Thiết kế máy tính cước điện thoại

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành viễn thông Thiết kế máy tính cước điện thoại

PHẦN I: DẪN NHẬPI ĐẶT VẤN ĐỀ:

Công nghệ thông tin liên lạc ngày nay đã phát triển một cách nhanh chóng và vượt bực, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Công nghệ thông tin đóng vai trò cốt lõi trong việc cập nhật thông tin cho mọi người, trong dịch vụ viễn thông điện tử dựa trên hệ thống mạng điện thoại, hoạt động độc lập thông qua mạng thuê bao điện thoại.

Ngày nay thông tin liên lạc phát triển cao, để có thể làm việc có hiệu quả thì tại các thuê bao công cộng ta có thể đặt một máy tính cước, máy này cho người gọi biết quay số và thời gian đàm thoại, đồng thời tính số tiền của mỗi cuộc gọi.

Với suy nghĩ là ứng dụng các kiến thức đã học ở trường, em chọn đề tài máy tính cước điện thoại, nhằm giải quyết phần nào khó khăn mà các thuê bao công cộng đã gặp phải.

Với máy tính cước này, người gọi có thể biết số quay số, thời gian đàm thoại và giá tiền cuộc gọi: nội hạt, liên tỉnh, nước ngoài Nhờ đó mà các dịch vụ thuê bao công cộng phục vụ khách hàng được tốt hơn.

II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:

Với đề tài máy tính cước điện thoại được đặt ở các dịch vụ thuê bao công cộng, thì nhiệm vụ chủ yếu là tính toán chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi, ngoài ra còn có 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 toàn nước không cần thay đổi về phần cứng.- Thể hiện đúng số quay ở hai chế độ Pulse và Tone.

- Thời gian đàm thoại kể từ khi thông thoại đối với mấy có đăng ký đảo cực tại tổng đài một cách chính xác và bắt đầu tính thời gian đàm thoại sau khi nhấc máy 10s đối với máy không có đăng ký đảo cực.

- Lưu trữ tạm thời tất cả các thông số của cuộc gọi như: số quay số, giá tiền của mỗi cuộc gọi và thời gian gọi.

III GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:

Điện thoại công cộng là một đề tài thuộc phạm vi chuyên môn trong ngành viễn thông, cho nên để nghiên cứu kỹ thì phải cần một thời gian Với thời gian 6 tuần mà có nhiều vấn đề cần giải quyết, hơn nữa kiến thức về viễn thông có hạn cho nên để thực hiện đề tài này em tập trung vào giải quyế những vấn đề sau:

- Thiết kế phần cứng máy tính cước điện thoại.

- Xác định chính xác thời gian đàm thoại và qui ra giá tiền.- Lưu trữ các giá trị của cuộc gọi.

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI:

Với những yêu cầu đã được trình bày ở trên, ta có thể đưa ra các phương pháp để thực thi đề tài sau:

• Phương pháp sử dụng kỹ thuật số.• Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi xử lý.• Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi điều khiển.

Với kỹ thuật số, để có thể đáp ứng nhu cầu trên thì khó có thể vì khả năng mở rộng bộ nhớ bị giới hạn Còn kỹ thuật vi xử lý có thể khắc phục được những yếu điểm của kỹ thuật số là bộ nhớ được mở rộng nhưng phần thi công phần cứng thì khó, đó là trở ngại lớn trong phần thiết kế và thi công.

Ở đây chúng em muốn giới thiệu kỹ thuật mới đó là kỹ thuật vi điều khiển, nó có thể khắc phục được tất cả các họ trên vì bộ nhớ mở rộng và phần mềm linh hoạt hơn Hơn nữa nó được thị trường hiện nay dùng rất phổ biến và giá cả hợp lý.

Có rất nhiều họ vi điều khiển, ở đây chọn vi điều khiển 8031 của hãng Intel cùng với cá IC chuyên dùng, nhằm để có thể giao tiếp với bên ngoài để đáp ứng đầu đủ các yêu cầu của đề tài đặt ra Vi điều khiển 8031 được chọn vì có những lợi điểm sau:

- Vi điều khiển 8031 trên thị trường được sử dụng khá phổ biến và giá thành hợp lý.

- Các bus địa chỉ và các bus dữ liệu rộng và khả năng chuyển đổi cho nhau linh hoạt bởi phần mềm.

- Đơn giản ở phần cứng cho máy tính cước là không cần thêm mạch nhận biết quay số Pulse Mà dùng trực tiếp mạch nhấc máy đảo cực để nhận biết quay số này Như vậy phần cứng của máy sẽ bớt cồng kềnh, giảm giá thành của máy.

PHẦN II: LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI

I.Sơ lược về mạng điện thoại:

Mạng điện thoại hiện nay được phân thành 5 cấp tổng đài:

• Cấp cao nhất gọilà tổng đài cấp 1.

• Cấp thấp nhất goị là tổng đài cấp 5 (cấp cuối)

Tổng đài cấp 5 là tổng đài được kết nối với thuê bao và có thể thiết kế được 10000 đường dây thuê bao.

Một vùng nếu có 10000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phân biệt như sau:

• Phân biệt mã vùng.• Phân biệt đài cuối.• Phân biệt thuê bao.

Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ“ trở kháng khoảng 600 Ω.

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 (+).• Lõi bọc gọi là Ring (-).• Vỏ ngoài gọi là Sleeve.

Khi thuê bao nhấc máy tổ hợp, khi đó các tiếp điểm sẽ đóng tạo ra dòng chạy trong thuê bao là 20mA DC và áp rơi trên Tip và Ring còn +4VDC.

II CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI:

Mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nó được phát minh ra, các chức năng cơ bản của nó như xác định cac cuộc gọi thuê bao, kết nói với thuê bao bị gọi và sau đó tiến hành phục hồi lại khi các cuộc gọi đã hoàn thành hầu như vẫn như cũ Hệ thống tổng đài dùng nhân công tiến hành các quá trình này bằng tay, trong khi hệ tổng đài tự động tiến hành những công việc này bằng các thiếp bị điện.

