IC giải mã 7447 :
IC này dùng để điều khiển việc hiển thị LED 7 đoạn theo mã BCD . Bên trong IC là các cổng NAND , các bộ đệm ngõ vào , và 7 cổng chuyển đổi AND- OR . 7 cổng NAND kết hợp với một bộ lái để tạo ra mã BCD cho việc giải mã 7 cổng chuyển đổi AND-OR . Ngồi ra cịn cĩ thêm 3 cổng đệm ngõ vào dùng cho việc thử đèn , ngõ vào xĩa/ngõ ra xĩa dợn sĩng và ngõ vào xĩa dợn sĩng . IC này chỉ dành cho việc giải mã BCD , nếu khơng phải thì khơng giải mã và số sẽ hiển thị khơng đúng .
Dưới đây là sơ đồ chân của IC này :
Bảng mã hệ thống giữa ngõ vào và ngõ ra
Số thập
phân LT RBI D C B A BI/RBO a b c d e f g
0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 X 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 3 1 X 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 4 1 X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 5 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 6 1 X 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 7 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 8 1 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 9 1 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 4.7. IC 4051: Khảo sát IC 4051:
← Khi dồn kênh dữ liệu vào chân COM OUT/IN, ra ở 3 kênh CHANNEL I/O từ 0
đến 7. Ngược lại, khi tách kênh thì dữ liệu song song vào các chân CHANNEL I/O 0 đến 7 và ra ở chân COM OUT/IN;
← 3 ngõ chọn là A, B, C.
← Chân INH (inhibit) cho phép dữ liệu được phép truyền ra.
Hình 4.19: Chân ra 4051 Cấu trúc logic mạch khá phức tạp như hình dưới đây: Hình 4.20: Cấu trúc mạch của 4051 4.8. IC 7805 : IC ổn áp 5V:
Với những mạch điện khơng địi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các
loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805.
Sơ đồ phía dưới IC 7805 cĩ 3 chân:
• Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)
• Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên) Hình 4 – 12: IC7805
• Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)
Ngõ ra OUT luơn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. Mạch này dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các loại IC thường hoạt động ở điện áp này). Nếu nguồn điện cĩ sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ cĩ IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V khơng đổi.
Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch. Vì lí do đĩ một diode cầu được lắp thêm vào mạch, diode
cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp cho mạch theo một chiều duy nhất, và nguời dùng cũng khơng cần quan tâm đến cực tính của nguồn khi nối vào ngõ IN nữa. Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5V đến 2V Tụ điện đĩng vai trị ổn định và chống nhiễu cho nguồn. (cĩ thể bỏ hai tụ điện nếu mạch điện khơng địi hỏi).
4.8.1 Kiến thức cơ bản:
Dịng cực đại cĩ thể duy trì 1A. Dịng đỉnh 2.2A.
Cơng suất tiêu tán cực đại nếu khơng dùng tản nhiệt: 2W. Cơng suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
+Vậy Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy.
+Thực tế ta nên chỉ dùng cơng suất tiêu tán =1/2 giá trị trên. Các giá trị cũng khơng nên dùng gần giá trị max của các thơng số trên. Tốt nhất nên dùng <=2/3 max. Hơn nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C. +Ta nên hạn chế áp lối vào 7805 để giảm cơng suất tiêu tán trên tản nhiệt. Nếu ai đĩ nĩi 7805 dùng tốt ở 500ma thì cĩ thể sai vì nĩ cịn phụ thuộc vào áp rơi trên nĩ.
4.8.2 Một số điểm lưu ý khác:
+Thực tế áp lối ra cĩ thể đạt giá trị nào đĩ trong khoảng 4.8--5.2 V. Nên nếu đo được áp là 4.85V thì khơng vội kết luận là IC bị hỏng.
+Độ trơi nhiệt của 7805 xấp xỉ: 1mv/1 độ C. Nĩ cĩ hệ số trơi nhiệt âm, nên nhiệt độ tăng, điện áp ra sẽ giảm.
Ví dụ: nếu ở 25 độ C, điện áp lối ra là 4.98V, thì rất cĩ thể tại 65 độ, ta đo được thế lỗi ra cỡ: 4.94 độ C.
CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
5.1. Sơ đồ khối hệ thống:
Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ thống 5.2. Chức năng của từng khối:
5.2.1. Khối xử lý trung tâm (CPU):
Chức năng của khối này là điều khiển tồn bộ hoạt động của hệ thống.
5.2.2. Khối giải mã DTMF:
Chức năng của phần phát này là nhận dạng dữ liệu nhị phân 4 bit từ khối xử lý trung tâm và biến đổi thành các cặp tần số DTMF tương ứng phát lên đường truyền line điện thoại.
