Chức năng các chân
Bảng 3.2. Chức năng các chân của MT8888
Chân Tên Mô tả
1 INT+ Chân vào không đảo của OPAMP
2 INT- Chân vào đảo của OPAMP
3 GS Chọn độ lợi cho bộ khuếch đại OPAMP
4 VRef Đầu ra điện áp tĩnh VDD/2 được dùng để cân bằng tĩnh ở hai đầu
5, 20 VSS , VD Điện áp cung cấp cho chíp
6,7 OSC1, OSC2 Đầu vào bộ dao động thạch anh 3.579 MHz
8 TONE Ngõ ra tone DTMF
9 R/ Chân để CPU điều khiển ghi data
10 CS Chân chọn chíp
11 RS0 Chân chọn thanh ghi
12 RD Chân để CPU điều khiển đọc data
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
một tone burst hợp lệ được phát hay nhận. Trong chế độ CP, ngõ ra chân này sẽ là một tín hiệu xung vng thể hiện tín hiệu ngõ vào. Ngõ vào tín hiệu phải nằm trong giới hạn băng thông của bộ lọc CP
14 17 D0 D3 Data Bus
18 ESt (Early Steering Output) cho ra mức 1 khi phát hiện một cặp Tone hợp lệ. Bất kỳ trạng thái nào khơng có tín hiệu hợp lệ đều cho ra mức logic 0.
19 St/GT (Steering Output/Guard Time Output 2 chiều). Một cặp điện áp lớn hơn VESt khi xuất hiện tại St làm cho thiết bị ghi nhận cặp Tone và cập nhật bộ chốt ngõ ra. Một điện áp nhỏ hơn VESt giải phóng thiết bị để thu một cặp Tone mới. Ngõ ra GT làm nhiệm vụ reset mạch định thời bên ngoài.
3.2.3. Bộ Thu - Phát DTMF
Bộ phát
Bộ phát DTMF trong MT8888 có khả năng tạo ra với tất cả 16 cặp Tone DTMF chuẩn với nhiễu tối thiểu và độ chính xác cao. Tất cả tần số này đều lấy từ dao động thạch anh 3.579Mhz mắc ngồi. Dạng sóng sin của từng Tone được tổng hợp số bằng cách sử dụng bộ phận chia hàng, cột và bộ biến đổi D/A. Các Tone hàng và cột được trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao. Chú ý rằng mã phát này tương ứng với mã nhận. Các Tone riêng lẻ được phân thành 2 nhóm là: nhóm thấp và nhóm cao. Theo tiêu chuẩn thì tỷ số biên độ của nhóm cao với nhóm thấp là 2dB để tránh suy hao tần số cao trên đường truyền.
Thời hằng của mỗi Tone bao gồm 32 thời đoạn giống nhau. Thời hằng của một Tone được điều khiển bằng cách thay đổi độ dài của các thời đoạn trên. Trong hoạt động ghi vào thanh ghi Transmit Data thì 4 bit data trên bus được chốt và biến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
đổi thành 2 trong 8 mã để sử dụng cho mạch chia hàng cột. Mã này được sử dụng để quyết định thời đoạn tần số của một Tone.
Bộ thu
Hai bộ lọc băng thông bậc 6 giúp tách các Tone trong các nhóm Tone LOW và HIGH. Đầu ra mỗi bộ lọc điện dung giúp nắn dạng tín hiệu trước khi qua bộ hạn biên. Việc hạn biên được đảm nhiệm bởi bộ so sánh có kèm theo bộ trễ để tránh chọn lầm tín hiệu mức thấp không mong muốn. Đầu ra của bộ so sánh cho ta các dao động có mức logic tại tần số DTMF thu được.
Tiếp theo phần lọc là bộ giải mã sử dụng kỹ thuật đếm số để kiểm tra tần số của các Tone thu được và bảo đảm chúng tương ứng với các tần số DTMF chuẩn. Một kỹ thuật lấy trung bình phức giúp loại trừ các Tone giả tạo thành do tiếng nói, trong khi vẫn đảm bảo một phần biến động cho Tone thu do bị lệch. Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai Tone đúng thì đầu ra chân ESt sẽ lên mức Active. Lúc khơng nhận được tín hiệu Tone thì chân ESt sẽ lên mức Inactive. Sau khi nhận đúng cặp tone thì bộ giải mã chuyển đổi ra số nhị phân tương ứng đưa vào thanh ghi Receive Data.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Burst mode
Một ứng dụng điện thoại bất kỳ đều địi hỏi tín hiệu DTMF được tạo ra với một thời hằng hoặc được quy định bởi một ứng dụng đó hoặc bởi hệ thống chuyển mạch hiện có. Thời hằng DTMF chuẩn có thể được tạo ra bằng cách sử dụng Burst mode. Bộ phát có khả năng tổng hợp các Tone có khoảng tắt/mở trong thời gian định trước. Thời gian này là 51ms ± 1ms và là chuẩn cho bộ quay số tự động và tổng đài. Sau khi khoảng tắt mở Tone đã được phát đi, 1 bit tương ứng sẽ được lập trong thanh ghi trạng thái để biểu thị rằng bộ phát đã sẵn sàng cho data kế. Thời hằng 51ms ± 1ms đóng/mở Tone có được khi ta chọn mode DTMF. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tuy nhiên khi CP mode (Call Progress Mode) được chọn thì một thời hằng đóng ngắt thứ 2 là 102ms ± 2ms sẽ được sử dụng. Khoảng thời hằng dài hơn này sẽ hữu ích khi thời gian xuất hiện Tone là 51ms.
