Đồ án Mạch báo mất nguồn qua đường dây điện thoại

các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi vẫn đảm bảo một khoảng biến động cho tone thu do bị lệch. Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai tone đúng thì đầu ra “early steering” (EST) sẽ lên mức kích hoạt( Active). Lúc không nhận được tín hiệu tone thì EST sẽ ở mức Inactive. Bảng 4 – 9: Bảng mã hóa các tín hiệu quay số DTMF FLOW FHIGH DIGIT D3 D2 D1 D0 697 1209 1 0 0 0 1 697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1 770 1209 4 0 1 0 0 770 1336 5 0 1 0 1 770 1477 6 0 1 1 0 852 1209 7 0 1 1 1 852 1336 8 1 0 0 0 852 1477 9 1 0 0 1 941 1336 0 1 0 1 0 941 1209 * 1 0 1 1 941 1477 # 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 941 1633 D 0 0 0 0 4.2.5. Mạch STEERING: Trước khi thu nhận một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của tín hiệu có đúng không. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC mắc ngoài. Khi Est lên HIGH làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà Est vẫn còn HIGH trong một thời đoạn hợp lệ( tone) thì Vc tiến tới mức ngưỡng VSTt của logic Steering để nhận một cặp tone và chốt 4 bit mã tương ứng với nó vào thanh ghi Receive Data Register. Lúc này, đầu ra GT được kích hoạt và đẩy Vc lên tới VDD. Cuối cùng sau một thời gian delay ngắn cho phép việc chốt Data thực hiện xong thì cờ của mạch Steering lên HIGH báo hiệu rằng cặp tone thu được đã được lưu vào thanh ghi. Ta có thể kiểm tra bit tương ứng trong thanh ghi trạng thái. Nếu ta cho Mode Interrupt thì chân IRQ/CP sẽ xuống LOW khi cờ này được kích hoạt. Dữ liệu thu được sẽ đi ra Databus (2 chiều) khi thanh ghi Receive Data được đọc. Mạch steering lại hoạt động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừng giữa hai số được quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua tín hiệu quá ngắn không hợp lệ vừa không chấp nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi là khoảng dừng giữa các số. Chức năng này cũng như khả năng chọn thời hằng Steering bằng mạch ngoài cho phép người thiết kế điều chỉnh hoạt động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của từng ứng dụng. Hình 4 – 5: Mạch Steering 4.2.6. Bộ lọc thoại: Mode Call Progress khi được chọn thì cho phép kiểm tra các tone khác nhau thể hiện trạng thái đường dây. Đầu vào của Call Progress và mode tone DTMF là chung nhưng tone Call Progress chỉ có thể kiểm tra nếu ta chọn mode CP. DTMF tone lại không thể nhận dạng được nếu ta chọn mode CP. Các tần số đưa đến đầu vào +IN và –IN nằm trong giới hạn băng thông chấp nhận của bộ lọc (280-550 Hz) sẽ đưa qua bộ so sánh có độ lợi cao và đến chân IRQ/CP. Dạng sóng ở đầu ra tạo bởi mạch trigger có thể phân tích bởi vi xử lý để xác định tính chất của các tone trạng thái đường dây. Các tần số trong vùng loại bỏ sẽ không được kiểm tra và như vậy sẽ không có tín hiệu nào ở chân IRQ/CP khi gặp các tần số này. 4.2.7. Bộ phát DTMF: Bộ phát DTMF trong MT8888 có khả năng tạo 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 3.579545 MHz mắc ngoài. Dạng sóng sin của từng tone được tổng hợp số bằng cách sử dụng bộ phận chia hàng và cột tổng hợp được, và bộ biến đổi D/A biến dung. Các tone hàng và cột được trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao. Để phát một tín hiệu DTMF thì dữ liệu tương ứng với dạng mã ở bảng 1 sẽ phải được viết vào thanh ghi Transmit Data. Chú ý rằng mã phát này phải tương ứng với mã nhận. Các tone riêng lẻ được phân thành hai nhóm là: nhóm thấp và nhóm cao (low và high). Các số trong nhóm tone thấp là 697, 770, 852 và 941 (Hz). Các số trong nhóm tone cao là: 1209, 1306, 1447 và 1663 (Hz). 4.2.8. Burst Mode: Một ứng dụng điện thoại bất kỳ đều đòi hỏi tín hiệu DTMF được tạo ra với một thời hằng hoặc được quy định bởi 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 51 ms ± 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 51 ms ± 1ms đóng /mở tone có được khi ta chọn mode DTMF. Tuy nhiên khi CP mode (Call Progress Mode) được chọn thì một thời hằng đóng ngắt thứ hai là 102ms ± 2ms sẽ được sử dụng. Chú ý rằng khi CP mode và burst mode cùng được chọn thì MT8888 chỉ hoạt động ở chế độ phát mà thôi. Trong một ứng dụng nào đó khi ta cần một khoảng thời gian đóng ngắt khác (không theo chuẩn) thì phải dùng vòng lặp phần mềm hay một bộ định bên ngoài và tắt chế độ Busrt Mode đi. IC MT8888 khi khởi động sẽ mặc nhiên chọn chế độ DTMF mode và Burst mode đồng thời. 4.2.9. Tạo Tone đơn (Single Tone): Chế độ tạo tone đơn được dùng khi ta chỉ muốn tạo một tone nào đó trong nhóm thấp hoặc cao. Chế độ này dùng để kiểm tra thiết bị DTMF và để tính toán nhiễu, và được chọn thanh ghi Control Register B. 4.2.10. Mạch Clock DTMF: Mạch Clock tần số có tần số cộng hưởng là 3.579545 MHz. Một nhóm IC MT8888 có thể nối chung lại với nhau dùng chung một dao động thạch anh. Hình 4 – 6: Mạch Clock DTMF 4.2.11. Bộ giao tiếp với vi xử lý: 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 ba loại: Thanh ghi dữ liệu thu /phát, thanh ghi điều khiển thu /phát và thanh ghi trạng thái. Có hai thanh ghi dữ liệu: thanh ghi Receive data chứa mã xuất ra của cặp tone DTMF hợp lệ gần nhất và là thanh ghi chỉ đọc. Data đưa vào thanh ghi Transmit Data sẽ qui định cặp tone nào được phát đi, Data chỉ có thể được vào thanh ghi này. Điều khiển thu phát tone được đảm nhận bởi 2 thanh ghi Control Register A và Control Register B( RA và CRB) có cùng một địa chỉ. Muốn ghi vào thanh ghi CRB thì trước đó phải có set một 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 dòng lệnh để kích khởi các thanh ghi này. Giả sử rằng thanh ghi phát rỗng sau khi reset, ta xem qua các bảng bên dưới để thấy rõ chi tiết về các thanh ghi điều khiển. 