5.2.3. Khối phát thơng báo:
TIP KHỐI HIỂN THỊ KHỐI CẢM BIẾN CHUONG KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM PIC 16F887A (CPU) RING KHỐI GIẢI MÃ BÀN PHÍM KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO
KHỐI KHUYẾCH ĐẠI KHỐI CẢM BIẾN NHIỆT KHỐI PHÁT THƠNG BÁO KHỐI GIẢI MÃ DTMF
Chức năng của khối này là phát câu thơng báo đã thu sẵn, nhằm giúp người ở một nơi khác cĩ thể nghe qua điện thoại. Khối này sử dụng họ IC chuyên dùng ISD 1420.
5.2.4. Khối kết nối thuê bao:
Khối này cĩ chức năng là cầu nối giữa hệ thống và tổng đài điện thoại.
5.2.5 Khối khuếch đại:
Tín hiệu tone từ MT8880 khơng đủ độ lớn để truyền lên đường dây. Do đĩ, tín hiệu này được đưa qua IC TL084 để khuếch đại lên. R40 dùng để tránh điện áp sai biệt.
5.2.6. Khối cảm biến chuơng:
Mạch này cho ra là mức logic 0, khi không có tín hiệu chuông thì mạch này cho ra là mức logic 1. Ngoài ra khi thông thoại, các tín hiệu thoại khác có biên độ nhỏ nên không đủ tác động đến mạch, như vậy mạch sẽ không ảnh hưởng đến các tín hiệu khác ngoại trừ tín hiệu chuông.
5.2.7. Khối cảm biến nhiệt:
Chức năng khối này là nhận biết được sự thay đổi của nhiệt độ thơng qua cảm
biến nhiệt LM335. Do tính hiệu trả về từ cảm biến LM335 là tín hiệu tương tự. Như
vậy để xử lý tín hiệu này và cho ra kết quả nhiệt độ tương ứng thì ta cần dùng bộ biến đổi tương tự sang số gọi tắc là ADC, rồi đưa đến vi điều khiển.
5.2.8. Khối hiển thị:
Chức năng của khối này là nhận tín hiệu ADC đọc về từ cảm biến nhiệt
LM335 được đưa vào pic 16f877a xử lý ,tại đây giá trị này được chia ra làm 2 giá trị là : giá tri hàng chục và giá trị đơn vị.
5.2.9. Khối giải mã bàn phím:
Chức năng của khối này là để nhấn phím mật mã, khi nhấn một phím bất kì thì
bộ đếm 4520 sẽ đếm đế giá trị của tương ứng bàn phím, số đếm sẽ được chốt ở IC 74HC574, để đếm cho lần kế tiếp.
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG PHẦN CỨNG ĐỒ ÁN
6.1 Khối xử lý trung tâm:6.1.1. Sơ đồ nguyên lý: 6.1.1. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 6.1: Sơ đồ khối xử lý trung tâm 6.1.2. Nguyên lý hoạt động
Khối xử lý trung tâm dùng PIC16f877a, cĩ nhiệm vụ nhận các tín hiệu từ các khối khác đưa về sau đĩ xử lý và xuất ra tín hiệu điều khiển thích hợp.
• Chức năng kết nối của hệ thống xử lý trung tâm như sau:
Chân RA0 : đọc tín hiệu analog từ cảm biến LM335. Chân RA1-RA5 :chân khởi tạo địa chỉ cho ISD1420. Chận RE0 : điều khiển chân Playe của ISD1420. Chân RE1 : điều khiển bắt tải giả .
Chân RE2 : điều khiển đống mở cửa. Chân RC0-RC3 : đọc trang thái phím nhấn. Chân RD0-RD7 : đọc trạng thái từ MT8880. Chân RB0 : ngắt bàn phím.
Chân RB1 : Cảm biến chuông. Chân RB2-RB7 : Hiển thị nhiệt độ.
