Bài báo nhằm đưa ra các phân tích về mạng điện thoại công cộng hiện có, phương thức giao tiếp giữa tổng đài và các thuê bao, để từ đó đưa ra giải pháp truyền tín hiệu điều khiển và tín hiệu báo hiệu thông qua mạng điện thoại nhằm phát huy các ưu điểm của chúng.
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 PHÂN TÍCH GIAO TIẾP GIỮA TỔNG ĐÀI VỚI THUÊ BAO ĐỂ TRUYỀN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN Nguyễn Thanh Hà (ĐH Thái Nguyên) 1- Mở đầu Ngày nay, thông tin liên lạc ứng dụng vào hầu hết lĩnh vực kinh tế, khoa học đời sống, giúp cho người xã hội lồi người phát triển khơng ngừng Sự kết hợp công nghệ vi xử lý, vi điều khiển hệ thống thông tin liên lạc mở lĩnh vực cơng nghệ góp phần đáp ứng nhu cầu xã hội Do nhu cầu trao đổi thông tin người dân ngày tăng, nên việc lắp đặt thiết bị viễn thông ngày phổ biến rộng rãi, việc sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho cơng việc, vừa đảm bảo tính an toàn cho thiết bị điện gia dụng, vừa tiết kiệm chi phí sử dụng đảm bảo an tồn cho tính mạng tài sản người dân xảy cháy nổ chạm chập điện gia dụng Điều khiển thiết bị điện từ xa tự động quay số báo động có cố thông qua mạng điện thoại khắc phục nhiều giới hạn hệ thống điều khiển thông thường như: khoảng cách điều khiển, môi trường làm việc nguy hiểm, độc hại… dây chuyền sản xuất tự động để thay người làm trực tiếp Bài báo nhằm đưa phân tích mạng điện thoại cơng cộng có, phương thức giao tiếp tổng đài thuê bao, để từ đưa giải pháp truyền tín hiệu điều khiển tín hiệu báo hiệu thơng qua mạng điện thoại nhằm phát huy ưu điểm chúng 2- Chức hệ thống Dựa sở mạng điện thoại có sẵn, với trợ giúp kỹ thuật vi điều khiển ta thiết kế hệ thống tự động điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa, tự động quay số báo động có cố, có kẻ trộm đột nhập phương pháp phản hồi kết điều khiển, báo động tiếng nói lưu trữ cài đặt sẵn Đặc biệt hệ thống điều khiển nhấn mã khơng thể xảy trường hợp người ngồi điều khiển hệ thống vơ tình quay số ngẫu nhiên [1] Để điều khiển, người điều khiển phải gọi số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển Điện thoại gọi có mạch điều khiển mắc song song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển mắc vào mạch điều khiển) Sau thời gian đổ chuông định, khơng có nhấc máy mạch tự động điều khiển đóng mạch Sự đóng mạch đóng tải giả để kết nối thuê bao Sau người điều khiển nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh Nếu nhấn sai mã passwords người điều khiển xâm nhập vào hệ thống điều khiển Sau nhấn mã passwords người điểu khiển bắt đầu kiểm tra trạng thái tất thiết bị điều khiển thiết bị Nếu muốn kiểm tra trạng thái tất thiết bị trước điều khiển sau điều khiển người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra Nếu người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra hệ thống báo cho người điều khiển biết trạng thái tất thiết bị điện muốn điều khiển Khi điều khiển xong, người điều khiển gác máy, lúc mạch khơng nhận lệnh điều khiển tự động ngắt mạch kết nối thuê bao sau thời gian định Trong thời gian điều khiển, có người nhấc máy bên máy bị gọi thoại với người điều khiển [2] 91 T¹p chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 Khi có cố cháy, nổ có kẻ đột nhập cảm biến cho tín hiệu gửi đến vi điều khiển báo có cố, lúc vi điều khiển điều khiển để quay số báo động đến số điện thoại nạp trước vào nhớ từ bàn phím điện thoại Hệ thống tự động quay số báo động đến trung tâm phòng cháy chữa cháy, phận