Trước khi thu nhận một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của tín hiệu cĩ đúng khơng. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC mắc ngồi.
Khi chân EST lên high (mức logic cao) làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà chân EST vẩn cịn high trong một thời đọan hợp lệ thì Vc tiến mức ngưỡng VTST của logic Steering để nhận một cặp tone. Điện thế VC chính là điện thế ngõ vào ST/GT, do đĩ ngõ vào ST/GT cĩ điện thế lớn hơn mức ngưỡng VTST, điều này làm cho cặp tone được ghi nhận và 4 bit dữ liệu tương ứng được đưa vào ngõ ra của bộ chốt. Lúc đĩ chân EST cùng với chân ST/GT vẫn tiếp tục ở mức cao. Cuối cùng sau một thời gian trễ ngắn cho phép việc chốt dữ liệu thực hiện xong thì chân STD của mạch Steering lên mức logic cao báo hiệu rằng cặp tone đã được ghi nhận.
Dữ liệu thu được sẽ đi ra 2 chiều (data bus) khi mạch Steering được đọc. Mạch Steering lại họat động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừng giữa hai số quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua các tín hiệu quá ngắn khơng hợp lệ lại vừa chấp nhận các khỏang ngắt quá nhỏ khơng thể coi dừng giữa các số. Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng steering bằng mạch ngịai cho phép người thiết kế điều chỉnh họat động cho phù hợp với các địi hỏi khác nhau của ứng dụng.
• Điều chỉnh thời gian bảo vệ:
Thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính xác là: Tpec = tDD+ tGTP
• tDD: thời gian từ khi cĩ cặp tone ổn định cho đến khi chân EST lên mức logic cao, thời gian này là thời gian dị được cặp tone cố định.
• tGTP: thời gian bảo vệ bảo đảm sự cĩ mặt của cặp tone. • tpec: thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện.
• thời gian tối thiểu của sự xuất hiện giữa 2 cặp tone là : tID = tDA +tGTA • tDA: thời gian dị được sự mất cặp tone.
• tGTA: thời gian bảo vệ cho việc xác định cặp tone bị mất. • tID: thời gian xuất hiện tối thiểu giữa 2 cặp tone.
• Mạch clock DTMF:
Mạch clock bên trong được sử dụng cĩ tần số cộng hưởng là 3,579545 MHZ. Một nhĩm IC MT8870 cĩ thể được nối với nhau dùng chung một dao động thạch anh.
1.3.6 Giới thiệu IC thu và phát tiếng nĩi
Giới thiệu IC ISD 1420
ISD 14XX là IC thu phát ngữ âm thời gian thu và phát ngữ âm phụ thuộc vào 2 số cuối nếu là ISD 1416 thì thời gian thu là 16s, cịn ISD 1420 thì thời gian thu phát là 20s. Đặc điểm nổi bật của IC này là dùng kỹ thuật lưu trữ trực tiếp tín hiệu tương tự tất cả các mạch cần thiết cho tín hiệu tương tự như mạch khuếch đại, các mạch điều khiển số.... đều được chứa trong IC.
ISD 1420 khơng dùng các bộ ADC và DAC mà thay vào đĩ là kỹ thuật CMOS EPROM cơng suất thấp và chứa dữ liệu lấy mẫu như một mức tương tự trong mỗi ơ nhớ. Như vậy mỗi mẫu dữ liệu chỉ cần duy nhất một ơ nhớ trong EPROM. Do sử dụng EPROM nên cĩ thể đọc ghi dữ liệu dễ dàng và chất lượng tín hiệu đạt được rất cao. Mặt khác dữ liệu ghi vào trong ROM thì khơng mất đi khi mất nguồn diện cung cấp.
Hình 1.20: Sơ đồ chân của IC ISD 1420
- Chân 1.2.3.4.5.6.9.10 (A0 – A7): là địa chỉ ngõ vào
- Chân 27 : là đầu ghi âm REC ở mức cao thì ghi âm, REC xuống mức thấp ngừng ghi âm.
- Chân 24: (PLAYER) là đầu kích phát âm ở sườn lên.