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. Thanh ghi nhận data chứa mã lệnh xuất của giá trị cuối cùng cặp tone DTMF được giải mã và chỉ là thanh ghi đọc data vào. Tín hiệu data vào trong thanh ghi phát sẽ được định rõ với cặp tone nào mà được phát sinh ra. Data chỉ có thể được viết với thanh ghi phát. Hai thanh ghi điều khiển CRA và CRB chỉ chiếm chỗ trong một khoảng địa chỉ tương ứng ghép ghi với CRB có thể được thực hiện bằng cách đặt dành riêng bit trong CRA phép ghi tiếp theo tới địa chỉ tương tự sẽ được trực tiếp đưa tới CRB và tiếp theo sau cho chu kỳ ghi sẽ được trực tiếp trở lại CRA. Bảng 4 – 10: Cách truy cập thanh ghi RS0 WR\ RD\ CHỨC NĂNG 0 0 1 Ghi vào thanh ghi dữ liệu phát 0 1 0 Đọc từ thanh ghi dữ liệu thu 1 0 1 Ghi vào thanh ghi điều khiển 1 1 0 Đọc từ thanh ghi trạng thái Bảng 4 – 11: Trạng thái thanh ghi CRA B3 B2 B1 B0 REGISTER SELECT INTERRUPT ENABLE CP/DTMF MODE\ TONE OUT Bảng 4 – 12: Chức năng CRA (Control Register A) BIT TÊN CÁCH SỬ DỤNG B0 TONE OUTPUT Mức logic 1 cho phép tone được phát ra. Chức năng này có thể được thực hiện trong Busrt mode hoặc None – Busrt mode. B1 CP/DTMF MODE\ Chọn mode DTMF (mức 0) cho phép thu và phát tone đồng thời. Khi chọn mode CP (mức1 bộ lọc dãi bậc 6) được kích hoạt cho phép kiểm tra các tone trạng thái đường dây( call progress tone). Các tone này nếu nằm trong dãi thông qui định thì được thể hiện ở chân IRQ/CP ở dạng sóng hình chữ nhật nếu bit IRQ được chọn (CRA, B2=1). B2 INTERRUPT ENABLE Logic 1 cho phép mode Interrup. Khi mode này mức tích cực và mode DTMF được chọn (CRA, 1=0), ngõ ra IRQ/CP sẽ bị kéo xuống mức 0 khi: + Một tín hiệu DTMF hợp lệ được nhận và đã hiện hữu được trong khoảng thời gian an toàn. + Bộ phát sẵn sàng cho data kế tiếp( chỉ trong Busrt mode). B3 REGISTER SELECT Logic 1 cho phép CRB trong chu kỳ ghi kế tiếp trên cùng địa chỉ này. Chu kỳ ghi kế sau nữa sẽ trở lại ghi vào CRA. Bảng 4 – 13: Trạng thái thanh ghi CRB B3 B2 B2 B0 COLUMN/ROW TONE\ SINGLE/DUAL TONE TEST MODE BURST MODE\ Bảng 4 – 14: Chức năng CRB (Control Register B) BIT TÊN CÁCH SỬ DỤNG B0 BURST\ Mức 0 cho phép chọn Busrt mode khi mode này được chọn, dữ liệu tương ứng với cặp tone DTMF có thể được viết vào thanh ghi phát để tạo ra khoảng mở tone với thời hằng chuẩn (51ms). Kế tiếp sau là khoảng ngắt tone với thời hằng tương tự. Ngay sau khoảng ngắt tone thì thanh ghi trạng thái sẽ được truy cập để cho biết rằng thanh ghi phát đã sẵn sàng cho các lệnh mới và một ngắt được tạo ra nếu mode Interrupt đã được chọn trước đó. Khi CP mode (CRA, B1) được chọn thì khoảng tone tắt mở từ 51ms đến 102 ms. B1 TEST Cho phép chọn Test Mode (logic 1). Khi đó chân IRQ/CP sẽ xuất hiện tín hiệu Steering được làm trễ từ bộ thu DTMF. DTMF Mode phải được chọn (CRA, B1=0) trước khi Test Mode được kích hoạt. B2 S/D\ Mức logic 0 cho phép tín hiệu Dual Tone Multi Frequency. Logic 1 chọn chế độ tone đơn (single tone) cho phép tạo ra một tone nhóm thấp hoăc nhóm cao dựa vào trạng thái của bit B3 trong thanh ghi CRB. B3 C/R\ Sử dụng với bit B2 ở trên. Bộ phát có thể được chọn để phát tần số nằm trên hàng hay cột và mức logic 1 sẽ chọn tần số cột, mức logic thấp cho phép chọn hàng. Bảng 4 – 15: Thanh ghi trạng thái BIT TÊN CỜ TRẠNG THÁI LẬP CỜ TRẠNG THÁI XÓA B0 IRQ Ngắt xuất hiện. B1 hoặc B2 đã được lập. Ngắt chưa kích hoạt. Bị xóa sau khi thanh ghi trạng thái đã được đọc. B1 Thanh ghi dữ liệu 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 None_Burst Mode. B2 Thanh ghi dữ liệu thu đầy Dữ liệu hợp lệ đang nằm trong thanh ghi dữ liệu thu. Bị xóa sau khi thanh trạng thái được đọc. B3 Delay Steering Được lập khi phát hiện thấy sự không xuất hiện không hợp lệ của tín hiệu DTMF Bị xóa sau khi phát hiện tín hiệu DTMF hợp lệ. 4.3. IC Phát Tiếng Nói ISD1420 4.3.1. Giới Thiệu IC ISD1420 ISD14XX là IC thu phát ngữ âm, thời gian thu và phát ngữ âm phụ thuộc vào 2 số cuối nếu là ISD1416 thì thời gian thu phát là 16s, còn ISD1420 thì thời gian thu phát là 20s. Đặc điểm nổi bật của IC này là dùng kỹ thuật lữu 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 ISD1420 không dùng các bộ ADC và DAC mà thay vào đó là kỹ thuật CMOS EPROM công suất thấp và chứa dữ liệu lấy mẫu như một mức tương tự trong mỗi ô nhớ. Như vậy mỗi mẫu dữ liệu chỉ cần duy nhất một ô nhớ trong EPROM. Do sử dụng EPROM nên có thể đọc nghi dữ liệu dễ dàng và chất lượng tín hiệu đạt đựoc rất cao. Mặt khác dữ liệu ghi và trong ROM thì không mất đi khi mất nguồn điện cung cấp Sơ Đồ Chân: - Chân 1.2.3.4.5.6.9.10 (A0 – A7): là địa chỉ ngõ vào -Chân 27( REC ): là chân ghi âm, ở mức thấp thì ghi âm, ở mức cao thì ngừng ghi âm. - Chân 23( PLAYER ) : là chân phát âm kích mức. - Chân 24( PLAYL ): là chân phát âm kích cạnh. - Chân 17: là đầu vào MICRO, bên trong được nối với bộ tiền khuếch đại, Micro nối bên ngoài nên cần các tụ điện nối tiếp ghép với nó. - 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 14,15: là hai đầu ra loa SP+, SP-. Đầu ra này có thể kích các loa trên 8 0hm - Chân 25: là chân TEST, khi ta thu âm thì chân này sẽ xuống mức thấp, ngưng thu thì sẽ trở lai mức cao, khi phát xong câu thông báo thì chân này sẽ xuống mức thấp, sau đó sẽ trở lại mức cao, trong quá trình phát luôn ở mức cao. - Chân 26: là xung nhịp đồng hồ XCLK. 4.3.2. Đặc tính kỹ thuật: - Vi mạch đơn thu/phát tiếng nói sử dụng dễ dàng - Chất lượng cải tạo âm thanh tiếng nói một cách tự nhiên. - Có thể điều khiển bằng máy tính hoặc chuyển mạch thông thường chế độ phát có thể kích hoạt bằng mức hoặc cạnh. - Lưu trữ được 20s. - Lưu trữ thông tin không cần nguồn