bảo vệ hay ngưới có trách nhiệm vấn đề Khi quay số báo động, đầu bên nhấc máy hệ thống phát câu báo động với nội dung đặt sẵn như:” Hiện số nhà A, đường B, phường C, có cháy Xin đồng chí tới chữa cháy” Nếu gọi khơng thành cơng hệ thống tự động tắt tải giả nhảy sang gọi gọi thứ Nếu gọi thứ khơng thành cơng hệ thống nhảy gọi gọi thứ 1, luân phiên gọi đến gọi thành cơng thơi Sau quay số điện thoại cho phòng cháy chữa cháy xong hệ thống tự động quay số điện thoại thứ để báo cho chủ nhà biết hay báo cho phận bảo vệ biết nhà hay xí nghiệp, quan cháy như: “Hiện nhà bạn cháy Xin bạn tìm cách xử lý” để kịp thời phối hợp chữa cháy xử lý cố Nếu điện thoại bận hay chưa nhấc máy hệ thống đợi thời gian định sẵn, tự động gọi lại đến thành cơng thơi [1],[4] 2.1 Mơ hình tổng thể cấu trúc kết nối hệ thống Từ phân tích chức hệ thống ta đưa mơ hình kết nối mạng hệ thống [1],[2] sau: Hình 1: Sơ đồ kết nối mạng hệ thống Mơ hình kết nối mạng hệ thống cho phép kết nối hệ thống với mạng điện thoại cơng cộng để thu nhận, truyền tín hiệu điều khiển tín hiệu báo động thơng qua mạng điện thoại 2.2 Sơ đồ khối hệ thống Khối giải mã thu phát DTMF (Dual Tone Mutil Frequency): Chức khối mã hố giải mã tín hiệu DTMF cho hệ thống thực gọi nhận gọi đến, sử dụng chip giải mã DTMF MT8880C nhằm đảm bảo chuNn viễn thơng mạng Khối phát tín hiệu chng: Khi có gọi đến yêu cầu hệ thống điều khiển thiết bị khối cảm biến tín hiệu chng nhận tín hiệu báo cho khối vi xử lý trung tâm biết có gọi đến th bao thơng thường [1],[4] Khối phát tín hiệu đảo cực: Đây hệ thống điều khiển hai chiều (thu phát) nên cần thiết phải thực gọi máy điện thoại thông thường H thng phi 92 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 i cho n s máy gọi có người nhấc máy tổng đài gửi tín hiệu đảo cực trở lại cho hệ thống Lúc này, khối cảm biến tín hiệu đảo cực nhận tín hiệu báo cho khối xử lý trung tâm biết đường thoại kết nối Khối xử lý trung tâm phát tín hiệu cảnh báo lên đường Tip-Ring tới máy gọi [1],[6] Khối cảm biến tín hiệu cháy, kiểm sốt nhiệt độ cảm biến tín hiệu trộm: Đây thiết bị chuyên dùng cho hệ thống cảnh báo cố, khối báo cho khối xử lý trung tâm biết để gửi cảnh báo tới số điện thoại cho trước, đồng thời phát cảnh báo chỗ còi đèn Khối kết nối thuê bao: Khi có gọi đến yêu cầu điều khiển thiết bị, khối xử lý trung tâm nhận tín hiệu chng từ khối cảm biến tín hiệu chng Nhưng để hệ thống hoạt động máy điện thoại thơng thường, tức phải nhấc máy khối trung tâm yêu cầu khối kết nối thuê bao làm việc để thông thoại nhận yêu cầu từ người sử dụng Khối thực việc kết nối đóng cho tải giả (có nội trở tương đương với nội trở máy điện thoại cố định thông thường) kết nối đường Line cho máy điện thoại gọi đến kết nối với hệ thống [1],[6] Gi¶i m Khối điều khiển thiết bị: Khối chủ yếu mạch Relay, chấp hành lệnh từ khối xử lý trung tâm khối công tắc cấp nguồn cho thiết bị hoạt động Khối cơng tắc ngồi: Hỗ trợ cho hệ thống chỗ trường hợp hệ thống điều khiển hay hệ thống bị hỏng, khối đóng ngắt thiết bị với nguồn AC bình thường Khối cảm biến dòng thiết bị: Khi hệ thống yêu cầu thiết bị hoạt động ngừng, nghĩa cấp không cấp nguồn AC cho thiết bị, thông qua khối điều khiển thiết bị khối nhận biết xác thiết bị hoạt động ngừng hay chưa để phản hồi cho khối xử lý trung tâm, giúp cho khối phản hồi cách xác với người sử dụng tình trạng thiết b [9] thu - phát DTMF (MT8880C) TIP RING Mạch Phát tín hiệu chuông Phát tín hiệu đảo cực Cảm biến tín hiệu cháy -To TB KTB1 Công tắc Cảm