6.1.3. Thiết kế và tính toán linh kiện :
Mạch sử dụng linh kiện và thông số theo nhà sản xuất chỉ dẫn : Nguồn nuôi 5V Tụ 15pF Thạch anh 4MHz 6.2. Khối phát DTMF: 6.2.1. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6.2: Sơ đồ khối phát DTMF 6.2.2. Nguyên lý hoạt động : Bộ thu DTMF :
Khi tín hiệu thu được đưa vào chân IN- (chân số 2 của MT8880 thì bên trong IC này cĩ bộ khuếch đại Tone sẽ khuếch đại tín hiệu thu này. Ban đầu cặp tần số của mã tone được qua bộ lọc tần số (Dial Done Filter). Bộ này sẽ tách tín hiệu thành hai nhĩm. Một nhĩm tần số thấp, một nhĩm tần số cao. Nhĩm thứ nhất sẽ lọc thơng dãy tần số từ 697HZ đến 941HZ và nhĩm thứ hai sẽ lọc thơng dãy tần số từ 1209 HZ đến
1633 HZ. Tương ứng với dãy tần số nhĩm cao và nhĩm thấp của tín hiệu DTMF như sau:
Bảng hai nhĩm tần số DTMF:
Nhĩm tần số cao 697Hz 770 Hz 825 Hz 941 Hz
Nhĩm tần số thấp 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz
Bên cạnh đĩ cấu trúc bên trong của IC MT8880 cịn cĩ bộ lọc loại bỏ tần số 350Hz và 440Hz của bộ lọc tần số Dial Tone để hạn chế tín hiệu đầu vào. Khi bộ dị cũng nhận đủ cĩ hai tone thích hợp thì nĩ chuyển hai tần số này tới bộ giải mã tương ứng của DTMF, trước khi gửi các mã này vào thanh ghi nĩ cĩ bộ kiểm tra để nhận biết sự tồn tại của tín hiệu này. Khi tín hiệu giải mã được ghi vào các thanh ghi, thì tín hiệu này được chuyển qua bộ chuyển đổi A/D (chuyển từ tương tự sang số ) chuyển thành mã nhị phân 4 bit xuất ra ở các chân 14,15,16,17 ( D0,D1,D2.D3) của MT8880đưa tới khối xử lý trung tâm.
Như vậy khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đường dây, qua R7 đưa vào ngõ vào IN- thì ngõ ra sẽ xuất hiện dạng nhị phân 4 bit tương ứng .
Bộ phát DTMF :
Ngược lại với quá trình thu là quá trình phát, bộ phát DTMF trong MT 8880 cĩ khả năng tạo tất cả 16 cặp tone DTMF chuẩn tối thiểu và độ chính xác cao. Tất cả tần số này đều lấy từ dao động thạch anh 3,579545 MHz mắc ngồi. Mã nhị phân 4 bit được phát ra ở các bit: RD0,RD1,RD2,RD3 của vi điều khiển được đưa đến D0, D1, D2 , D3 của IC MT8880. Dữ liệu này được được đưa vào thanh ghi dữ liệu, sau đĩ được đưa đến bộ chuyển đổi D/A (chuyển từ số sang tương tự ) thành tín hiệu tương tự với tín hiệu như lúc thu. Sau đĩ Tín hiệu DTMF này được đưa ra ở chân số 8 của IC MT8880 và được khuếch đại để phát đến thuê bao nhận.
Việc thu phát DTMF của IC MT8880 được khối xử lý trung tâm điều khiển thơng qua các chân IRQ/CP,RSO,WR,CS được nối tới các bit của vi điều khiển:
Để MT8880 nhận dữ liệu thì chân RD\ phải lên mức 0, WR\ phải xuống mức1 và RSO ở mức 0. Sau đĩ kiểm tra bit B2 của thanh ghi điều khiển A, nếu ở mức 1 thì sẽ cho phép nhận dữ liệu. Tín hiệu nhận vào từ ngõ vào IN+ và IN- đưa qua bộ lọc nhiễu Dial tone, sau đĩ được tách ra thành nhĩm tần số cao và nhĩm tần số thấp. Sau khi nhận dạng tần số nằm trong tần số chuẩn, sẽ đưa qua bộ chuyển đổi mã và đưa vào cất trong thanh ghi nhận dữ liệu.
Để MT8880 phát thì các chân RD\ ở mức logic 1,WR\ ở mức logic 0 và RSO ở mức logic 0. Đồng thời bit B1 của thanh ghi điều khiển A phải ở mức logic 1. Khi phát 1 tín hiệu DTMF thì dữ liệu sẽ tương ứng dưới dạng mã nhị phân 4 bit được đưa đến D0, D1, D2, D3 của IC MT8880. Dữ liệu này được viết vào thanh ghi phát dữ liệu, sau đĩ được đưa đến bộ chia hàng và chia cột lập trình được, sau đĩ được đưa qua bộ chuyển đổi D/A . Tín hiệu được trộn tần số thấp với tần số cao ở bộ này và đưa ra ngồi chân số tone out để phát đi.