nuôi. - Có thể đáng dấu toàn bộ vùng nhớ để xử lý nhiều thông điệp. - Mạch tạo xung clock có sẵn bên trong chíp. - Có sẵn AGC - sử dụng nguồn đơn +5V - Tốc độ lấy mẫu input là 3.4 KHz - Băng thông 3.4KHz 4.3.3. Mô tả ISD1420 cung cấp giải pháp thu phát âm thanh chất lượng, có bộ tiền khuếch đại Microphone, mạch AGC, mạch lọc tinh chế tín hiệu và mạch khuếch đại tín hiệu ra loa. Thêm vào đó các mạch ISD1420 hoàn toàn tương thích với các bộ vi xử lý và các bộ vi điều khiển, cho phép thực hiện các tác vụ đánh địa chỉ và phát thông điệp phức tạp. Các thông báo sau khi thu được lưu vào bộ nhớ, nên không cần nguồn nuôi liên tục. Bộ nhớ đa cấp của ISD1420 cho phép tái tạo âm thanh tự nhiên trên cùng một vi mạch. Công nghệ lưu trữ đa mức ISD1420 đạt được phương pháp lưu trữ có mật độ cao gấp 8 lần so với bộ nhớ số phức tạp,mạch tích hợp ISD 1420 chứa tất cả các chức năng cần thiết cho công việc thu và phát tiếng nói có chất lương 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 vi sai. Điều này làm tăng biên độ lên 4 lần và do đó khong cần dùng tụ hay mạch khuếch đại ngõ ra. ISD1420 có dãy ô nhớ chia thành 160 đoạn (segments), Các địa chỉ A0 – A7 cho phép truy cập đến từng đoạn. Do đó dể dàng định vị câu thông báo. Khã năng định vị này cho phép truy xuất đến từng đoạn của dãy tín hiệu Analog được chứa 4.3.4. Nguyên Lý Hoạt Động Tín hiệu từ Microphone được kết nối điện dung với đầu vào bộ tiền khuếch đại. Bộ tiền khuếch đại được chỉnh tự động bằng mạch AGC mạch này sẽ điều chỉnh bộ tiền khuếch đại tương ứng với độ lớn của tín hiệu vào và tần số này còn điều khiển bộ lọc để khử nhiểu và các tín hiệu không mong muốn năm ngoài băng thông. Tín hiệu Analog sau khi được điều khiển khuếch đại và lọc sẽ được đưa qua bộ truyền nhận (Analog transceiver) ở chế độ thu, ngõ vào chế dộ phát, nó lấy ngõ vào từ dãy bộ nhớ Analog và gởi đến ngõ xuất của bộ lọc. Mạch định thì bên trong (Tiningcircuit internal) của ISD1420 đồng bộ hoạt động của dảy bộ nhớ Analog và bộ truyền nhận Analog đồng thời sinh ra xung clock lấy mẫu. Tín hiệu âm thanh được lấy mẫu xung này ở tần số 8 KHz (đủ cho băng tần tiếng nói 3.4 KHz) và được chứa trong các ô nhớ như một điện áp. Trong lúc phát các ô nhớ được lấy mẫu và gởi ra các ngõ xuất có bộ lọc thông qua bộ truyền nhận Analog. Tín hiệu sau khi nhận được gởi tới bộ dồn kênh Analog nó sẽ chọn một trong hai đầu ra để điều khiển bộ khuếch đại công suất. Ở chế độ phát các tín hiệu được lưu trữ sẽ chọn lọc khuếch đại và đưa ra loa. Khi không ở chế độ thu phát thì bộ dồn kênh sẽ chọn một ngõ vào hỗ trợ là nguồn tín hiệu điều này cho phép ta lợi dụng bộ khuếch đại khi ISD1420 ở trạng thái nghỉ. Bất cứ khi nào ISD1420 bị tàn phá (quá 20s thu/phát) bộ điếm địa chỉ ở mức đếm tối đa của nó (9FH) và sinh ra xung EOM (End of message). Ngõ CE tích cực sẽ không khởi động lại thiết bị cho đến khi PD thu xong một chu kì cao thấp. Chú ý: khi thu nhiều thông báo việc kết thúc một thông báo thực hiện bằng cách cấm CE trong khi giữ ở mức thấp. Điều đó sẽ ngăn cản bộ đếm địa chỉ reset về zero lúc bắt đầu thông báo tiếp theo khi EOM phát ra xung Low khi bị tràn thì PD 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 hổ trợ sẽ được chọn như một ngõ nhập cho bộ khuếch đại công suất ra. Chú ý : Khi thu phát thì phải đưa CE xuống mức thấp của ngõ nhập địa chỉ và ngõ nhập thu phát được cài ở cạnh xuống của CE khi CE ở mức cao thì mạch không 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 ). ØKhi P/R = 1 thì chọn chu kỳ phát. ØKhi P/R = 0 thì chọn chu kỳ thu. Đoạn thông báo thu phát sẽ bắt đầu tại địa chỉ đã được cài đặt khi CE xuống mức thấp và kết thúc khi có xung ở chân EOM. Bit EOM sẽ được 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 có đa thông báo được thu thì các xung thấp của các thông báo được lưu trữ va phát liên tục. EOM ( End of message output ): Ngõ xuất báo hiệu hết thông điệp. Cuối mỗi thông điệp trong bộ nhớ được tự động chèn vào một dấu EOM và dấu này tồn tại ở đó cho đến lúc bị ghi đè lên một chu kỳ phát lại. Ngõ xuất sẽ xuất ra xung low trong một thời gian có độ rộng xung tối thiểu là 125ms tại cuối mỗi thông 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 không đạt. MIC ( Microphone Input ): Ngõ nhập microphone, chân này được nối qua các tụ điện và điện trở do nhà sản xuất đưa ra. Loại Electret Microphone chất lượng tốt hơn cả trở kháng của nó khoảng 1K độ nhạy 64dB đáp ứng tần số từ 50Hz – 80Hz. Nếu tỉ số S/N lớn hơn 4dB 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 ngoài. Thời gian nạp của tụ đến một mức nào đó mà nó 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. Tóm lại ngõ nhập ACG cho phép thu lại các âm thanh có cường độ biến đổi ANAOUT (Analog Output) : Ngõ xuất tương tự chân này là ngõ của bộtiền khuếch đại cấp cho người sử dụng. Độ lợi tối đa khoảng 24dB đối với cácmức tín hiệu nhỏ. ANAIN (Analog Input) : Ngõ nạp tương tự chân này có 2 vai trò: l Chân ANAOUT của tiền khuếch đại có thể được nối ANAIN qua một tụ điện bên ngoài nếu thu qua đường microphone. Ở chân này có thể cho phép cắt bổ sung tần số thấp cuối băng thông. l Chân này có thể dùng để nhập các tín hiệu tương tự khác nhau ngoài tín hiệu từ microphone. XCLK (External Clock Intput): Ngõ nhập xung từ bên ngoài SP+ /SP-: ngõ xuất ra loa dạng vi sai có thể xuất ra loa có trở kháng lên đến 160Ω công suất tối đa giữa 2 chân này là 50mW không cần thêm tụ điện. Tuy nhiên thiết bị có thể dùng ngõ xuất đơn thì phải dùng thêm tụ điện AC và công suất bị suy hao khoảng 12mW. SƠ ĐỒ THU PHÁT THÔNG BÁO: Chỉ cần mắc các linh kiện theo đúng sơ đồ trên là có thể thu phát một thông báo