 7 đoạn sẵn sàng hoạt động khi cĩ tác động của port l từ CPU gửi đến
- CPU xử lý các sự kiện đưa về thơng qua chương trình quản lý đưa về EPROM, và RAM để đưa ra địa chỉ giải mã thơng qua 10 led 7 đoạn
Trang 33\ in El wu EV)
I GIỚI THIỆU VỀ CAC VUNG RAM NOI TRONG 8051:
- Trong IC vi diéu khién 8051 c6 chita 128 byte RAM tir dia chi 20H © 7FH Trong đĩ các byte ty 20H — 7FH ding cho cdc muc dich dac biét , con dia chi ty 30H — 7FH dùng cho mục đích thơng thường
- Trong chương trình ta sử dụng các vùng RAM từ :
30H +4FH: Vùng làm việc dành cho thuê bao thứ 1
30H +6FH: Vùng làm việc dành cho thuê bao thứ 2
Địa chỉ của EPROM tử : 0000H + OFFFH ding để lưu chương trình xử lý cho 8051 Địa chỉ của RAM từ : 1000H + 13EFH dùng để lưu đữ liệu cho cả 2 máy
°© Các thơng số dùng cho kênh I1: 30H + 38H :Lưu Dial Tone
39H + 3CH :Luu thời gian
3DH :Lưu mức cước của cuộc gọi 3EH + 47H : Lưu trữ tiền cước của một cuộc gọi
48H : Lưu tạm thời số Dial Tone nhận vào để xử lý 4AH : Lưu Flag cho máy 1
4BH : Lưu trạng thái cũ của máy 1 © _ Các thơng số dùng cho kênh 2 :
50+58H : Lưu Dial Tone 59 + 5CH_ : Luu thdi gian
5DH : Lưu mức cước của cuộc gọi
5E+67H : Lưu giữ tiền cước của một cuộc gọi
68H : Lưu tạm thời số Dial Tone nhận vào để xử lý 6AH : Luu Flag cho may 2
6BH : Lưu trạng thái cũ của máy 2
II CÁC KÝ HIỆU SU DUNG TRONG CHUONG TRINH :
- Ngõ ra Delay Steering (STD) cia IC MT8870:
+ Khi STD = 1 :MT8870 đã nhận được một cặp âm hiệu cĩ tần số kép và đã
chuyển sang mã nhị phân
+ Khi STD = 0 : Các ngõ ra của Qụ + Q; của MT8870 ở trạng thái tổng trở cao - Các cờ hiệu sử dụng trong chương trình :
+FIlag=0 : Thuê bao đang gác máy
Trang 34+Flag=2_ : Thuê bao đang quay số
+Flag=3 : Thuê bao chuẩn bị thơng thoại +FIag=4 : Thuê bao đang thơng thoại
+RFIlag=5 : Thuê bao gác máy hay thuê bao đối phương gác máy +Flag=6 : Thuê bao đã gác máy
III CÁCH TÍNH THỜI GIAN :
i inh thổi gian một cách tương đối chính xáx, ta dùng ngắt
Timer 0, với'ettr-ky-ngất là 0,05s Cứ sau 20 lần ngắt chương trình sẽ cập nhật lại thời gian một lần cho các thuê bao đang thơng thoại
IV LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT :
_ Lưu đồ chương trình tính cước :
Trang 36
gọi bằng cách kiểm tra số Dial Tone Nếu số đầu là 0 chương trình sẽ đọc 2 số tiếp theo của mã vùng để tra vào bảng giá liên tỉnh Ngược lại nếu là số nội hạt thơng thường (bắt đầu bằng số 8) thì sẽ tính cước phí cho cuộc gọi nội hạt
GIAI THICH Y TUGNG PHAN MEM ~~ Doc cdc trang thai:
- Chương trình sẽ quét liên tục và đọc vào các trạng thái hiện thời của hai máy điện
thoại và cất vào một byte tạm trong RAM nội Nếu phát hiện cĩ tín hiệu nhấc máy ( NM =
0, DC=1 hay ngược lại NM =1 ,DC=0) chương trình sẽ chuyển sang trạng thái chờ nhận số điện thoại nhấn vào Khi phát hiện ra STD =1, chương trình sẽ đọc tín hiệu quay số do DTMF chuyển đổi vào Khi STD = 0 chương trình sẽ ngưng đọc DTME Đồng thời lúc này chương trình sẽ kiểm tra cĩ tín hiệu gác máy hay đảo cực một lần nữa chưa ? Nếu phát hiện cĩ sự đảo cực lần nữa trên đường dây thì chương trình cho khởi động bộ Timer bắt đầu tính giờ cho máy đang gọi Ngược lại nếu đĩ là tín hiệu đĩ là gác máy thì chương trình