biến dòng Mạch Khối xử lý trung tâm ((AT89C51 ) TB KTB2 Công tắc Cảm biến dòng Cảm biến tín hiệu trộm Cảnh báo chỗ Kết nối thuê bao + 5V Khuếch đại tín hiệu thoại +12V Khối phát tiÕng nãi Nguån GND Hình 2: Sơ đồ khối hệ Khối xử lý trung tâm: Đây trái tim hệ thống, phần quan trọng định đến hoạt động toàn hệ thống Tại nhận, xử lý phản hồi toàn thụng 93 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 tin c a n t cỏc khi, người sử dụng Khối sử dụng phần mềm hệ thống linh hoạt mềm dẻo để điều khiển hoạt động lệnh trước khối khác thi hành Thiết bị điều khiển sử dụng cho khối chip AT 89C51 [4] 10 Khối nguồn: Khối đảm bảo cho đầu đủ hai mức điện áp 12V-DC 5V-DC ổn định cấp cho toàn hệ thống Điều quan trọng đảm bảo cho ổn định nguồn DC lấy từ Acqui nạp mạch tự động nạp Chính đảm bảo chức cấp nguồn ổn định nên hệ thống hoạt động bình thường nguồn 220V-AC 11 Khối cảnh báo chỗ: Khối bao gồm loa báo động, đèn nháy lắp đặt khu vực cần cảnh báo Khi hệ thống nhận cảnh báo trộm, cháy gia tăng nhiệt độ ngồi việc gửi cảnh báo đến người sử dụng lúc khối cảnh báo hoạt động đưa cảnh báo chỗ loa đèn nháy 12 Khối phát tiếng nói: Khối cho phép giữ câu ngắn lưu nhớ phát lên đường dây để giao tiếp với người sử dụng Người sử dụng qua biết xác trạng thái thiết bị, khối sử dụng họ IC ngữ âm ISD (như ISD1420) [4] 2.3 Hoạt động hệ thống qua sơ đồ khối Nếu hệ thống cấp nguồn 220V-AC đường line (tip-ring) đấu nối hệ thống có tình trạng ban đầu (stand by) sau: Tất tiếp điểm relay khối điều khiển hở (các thiết bị ngừng hoạt động) Chức cảnh báo cháy, khói báo trộm sẵn sàng hoạt động (sẽ cảnh báo sau có cố xảy ra) Bảng 1: Bảng mã số lệnh phản hồi hệ thống Mã lệnh Chức Chọn thiết bị Chọn thiết bị Chọn thiết bị Chọn thiết bị *#* 94 Mơ tả trạng thái (câu nói phản hồi) “Thiết bị“ “mở“: Khi thiết bị bật “Thiết bị“ “ tắt“: Khi thiết bị tắt VD: ấn phím 5, (trong phím lệnh giám sát thiết Giám sát trạng thái thiết bị bị, phím thiết bị số chọn giám sát trạng thái): “Thiết bị“ +“2“+ “tắt“ thiết bị mở “Thiết bị“+“2“+“mở“ thiết bị tắt Giám sát trạng thái tất VD: “Thiết bị“+“1“+“tắt“; “Thiết bị“+“2“+“mở“; thiết bị “Thiết bị“ +“3“+ “tắt“; VD: ấn 7,1 (trong phím lệnh bật/tắt thiết bị, phím thiết bị số chọn bật/tắt): Bật/tắt thiết bị - “Thiết bị“ +“1“+ “ tắt“ thiết bị mở - “Thiết bị“ +“1“+ “ mở“ thiết bị tắt Tắt tất thiết bị “Tất thiết bị tắt“ Thốt hẳn khỏi chương trình Hệ thống cắt kết nối với người sử dụng “Đây hệ thống điều khiển thiết bị từ xa Xin bấm Mã truy nhập hệ thống mã điều khiển” T¹p chÝ Khoa häc & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 Khi ngi s dụng muốn điều khiển thiết bị điện từ xa đường line điện thoại với đối tượng điều khiển hệ thống gồm nhiều thiết bị, người sử dụng phải dùng điện thoại bấm phím để lệnh điều khiển, phải có bảng mã mã số tương ứng với chức điều khiển hệ thống người sử dụng lệnh hệ thống hiểu lệnh để thực thi lệnh cách xác, đồng thời phản hồi lại người sử dụng tín hiệu tương ứng Sau nhận lệnh thực xong lệnh đó, hệ thống phản hồi cho người sử dụng biết kết lệnh dạng câu nói ghi sẵn nhớ hệ thống Người sử dụng thay đổi câu thoại [4] Ta giả sử quy định số mã lệnh tương ứng với phím bấm máy điện thoại trạng thái trả lời bảng Khi có cố cháy khói có trộm đột nhập, hệ thống cảnh báo chỗ loa đèn nháy đồng thời quay số điện thoại khNn cấp (đã lưu trước), phát thông báo cho người sử dụng biết dạng câu nói ghi sẵn nhớ bảng Bảng 2: Tín hiệu cảnh báo cố cháy khói trộm đột nhập Số điện thoại người sử dụng “Hiện nhà bạn cháy, xin xử lý ngay” Số ĐT 1: 0280.857728 Số ĐT 2: 0915064535 Có cố cháy, khói “Hiện số nhà X, đường Y cháy, xin Số ĐT: 114 đến ngay” Có cố trộm “Hiện có người đột nhập xin xử lý Số ĐT 1: 0280.857728 có người đột nhập ngay” Số ĐT 2: 0915064535 Tên cảnh báo Phản hồi cảnh báo câu nói ngắn Hệ thống nối với đường line điện thoại (tip-ring), thiết bị cần điều khiển nối với khối điều khiển thiết bị (giả sử tiếp điểm relay thường hở, nghĩa không cấp nguồn điện cho thiết bị nối thơng qua khối cảm biến dòng), hệ thống sẵn sàng hoạt động 3- Kết luận Trên sở phân tích chức năng, phương thức giao tiếp tổng đài với thuê bao điện thoại, báo đưa giải pháp, nguyên lý truyền tín hiệu điều khiển tín hiệu báo hiệu thơng qua mạng điện thoại nhằm làm rõ vai trò việc kết hợp vi xử lý, vi điều khiển với hệ thống viễn thông để điều khiển thiết bị điện từ xa, hay báo động có cố Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa tự động quay số báo động có cố thông qua mạng điện thoại khắc phục nhiều giới hạn hệ thống điều khiển thông thường như: khoảng cách điều khiển, môi trường làm việc nguy hiểm, độc hại giúp cho quan chức kịp thời xử lý, tránh trường hợp báo động chậm gây hậu qủa khôn lường người tài sản Tóm tắt Sự kết hợp vi xử lý, vi điều khiển hệ thống thông tin liên lạc mở lĩnh vực cơng nghệ góp phần đáp ứng nhu cầu xã hội Bài báo phân tích hệ thống mạng điện thoại cơng cộng có, phương thức giao tiếp tổng đài thuê bao, để từ đưa giải pháp, phương thức truyền tín hiệu điều khiển tín hiệu báo hiệu thơng qua mạng điện thoại 95 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4(44)/Năm 2007 Summary Analysis of interface between the exchange and end-equipment to transmit control signalling Micro-Process, micro-control and communication systems’ve combined to have new technical sector that supported the demand of technology in the society This article analysed existing Public Switching Telephone Network and Exchange – Endequipment’s interface to have solutions, transmission methods of control signals and signalling through out telephony network Tài liệu tham khảo [1] Phạm Đình Nguyên, Phạm Quốc Anh, Bài giảng điện thoại sở, Trung tâm bưu viễn thơng TP Hồ Chí Minh [2] Tống Văn On, Truyền liệu, Trường Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh [3] Dương Minh Trí,(1997), Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Ngô Diên Tập, Vi xử lý đo lường điều khiển, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Whitham D.Reeve,(1997), Báo hiệu truyền dẫn số mạch vòng thuê bao, Nxb Giáo dục, Hà Nội [6] Tổng cục bưu điện, Thiết bị đầu cuối thông tin [7] I.Scott MacKenzie, The 8051 Microcontroller, (1995), Nxb Printice Hall [8] The 8051 Family of Microcontroller [9] Tocci, Digitall System, (1994), Nxb Printice Hall [10] F H Mitchell, (1988), Introduction to Electronics Design,Nxb Printice Hall 96 ... động 3- Kết luận Trên sở phân tích chức năng, phương thức giao tiếp tổng đài với thuê bao điện thoại, báo đưa giải pháp, nguyên lý truyền tín hiệu điều khiển tín hiệu báo hiệu thơng qua mạng điện... máy tổng đài gửi tín hiệu đảo cực trở lại cho hệ thống Lúc này, khối cảm biến tín hiệu đảo cực nhận tín hiệu báo cho khối xử lý trung tâm biết đường thoại kết nối Khối xử lý trung tâm phát tín hiệu. .. thiết bị khối cảm biến tín hiệu chng nhận tín hiệu báo cho khối vi xử lý trung tâm biết có gọi đến thuê bao thông thường [1],[4] Khối phát tín hiệu đảo cực: Đây hệ thống điều khiển hai chiều (thu