Trong trường hợp đầu, khi một thuê bao được gởi đi một tín hiệu thoại tới tổng đài, nhân viên cắm nút trả lời đuờng dây bị gọi vào ổ cắm của dây chủ gọi để thiết lập cuộc gọi với phía bên kia Khi cuộc gọi đã hoàn thành, người vận hành rút dây nối ra và đưa nó về trạng thái ban đầu Hệ tổng đài nhân công được phân loại thành loại điện từ và hệ dùng ăc-qui chung Đối với hệ điện từ thì thuê bao lắp thêm cho mỗi ắc-qui một nguồn cung cấp điện Các tín hiệu gọi và tín hiệu hoàn thành cuộc gọi được đơn giản chuyển đến người thao tác viên thông qua các đèn.

Đối với hệ tổng đài tự động, các cuộc gọi được phát ra và hoàn thành thông qua các bước sau:

- Nhận dạng thuê bao gọi : xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó được nối với mạch điều khiển.

- Tiếp nhận số được quay : khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyển số điện thoại của thuê bao bị gọi Hệ tổng đài thực hiện các chức năng này.

- Kết nối cuộc gọi : khi các số quay được ghi lại, thuê bao bị gọi đã được xác định, hệ tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau đó chọn một đường rỗi trong số đó Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì một đường gọi nội hạt được sử dụng.

- Chuyển thông tin điều khiển : khi được nối tới tổng đài của thuê bao bị gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông tin cần thiết như số thuê bao bị gọi.

- Kết nối trung chuyển : trong trường hợp tổng đài được nối đến là tổng đài trung chuyển, trên dây được nhấc lại để nối với trạm cuối và sau đó thông tin như số thuê bao bị gọi được truyền đi.

- Kết nối tại trạm cuối : khi trạm cuối được đánh giá là trâm nội hạt dựa trên số thuê bao bị gọi được truyền đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi được tiến hành Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường trung kế được chọn để kết nối các cuộc gọi.

- Truyền tín hiệu chuông : để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuông được truyền và chờ cho đến khi có trả lời từ thuê bao bị gọi Khi trả lời, tín hiệu chuông bị ngắt và trạng thái được chuyển thành trạng thái máy bận

- Tính cước : tổng đài chủ gọi xác định câu trả lời của thêu bao bị gọi và nếu cần thiết bắt dầu tính toán giá trị cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi.

- Truyền tín hiệu báo bận : khi tất cả các đường trung kế đều đã bị chiếm theo các bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao chủ gọi.

- Hồi phục hệ thống : trạng thái này được xác định khi cuộc gọi kết thúc Sau đó tất cả các đường nối đều được giải phóng

Như vậy, các bước cơ bản của hệ thống tổng đài tiến hành để xử lý các cuộc gọi đã được trình bày ngắn gọn Trong hệ thống tổng đài điện tử, nhiều đặc tính dịch vụ mới được thêm vào cùng với các chức năng trên.

Do đó, các điểm cơ bản sau đây phải được xem xét khi thiết kế các chức năng này:

1 Tiêu chuẩn truyền dẫn: mục đích đầu tiên cho việc đấu nối điện thoại là truyền

tiếng nói và theo đó là một chỉ tiêu của việc truyền dẫn để đáp ứng chất lượng gọi phải được xác định bằng cách xem xét sự mất mát khi truyền, độ rộng dãi tần số truyền dẫn và tạp âm.

2 Tiêu chuẩn kết nối: điều này liên quan đến vấn đề dịch vụ đấu nối cho các thuê

bao Nghĩa là đó là chỉ tiêu về các yêu cầu đối với cá thiếp bị tổng đài và số các đường truyền dẫn nhằm bảo đảm chất lượng kết nối tốt Nhằm mục đích này, một mạng lưới tuyến tính linh hoạt có khả năng xử lý đường thông có hiệu quả với tỷ lệ cuộc gọi bị mất ít nhất phải được lập ra.

3 Độ tin cậy: các thao tác điều khiển phải được tiến hành phù hợp, đặc biệt các lỗi

xuất hiện trong hệ thống với những chức năng điều khiển tập trung có thể gặp phải hậu quả nghiêm trọng trong thao tác hệ thống Theo đó, hệ thống phải có được chức năng sửa chữa và bảo dưỡng hữu hiệu bao gồm việc chuẩn đoán lỗi, tìm và sửa chữa.

4 Độ linh hoạt: số lượng các cuộc gọi có thể xử lý thông qua các hệ thống tổng đài

đã tăng lên rất nhiều và nhu cầu nâng cấp các chức năng hiện nay đã tăng lên Do đó, hệ thống phải đủ ling hoạt để mở rộng và sửa đổi được.

5 Tính kinh tế: do các hệ thống tổng đài điện thoại là cơ sở cho việc truyền thông

đại chúng nên chúng phải có hiệu quả về chi phí và có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng cao.

Căn cứ vào các xem xét trên, một số tổng đài tự động đã được triển khai và lắp đặt kể từ khi nó được đưa vào lần đầu tiên.

III CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆU TRONG ĐIỆN THOẠI

1 GIỚI THIỆU:

Trong mạng điện thoại, việc thiết lập và giải tỏa đường kết nối tạm thời tùy theo các chỉ thị và thông tin nhận được từ các đường dây thuê bao Vì vậy các tín hiệu báo hiệu trong điện thoại có vai trò quan trọng trong việc hoạt động của toàn bộ mạng lưới cũng như ở trong một số loại hình dịch vụ của mạng.

2 PHÂN LOẠI CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆUa Thông tin yêu cầu và giải tỏa cuộc gọi:

- Thông tin yêu cầu cuộc gọi: khi đó thuê bao gọi nhấc tổ hợp và tổng đài sẽ kết nối đến thiếp bị thích hợp để nhận thông tin địa chỉ (số bị gọi).

- Thông tin giải tỏa: khi đó cả hai thuê bao gác máy tổ hợp (on hook) và tổng đài sẽ giải tỏa tất cả các thiếp bị được làm bận cho cuộc gọi, và xóa sạch bất kỳ thông tin nào khác được dùng cho việc thiết lập và kềm giữ cuộc gọi.

b Thông tin chọn địa chỉ:

Khi tổng đài đã sẵn sàng nhận thông tin địa chỉ, nó sẽ gửi một tín hiệu yêu cầu Đó chính là âm hiệu quay số đến thuê bao.

c Thông tin chấm dứt chọn địa chỉ:

Thông tin này chỉ dẫn tình trạng của đường dây bị gọi hoặc lý do không hoàn tất cuộc gọi.

d Thông tin giám sát:

Chỉ rõ tình trạng nhấc/gác tổ hợp của thuê bao gọi và tình trạng on-off hook của thuê bao gọi sau khi đường nối thoại đã được thiết lập.