các chỉ số của linh kiện là do nhà sản xuất đưa ra Ø Để thu một thông báo: Đầu tiên đặt địa chỉ của thông báo cần thu sau đó ấn công tắc S3 để thu.Ta có thể bằng cách nói vào microphone hoặc sử dụng băng tape recorder. Muốn chấm dứt thu thì nhả công 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. Giản đồ thu một thông báo Ø Để phát một thông báo: Đầu tiên đặt địa chỉ của thông báo cần phát sau đó ấn công tắc S1 hoặc S2 . Nếu ấn công tắc S1 thì phải giữ,còn ấn công tắc S2 thì không cần giữ. Đây chính là sự khác nhau giữa chân PLAYL và chân PLAYE khi phát hết một thông báothì chân RECLED sẽ xuất ra một xung kích cạng xuống làm cho LED sáng lên rồi tắt. Giản đồ phát một thông báo 4.4. IC TL082: * TL082 là một IC gồm hai vi mạch thuật toán 741 nằm trong cùng một vỏ. Vi mạch thuật toán tiêu chuẩn 741 là loại vi mạch đơn khối tích hợp lớn được chế tạo theo công nghệ màng mỏng. Nhờ khả năng tích hợp lớn nên vi mạch loại này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. * Ưu điểm nổi bật của vi mạch là làm việc tốt ở mức điện áp thấp đến 5VDC. Vi mạch thuật toán có các đặc tính chung như sau: Có độ lệch điểm trôi về zero quá nhỏ. Không cần bù tần số, tăng độ ổn định ở chế độ làm việc tuyến tính. Có bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải. Không bị khoá nếu tín hiệu đưa vào không thích hợp. Hệ số nén dòng pha lớn. Tiêu hao công suất nhỏ. 4.4.1. Sơ đồ chân: Hình 4 – 8: Sơ đồ chân IC TL082 4.4.2. Chức năng các chân: Bảng 4 – 16: Chức năng các chân của IC TL082 Chân Chức năng 1 Ngõ ra chân 1 2 Ngõ vào đảo 1 3 Ngõ vào không đảo 1 4 -Vcc 5 Ngõ vào không đảo 2 6 Ngõ vào đảo 2 7 Ngõ ra 2 8 +Vcc 4.4.3. Thông số: Nguồn cung cấp: VCC = ± 18V. Điện áp ngõ vào: Vi = ±15V. Điện áp ngõ vào sai biệt: Vid = ± 30V. Nguồn tiêu thụ: P = 680 mW. Đô lợi AV = 100 dB. Vùng nhiệt độ tích trữ: -65 0C ÷ 150 0C. Dòng điện nguồn khi không tải: ICC = 2,5mA (MAX). Các tính năng kỹ thuật: Về mặt nguyên lý, vi mạch lý tưởng sẽ có tổng trở vào vô cùng lớn, tổng trở ra vô cùng nhỏ, tốc dộ bám giữ tín hiệu ra với tín hiệu vào không bị giới hạn và có băng thông rất rộng. Tuy nhiên trên thực tế không thể nào có một OPAMP lý tưởng như vậy. Về độ khuếch đại điện áp hay độ lợi: Vi mạch dùng vòng hồi tiếp là một vòng hở có độ lợi khoảng 100dB Tổng trở vào khoảng vài chục MΩ Tổng trở ngõ ra khoảng đến 100Ω Dòng phân cực ngõ vào:khi dùng transistor lưỡng cực ở tần đầu vào, giá trị IB cỡ từ 0,1µA đến 0,8µA Nguồn cung cấp: Thông thường dùng nguồn lưỡng cực để khai thác hết hiệu suất của vi mạch. Tín hiệu vào không vượt quá VCC. Giá trị cực đại cho phép thường nhỏ hơn VCC từ 1 đến 3V. 4.5. IC 74LS47 Đây là IC giải mã 4 sang 8 dùng để hiển thị ra led 7 đoạn Hình 4 – 9: Sơ đồ chân IC 74LS47 4.6. OPTO 4N35. * Cấu trúc bên trong của opto gồm một Led hồng ngoại và một npn phototransistor. * Opto có chức năng cách ly giữa mạch điều chế và vi xử lý, giảm điện áp ngõ ra xuống còn 5V để đưa phù hợp với mức điện áp logic của vi xử lý. 4.6.1. Sơ đồ chân: Hình 4 – 7: Sơ đồ chân IC 4N35 4.6.2. Thông số: Ngõ vào diode: Dòng điện qua diode bên trong opto: IF = 10mA. Điện áp ngõ vào diode cực tiểu: VF = 0,8V. Điện áp ngõ vào diode cực đại: VF = 1,5V. Điện áp ngõ vào diode cực tiểu: VF = 0,9V. Điện áp ngõ vào diode cực đại: VF =1,7V tại IF = 10mA và TA =-550C. Điện áp ngõ vào diode cực tiểu: VF = 0,7V. Điện áp ngõ vào diode cực đại: VF =1,4V tại IF = 10mA và TA =-550C. Ngõ ra transistor: Bình thường VCE = 5V,IC = 100uA. Dẫn bão hoà VCE = 0,2V,IC = 0,5mA, IF = 10mA. Dòng điện rò ICEO = 50nA tại VCE = 10V, IF = 0. Dòng điện rò ICEO = 500nA tại VCE = 30V, IF = 0, TA =1000C. Điện áp đánh thủng VCEO = 30V tại IC = 10mA, IF = 0. Hệ số truyền đạt 100%. 4.7 Thiết bị hiển thị LCD: 4.7.1. Giới thiệu chung: DMC là những tên để chỉ ma trận điểm làm nên bảng hiển thị LCD, thiết bị này được phát triển bởi công ty OPTREX. Khối hiển thị này bao gồm bảng STN loại tinh thể lỏng LC, có độ tương phản cao, góc nhìn rộng. Mỗi khối bên trong được điều khiển bởi IC loại CMOS, chúng còn được dùng để điều khiển làm giảm hao tốn năng lượng. LCD có sử dụng 2 Ram : 1 để hiển thị dữ liệu, 1 dùng để phát ký tự. Ngoài ra nó còn có 1 Eprom dùng để phát ký tự hiển thị lên bảng LC. Cả 2 Ram trên đều có thể đươc đọc bởi 1 thiết bi ngoại vi khi chúng không được dùng để hiển thị và phát ký tự mà dùng như 1 Ram chung. LCD được ứng dụng rộng rãi, chủ yếu là làm thiết bị hiển thị trong đo lường và các thiết bị khác. Thông dụng hiện nay là LCD của Mitsubishi nhưng sử dụng chip HD44780 của HITACHI. LCD có nhiều loại khác nhau như loại: 16x4, 16x2, 16x1… Trong đồ án này dùng LCD loại 16 ký tự x 2 dòng (16x2). 4.7.2. Sơ đồ chân và kích thước của LCD: 4.7.3. Sơ đồ khối của LCD: 4.7.4. Các chân của LCD: Chân số Ký hiệu Mức logic Chức năng 1 Vss 0V Mass 2 Vdd 5V Nguồn cung cấp 3 V0 ~5V Nguồn cấp cho chữ 4 RS H/L Mức L (0): Chế độ ghi: nhận lện Chế độ đọc: bộ đếm địa chỉ và cờ bận được chọn Mức H (1): Chế độ ghi: nhận dữ liệu Chế độ đọc: xuất dữ liệu 5 R/W H/L Lựa chọn chế độ ghi hay đọc: Mức L (0): chọn chế độ ghi Mức H (0): chọn chế độ đọc 6 E H/L Chân tín hiệu cho phép khởi động chế độ đọc hay ghi 7 ... 14 BD0...BD1 H/L Đường dữ liệu vào, ra 15 A 5V Nguồn cung cấp cho đèn nền 16 K 0V Mass đèn nền CHƯƠNG 5:SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 5.