- Chân 23: (PLAYL) kích mức điện phát âm, từ mức điện thấp biến thành mức điện cao thì IC bắt đầu phát âm.
- Chân 17: là đầu vào MICRO, bên trong được nối với bộ tiền khuếch đại, micro nối ngồi nên thơng qua các tụ điện nối tiếp ghép với nĩ.
- Chân 18: là đầu vào gốc chuẩn MICRO REF, đây là đầu vào chiều ngược của bộ tiền khuếch đại.
- Chân 19: là chân điều khiển độ lợi AGC. - Chân 14 và 15: là 2 đầu ra loa SP+, SP-. Đầu ra này cĩ thể kích các loa trên 8.
- Chân 25: là chân TEST, chân này nên nối đất. - Chân 26: là xung nhịp đồng hố XCLK.
Đặc tính kĩ thuật
- Vi mạch đơn thu/ phát tiếng nĩi sử dụng dễ dàng
- Chất lượng cải tạo âm thanh tiếng nĩi một cách tự nhiên
- Cĩ thể điều khiển bằng máy tính hoặc chuyển mạch thơng thường chế độ phát cĩ thể kích thích bằng mức hay cạnh
- Lưu trữ được 20 giây âm thanh
- Lưu trữ thơng tin khơng cần nguồn nuơi
- Cĩ thể đánh dấu tồn bộ vùng nhớ để xử lí nhiều thơng điệp - Mạch taọ xung clock cĩ sẵn bên trong chíp
- Cĩ sẵn AGC
- Nguồn đơn cung cấp điện áp là +5V - Tốc độ lấy mẫu input là 3.4 KHz - Băng thơng 3.4 KHz
Mơ tả
ISD 1420 cung cấp giải pháp thu phát âm thanh chất lượng, cĩ bộ tiền khuếch đaị Microphone, mạch AGC, mạch lọc tinh chế tinh chế tín hiệu và mạch khuếch đại tín hiệu ra loa. Thêm vào đĩ các mạch ISD 1420 hồn tồn tương thích với các bộ vi xử lí và bộ vi điều khiển, cho phép thực hiện các tác vụ đánh địa chỉ và phát thơng điệp phức tạp.
Các thơng báo sau khi thu được lưu vaị bộ nhớ, khơng bay hơi trên các mạch khiến cho việc lưu trữ các thơng báo khơng cần dến nguồn nuơi liên tục. Bộ nhớ đa cấp cuả ISD 1420 cho phép tái tạo âm thanh tự nhiên trên cùng 1 vi mạch.
Cơng nghệ lưu tữ đa mức ISD 1420 đạt được phương pháp lưu trữ cĩ mật độ cao gấp 8 lần, so với bộ nhớ số phức tạp, mạch tích hợp ISD 1420 chứa tất cả các chất năng cần thiết cho cơng việc thu và phát tiếng nĩi cĩ chất lượng cao. Bộ khuếch đại khử nhiểu microphone và các mạch điều chỉnh độ lợi (AGC) cho phép thu được các âm thanh chất lượng lớn hay nhỏ.
ISD1420 điều khiển loa qua các ngõ suất vi sai. Điều này làm tăng biên độ lên 4 lần và do đĩ khơng cần dùng tụ hay mạch khuếch đại ngõ xuất.
ISD 1420 cĩ dãy ơ nhớ chia thành 160 đoạn (segments). Các địa chỉ A0÷A7 cho phép truy cặp đến từng đoạn. Do đĩ dễ dàng định vị thơng báo. Khả năng định vị này cho phép tuy xuất đến từng đoạn của dãy tín hiệu analog được chứa.
Nguyên lí hoạt động
Tín hiệu từ microphone được kết nối điện dung với đầu vào bộ tiền khuyến đại. Bộ tiền khuếch đaị được chỉnh tự đơng bằng mạch AGC mạch này sẻ điều chỉnh bộ tiền khuếch đaị tương ứng với độ lớn của tín hiệu vào và tần số này cịn điều khiển bộ lọc để khử nhiểu và các tín hiệu khơng mong muốn nằm ngồi băng thơng.