- Thuê bao gọi nhấc tổ hợp

- Thuê bao bị gọi đã trả lời và việc tính cước đã bắt đầu.- Thuê bao bị gọi gác tổ hợp.

- Thuê bao bị gọi đã gác tổ hợp kết thúc cuộc gọi và ngắt đường kết nối cuộc gọi sau một thời gian nếu thuê bao gọi không gác máy.

3 BÁO HIỆU TRÊN ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO:a Báo Hiệu Trên Đường Dây Thuê Bao Gọi:

Trong các mạng điện thoại hiện nay, nguồn tại tổng đài cung cấp đến các thuê bao thường là 48VDC

* Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trỡ kháng đường dây cao, trở kháng đường dây xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là dòng điện tăng cao Dòng tăng cao này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc gọi mới và sẽ cung cấp đến thuê bao âm hiệu mời quay số.

* 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 có 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 đó việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu sau:

- Nếu đường dây gọi bị rỗi, âm hiệu hồi âm chuông đến thuê bao gọi và dòng điện rung chuông đến thuê bao bị gọi.

- Nếu đường dây bị bận hoặc không thể vào được thì âm hiệu bận sẽ đến thuê bao gọi.

- một thông báo đã được ghi sẵn gửi đến số thuê bao gọi để chỉ dẫn cuộc gọi hiện tại bị thất bại, khác với trường hợp thuê bao bị gọi mắc bận.

* 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 sử dụng để hoạt động thiếp bị đặc biệt đã được gắn vào thuê bao gọi (như máy tín cước).

* Tín hiệu giải tỏa: Khi thuê bao gọi giải tỏa có nghĩa lá on hook, tổng trở đường dây lên cao Tổng đài xác nhận tín hiệu này giải tỏa tất cả các thiếp bị liên quan đến cuộc gọi và xóa các thông tin trong bộ nhớ đang được dùng để kềm giữ cuộc gọi Thông thường tín hiệu này có trong khoảng thời gian hơn 500ms.

b Báo Hiệu Trên Đường Dây Thuê Bao Bị Gọi:

* Tín hiệu rung chuông: Đường dây thuê bao rỗi nhận cuộc gôi đến, tổng đài sẽ gửi dòng điện rung chuông đến máy bị gọi Dòng điện nà có tần số 20Hz, 25Hz, 50Hz được ngắt khoảng thích hợp Âm hiệu hồi âm chuông cũng được gửi về thuê bao gọi.

* Tín hiệu trả lời: Khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp nhận cuộc gọi, tổng trở đường dây xuống thấp, tổng đài phát hiện việc này sẽ cắt dòng điện rung chuông và âm hiệu hồi âm chuông bắt đầu gian đoạn đàm thoại.

* Tín hiệu giải tỏa: Nếu sau khi giai đoạn đàm thoại, thuê bao bị gọi ngắt tổ hợp trước thuê bao gọi sẽ thay đổi tình trạng tổng trở đường dây, khi đó tổng đài sẽ gởi tín hiệu đường dây lâu dài đến thuê boa gọi và giải tỏa cuộc gọi sau một thời gian.

* Tín hiệu gọi lại bộ ghi phát: Tín hiệu gọi lại trong giai đoạn quay số trong khoảng thời gian thoại được gọi là tín hiệu gọi lại bộ ghi phát.

4 HỆ THỐNG ÂM HIỆU CỦA TỔNG ĐÀI:

Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây và thường gọi đó là Tip và Ring có màu đỏ và xanh Chúng ta không cần quan tâm đến dây nào mang tên là Tip hoặc Ring vì điều này thật sự không quan trọng Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thông qua hai dây tip và ring Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nó cũng có thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài

Ngòai ra, Để họat động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận v.v Sau đây ta sẽ tìm hiểu về các tín hiệu điện thoại và ứng dụng của nó.

a Tín hiệu chuông (Ring signal)

Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuông đến để báo cho thuê bao đó biết có người bị gọi Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều AC thường có tần số 25Hz tuy nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz Biên độ của tín hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 VRMS đến 130 VRMS thường là 90 VRMS Tín hiệu chuông được gửi đến theo dạng xung thường là giây có và 4 giây không (như hình vẽ) Hoặc có thể thay đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài.

2s 4s

hình1 :dạng tín hiệu chuông

b Tín hiệu mời gọi (Dial signal):

Đây là tín hiệu liên tục không phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác được sử dụng trong hệ thống điện thoại Tín hiệu này được tạo ra bởi hai âm thanh (tone) có tần số 350Hz và 440Hz.

c Tín hiệu báo bận (Busy signal):

Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong hai tín hiệu:

- Tín hiệu mời gọi cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi.

- Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận không thể thực hiện cuộc gọi ngay lúc này Thuê bao phải chờ đến khi nghe được tín hiệu mời gọi Khi thuê bao bị gọi đã nhấc máy trước khi thêu bao gọi cũng nghe được tín hiệu này.

Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có dạng xung được tổng hợp bởi hai âm có tần số 480Hz và 620Hz Tín hiệu này có chu kỳ 1s (0.5s có và 0.5s không).

d Tín hiệu chuông hồi tiếp:

Thật là khó chịu khi bạn gọi đến một thuê bao nhưng bạn không biết đã gọi được hay chưa Bạn không nghe một âm thanh nào cho đến khi thuê bao đó trả lời Để giải quyết vấn đề này tổng đài sẽ gửi một tín hiệu chuông hồi tiếp về cho thuê bao gọi tương ứng với tiếng chuông ở thuê bao bị gọi Tín hiệu chuông hồi tiếp này được tổng hợp bởi hai âm có tần số 440Hz và 480Hz Tín hiệu này cũng có dạng xung như tín hiệu chuông gửi đến cho thuê bao bị gọi

e Gọi sai số:

Nếu bạn gọi nhầm một số mà nó không tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín hiệu

xung có chu kỳ 1Hz và có tần số 200Hz–400Hz Hoặc đối với các hệ thống điện thoại ngày nay bạn sẽ nhận được thông báo rằng bạn gọi sai số.

f Tín hiệu báo gác máy

Khi thuê bao nhấc ống nghe (Telephone reciever) ra khỏi điện thoại quá lâu

mà không gọi cho ai thì thuê bao sẽ nhận được một tín hiệu chuông rất lớn (để thuê bao có thể nghe được khi ở xa máy) để cảnh báo Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz + 2450Hz + 2600Hz được phát dạng xung 0.1s có và 0.1s không.

g Tín Hiệu Đảo Cực:

Đảo cực

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 đó hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi Ở các trạm công cộng có trang bị máy tính cước, khi cơ quan bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước.