Chú ý rằng CP mode và Burst mode cùng được chọn thì MT8888 chỉ hoạt động ở chế độ phát mà thơi.
Trong một ứng dụng nào đó khi ta cần một khoảng thời gian đóng ngắt khác (khơng theo chuẩn) thì phải dùng vịng lặp phần mềm hay một bộ định bên ngồi và tắt chế độ Burst mode. Chíp MT8888 khi được khởi động sẽ mặc nhiên chọn chế độ DTMF mode và Burst mode đồng thời.
3.2.4. Kết nối giao tiếp với vi xử lý 3.2.4.1. Mô tả chung 3.2.4.1. Mô tả chung
MT8888 sử dụng một bộ giao tiếp vi xử lý cho phép điều khiển một cách chính xác với chức năng thu và phát. Có tổng cộng 5 thanh ghi chia làm 3 loại. Thanh ghi dữ liệu thu/phát, thanh ghi điều khiển thu/phát và thanh ghi trạng thái. Có 2 thanh ghi dữ liệu: Thanh ghi Transmit Data chứa mã xuất ra của cặp Tone được phát đi, đây là thanh ghi chỉ ghi. Thanh ghi Receive Data Register chứa mã nhị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
phân của kí tự vừa nhận được, chỉ có thể đọc giá trị này. Chú ý mã này chỉ có ý nghĩa khi có dấu hiệu nhận được một kí tự (ngắt). Thanh ghi Control Register A, B là hai thanh ghi dùng để định chế độ của MT8888, chúng là các thanh ghi chỉ ghi. Thanh ghi Status Register đúng như tên của nó, thanh ghi này cho biết trạng thái của IC, đây là thanh ghi chỉ đọc.
Điều khiển thu phát Tone được đảm nhận bởi 2 thanh ghi Control Register A và Control Register B (CRA và CRB) có cùng một địa chỉ. Muốn ghi vào thanh ghi CRB thì trước đó phải có SET 1 bit tương ứng ở CRA. Chu kỳ ghi kế tiếp vào cùng địa chỉ với CRA sẽ cho phép truy cập tới CRB và chu kỳ ghi kế tiếp nữa sẽ trở lại CRA. Khi cấp điện mạch điện reset nội sẽ xóa các thanh ghi điều khiển. Tuy vậy, để ngăn ngừa thì chương trình phần mềm nên có một dịng lệnh để kích khởi các thanh ghi này. Giả sử rằng thanh ghi phát rỗng sau khi reset. Chân IRQ/CP có thể được lập trình sao cho nó có thể cung cấp tín hiệu yêu cầu ngắt sau khi nhận xung DTMF hợp lệ hay khi bộ phát đã sẵn sàng cho data kế tiếp (chỉ trong Burst mode). Chân
IRQ/CP là ngõ ra cực máng hở và vì thế cần có một điện trở kéo lên.
3.2.4.2. Cách truy cập thanh ghi
Bảng 3.4. Cách truy cập thanh ghi
RS0 Chức năng
0 0 1 Ghi vào thanh ghi data phát.
0 1 0 Đọc thanh ghi data nhận
1 0 1 Ghi vào thanh ghi điều khiển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.4.3. Các thanh ghi
Thanh ghi điều khiển CRA
Bảng 3.5. Thanh ghi điều khiển CRA
b3 b2 b1 b0 REGISTER SELECT INTERRUPT ENABLE CP/ MODE TONE OUT
Thanh ghi điều khiển CRB
Bảng 3.6. Thanh ghi điều khiển CRB
b3 b2 b1 b0 COLUMN/ TONE SINGLE/ TONE TEST MODE MODE
Thanh ghi trạng thái
Bảng 3.7. Thanh ghi trạng thái
Bit Tên Cờ trạng thái lập (mức 1) Cờ trạng thái xóa (mức 0)
b0 IRQ Ngắt xuất hiện khi b1 hoặc b2 đã được lập.