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG: TIP RING KHỐI ĐIỀU KHIỂN RELAY KHỐI TẠO TẢI GIẢ KHỐI KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU KHỐI THU PHÁT DTMF KHỐI CẢM BIẾN NHẤCMÁY KHỐI CẢM BIẾN NGUỒN KHỐI PHÁT THÔNG BÁO GIẢI Mà HIỂN THỊ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 BỘ NGUỒN 5.2. CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI: 5.2.1. Khối cảm biến nguồn: Khi bị cúp điện hay mất nguồn vì sự cố nào đó bóng đèn sẽ tắt, khiến quang trở hoạt động dẫn đến khối cảm biến hoạt động cung cấp nguồn cho vi xử lý trung tâm hoạt động đồng thời cũng cung cấp nguồn Vcc cho khối kết nối thuê bao hoạt động khiến cho tổng đài gửi tín hiệu chuông đến điện thoại. 5.2.2. Khối vi xử lý trung tâm: Chức năng của khối này là điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. Hoạt động theo chương trình định sẵn. 5.2.3. Khối giải mã thu phát DTMF: Khối này bao gồm 2 quá trình: thu và phát Khi thu tín hiệu: Khối này có chức năng thu tín hiệu DTMF từ đường dây thuê bao điện thoại và chuyển đổi xuất ra dữ liệu 4 bit dạng nhị phân tương ứng với tín hiệu nhận được. Khi phát tín hiệu: Chức năng phần phát 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. 5.2.4. Khối tạo tải giả Chức năng của khối này là tạo trạng thái nhấc máy khi có yêu cầu từ khối xử lý trung tâm( khối CPU ). Khối này có nhiệm vụ tạo ra tải giả cho thuê bao, để tổng đài cho thông thoại 2 thuê bao với nhau. Khi khối này tác động thì điện trỏ vòng của thuê bao giảm xuống tạo nên động tác như có người nhấc máy để tổng đài cho thông thoại với nhau. Đồng thời khối này cũng đảm bảo được sự truyền tín hiệu từ thuê bao gởi đi hoặc nhận tín hiệu thoại từ phía thuê bao bên kia gửi đến. 5.2.5 . Khối phát hiện nhấc máy: Được mắc song song với hai dây Tip và Ring, có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu đảo cực do tổng đài cấp khi thuê bao bị gọi nhấc máy sau đó tác động đến một chân của vi điều khiển để vi điều khiển nhận biết tín hiệu nhấc máy mà thi hành lệnh sau đó. 5.2.6. Khối phát thông báo: Chức năng của khối này là phát câu thông báo đã thu sẵn lên line điện thoại khi có tín hiệu mất muồn. Khối này nhận lệnh từ khối xử lý trung tâm. Nó sử dụng họ IC chuyên dụng ISD1420. 5.2.7. Khối nguồn: Khối này có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn mạch. 5.2.8. Khối điều khiển Relay. Khối điều khiển Relay có chức năng kết nối hệ thống điều khiển vào đường dây line điện thoại khi mạch thực hiện chức năng điều khiển 5.2.9. Khối khuếch đại tín hiệu. Chức năng của khối này là khuếch đại tín hiệu từ trong ra bên ngoài và ngược lại 5.2.10. Khối giải mã và hiển thị. Chức năng của khối này là dùng để giải mã và hiển thị các số phát đi và ngược lại CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 6.1. Khối cảm biến mất nguồn: a. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 1: Mạch cảm biến mất nguồn b. Nguyên lý hoạt động: Ở trạng thái bình thường relay được đấu theo nguyên tắc 3 chập 5. Khi bị mất nguồn, không có nguồn điện cung cấp thì bóng đèn sẽ tắt . Lúc đó giá trị quang trở LDR sẽ tăng lên, làm cho áp tại V- sụt áp. Lúc này V- < V+ Þ VO = Vsat+ Þ transistor dẫn, làm cho relay hoạt động. Lúc này trong mạch đã thông kín dòng Relay sẽ đóng tiếp điểm 3 chập 4 để cung cấp tín hiệu mức thấp kích vào chân P0.5 của CPU. c. Tính toán thông số: Ta có: • RLDR ≈ 2KW khi nhận được ánh sáng phản xạ (đo thực tế). • RLDR > 100KW (tùy thuộc vào điều kiện che tối). với bIB > IC Theo yêu cầu của vấn đề đặt ra: V- < V+ Þ VO = Vsat+ Þ transistor dẫn Chọn R1 = R2 = 1KW , VR = 2K26.2. Khối vi xử lý trung tâm: a. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 2: Mạch xử lý trung tâm b. Nguyên lý hoạt động: P0.0 đến P0.3 : Ngõ vào nhận và phát dữ liệu 4 bit . P0.5: Nhận tín hiệu cảm biến mất điện P0.6: Đièu khiển phát thông báo P0.7: Nối với chân RSO của MT8888. P3.3: Phát hiện tín hiệu chuông. P3.4: Đóng tải giả. P3.5: Phát hiện đảo cực P3.6, P3.7: nối với chân RD\ , WR\ của MT8888. P1.2: Điều khiển phát thông báo P2.0 đến P2.7 và P3.0 đến P3.2: kết nối với LCD P1.0 đến P1.7: kết nối với khối bàn phím 6.3. Khối thu phát DTMF: a. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 3: Khối giải mã thu phát DTMF b. Nguyên lý hoạt động : Bộ thu DTMF : Khi tín hiệu thu được đưa vào chân IN- (chân số 2 của MT8888) thì bên trong IC này có 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 nhóm. Một nhóm tần số thấp, một nhóm tần số cao. Nhóm thứ nhất sẽ lọc thông dãy tần số từ 697HZ đến 941HZ và nhóm thứ hai sẽ lọc thông dãy tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Tương ứng với dãy tần số nhóm cao và nhóm thấp của tín hiệu DTMF như sau: Bảng hai nhóm tần số DTMF: Nhóm tần số cao 697Hz 770 Hz 825 Hz 941 Hz Nhóm tần số thấp 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz Bên cạnh đó cấu trúc bên trong của IC MT8888 còn có 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 dò cũng nhận đủ có hai tone thích hợp thì nó chuyển hai tần số này tới bộ giải mã tương ứng của DTMF, trước khi gửi các mã này vào thanh ghi nó có 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 MT8888 đưa tới khối xử lý trung tâm (tương ứng các bit P0.0, P0.1, P0.2, P0.3 của vi điều khiển để xử lý. Như vậy khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đường dây, qua R400 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 8888 có 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 ngoài. Mã nhị phân 4 bit được phát ra ở các bit: P0.0, P0.1, P0.2, P0.3 của vi điều khiển được đưa đến D0, D1, D2 , D3 của IC MT 8888. Dữ liệu này được được đưa vào thanh ghi dữ liệu, sau đó 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 đó Tín hiệu DTMF này được đưa ra ở chân số 8 của IC MT 8888 và được khuếch đại để phát đến thuê bao nhận. Việc thu phát DTMF của IC MT8888 được khối xử lý trung tâm điều khiển thông qua các chân IRQ/CP,RSO,WR,CS được nối tới các bit của vi điều khiển: Để MT 8888 nhận dữ liệu thì chân RD\ phải lên mức 0, WR\ phải xuống mức1 và RSO ở mức 0. Sau đó 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 đó được tách ra thành nhóm tần số cao và nhóm 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 MT 8888 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 MT 8888. Dữ liệu này được viết vào thanh ghi phát dữ liệu, sau đó được đưa đến bộ chia hàng và chia cột lập trình được, sau đó 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 ngoài chân số tone out để phát đi. c. Thiết kế và tính toán mạch nhận và giải mã DTMF: Các thông số của MT8888 do nhà sản xuất hướng dẫn. Các giá trị điện trở, tụ điện, thời gian an toàn, bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra: R21 =R22=100K R23 =374 (Chọn R23 =330 ) C10 = C16 = C17=100nF Thạch anh (X-tal) =3,579545 MHZ R20 = 5,6K , R24 = 3.3K Nguồn cung cấp: VCC = +5V d. Datasheet MT8888 (Được cập nhật phía sau) 6.4. Khối giải mã và hiển thị: a. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 4: Mạch giải mã và hiển thị b. Nguyên lý hoạt động: Mã 4 bit sau khi được giải mã từ mã DTMF đưa vào ngõ D0,D1,D2,D3 của 74LS47. 4 bit này được IC giải mã để kích led 7 đoạn sáng. Led 7 đoạn hiển thị được những số mà 4 bit tính theo BCD. Led 7 đoạn là led anode chung, được điện trở hạn dòng xác định dòng ngõ vào mạch này nhằm giúp người lắp đặt, sử dụng dễ dàng kiểm nghiệm được những phím được nhấn và những số được phát đi. Trong khi đang điều khiển, người bên thuê bao được gọi sẽ theo dõi được sự điều khiển mạch. Trong khi nạp số điện thoại từ bàn phím, kiểm tra số điện thoại đã nạp và số điện thoại được phát đi thì người điều khiển có thể theo dỏi dễ dàng số điện thoại của mình cần nạp và cần phát đi trên led 7 đoạn để tránh trường hợp nạp nhầm số điện thoại. c. Thiết kế và tính toán: Chọn IC 74LS47 qua điện trở hạn dòng kích led 7 đoạn anode chung. • Dòng qua mỗi nhánh của led khoảng 10mA • Sụt áp trên mỗi nhánh của led khoảng 1,6V 1,8V • Dòng ra tối đa của IC 74L47 là 24mA Giá trị điện trở R1 R7 Chọn R1 R7 = 330Ω IC có nguồn cung cấp + 5V KHỐI HIỂN THỊ LCD: Khối này bao gồm một LCD 16x2 để hiển thị những thông tin cần thiết trong quá trình phát số điện thoại gọi đi Sơ đồ nguyên lý: Biến trở 10k dùng để điều khiển độ sáng các ký tự hiển thị trên LCD 6.5.Mạch khuếch đại Tone ra: a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 5: Mạch khuếch đại Tone ngõ ra b.Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu tone từ MT8888 không đủ độ lớn để truyền lên đường dây. Do đó, tín hiệu này được đưa qua IC Tl082 để khuếch đại lên. R14 dùng để tránh điện áp sai biệt. c.Thiết kế và tính toán: Chọn hệ số khuếch đại Av = - 2, vì để Ta có: 2.R11 = (R12 + VR) Chọn R11 = 10 KΩ R12 = 10 KΩ ®VR = 10 KΩ. Chọn VR = 50 KΩ R14 = R11//( R12 + VR)=20/3 KΩ. Chọn R14 = 10KΩ Tụ C7, C6 là tụ liên lạc, do đó chọn tụ có giá trị 10 μF. 6.6. Mạch khuếch đại Tone vào: a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 6: Mạch khuếch đại tone ngõ vào b.Nguyên lý hoạt động: Để IC MT8888 dể dàng nhận biết tín hiệu tone từ đường truyền, ta cần đưa qua một mạch khuếch đại. R8 dùng để tránh điện áp sai biệt. c.Thiết kế và tính toán: Chọn hệ số khuếch đại Av = - 2,vì để Ta có: 2.R3=R4 + VR Chọn R3 = 10 KΩ R4 = 10 KΩ ®VR = 10 KΩ. Chọn VR = 50 KΩ R8 = R3//( R4 + VR)=20/3 KΩ. Chọn R8 = 10KΩ Tụ C2, C3 là tụ liên lạc, do đó chọn tụ có giá trị 10 μF. 6.7. Khối kết nối thuê bao: Gồm khối Relay và khối tạo tải giả a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 7: Mạch kết nối thuê bao b.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 những có chức năng chỉnh lưu mà còn có tác dụng chống đảo cực. Khi có kích từ một chân của vi điều khiển thì sẽ 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. 6.7.1. Thiết kế và tính toán: a/ Thiết kế mạch đóng ngắt Relay Có nhiều loại Relay ở đây ta chọn Relay có điện áp là 12V 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)/R1 (1) IC/Q1 = VDD/RRELAY (2) (2) β*(VĐKRELAY – VBE)/R1 ≥ VDD/RRELAY R1 R1 ≤ 3360 Ω Do đó ta chọn R1 = 2.7k b/ Thiết kế mạch tạo tải giả Khối này tạo ra trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm Q2, R6, C4 và R5 được mắc như hình vẽ tạo thành 1 nguồn dòng để lấy dòng đổ vào mạch giống như của một thuê bao của bưu điện. Q2 có nhiệm vụ thay thế một thuê bao trên lĩnh vực trở kháng. Điện trở DC của một máy điện thoại là ≤ 300Ω , điện trở xoay chiều tại tần số f = 1 KHz là 700Ω } 30%. Tổng trở vào của mạch này phải phù hợp các thông số trên, tụ C4 nhằm lọc xoay chiều. Nên về mặt xoay chiều Q2 xem như hở mạch. Tín hiệu AC không ảnh hưởng đến trở kháng DC của mạch. Tụ C5 có nhiệm vụ cách ly DC chỉ cho tín hiệu âm tần đi qua, tín hiệu âm tần này được tải qua biến áp suất âm. Cuộn sơ của biến áp này được mắc làm tải của tầng khuếch đại công suất âm tần. Dòng thông thoại của tổng đài cấp đến mạch có dòng từ 20mA -100mA Điện trở vòng qua mạch tác giả khoảng 150Ω -1500Ω. Ta chọn : β= 60 Ÿ Dòng DC của tổng đài cấp : IDC = 20mA Ÿ Chọn tổng trở DC của tải là 6V Ÿ Điện áp do sụp áp của cầu diode là 1.4V Ÿ Chọn VCE =0.2V R6 = = 220 Ω. Dòng IB = = = = 0,333Ma Chọn R5 = 6.8KΩ Tụ C4 triệt tiêu tín hiệu thoại được sao cho : ZC4 << β.R3 (1) Với W = 2πf , f = 300Hz là tần số thấp nhất của tín hiệu thoại thay vào (1) ta được : C4 >> = = 0,4.2µF Chọn C4 = 0.47μF/50V Tụ C5 có tác dụng ngăn DC, chỉ cho tín hiệu thoại đi qua nên nó phải có trở kháng thoả điều kiện : ZC5 = 1/ω?C5 = 1/(2ΠfminC5) ≤ (1/10)RAC = (1/10)600 C5 ≥ 8.846uF Do đó có thể chọn C5 = 10μF/50V Các thông sốmạh đ đ?