BẢNG TÓM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠIVùng họat động

Dạng tín hiệu đvị

Tín hiệu chuông 16 – 60 25 Xung 2s on 4s off HzTín hiệu mời gọi 350+440 Liên tục HzTín hiệu báo bận 480+620 Xung 0,5s on 0,5s off HzTín hiệu chuông hồi tiếp 440+480 Xung 2s on 4s off HzTín hiệu báo gác máy 1400+2060+

Xung 0,1s on 0,1s off Hz

Tín hiệu sai số 200-400 Liên tục Hz

IV TÍN HIỆU ĐIỆN THOẠI

Khi ta nói vào ống nói, ống nói đã biến đổi sóng âm thanh thành dao động điện, tức là thành tín hiệu điện thoại Một trong những yêu cầu quan trọng của điện thoại là độ nghe rõ và độ hiểu Hai chỉ tiêu này liên quan chặt chẽ đến đặt tính của tín hiệu điện thoại là mức động, dải động và băng tần điện thoại.

1 Mức Động:

Biết rằng: thính giác có quán tính, tai không phản ứng đối với quá trình tức thời của âm mà chỉ cảm thụ sau một khoảng thời gian nhất định để gom góp các nhân tố của âm Vậy tại thời điểm đang xét, cảm thụ thính giác không chỉ được xác định bởi công suất tín hiệu tại thời điểm đó mà còn bởi các giá trị vừa mới qua không lâu của năng lượng tín hiệu Vậy mức động của tín hiệu điện thoại là cảm thụ thính giác có được nhờ tính bình quân trong khoảng thời gian xác định các giá trị tức thời đã san bằng của tín hiệu đó.

3 Độ rõ và độ hiểu:

a/ Độ rõ là tỷ số giữa số phần tử tiếng nói nhận đúng ở đầu thu trên tổng số phần tử tiếng nói truyền đạt ở đầu phát.

Ví dụ: Ta nói vào điện thoại 50 từ mà bên đối phương chỉ nghe được 45từ thì độ rõ là: 45/ 50 x 100% = 90%

b/ Độ hiểu lại tùy thuộc vào chủ quan của từng người.

Thông thường độ rõ đạt 85% thì độ hiểu rất tốt, nếu độ rõ giảm dưới 70% thì độ hiểu rất kém.

c/ Độ trung thực truyền tín hiệu thoại: là tỷ số giữa các giọng nói mà người nghe nhận biết đúng trên tổng số các giọng nói được truyền đạt.

4 Băng tần điện thoại:

Qua quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng năng lượng tiếng nói con người chỉ tập trung lớn nhất trong khoảng tần số từ 500 – 2000 Hz và nguời ta hoàn toàn nghe rõ, còn trong khoảng tần số khác năng lượng không đáng kể Song băng tần càng mở rộng thì tiếng nói càng trung thực, chất lượng âm thanh càng cao Đối với điện thoại chủ yếu là yêu cầu nghe rõ, còn mức độ trung thực của tiếng nói chỉ cần đạt đến một mức độ nhất định Mặt khác trong thông tin điện thoại nếu truyền cả băng tần tiếng nói thì yêu cầu chất lượng của các linh kiện, thiết bị như ống nói, ống nghe, biến áp … phải cao hơn Đặc biệt với thông tin nhiều kênh, nếu truyền cả băng tần tiếng nói thì sẽ ghép được ít kênh, và thiết bị đầu cuối, các trạm lập phải có yêu cầu kỹ thuật cao hơn Cho nên băng tần truền dẫn của điện thoại hiện nay được chọn từ 300 đến 3400Hz, gọi là băng tần truyền dẫn hiệu dụng của điện thoại.

CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI

I NGUYÊN LÝ THÔNG TIN ĐIỆN THOẠI:

Thông tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nói từ nơi này đến nơi khác, bằng dòng điện qua máy điện thoại Máy điện thoại là thiếp bị đầu cuối của mạng thông tin điện thoại Quá trình thông tin đó được minh họa như sau:

1 Sơ đồ:

Mạch điện thoại đơn giản gồm:- Ống nói.

- Ống nghe.- Nguồn điện.- Đường dây.

Hình 2-1: Nguyên lý thông tin điện thoại

2 Nguyên lý:

Khi ta nói trước ống nói của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nói sẽ tác động vào màng rung của ống nói làm cho ống nói thay đổi, xuất hiện dòng điện biến đổi tương ứng trong mạch Dòng điện biến đổi này được truền qua đường dây tới ống nghe của máy đối phương, làm cho màng rung của ống nghe dao động, lớp không khí trước màng rung dao động theo, phát ra âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự.

Sóng âm thanhống nghe

ống nóiSóng âm thanh

Đường dây

II NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI

1 Khi thu phát tín hiệu chuông thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời đường điện, trên đường chỉ có dòng tín hiệu chuông.

2 Khi đàm thoại, bộ phận phát và tiếp nhận tín hiệu chuông phải tách ra khỏi đường điện, trên đường dây chỉ có dòng điện điện thoại.

3 Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được tín hiệu chuông từ tổng đài đưa tới.

4 Trạng thái nghỉ, máy thường trực đón nhận tín hiệu chuông của tổng đài.Ngoài ra máy cần phải chế tạo ngắn gọn, nhẹ, đơn giản, bền, đẹp, tiện lợi cho mọi người sử dụng.

III NHỮNG CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI

1 Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng điện thoại biết tổng đài sẳn sàng tiếp nhận hoặc chưa tiếp nhận cuộc gọi đó bằng các âm hiệu: Tone mời quay số, tone báo bận.

2 Phát mã số của thuê bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi ấn phím số … trên máy điện thoại.

3 Thông báo cho người sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn biến việc kết nối mạch bằng các âm hiệu hồi âm chuông, âm báo bận.

4 Báo hiệu bằng chuông kêu, tín hiệu nhạc, tiếng ve kêu … Cho thuê bao bị gọi biết là có người đang gọi mình.

5 Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát sang máy đối phương và chuyển tín hiệu điện từ máy đối phương tới thành âm thanh.

6 Báo hiệu cuộc gọi kết thúc.

7 Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiến keng, tiếng clíc lhi phát xung số8 Tự động điều chỉnh âm lượng và phối hợp trở kháng với đường dây.Một số các chức năng khác:

Có hệ thống vi xử lý, hệ thống ghi âm, màn hình và các hệ thống hỗ trợ truyền dẫn làm cho máy có rất nhiều dịch vụ rất tiện lợi như

- Chuyển tín hiệu tính cước đến tổng đài.- Gọi rút ngắn địa chỉ.

- Nhớ số thuê bao đặc biệt.- Gọi lại …

IV PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN THOẠI1 Chức năng:

Là một thiết bị đầu cuối (terminal – equipment), có chức năng:

- Chuyển đổi qua lại giữa tiếng nói và dòng điện truyền trên dây dẫn.- Gởi các số quay đến tổng đài xử lý.

- Nhận các tín hiệu gọi từ đối phương gởi đến (chuông kêu).- Quay lại số máy gọi sau cùng (redial).

- Ghi âm cuộc đàm thoại đang diễn ra.

- Cài đặt bức điện thông báo đến người gọi (Trong trường hợp vắng nhà).- Lưu trữ số điện thoại đối phương vào bộ nhớ.

- Kềm giữ cuộc đàm thoại vàphát tín hiệu chờ (tín hiệu nhạc).

2 Phân loại:

Máy điện thoại có thể phân làm 02 loại chính như sau:

a Máy điện thoại cơ điện:

Là loại máy dùng đĩa quay số, với loại máy này chức năng cung cấp dịch dụ bị giới hạn Nó có khả năng đàm thoại, quay số, nhận chuông mà không mà không có các chức năng như kể trên Xem hình 1 – 1.

b Máy điện thoại điện tử:

Là loại máy dùng nút ấn để gọi số Với loại máy này cung cấp được nhiều chức năng phục hơn, được dùng rộng rãi hiện nay và có rất nhiều chủng loại:

* Máy điện thoại ấn phím loại thông thường (standar – tel):

Có chức năng sau:-Đàm thoại (Nói và nghe)- Quay số dùng chế độ+ T: Tone

+ P: Pulse

- Rung chuông điện tử

- Gọi lại số sau cùng (Redial)

- Đàm thoại không dùng tổ hợp (spker – phone).- Kèm giữ và phát nhạc (hold on music)

- Lưu trữ số điện thoại vào bộ nhớ.- Điều chỉnh âm lượng nghe.

- Điều chỉnh âm lượng chuông.

- Lấy lại âm hiệu mời quay số mà không cần gác tổ hợp (chức năng của nút flash).

Trong loại máy này cũng tùy từng kiểu mà có thể bớt đi một vài chức năng đã liệt kê Xem hình 1 – 2

* Máy điện thoại ấn phím có màn hình (Display – tel)

Ngoài các chức năng máy điện thoại thông thường, loại máy này có thêm các chức năng như sau:

- Hiển thị thời gian như một đồng hồ trên màn hình tinh thể lỏng.- Hiển thị số thuê bao bị gọi khi tiến hành quay số.

- Hiển thị khoảng thời gian của cuộc đàm thoại.- Hiển thị trạng thái máy trong quá trình sử dụng.

* Máy điện thoại ấn phím có phần ghi âm (Cassette – tel)

Ngoài chức năng của máy điện thoại thông thường, loại này có thêm các chức năng như sau:

- Cài đặt vào máy bức điện báo tin vắng nhà và trả lời tự động khi có đối phương gọi đến.

- Tự động ghi nhận các thông tin của đối phương gởi đến, sau khi đã trả lời bức điện báo tin vắng nhà.

- Điều khiển thay đổi bức điện cài đặt, nghe các bức điện của đối phương ở xa (Remote control) và ở gần (Local control).

* Máy điện thoại ấn phím không dây (Cordless – tel)

Ngoài chức năng như máy thông thường, loại máy này có thêm các chức năng như sau:

- Thiết lập cuộc gọi nội bộ giữa máy chính (Base Unit) và máy cầm tay (Portable Unit).

- Thiết lập cuộc gọi ra đường dây từ máy cầm tay hoặc tứ máy chính.- Nhận cuộc gọi từ bên ngoài trên máy chính hay máy cầm tay.

- Cự ly liên lạc từ máy cầm tay đến máy chính tùy thuộc vào nhà sản xuất và môi trường liên lạc.

* Máy điện thoại truyền hình (Video – tel)

Ngoài chức năng thông thường của một máy điện thoại ấn phím, loại máy này cho phép thấy được hình của đối phương đang đàm thoại với ta trên màn hình tinh thể lỏng Hệ thống có ống thu hình đặt phía trước máy Màn hình có kích cỡ khoảng 3 inch.

V PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MẠCH ĐIỆN CHO MỘT MÁY ĐIỆN THOẠI:

Bất kỳ một máy điện thoại nào đều phải có hai phần mạch điện cơ bản, đó là mạch thu, phát tín hiệu chuông và tín hiệu đàm thoại.

Vì vậy để xây dựng mạch điện cho máy điện thoại, người ta sử dụng các phương pháp sau:

1.Phương pháp hở mạch:

Phương pháp này được trình bày trên sơ đồ Hình 2 –2

N

Hình 2-2 : Trạng thái chờ chuôngTH: Mạch tín hiệu chuông

bN N T H

3 S 2

NN: Mạch nói ngheS : Tiếp điểm tổ hợp

a/ Trạng thái chờ chuông:

Tổ hợp đặt trên giá đỡ cũa máy, nút gác tổ hợp làm tiếp điểm S2 chập S1 Mạch thu chuông được đấu thường trực lên đường dây để đón tín hiệu chuông từ tổng đài phát tới.

S3 hở tách mạch đàm thoại ra khỏi đường dây.

b/ Trạng thái đàm thoại:

Thuê bao nhấc tổ hợp lên khỏi giá đỡ, nút gác tổ hợp làm cho tiếp điểm S2 chập S3, mạch nói nghe đấu lên đường dây S1 tách mạch chờ tín hiệu chuông.