Ngắt chưa kích hoạt, bị xóa sau khi thanh ghi trạng thái đã được đọc. b1 Thanh ghi phát rỗng (chỉ trong BURST MODE). Thời hằng ngắt Tone đã kết thúc và bộ phát đang chờ dữ liệu kế tiếp.
Bị xóa sau khi thanh ghi trạng thái được đọc hay khi chọn Non-Burst Mode.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhận dữ liệu đầy.
trong thanh ghi nhận dữ liệu . trạng thái được đọc.
b3 Delay steering.
Được lập khi phát hiện thấy không xuất hiện sự không hợp lệ của tín hiệu DTMF.
Bị xóa sau khi phát hiện một tín hiệu DTMF hợp lệ.
3.3. Thiết kế mạch các khối chức năng
3.3.1. Mạch phát hiện tín hiệu chng, kết nối th bao 3.3.1.1. Sơ đồ nguyên lý INPUTENABLE RING DETECT BR2 W01G C5 470n C6 2200u R3 2k2 D3 1N4742A BR3 W01G R14 18k C10 33p Q1 BC184 R15 10k C11 150n R16 100k RL5 G5CLE-1-DC5 D15 1N4007 D16 LED-RED R17 330r PWR_RL D18 1N4733A D19 1N4733A SW1 SW -DPDT-MOM R4 1k A K C E 1 2 4 3 U2 PC817 R5 10k 1 2 3 4 5 6 LINE Line R19 330R R20 330R
Hình 3.5. Sơ đồ ngun lý khối phát hiện tín hiệu chng và kết nối thuê bao
3.3.1.2. Nguyên lý hoạt động
Khối phát hiện tín hiệu chng:
Khi tổng đài cấp tín hiệu chng cho thuê bao theo từng hồi, thời gian xuất hiện khoảng 2 giây, khoảng cách giữa các hồi khoảng 4 giây (2s có, 4s khơng). Tín hiệu chng là sóng hình sin tần số f = 25Hz, biên độ điện áp khoảng VPP =75V (tuỳ từng loại tổng đài).
Tín hiệu chuông đi qua tụ C5, đến cầu chỉnh lưu để lấy ra điện áp một chiều. Điện áp này có biên độ khá lớn nên qua cầu phân áp điện trở R3, R4 với mục đích hạ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
áp. Sau khi đi qua bộ phân áp, điện áp tín hiệu chng được lọc phẳng bởi tụ C6. Điện áp tín hiệu chng qua D3 thực hiện ổn áp 5V qua R4 phân cực cho diode quang kích vào transistor quang làm cho transistor quang dẫn bão hoà, tại cực C transistor quang có mức thấp đưa tới cổng P3.1 của chip vi điều khiển. Chíp vi điều khiển nhận dạng tín hiệu chng thơng qua sự thay đổi mức điện áp ở chân P3.1 và thực hiện thao tác đóng tải giả (nhấc máy) sẵn sàng nhận lệnh từ nguời sử dụng. Khi có tín hiệu chng, mạch này cho ra mức logic 0 và ngược lại (khi khơng có tín hiệu chng) thì cho ra mức logic 1.
Khối kết nối thuê bao:
Tổng đài nhận biết trạng thái thuê bao dựa vào tổng trở của thuê bao. Khi gác máy thì tổng trở vơ cùng lớn khơng có dịng chạy qua. Khi thuê bao nhấc máy tổng trở giảm còn khoảng 600Ω dòng chạy qua khoảng 20mA, tổng đài sẽ nhận biết trạng thái này. Và mạch tải giả đóng vai trị như một th bao. Khi có tín hiệu đóng tải giả thì mạch sẽ tạo ra tổng trở khoảng 600Ω tương đương thuê bao nhấc máy để tổng đài nhận biết và cho phép thực hiện thao tác tiếp theo.
Khi chíp vi điều khiển nhận được bốn hồi tín hiệu chng từ tổng đài gửi tới, chíp vi điều khiển sẽ thực hiện thao tác nhấc máy bằng cách đóng tải giả, sẵn sàng cho việc thơng thoại. Q trình điều khiển như sau:
Chân P2.7 của chíp vi điều khiển sẽ từ mức logic 1 chuyển sang mức logic 0. Relay RL5 sẽ đóng tiếp điểm kết nối tải giả, như vậy hệ thống đã thông thoại kết nối thiết bị với người điều khiển. Khối tạo trở kháng giống như 1 thuê bao khi nhấc máy gồm bao gồm: R14, R15, C10, Q1, R19, R20.