ợ tính toán sau: Q2 là transistor C2383 R5 = 6.8K, R6 = 220 Ω C4 = 0.47 μF/50V C2 = 10 μF/50V 6.8. Mạch chống quá áp: a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 8: Mạch chống quá áp b.Thiết kế và tính toán: Mạch chống quá áp có chức năng ghim áp để không ảnh hưởng điện áp cao của đường dây đến các khối trong hệ thống. Chọn Diode Zenner loại 4.7V Mạch sử dụng 2 Diode mắc ngược chiều nhau, nhằm chống quá áp cho cả hai chiều. Khi (5)dương, (3) âm thì Vbiến áp = 4.7 + 0.7 = 5.4V Khi (3)dương, (5) âm thì Vbiến áp = 4.7 + 0.7 = 5.4V Do đó điện áp cấp cho mạch luôn đảm bảo điều kiện làm việc. 6.9. Khối nguồn: a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 10: Mạch nguồn Sử dụng biến thế đôi 220VAC/12VAC để hạ áp sau đó dùng cầu diode chỉnh lưu thành điện một chiều, nguồn điện một chiều sau khi qua các tụ lọc sẽ có điện áp một chiều phẳng hơn.Và nguồn điện ổn định này sẽ cung cấp cho tất cả các linh kiện trong mạch hoạt động. Nguồn cung cấp có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ năng lượng cho mạch vì thế bộ nguồn cần phải có độ ổn định cao để có thể hoạt động lâu dài của cả hệ thống mạch điện. Họ IC 78XX là loại IC ổn áp phổ biến. Mạch sử dụng thêm các linh kiện phụ trợ khác như điện trở hạn dòng và tụ lọc nguồn sẽ cung cấp điện áp ngõ ra có sự ổn định cao. Loại IC có vỏ nhôm tản nhiệt có thể cung cấp một dòng tối đa 1A đủ để cung cấp nguồn cho các linh kiên trong mạch hoạt động tốt. Đồng thời trong IC còn tích hợp các mạch bảo vệ quá nhiệt và quá dòng bên trong, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với sự an toàn cho các linh kiện trong mạch. Để cung cấp nguồn cho cấp nguồn cho các IC trong mạch ta dùng : - IC7805 cung cấp nguồn 5V cho vi xử lý trung tâm, ISD1420, DTMF8888, khối giả mã - IC7912 cung cấp nguồn -12V cho TL082. - IC7812 cung cấp nguồn 12V cho Relay 12V trong mạch khối Relay, TL082. 6.10. Khối phát thông báo: a.Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 11: Mạch phát thông báo b.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 điều 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 muc 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 vùng nhớ này ta đã định sẵn là (00H) tiếp theo tạo một sự thay đổi từ mức cao xuống mức thấp ở chân PLAYE ,dấu hiệu kết thúc của đoạn âm thanh này được thể hiện ở chân RECLED.Vi điều khiển sẽ nhận dấu hiệu này cho sự kết thúc của đoạn âm thanh cần phát. 6.11. Khối cảm biến nhấc máy: a.Sơ đồ nguyên lý: b.nguyên lý hoạt động: Khối này được mắc song song với hai dây Tip và Ring của điện thoại. Bình thường khối này không hoạt động, khi ta phát xong số điện thoại, tổng đài sẽ giải mã số điện thoại rồi thực hiện chuyển mạch để kết nối với thuê bao bị gọi, khi đã thông thoại rồi tổng đài sẽ cấp tín hiệu đảo cực (đăng ký với bưu điện) lúc này mạch cảm biến nhấc máy sẽ hoạt động, tín hiệu lấy ra ở chân số 5 sẽ ở mức logic thấp, vi điều khiển cảm biến được trạng thái này và điều khiển phát câu thông báo đến thuê bao bị gọi. R1 dùng để phân dòng bớt qua OPTO, 2 diode zener và tụ dùng để chống nhiễu. c.Thiết kế: Các thông số của OPTO 4N35 Khi OPTO dẫn bảo hòa: VCEsatmax = 0.3v. IC = 5mA. IF = 10mA. Khi thuê bao bị gọi nhấc máy tổng đài sẽ cấp tin hiệu đảo cực có dòng khoảng 20mA – 40mA, chọn dòng thuê bao bị gọi nhấc máy là 30mA. Do đó để tránh làm hỏng OPTO mắc thêm điện trở phân dòng R1. Để OPTOdẫn bảo hòa thì IF = 10mA => dòng qua R1 là IR1 = 30-10 = 20mA. Mà khi OPTO dẫn (phần sơ cấp là diode) sẽ ghim điện áp khoảng 2V. Nên R1 = 2/20.10-3 = 100 Ohm Chọn R1= 100 Ohm Khi OPTO dẫn bảo hòa thì dòng IC = 5mA, VCEsat= 0.3V. R2 = 5-0.3/5.10-3 = 940 Ohm Chọn R2 = 1K. CHƯƠNG 7: LƯU ĐỒ GIÀI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH I LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: 1. CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH : 1.1 Lưu đồ giải thuật: ACALL RESET MT8888 BEGIN ACALL QSĐT P0.5=0 KTTH ĐẢO CỰC PHÁT THÔNG BÁO NẾU > 50S END 1.2. Giải thích: Đầu tiên, chương trình chính sẽ khởi tạo cho MT8888, chọn chế độ phát DTMF, P0.5 là tín hiệu từ Relay trong mạch cảm biến mất điện đưa vào . Khi P0.5 ở mức logic 0, tức là khi có mất điện thì chương trình sẽ gọi chương trình con quay số điện thoại để thông báo . 2. CHƯƠNG TRÌNH CON RESET-MT8888 : 2.1. Lưu đồ giải thuật : ĐỌC TRẠNG THÁI THANH GHI BEGIN CHỌN THANH GHI A NẠP GIÁ TRỊ 0 VÀO THANH GHI A CHỌN THANH GHI B NẠP GIÁ TRỊ 0 VÀO THANH GHI B ĐỌC THANH GHI TRẠNG THÁI RET 2.2. Giải thích : Để khởi động cho MT8888 thì đầu tiên ta phải đọc thanh ghi trạng thái, sau đó chọn thanh ghi A và xóa dữ liệu trong thanh ghi A, tiếp theo chọn thanh ghi B và xóa dữ liệu trong thanh ghi B. Cuối cùng là đọc thanh ghi trạng thái kết thúc việc khởi động cho MT8888. 3. Chương trình con điều khiển MT8888: 3.1. Lưu đồ: BEGIN VIẾT ĐIỀU KHIỂN THANH GHI A CHỌN CHẾ ĐỘ: - TONE OUT - DTMF - IRQ - THANH GHI B VIẾT ĐIỀU KHIỂN THANH GHI B CHỌN CHẾ ĐỘ: BURT MODE RET 3.2. Giải thích : Để chọn chế độ điều khiển thì ta phải viết vào thanh ghi A để chọn chế độ điều khiển. Ơ đây ta chọn chế độ điều khiển là phát DTMF, chọn chế độ ngắt và chọn thanh ghi B. Sau khi chọn thanh ghi B ta sẽ viết để điều khiển thanh ghi B chọn chế độ BURST MODE. 4. Chương trình con phát DTMF: ĐỌC THANH GHI TRẠNG THÁI ĐỌC THANH GHI PHÁT DỮ LIỆU BEGIN ACC.1=1 S RET Đ 4.1. Lưu đồ giải thuật: 4.2. Giải thích: Để biết là tín hiệu DTMF đã được phát chưa thì đầu tiên ta phải đọc thanh ghi trạng thái để xác định là tín hiệu DTMF đã được phát chưa bằng cách kiểm tra bit ACC.1 của MT8888. Nếu bit ACC.1 được đặt bằng 1 thì tín hiệu DTMF đã được MT8888 phát. 5. CHƯƠNG TRÌNH CON QUAY SỐ ĐIỆN THOẠI: BEGIN ACALL RESET MT8888 DELAY ĐÓNG TẢI GIẢ ACALL PSĐT ACALL RESET MT8888 RET 5.1. Lưu đồ giải thuật: 5.2.Giải thích : Để quay số điện thoại, đầu tiên chương trình phải khởi tạo MT 8888. Sau khoảng thời gian delay 1s đợi tín hiệu mời gọi quay số, chương trình sẽ đóng tải giả kết nối thuê bao. Chương trình con phát số điện thoại được thi hành với số điện thoại được cài đặt sẵn trong chương trình. Khi phát hiện nhấc máy thì thực hiện lệnh tiếp theo. Khi phát hiện đầu dây bên kia không nhấc máy thì gọi lại . II. Mà NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH $MOD51 RSO BIT P0.7 ORG 00H MAIN: CLR P3.4 ; NGAT TAI GIA SETB P3.5 ; KO CO TRANG THAI DAO CUC SETB P0.6 ; CHAN 24 ISD1420 SETB P0.5 ; BAO MAT NGUON ACALL readSR MOV A,#00H ACALL writeCR MOV A,#00H ACALL writeCR MOV A,#08H ACALL writeCR MOV A,#00H ACALL writeCR ACALL readSR ACALL setup KT1: JNB P0.5,KT2 ; KIEM TRA NGUON SJMP KT1 ACALL LCD KT2: ACALL THONGBAO JNB P0.5,$ SJMP MAIN LCD: EN BIT P3.2 RW BIT P3.1 RS BIT P3.0 DATABUS EQU P2 ACALL LCDINIT Mov DPTR,#DCVUNGDAU2 ACALL HIENTHIDONG2 MP1: MOV DPTR,#DCVUNGDAU1 SHIFT: ACALL HIENTHIDONG1 MOV R1,#50 DEL500: MOV TH0,#HIGH(-5000) MOV TL0,#LOW(-5000) ACALL DELAYLCD DJNZ R1,DEL500 INC DPTR MOV A,DPL CJNE A,#LOW(DCVUNGDAU1+32),SHIFT MOV A,DPH CJNE A,#HIGH(DCVUNGDAU1+32),SHIFT LJMP MP1 RET LCDINIT: CLR RS CLR RW SETB EN MOV DATABUS,#38H ACALL GUILENH MOV TH0,#(-4100) MOV TL0,#(-4100) ACALL DELAYLCD MOV DATABUS,#38H ACALL GUILENH MOV TH0,#(-100) MOV TL0,#(-100) ACALL DELAYLCD MOV DATABUS,#38H ACALL GUILENH MOV DATABUS,#0CH ACALL GUILENH MOV DATABUS,#01H ACALL GUILENH MOV DATABUS,#80H ACALL GUILENH RET ;************************************************************* GUILENH: CLR RS SJMP TAOXUNG SENDDATA: SETB RS NOP TAOXUNG: CLR RW CLR EN NOP SETB EN NOP MOV DATABUS,#0FFH SETB RW CLR RS CLR EN NOP SETB EN NOP BUSY: MOV A,DATABUS JB ACC.7,BUSY BUSY2: MOV A,DATABUS JB ACC.7,BUSY2 CLR RW RET ;********************************************************** HIENTHIDONG1: MOV DATABUS,#80H ACALL GUILENH ACALL VIET RET ;********************************************************** HIENTHIDONG2: MOV DATABUS,#0C0H ACALL GUILENH ACALL VIET RET ;*********************************************************** VIET: MOV R0,#0 WR1: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV DATABUS,A ACALL SENDDATA INC R0 CJNE R0,#16,WR1 RET ;*********************************************************** DELAY3S: PUSH 06H MOV R6,#3 LAP7: ACALL DELAY1S DJNZ R6,LAP7 POP 06H RET ;*********************************************************** DELAYLCD: MOV TMOD,#01H SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 RET ;***************************************************************** ;CHUONG TRINH CON QUAY SO DIEN THOAI ;***************************************************************** THONGBAO: ACALL QSDT JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC ACALL DELAY5S JNB P3.5,BAOTROM ; KIEM TRA TRANG THAI DAO CUC CLR P3.4 ; NGAT TAI GIA ACALL DELAY1S LJMP THONGBAO BAOTROM: MOV R5,#04H PHAT1: CLR P0.6 ; CHO PHAT CAU THONG BAO SETB P0.6 ACALL DELAY5S DJNZ R5,PHAT1 CLR P3.4 ; NGAT KET NOI THUE BAO RET ;***************************************************************** ;CHUONG TRINH CON QUAY SO DIEN THOAI ;***************************************************************** setup: MOV A,#0DH ACALL writeCR MOV A,#00H ACALL writeCR RET writeCR: ANL A,#0FH SETB rso MOVX @R0,A RET readSR: SETB rso MOVX A,@R0 ANL A,#0FH RET ;***************************************************************** ;CHUONG TRINH CON QUAY SO DIEN THOAI ;***************************************************************** QSDT: ACALL readSR MOV A,#00H ACALL writeCR MOV A,#00H ACALL writeCR MOV A,#08H ACALL writeCR MOV A,#00H ACALL writeCR ACALL readSR ACALL setup SETB P3.4 ; DONG TAI GIA ACALL DELAY1S ACALL DELAY1S ACALL PSDT ACALL readSR MOV A,#00H ACALL writeCR MOV A,#00h ACALL writeCR MOV A,#08h ACALL writeCR MOV A,#00h ACALL writeCR ACALL readSR ACALL setup RET ;***************************************************************** ; CHUONG TRINH CON PHAT SO DIEN THOAI PSDT: MOV DPTR,#CODEDISP MOV R2,#3 MOV R1,#00H KT3: MOV A,R1 MOVC A,@A+DPTR ACALL TRANSMIT INC R1 DJNZ R2,KT3 RET ;***************************************************************** TRANSMIT: CLR rso ANL A,#0FH MOVX@R0,A MOV P0,A ACALL DELAY1S KT6: ACALL readSR JNB ACC.1,kt6 RET ;***************************************************************** ; CHUONG TRINH DELAY 1S ;***************************************************************** DELAY1S: CLR TF0 MOV R4,#20 MOV TMOD,#01H LOOP2: MOV TH0,#50H MOV TL0,#9AH SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R4,LOOP2 RET ;***************************************************************** ; CHUONG TRINH DELAY 5S ;***************************************************************** DELAY5S: CLR TF0 MOV R5,#100 MOV TMOD,#01H LOOP3: MOV TH0,#50H MOV TL0,#9AH SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R5,LOOP3 RET ;***************************************************************** CODEDISP: DB 01H,0AH,01H DCVUNGDAU1: DB ' ' DB 'DANG GOI SO 101' DB ' ' DCVUNGDAU2: DB 'BI MAT NGUON' END TÀI LIỆU THAM KHẢO Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động xã hội Hà Nội, Hà Nội 2001 – Tống Văn On, Hoàng Đức Hải Nguyên lý tổng đài điện tử, TT Đào Tạo Bưu Chính Viễn Thông II, 1996 – Lê Văn Thảnh Kỹ thuật điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật – Lê Phi Yến, Lưu Phú, Nguyễn Như Anh Mạch số, Trường ĐH Tổng Hợp TP.HCM - Nguyễn Hữu Phương Giáo Trình Vi Xử Lý – ĐH Công nghiệp TP.HCM Giáo Trình IC tuyến tính – ĐH Công Nghiệp TP.HCM Và các data sheet trên internet...