Khi phát tín hiệu chuông tới tổng đài Mạch phát pulse hoặc Tone đấu lên dây.

2.Phương pháp chập mạch:

Phương pháp này trình bày trên.Hình 2 – 3

a/ Trạng thái chờ chuông

Tổ hợp đặt trên giá đỡ của máy, làm S2 chập S3 Mạch thu chuông được đấu lên đường dây, còn mạch nói nghe bị đoản mạch.

b/ Trạng thái đàm thoại, S2 chập S1

Do vậy mạch nói nghe được đấu lên đường dây còn mạch thu chuông bị đoản.

VI LẮP ĐẶT MÁY ĐIỆN THOẠI

Thiết bị bao gồm dây, máy và các thiết bị phụ khác, đảm bảo để máy làm việc tốt trong mạng điện thoại, an toàn cho máy và người sử dụng

Các thiết bị được đặt từ hộp phân dây đến máy điện thoại là thiết bị thuê bao gồm:

Hình: Đấu máy điện thoại từ hộp đấu dây vào máy điện thoại

N NT H

Dây cáp 2 sợi

cáp về tổng đài(EV)

- Cáp thuê bao từ hộp phân dây đến máy điện thoại- Thiết bị bảo an

- Dây đất

- Máy điện thoại

sơ đồ đấu thiết bị theo mạch hình trên

1 Nguyên tắc lắp đặt thiết bị thuê bao

Dây ngoài trời được kéo từ hộp đầu dây Ev (hộp cáp) vào máy điện thoại, chiều dài thông thường từ vài mét đến vài chục mét; dùng dây cáp thuê bao hai sợi Dây phải kéo thẳng, nên đi kín đáo, cho vòng đi vuông góc dùng đinh kẹp chặt vào tường, cách xa điện đèn ít nhất 15 cm, những chỗ xuyên qua tường phải lồng vào ống nhựa, sứ …

2 Lắp đặt thiết bị bảo an, đấu theo sơ đồ sau:

Hình: Cách đấu thiết bị bảo an

Dây ngoài trời vào được đấu qua cầu chì, đến bộ thu lôi có dây đất, rồi mới đấu vào máy điện thoại.

Cầu chì bị cháy đứt, ngắt đường dây ra khỏi máy khi trên đường dây có dòng tăng đột ngột cao hơn dòng cho phép qua cầu chì Nếu trên đường dây có điện áp cao, thu lôi sẽ phóng điện giải tỏa điện áp cao xuống đất để đảm bảo an toàn cho máy và người sử dụng.

Dùng bộ bảo an bằng varistor (hình trên).

Varistor là điện trở nhạy áp, đặt tính V-A ngược chiều và thuận chiều giống đặt tính V-A ngược chiều của diod ổn áp.

Khi điện áp ở hai đầu điện trở RM cao hơn điện áp đánh xuyên thì dòng điện chạy qua điện trở tăng vọt, nhưng điện áp 2 đầu của điện trở nhạy áp không tăng (hoặc tăng rất ít) như vậy bảo vệ được máy điện thoại.

thuê baoMáy điện

Cầu chìThu lôi

Ống cầu chì

Đấu vào đường dâyNối vào điện

thoại

CHƯƠNG III MÁY ĐIỆN THOẠI ẤN PHÍM

I CÁC KHỐI CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI

1.Sơ đồ khối:

2 Mạch chống quá áp

Chống điện áp cao do đường dây điện thoại bị chậm vào mạng điện lực hoặc bị sấm sét ảnh hưởng làm hỏng máy.

3 Mạch tín hiệu chuông

Thu tín hiệu chuông cho tổng đài gọi đến có tần số 25±3Hz 90±15V phát 2 giây ngắt quãng 4 giây được nắn thành dòng một chiều, lọc phẳng và cấp điện cho mạch dao động tần số chuông âm tần, khuếch đại rồi đưa ra loa hoặc đĩa phát âm báo hiệu cho thuê bao biết có cuộc gọi tới Mạch chuông có tính chọn lọc tần số và tính phi tuyến sao cho nó chỉ làm việc với dòng chuông mà không liên quan đến dòng một chiều, dòng đàm thoại, tín hiệu chọn số để tránh động tác nhầm.

4 Mạch chốn đảo cực

Để cấp điện áp một chiều từ tổng đài đưa đến các khối của máy luôn luôn có cực tính cố định để chống ngược nguồn làm hỏng IC trong máy điện thoại Mạch thướng dùng cầu diod

5 Chuyển mạch nhấc đặt được điều khiển bằng nút gác tổ hợp:

Ở trạng thái nghỉ, tổ hợp đặt trên máy điện thoại, mạch thu chuông được đấu lên đường dây thuê bao để thường trực chờ đón dòng chuông từ tổng đài gọi tới, còn các mạch khác (ấn phím, chọn số, đàm thoại … ) bị ngắt ra khỏi đường dây.

Ở trạng thái làm việc, tổ hợp được nhấc lên, mạch thu chuông bị ngắt, các mạch khác đấu vào đường dây thuê bao (chọn số và đàm thoại …) Chuyển mạch nhấc đặt có thể bằng cơ khí, từ, quang… tùy theo loại máy.

6 Mạch thu phát tín hiệu:

Gọi bằng đĩa quay số hay bằng bàn phím để phát tín hiệu chọn số của thuê bao bị gọi tới tổng đài ở dạng xung thập phân (pulse) hay Tone (tín hiệu song âm đa tần DTMF).

7 Mạch diệt tiếng keng, clíc

Khi gọi số, do ảnh hưởng của tín hiệu xung chọn số vào mạch thu chuông làm cho chuông kêu leng keng Vì vậy cần phải diệt tiếng động này bằng cách ngắt mạch thu chuông khi phát tín hiệu chọn số Khi phát tín hiệu chọn số còn xuất hiện các xung số cảm ứng vào ống nghe làm nó kêu lọc cọc, đó là tiếng clíc do vậy khi chọn số cần ngắt mạch đàm thoại.