6.2.3. Thiết kế và tính tốn mạch nhận và giải mã DTMF:
Các thơng số của MT8880 do nhà sản xuất hướng dẫn. Các giá trị điện trở, tụ điện, thời gian an tồn, bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra:
R7 =R8=100K
C9 = C8 = 100nF
Thạch anh (X-tal) =3,579545 MHZ R11 = 4.7K , R12 = 3.3K
Nguồn cung cấp: VCC = +5V
6.3. Khối phát thơng báo:6.3.1. Sơ đồ nguyên lý: 6.3.1. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 6.3: Sơ đồ khối thu phát thơng báo. 6.3.2 Nguyên lý hoạt động :
Mạch phát tiếng nói dùng IC ISD1420 là IC chuyên dùng cho việc ghi và phát tiếng nói Và được kết nối trực tiếp với vi điều khiển thông qua chân port của vi diều khiển các điện trở và tụ điện được mắc bên ngoài theo đề nghị của nhà sản xuất.Ngõ ra âm thanh được phát lên line nhờ một relay đóng ngắt khi âm thanh được phát ra .Tiếng nói được sử dụng cho mục đích của thiết kế này đã được nạp sẵn bên trong IC .
Để phát ra một đoạn âm thanh ta cần cung cấp địa chỉ đầu vùng nhớ lưu trữ đoạn âm thanh này tiếp theo tạo một sự thay đổi từ mức cao xuống mức thấp ở chân 24 (PLAYE), dấu hiệu kết thúc của đoạn âm thanh này được thể hiện ở chân
25 (RECLED). Vi điều khiển sẽ nhận dấu hiệu này cho sự kết thúc của đoạn âm thanh cần phát.
CÁC CÂU THÔNG BÁO ĐƯỢC LƯU BÊN TRONG ISD 1420
A7 A6 A5 A4 A3 CÂU THÔNG BÁO
0 0 0 0 0 Hai 0 0 0 0 1 Ba 0 0 0 1 0 Bốn 0 0 0 1 1 Năm 0 0 1 0 0 Sáu 0 0 1 0 1 Bảy 0 0 1 1 0 Tám 0 0 1 1 1 Chín 0 1 0 0 0 Mươi 0 1 0 0 1 Lăm 0 1 0 1 0 Độ C 0 1 0 1 1 Nhấn phím một để báo nhiệt độ 0 1 1 0 0 Báo cáo có người đột nhập
6.3.3. Các thông số và tính toán:
Các thông số linh kiện trong mạch dựa vào thông số mặc định của nhà sản xuất:
R13 – R19 = R37 = 47K R20 = 5.1K
C10 = 10μF
C11 = C12 = 0.1μF
6.4. Khối kết nối thuê bao:6.4.1. Sơ đồ nguyên lý: 6.4.1. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 6.4: Mạch kết nối thuê bao. 6.4.2. Nguyên lý hoạt động:
Diode cầu được mắc song song vào 2 đường dây điện thoại. Trên đường dây này không những có tín hiệu âm thoại AC mà còn có hiệu điện thế DC, do đó diode cầu này không có chức năng chỉnh lưu mà có tác dụng chống đảo cực. Khi khóa K1 đóng xuất hiện dòng chảy qua diode cầu, nhưng chỉ có 2 diode được phân cực thuận nên dẫn. Còn 2 diode kia bị phân cực nghịch nên không dẫn và chỉ dẫn khi tổng đài có cấp dòng điện đảo cực (phục vụ cho việc tính cước điện thoại) hay mắc lộn dây Tip và Ring.
6.4.3. Thiết kế và tính toán :
Thiết kế mạch đống Relay :
Có nhiều loại Relay ở đây ta chọn Relay có điện áp là 5V và điện trở danh định 100Ω nhìn vào mạch trên ta thấy rằng nếu làm cho transistor dẫn bảo hoà thì sẽ tạo dòng điện từ nguồn 5V qua Relay về mass làm cho Relay hoạt động.Khi trasistor ở trạng thái tắt thì lập tức ngăt dòng qua mạch cuả relay làm cho relay tắt.
Chọn là C2383 có các thông số : PCmax = 900mW
ICmax = 1A
β = 60 ÷ 230
Để Q1 dẫn bảo hoà thì : β*IC/Q1 ≥ IC/Q1 Mà IB/Q1 = (VĐK RELAY – VBE/Q1)/R4 (1) IC/Q1 = VDD/RRElAY (2)
(1),(2) suy ra : β*(VĐKRELAY – VBE)/R4 ≥ VDD/RRELAY
( ) DD RELAY BE DKRELAY V R * V V * β R4≤ −
( ) 5V 100Ω * 0.7V 3.5V * 60 R4≤ − R4 ≤ 3360 Ω Do đó ta chọn R4 = 2.7k
Thiết kế mạch tạo tải giả :
Khối tạo trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm Q2, R5, C5 và R6