3.3.2. Khối thu tín hiệu DTMF 3.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý 3.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ IRQ RD RS0 CS RW Q3 Q2 Q1 Q0 TONEOUT TONEIN IN+ 1 IN- 2 GS 3 Vref 4 Vss 5 OSC1 6 OSC2 7 TONE 8 R/W 9 CS 10 RS0 11 RD 12 IRQ/CP 13 D0 14 D1 15 D2 16 D3 17 ESt 18 St/GT 19 VDD 20 U5 MT8888 X2 CRYSTAL R25 10k C12 33p C13 33p R26 1k R27 1k C14 33p R28 1k
Hình 3.6. Sơ đồ ngun lí khối thu tín hiệu DTMF
3.3.2.2. Nguyên lý hoạt động
Chíp thu phát tín hiệu DTMF MT8888 hoạt động dưới sự điều khiển của chíp vi điều khiển AT89S52.
Nguyên lý nhận tín hiệu DTMF:
Các tín hiệu tone DTMF được truyền trên đường dây điện thoại qua tụ lọc C14 đưa vào ngõ vào bộ khuếch đại Opamp bên trong MT8888. Khi tín hiệu được đưa vào MT8888, nó sẽ được lọc và chia thành hai nhóm bởi bộ lọc thơng dãy bậc 6 bên trong MT8888. Một nhóm có tần số thấp và một nhóm có tần số cao. Nhóm thứ nhất có tần số từ 697Hz đến 941Hz và nhóm thứ hai có tần số từ 1209Hz đến 1633Hz. Hai nhóm tín hiệu này được biến đổi thành xung vng. Xung này được xác định tần số và kiểm tra chúng có tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay khơng nhờ thuật tốn trung bình phức hợp. Sau khi lọc được cặp Tone thích hợp (một thấp một cao) đồng thời chuyển thành mã nhị phân 4 bit, thì MT8888 được lệnh từ vi điều khiển sẵn sàng xuất ra các cổng D0 D3 để gửi tới vi điều khiển, MT8888 lại tiếp tục dị tìm cặp Tone mới.
Như vậy, khi xuất hiện một cặp tần số Tone trên đường Line thì tại đầu ra của MT8888 là các chân D0, D1, D2, D3 (chân 14 tới chân 17) sẽ xuất hiện dạng số nhị phân 4 bit tương ứng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.3.3. Khối điều khiển thiết bị 3.3.3.1. Sơ đồ nguyên lý 3.3.3.1. Sơ đồ nguyên lý rl1 rl2 G ND BT_RL1 BT_RL2 RL1 D4 1N4007 D5 LED-RED R7 330r 1 2 J1 RL2 D6 1N4007 D7 LED-RED R8 330r 1 2 J2 PWR_RL PWR_RL BT2 sW BT3 sW C77 33p C78 33p
Hình 3.7. Sơ đồ ngun lí khối điều khiển thiết bị
3.3.3.2. Nguyên lý hoạt động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mạch có chức năng nhận tín hiệu từ người điều khiển để đóng hoặc mở thiết bị. Có hai cách để điều khiển thiết bị:
Người điều khiển gọi đến số thuê bao điện thoại có lắp thiết bị. Sau khi nhập mã truy nhập hệ thống người điều khiển có thể điều khiển thiết bị bật hoặc tắt bằng cách nhấn các phím điều khiển trên bàn phím điện thoại.
Người điều khiển có thể điều khiển thiết bị trực tiếp trên mạch bằng cách sử dụng các nút điều khiển BT2 hoặc BT3.
Với hai cách có thể điều khiển thiết bị như vậy sẽ đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong những trường hợp có sự cố xẩy ra. Người điều khiển có thể nhanh chóng ngắt nguồn điện cấp cho các thiết bị tránh một cách nhanh chóng nhất.
3.3.4. Khối phát hiện và cảnh báo sự cố 3.3.4.1. Sơ đồ nguyên lý 3.3.4.1. Sơ đồ nguyên lý ALARM R51 1k Q3 BC184 R52 10k R53 10k A K C E 1 2 3 4 J9 ITR9608-F
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ kick speak VCC GND 1 2 3 J8 SIL-100-03 1 2 3 J88 SIL-100-03 R 4 DC 7 Q 3 G N D 1 V C C 8 TR 2 TH 6 CV 5 U7 NE555 C23 103p R9 10k R10 56k C24 103p 3 2 1 Q2 C1815 R18 330 1 2 J10 TBLOCK-I2-Coichip C251uF
Hình 3.9. Khối cảnh báo sự cố xẩy ra
3.3.4.2. Nguyên lý hoạt động
Khi có một sự cố xẩy ra với các thiết bị, cảm biến báo sự cố sẽ phát tín hiệu cảnh báo về bộ điều khiển chính. Bộ vi điều khiển chính sẽ thực hiện việc phát thông báo cho người xung quanh biết về trạng thái của hệ thống bằng tín hiệu đèn và cịi. Người điều khiển sẽ can thiệp vào hệ thống đảm bảo an toàn cho hệ thống.