8 Mạch điều chỉnh âm lượng

Do độ dài của đường dây thuê bao biến đổi nên suy hao của nó cũng biến đổi, nếu đường dây thuê bao càng dài thì suy hao tín hiệu thoại càng lớn dẫn đến độ nghe rõ bị giảm Hoặc đường dây quá ngắn, tín hiệu thoại quá mạnh có thể gây tự kích Vì vậy, để khắc phục hiện tượng đó, trong các máy điện thoại người ta thiết kế các bộ khuếch đại nói, nghe có bộ phận AGC (tự động điều khuếch) để điều chỉnh hệ số khuếch đại phù hợp Nếu máy ở xa tổng đài, điện trở vòng đường dây lớn thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải lớn, còn máy ở gần tổng đài thì hệ số khuếch đại nghe, nói phải giảm bớt.

9 Mạch đàm thoại:

Gồm ống nói, ống nghe, mạch khuếch đại nói, nghe, dùng cho việc đàm thoại giữa hai thuê bao.

10 Cầu sai động:

Phân mạch nói nghe, kết hợp với mạch cân bằng trở kháng đường dây để khử

DTMF (dual tone multifrequency) là tổng hợp của hai âm thanh Nhưng điểm đặt biệt của hai âm này là không cùng âm nghĩa là: tần số của hai âm thanh này không có cùng ước số chung với âm thanh kia Ví dụ như 750 và 500 thì có cùng ước số chung là 250 (750=250 x 3, 500= 250 x 2) vì vậy 750 và 500 là hai thanhcùng âm không thể kết hợp thành tín hiệu DTMF.

Lợi điểm của việc sử dụng tín hiệu DTMF trong điện thoại là chống được nhiễu tín hiệu do đó tổng đài có thể biết chính xác được phím nào đã được nhấn Ngoài ra nó còn 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 DTMF Bàn phím chuẩn của loại điện thoại này có dạng ma trận chữ nhật gồm có 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 có một tín hiệu DTMF riêng mà được tổng hợp bởi hai tần số tương ứng với hàng và cột mà phím đó đang đứng Những tần số này đã được chọn lựa rất cẩn thận.

Ngày nay để tăng khả năng sử dụng của điện thoại người ta phát triển thêm một cột nữa cho bàn phím điện thoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4 như hình 3

2 Tiếp nhận âm hiệu DTMF:

Tần số DTMF được chọn kỹ để ở tổng đài có lẫn với những âm hiệu khác co

thể xuất hiện trên đường dây Bộ thu có những mạch lọc rất tốt chỉ để tiếp nhận

các tần số DTMF và có những mạch đo thời gian để đảm bảo âm hiệu xuất hiện trong thời gian ít nhất là 50ms trườc khi nhận lại âm hiệu DTMF.

1209Hz 1336Hz 1477Hz

697Hz

Hình 2 : Bàn phím chuẩn 12 phím DTMF 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz697Hz

Hình 3 : Bàn phím chuẩn 16 phím DTMF

* 0 #91 2

Sau khi được nối thông đến người gọi, bộ thu đã được tách ra khỏi đường dây

và thuê bao có thể dùng bằng nút ấn để chỉnh tín hiệu DTMF đến người bị gọi như

là mạch truyền đưa số liệu tốc độ thấp.

3 So sánh thời gian gửi số:

Gửi số bằng lưỡng âm đa tần DTMF nhanh hơn cách quay số rất nhiều về mặt nguyên tắt cũng như trên thực tế Với DTMF thời gian nhận được một chữ là 50ms

và thời gian nghỉ giữa hai số là 50ms, tổng cộng là 100ms cho mỗi số Giả sử gửi đi 10 số:

Với DTMF mất: 100 ms x 10 = 1s.

Với đĩa quay số : 5x10x100ms + 9x700ms = 11,3 s.

Ngoài ưu điểm sử dụng dễ dàng, nhẹ, DTMF giảm thời gian chiếm dụng bộ

thu số rất nhiều, giảm bởi số lượng bộ thu số dẫn tới giản giá thành tổng đài.

4 Yêu cầu đối với bộ phát âm hiệu DTMF

Để kết nối tốt đối với đường dây là:

- Điện áp nguồn nuôi một chiều (DC) và mạch vòng phải được giữ ở mức ổn

định dù máy ở xa hay ở gần tổng đài

- Aâm hiệu phải có mức điện ổn định.

- Bộ phát âm hiệu DTMF phải hòa hợp tổng trở tốt đối với đường dây.

Vấn đề nguồn nuôi đặt ra cho hai trường hợp đặc biệt: đường dây xa và đường dây gần Đường dây xa làm giảm dòng và điện áp đến máy để nuôi bộ tạo dao động, do đó máy này cần hoạt động ở điện áp thấp đến 3V Đối với đường dây gần, máy phải có khả năng nuốt bởi điện áp và dòng nếu tổng đài không có khả năng trang bị khả năng này.

III NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI ẤN PHÍM

PHẦN III THIẾT KẾ

CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

I SƠ ĐỒ KHỐI:

CHỐT DATA

RAM NHỚ

II CHỨC NĂNG CÁC KHỐI1 Khối CPU:

Là bộ não của hệ thống máy tính, nó 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 Nó là tập hợp các mạch logic thực hiện các hoạt động đem về các lệnh và thực thi các lệnh.

2 Khối EPROM :

Đây là khối lưu trữ chương trình hoạt động chính của khối CPU, nội dung không bị mất khi mất điện Chương trình phần mềm được nạp ở đây.

3 Khối RAM nhớ ngoài:

Lưu trữ tạm thời các thông số của cuộc gọi, cũng như khả năng thay đổi chương trình do người sử dụng lập Ram ngoài có thể được đọc hoặc ghi khi có 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 ngoài và EPROM.

5 Khối Giải Mã Địa Chỉ:

Khi có tín hiệu xung clock tác động về ngõ vào của xung clock Khi có tín hiệu từ CPU gởi về thì ngõ ra sẽ tác động cho hệ thống led 7 đoạn hoạt động.

6 Khối Thu DTMF:

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 dữ liệu.

7 Khối Khuếch Đại Công Suất:

Bao gồm các transistor dẫn bảo hòa khuếch đại công 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.

10 Khối Hiển Thị:

Hiển thị các thông 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.

III GIẢI THÍCH SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH:

- 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 có 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.