Tín hiệu analog sau khi được điều khiển khuyến đại và lọc sẽ được đưa qua bộ truyền nhận (analog transceiver) ở chế độ thu, ngõ vào chế độ phát, nĩ lấy ngõ vào từ dãy bộ nhớ analog và gửi đến ngõ xuất cuả bộ loc.
Mạch định thì bên trong (timingcircuit internal) của ISD 1420 đồng bộ hoạt động của dãy bộ nhớ analog và bộ tryền nhận analog đồng thời sinh ra xung clock lấy mẫu. Tín hiệu âm thanh được lấy mẫu xung naỳ ở tần số 8 Khz (đủ cho băng thơng tiếng nĩ 3.4 Khz) và được chứa trong các ơ nhớ như một điện áp. Trong lúc phát các ơ nhớ được lấy mẫu và gởi ra các ngõ xuất cĩ bộ lọc thơng qua bộ truyền nhận analog. Tín hiệu hiệu sau khi nhận đuợc gởi tới bộ dồn kênh analog nĩ sẽ chọn một trong hai đầu ra để điều khiển bộ khuếch đại cơng suất. Ở chế độ phát các tín hiệu được lưu trữ sẽ chọn lọc khuếch đaị và đưa ra loa. Khi khơng ở chế độ thu cũng như phát bộ dồn kênh sẽ chọn một ngõ vào hỗ trợ là nguồn tín hiệu điều này cho phép ta lợi dụng bộ khuếch đaị khi ISD 1420 ở trạng thái nghỉ.
Bất cứ khi nào ISD1420 bị tàn phá (quá 20s thu/ phát) bộ điếm điạ chỉ ở mức đếm tối đa của nĩ (9FH) và sinh ra xung EOM (End of message). Ngõ CE tích cực sẻ khơng khởi động lại thiết bị cho đến khi PD thu xong một chu kì cao thấp.
Chú ý: khi thu đa thơng báo việc kết thúc một thơng báo thực hiện bằng cách cấm CE trong khi giữ ở mức thấp. Điều dĩ sẽ ngăn cản bộ đếm địa chỉ reset về zero lúc bắt đầu thơng báo tiếp theo Khi EOM phát ra xung Low khi bị tràn thì PD cũng lên mức High để reset con trỏ địa chỉ về đầu vùng nhớ lưu trữ âm thanh.
CE: Chip Enable Input – ngỏ nhập cho phép hoạt động. Sau một thời gian SetUp (300ms) địa chỉ các ngõ thu /phát sẽ được cài đặt xuống của xung này. Khi chân này ở mức cao thì IC này bị cấm và ngõ vào hỗ trợ sẽ được chọn như một ngõ nhập cho bộ khuếch đại cơng suất ra.
Chú ý: Khi thu phát thì phải đưa CE xuống mức thấp cá ngõ nhập địa chỉ và ngõ nhập thu phát được cài ở cạnh xuống của CE khi CE ở mức cao thì mạch khơng hoạt động.
P/R: (Playback/Record)là ngõ nhập thu phát trạng thái của ngõ vào này sẽ được cài ở cạnh xuống CE (song song với các ngõ vào địa chỉ A0 –A7).
• Khi P/R = 1 thì chọn chu kỳ phát
• Khi P/R = 0 thì chọn chu kỳ thu
Đoạn thơng báo thu phát sẽ bắt đầu địa chỉ đã được cài đặt khi CE xuống mức thấp và kết thúc khi cĩ xung ở chân EOM. Bit EOM sẽ được tự động chèn vào khi đang thu lúc vùng lưu trữ đầy hoặc khi hoạt động thu kết thúc do PD lên cao hoặc CE lên cao
Nếu cĩ đa thơng báo được thu thì các xung thấp của các thơng báo được lưu trữ và phát liên tục.
EOM (End of message output): Ngõ xuất báo hiệu hết thơng điệp. Cuối mỗi thơng điệp trong bộ nhớ được tự động chèn vào một dấu EOM và dấu này tồn tại ở đĩ cho đến lúc bị ghi đè lên một chu kỳ phát lại. Ngõ xuất sẽ xuất ra xung low trong một thời gian cĩ độ rộng xung tối thiểu là 125ms tại cuối mỗi thơng điệp hoặc tràn bộ nhớ. Nếu nguồn cung cấp dưới 3,5V thì EOM sẽ đi xuống và đặt IC ở chế độ phát điều này ngăn ngừa mạch thu khi điều kiện năng lượng khơng đạt.