sẽ chuyển sang trạng thái nhấc máy trong một lần tiếp theo
- Khi đang thơng thoại , nếu như nhận thấy cĩ sự đảo cực một lần nữa trên đơi dây hay là
gác máy ,chương trình sẽ ngừng tính thời gian cho máy gọi và sẽ tính tiền cước của cuộc gọi ,ghi lại trong RAM ngồi và hiển thị ra LED giá tiển.Sau đĩ nếu trong khoảng thời gian 45'' mà khơng cĩ cuộc gọi nào được thiết lập thì chương trình sẽ ngừng hiển thị ra
LED để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ LED
- Lúc này nếu muốn xem lại cuộc gọi ta cĩ thể nhấn một phím chức năng Chương trình sẽ cho phép hiển thị lại thời gian và số Dial Tone Nếu nhấn tiếp một lần nữa chương trình
sẽ cho phép xem lại giá cước của cuộc gọi
—~ Cách ghi cước :
- Để tính cước của cuộc gọi , ta xét số đầu tiên nhấn vào
+ Nếu là số 0: Chương trình sẽ kiểm tra 2 số tiếp theo Nếu là số thứ 2 là số 8, chương trình sẽ tính cước liên tỉnh dựa vào mã liên tỉnh ví dụ quay số (058.831313) Nếu số thứ 2
là số 9, chương trình sẽ tính cước đi động ví dụ (090.650823)
+ Nếu khác 0: Chương trình sẽ kiểm tra số gọi nội hạt Nếu bắt đầu là 8 sẽ tính cuớc cho
cuộc gọi nội hạt
+ Khi gọi nội hạt thì căn cứ vào thời gian tổng cộng để tính cước cứ mỗi đơn vị thời gian
(2 phút làm trịn) sẽ tính là 800 đồng , sau đĩ nhân lên ra số tiền của cuộc gọi
+ Khi gọi liên tỉnh thì chương trình sẽ căn cứ vào số mã vùng sai đĩ tra vào bảng giá để tính
+ Khi gọi di động thì chương trình sẽ căn cứ vào số phút gọi để tính cước vì trong hệ thống thơng tin di động thì khơng phân biệt khoảng cách
CHƯƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC DỊCH BẰNG MSC_51 MACRO ASSEMBLER
Trang 37DOS 8.0 (038-N) MCS-51 MACRO ASSEMBLER, V2.2 OBJECT MODULE PLACED IN C:\CHARGING.OBJ
ASSEMBLER INVOKED BY: C:\ASM51.EXE C:\CHARGING LOC OBJ 0004 4000 2000 3000 1000 1020 0000 0000 020030 000B 000B 020326 0030 0030 75A882 0033 758901 0036 758C3C 0039 758AB0 003C 7930 003E 7A3E 0040 770A 0042 09 0043 DAFB 0045 754A00 0048 756A00 004B 754B03 004E 756B03 0051 753D00 0054 755D00 0057 754CFF 005A 754D00 005D 756D00 0060 756CFF 0063 757004 0066 D28C 0068 120076 006B 120118 006E 1202D8§ LINE SOURCE WTA NAB WN = 12 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 COST LED DTMF1 DTMF2 RAMAY1 RAMAY2 START: EQU 4 EQU 4000H EQU 2000H EQU 3000H EQU 1000H EQU 1020H ORG 0000H LJMP START
ORG O000BH ;Dia chi ngat cho Timer 0 LJMP TIME
ORG 0030H
MOVIE ,#82H ;MAIN: 88 MOV TMOD, # 01H ; 02H MOV THO0,# HIGH(-50000) MOV TLO,# LOW(-50000)
MOV R1, # 30H MOV R2, #62
;(-30)
LOOP_MAIN: MOV @RI,#0AH
MAIN: INC RI DJNZ R2, LOOP_MAIN MOV 4AH, # 00H MOV 6AH, # 00H MOV 4BH, # 03H MOV 6BH, # 03H MOV 3DH, # 00H MOV 5DH, # 00H MOV 4CH, # OFFH MOV 4DH, # 00H MOV 6DH, # 00H MOV 6CH, # OFFH MOV 70H, # COST SETB TRO LCALL INT_TIME LCALL PROCESSING LCALL KEY_PRESS