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY THEO

TỪNG KHỐI

I KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU):

Trong máy tính cước, khối CPU chính là trái tim của máy, nó tiếp nhận và xử lý tất cả các thông tin hoạt động của máy Vì vậy việc chọn một CPU có độ bền cao, khả năng làm việc ổn định, các thông số và linh liện kèm theo không quá khắc khe và phức tạp là một yêu cầu quan trọng trong việc thiết kế.

Ở máy tính cước, do chương trình thực hiện và các hoạt động tương đối không phức tạp nên ta chọn các vi xử lý 8 bit.

Trên thị trường hiện nay có các vi xử lý thường gặp:- Vi xử lý của hãng Intel: 8085, 8086, 8031, 8051- Vi xử lý của hãng Zilog: Z80

- Vi xử lý của hãng Motorola: 6802

Tất cả các vi xử lý trên đều là những họ vi xử lý đầu tiên và chúng có các chương trình phần mềm lập trình ứng dụng rất linh hoạt, bên cạnh đó các tài liệu kỹ thuật về chúng trên thị trường rất đầy đủ.

Căn cứ vào các yêu cầu về kỹ thuật cũng như tính kinh tế của máy tính cước ta chọn các vi xử lý dựa trên độ phức tạp của phần cứng hay chọn các vi xử lý sao cho số lượng thiết bị ngoại vi là ít nhất

Đặc điểm nổi bật của 8031 là mạch dao động được tích hợp sẵn bên trong, do đó chỉ cần gắn thạch anh cho phù hợp thì vi xử lý sẽ làm việc ổn định Trong khi đó Z80 thì mạch dao động không được tích hợp sẵn bên trong, do vậy việc gắn một mạch dao động bên ngoài có tần số cao để cho vi xử lý làm việc làm cho mạch thêm phức tạp và tần số làm việc cũng không ổn định.

Trong các chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp thấp (Assembly), các lệnh chuyển dời dữ liệu chiếm một vị trí quan trọng và các phép toán số học cũng như logic chỉ thực hiện trên các thanh ghi Vi điều khiển có một số lượng thanh ghi đáng kể và có Ram nội được địa chỉ hóa từng bit, đây là một điểm mạnh của họ vi điều khiển mà nhờ đó người lập trình có thể can thiệp vào từng bit của các port xuất nhập bằng một lệnh duy nhất, điều này rất khó đối với các vi xử lý khác vì phải thực hiện nhiều lệnh Do đó chương trình viết sẽ ngắn hơn và đơn giản hơn Hơn nữa 8031 có hai bộ Timers/Counters được dùng như một đồng hồ để đo các chu kỳ thời gian hoặc có thể hoạt động như bộ đếm.

Vì vậy, 8031 được chọn làm CPU của máy.

Khối điều khiển trung tâm có 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 sẳn 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 đó 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.

- Nhận biết cuộc gọi từ ngoài vào.

- Nhận biết tín hiệu đảo cực từ tổng đài hay tín hiệu không đảo cực để xử lý.• Nếu có đảo cực thì sẽ cho đếm tiền ngay khi được thông thoại.

• Nếu không có tín hiệu đảo cực thì CPU sẽ cho đếm tiền ngay khi vừa nhận tín hiệu khối giải mã xung từ bàn phím.

II KHỐI TẠO XUNG CK:

Trong máy tính cước, tất cả các hoạt động của mạch đều có 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 công việc được lập trình sẵn và người lập trình cũng dựa vào tần số xung này để viết chương trình trì hoãn của máy.

Do xung clock đóng một vai trò rất quan trọng nên mạch tạo xung phải đảm bảo các yêu cầu như phải có độ ổn định cao, sai số tần số xung phải nhỏ đồng thời tần số xung phải phù hợp với tần số của tất cả các linh kiện trong máy.

Vi điều khiển 8031 có bộ dao động nằm bên trong vi mạch, do đó độ ổn định về tần số của mạch coi như thỏa Mặc khác độ ổn định của mạch còn phụ thuộc vào thạch anh hay mạch dao động RC bên ngoài Do đó ta chọn thạch anh vì nó dao động với tần số chuẩn và làm cho mạch đơn giản.

Ngoài ra ở điều kiện lý tưởng tần số làm việc của CPU phải hoàn toàn tương thích với tốc độ truy xuất dữ liệu của bộ nhớ.

Ở vi điều khiển 8031 tần số làm việc tối đa lên đến 16 MHz, tốc độ truy xuất dữ liệu trung bình của bộ nhớ khoảng (120 - 300)ns tương ứng với (3,3 – 3,8)MHz.

Dựa vào các yếu tố trên và thêm vào đó là sự phổ biến trên thị trường, giá cả phù hợp, ta chọn thạch anh có tần số làm việc là 7,373 MHz Các tụ C1 , C2 dùng để ổn định tần số dao động của thạch anh.

X1 8031 X2C2

19C1

III KHỐI RAM – ROM

8031 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K bộ nhớ chương trình và 64K bộ nhớ dữ liệu ngoài Do đó có thể dùng thêm RAM và ROM.

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 không thể được ghi vào ROM mà dữ liệu chỉ có thể được đọc từ ROM Khi ROM được lập trình thì khi ngừng cấp nguồn các dữ liệu bên trong ROM không bị mất.

ROM có ba bus: bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus điều khiển.

Với bộ nhớ như trên bus địa chỉ có 4 đường, bus dữ liệu có 8 đường tức là từ dữ liệu có độ dài 8 bit Như vậy dung lượng bộ nhớ là 16 bytes.

Các loại bộ nhớ ROM:

- Programable ROM (PROM): chỉ được lập trình một lần, không thể nạp lại được vì mỗi bit nhớ của nó tương tự như một cầu chì khi đức thì không thể nối lại được.

- Erasable Programable ROM (EPROM): có thể lập trình lại được, cũng có thể xóa và lập trình lại nhiều lần Để xóa dữ liệu trong EPROM cần phải chiếu tia cực tím trực tiếp vào EPROM Để lập trình cho EPROM phải dùng mạch nạp EPROM.

Từ những đặc điểm như trên bộ nhớ EPROM phù hợp với máy tính cước này Có thể được xóa và lập trình lại nhiều lần để cập nhật lại giá cước điện thoại.

Vì bộ nhớ chương trình khá lớn nên EPROM được chọn sẽ là vi mạch 2764 có dung lượng nhớ 8 Kbytes.

Sơ đồ chân được kết nối như sau:

PGM Vpp Vcc

ADDRESSOUTPUT DATA