MIC (Microphone Input): Ngõ nhập microphone, chân này được nối qua cả tụ điện và điện trở do nhà sản xuất đưa ra. Loại Electret Microphone chất lượng tốt hơn cả trở kháng của nĩ khoảng 1K độ nhạy 64 dB đáp ứng tần số từ 50Hz - 80Hz . Nếu tỉ số nhiễu S/N lớn hơn 4 dB thì ngõ nhập Mic này chuyển tín hiệu đến bộ khuếch đại từ 15dB – 24dB
AGC(Automatic Gain Control): Ngõ nhập tự động điều chỉnh độ lợi một cách linh hoạt cho độ lợi của bộ khuếch đại nhằm cân bằng với nhiều ngõ nhập khác nhau của microphone. Điện áp đỉnh xuất ra ở bộ tiền khuếch đại sẽ được phát hiện và nạp vào tụ diện bên ngồi. Thời gian nạp của tụ đến một mức nào đĩ mà nĩ sẽ bắt đầu giảm độ lợi của bộ tiền khuếch đại.Thời gian nghỉ của AGC được xác định bằng một điện trở mắc song song với tụ điện này. Tĩm lại ngõ nhập ACG cho phép thu lại các âm thanh cĩ cường độ biến đổi.
ANAOUT (Analog Output): Ngõ xuất tương tự chân này là là ngõ của bộ tiền khuếch đại cấp cho người sử dụng. Độ lợ tối đa khoảng 24dB đối với các mức tín hiệu nhỏ.
ANAIN (Analog Input): Ngõ nạp tương tự chân này cĩ 2 vai trị:
Chân ANAOUT của tiền khuếch đại cĩ thể được nối ANAIN qua một tụ điện bên ngồi nếu thu qua đường microphone. Ở chân này cĩ thể cho phép cắt bổ sung tần số thấp cuối băng thơng.
Chân này cĩ thể dùng để nhập các tín hiệu tương tự khác nhau ngồi tín hiệu từ microphone.
XCLK (External Clock Intput): Ngõ nhập xung từ bên ngồi SP+ /SP-: ngõ xuất ra loa dạng vi sai cĩ thể xuất ra loa cĩ trở kháng lên đến 160 cơng suất tối đa giữa 2 chân này là 50mW khơng cần thêm tụ điện. Tuy nhiên thiết bị cĩ thể dùng ngõ xuất đơn thì phải dùng thêm tụ điện AC và cơng suất bị suy hao khoảng 12mW. Sơ đồ thu phat thơng báo:
Hình 1.21: Sơ đồ thu phát thơng báo
Chỉ cần mắc các linh kiện theo đúng sơ đồ trên là cĩ thể thu phát một thơng báo các chỉ số của linh kiện là do nhà sản xuất đưa ra.
Để thu một thơng báo:
Đầu tiên đặt địa chỉ của thơng báo cần thu sau đĩ ấn cơng tắc S3 để thu. Ta cĩ thể bằng cách nĩi vào microphone hoặc sử dụng băng tape recorder. Muốn chấm dứt thu thì nhả cơng tắc S3 muốn thu một đoạn khác thì làm tương tự nhưng phải thay đổi địa chỉ. Khi thu thì chân RECLED tích cực và LED sẽ sáng.
Hình 1.22: Giản đồ thu một thơng báo
Để phát một thơng báo:
Đầu tiên đặt địa chỉ của thơng báo cần phát sau đĩ ấn cơng tắc S1 hoặc S2. Nếu ấn cơng tắc S1 thì phải giữ, cịn ấn cơng tắc S2 thì khơng cần giữ. Đây chính là
sự khác nhau giữa chân PLAYL và chân PLAYE khi phát hết một thơng báo thì chân RECLED sẽ xuất ra một xung kích cạnh xuống làm cho LED sáng lên rồi tắt.