Trang 380074 80F2 0076 902000 0079 E0 007A F548 007C 903000 007F EO 0080 F568 0082 12009E 0085 902000 0088 1200D7 008B 791F 008D 7930 008E 7850 0091 1201D3 0094 12009E 0097 903000 009A 1200D7 009D 22 009E 784A 00A0 B60011 00A3 E548 00A5 5403 00A7 B54B03 00AA 0200D6 00AD 7601 00AF F54B 00B1 0200D6 00B4 B60411 00B7 E548 00B9 5403 00BB B54B03 OOBE 0200D6 00C1 7605 00C3 F54B 00C5 0200D6 00C8 B6060B 00CB E548 00CD 5403 00CF B54B00 00D2 7600 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 INT_TIME: SUBINT_TIME1: SETI: TH2: SET2: TH3: SET3: SJMP MAIN MOV DPTR,# DTMF1 MOVX A, @DPTR MOV 48H, A MOV DPTR, # DIMF2 MOVX A, @DPTR MOV 68H, A
LCALL SUBINT_ TIMEI MOV DPTR, # DTMF1 LCALL SUBINT_TIME2 MOV R1, # 31 MOV R1, # 30H MOV RO, # 50H LCALL SWAPPED
LCALL SUBINT_ TIMEI MOV DPTR, # DTMF2
LCALL SUBINT_TIME2 RET
MOV RO,# 4AH CJNE @R0,# 00H,TH2 MOV A, 48H ANL A, # 03H CJNE A, 4BH ,SET1 JMP EXIT_INT1 MOV @RO, # 01H MOV 4BH, A JMP EXIT_INT1 CJNE @RO, # 04H, TH3 MOV A,48H ANL A,# 03H CJNE A, 4BH, SET2 JMP EXIT_INT1 MOV @RO, #05H MOV 4BH, A JMP EXIT_INT1
CJNE @RO, # 06H,EXIT_INT1 MOV A, 48H
ANL A,# 03H CJNE A,4BH,SET3
MOV @RO, # 00H
Trang 3900D6 22 00D7 784A 00D9 B80220 00DC E548 00DE 20E218 00EI1 5403 00E3 B54B02 00E6 8014 00ES§ B40307 OOEB F54B 00ED 7600 OOEF 0200FC 00E2 FE54B 00F4 7603 00E6 0200FC 00F9 1200FD OOFC 22 00FD 7937 OOFF 7A08 0101 EO 0102 03 0103 03 0104 03 0105 540F 0107 B40A02 010A 7400 010C 87F0 010E09 010F A7FO 011119 0112 19 0113 DAF7 0115 09 0116 F7 0117 22 0118 120168 011B 901020 011E 120199 0121 7F05 0123 7A0E 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 EXIT_INT1: RET SUBINT_TIME2: MOV RO, # 4AH
SET4: SETS: READ_DTMF: EXIT_INT2: DICH: DICH_TONE: PROCESSING: WAITI: CJNE R0,# 02H,EXIT_INT2 MOV A,48H JB ACC.2, READ_DTMF ANL A, # 03H CJNE A, 4BH,SET4 SJMP EXIT_INT2 CJNE A,# 03H, SETS MOV 4BH, A MOV @RO,# 00H JMP EXIT_INT2 MOV 4BH,A MOV @R0O, #03H JMP EXIT_INT2 LCALL DICH RET MOV RI, # 37H MOV R2,# 08D MOVX A, @DPTR RRA RRA RRA ANL A, # OFH
CJNE A, # OAH, DICH_TONE MOV A, # 00H
MOV B, @R1; SAI SAI DICH TONE INC R1 MOV @R1,B DEC R1 DEC R1 DJNZ R2,DICH_TONE INC R1 MOV @R1,A RET CALL SUBPROCES1 MOV DPTR, # RAMAY2 CALL SUBPROCES2 MOV R7,# 5 MOV R2,# 0EH
Trang 400127 C2B4 0129 1201B7 012C D2B4 012E 7A0E 0130 7930 0132 C2B5 0134 1201B7 0137 D2B5 0139 DFE8 013B 7A1F 013D 7930 013F 7850 0141 1201D3 0144 120168 0147 901000 014A 120199 014D 7F05 014F 7A0E 0151 7930 0153 C2B4 0155 1201B7 0158 D2B4 015A 7A0E 015C 7950 015E C2B5 0160 1201B7 0163 D2B5 0165 DFE8 0167 22 0168 784A 016A B60113 016D 7930 016F 7A09 0171 1201B1 0174 7939 0176 7A05 0178 7600 017A DAFC 017C 7602 017E 8018 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 WAIT2: SUBPROCESI: XOA_TG: 39 CLR P3.4 LCALL OUT_LED SETB P3.4 MOV R2,# 0EH MOV R1,# 30H CLR P3.5 LCALL OUT_LED SETB P3.5 DJNZ R7, WAITI MOV R2, #31 MOV R1, # 30H MOV RO, # 50H LCALL SWAPPED CALL SUBPROCES1 MOV DPTR, # RAMAY1 CALL SUBPROCES2 MOV R7,# 5 MOV R2,# 0EH MOV R1,# 30H CLR P3.4 LCALL OUT_LED SETB P3.4 MOV R2,# OEH MOV R1,# 50H CLR P3.5 LCALL OUT_LED SETB P3.5 DJNZ R7, WAIT2 RET
MOV RO,# 4AH CJNE @R0,# 01H,C2 MOV R1, # 30H MOV R2, # 09H LCALL DEL MOV R1,# 39H MOV R2, #05 MOV @R0O, # 00H DJNZ R2, XOA_TG MOV @RO,# 02H SJMP PR1