Tiểu luận Hệ thống báo trộm, báo cháy qua đường dây điện thoại

V-: Theo tính chất của OP – AMP: (3.1) 3.4.2. Mạch khuếch đại đảo: Hình 3 - 12 : Mạch khuếch đại đảo Phương trình Kirchoff I cho ngõ vào V+: V+ = 0 Phương trình Kirchoff II cho ngõ vào V-: Theo tính chất của OP – AMP: (3.2) 3.4.3. Mạch khuếch đại đệm: Hình 3 - 13 : Mạch khuếch đại đệm Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V+: VI = V+ Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V-: V- = VO Theo tính chất của OP – AMP: V+ = V- = VI VO = VI Chương 4: GIỚI THIỆU CÁC IC CÓ LIÊN QUAN 4.1. Vi điều khiển AT89S52: 4.1.1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng IC AT89S52: Hình 4 – 1:Cấu trúc phần cứng ICAT89S52 Các thành viên của họ MCS-51 (Atmel) có các đặc điểm chung như sau: Có 4/8/12/20 Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình. Nhờ vậy Vi điều khiển có khả năng nạp xoá chương trình bằng điện đến 10000 lần. 128 Byte RAM nội 4 Port xuất/nhập 8 bit Từ 2 đến 3 bộ định thời 16-bit Có khả năng giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp Có thể mở rộng không gian nhớ chương trình ngoài 64KByte (bộ nhớ ROM ngoại): khi chương trình do người lập trình viết ra có dung lượng lớn hơn dung lượng bộ nhớ ROM nội, để lưu được chương trình này cần bộ nhớ ROM lớn hơn, cách giải quyết là kết nối Vi điều khiển với bộ nhớ ROM từ bên ngoài (hay còn gọi là ROM ngoại). Dung lượng bộ nhớ ROM ngoại lớn nhất mà Vi điều khiển có thể kết nối là 64KByte Có thể mở rộng không gian nhớ dữ liệu ngoài 64KByte (bộ nhớ RAM ngoại) Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ) 210 bit có thể truy xuất đến từng bit. 4.1.2. Sơ lược về các chân của AT89S52: AT89S52 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như các đường xuất nhập hoặc như các đường điều khiển hoặc là thành phần của bus dữ liệu và bus địa chỉ. Hình 4 – 2: Sơ đồ chân AT89S52 4.1.3. Chức năng các chân của 89S52: Port 0: Port 0 là port có hai chức năng ở các chân từ 32-39. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường xuất nhập. Đối với các thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp. Port 1: Port 1 có công dụng xuất nhập ở các chân từ 1-8 trên 89S52. Các chân được ký hiệu là P1.0, P1.1, P1.2,…P1.7, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác vì vậy nó chỉ dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài (chẳng hạn ROM, RAM…). Port 2: Port2 là port có tác dụng kép ở các chân từ 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là các byte cao của Bus địa chỉ đối với các thiết kế cỡ lớn. Port3: Port3 là một port có tác dụng kép từ chân 10 –17. Khi không hoạt động xuất nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng, được liệt kê ở bảng sau: Bảng 4 – 1: Chức năng của các chân port 3 Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Ngõ vào dữ liệu cho phép P3.1 TXD Ngõ ra dữ liệu nối tiếp P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt ngoài thứ 0 P3.3 INT1\ Ngõ vào ngắt ngoài thứ 1 P3.4 T0 Ngõ vào của bộ định thời/đếm thứ 0 P3.5 T1 Ngõ vào của bộ định thời/đếm thứ 1 P3.6 WR\ Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD\ Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Ngõ tín hiệu PSEN\ (Progam store enable): PSEN\ là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối với chân OE\ (output enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội thì PSEN\ sẽ ở mức 1. Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address latch enable): 89S52 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để giải đa hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ. Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/bus dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ. Chân ALE còn được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho EPROM trong 89C52. Ngõ tín hiệu EA\ (External Access: truy xuất dữ liệu bên ngoài) Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1 thì 89S52 thi hành chương trình trong ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4k. Nếu ở mức 0 (và chân PSEN\ cũng ở mức 0) thì 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21v lập trình cho EPROM trong 89S52. Ngõ tín hiệu RST (Reset): Ngõ tín hiệu RST ở chân 9 là ngõ vào xoá chính của 89S52 được dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. Ngõ vào bộ dao động X1, X2: Mạch dao động bên trong chip 89S51 được ghép với thạch anh bên ngoài ở hai chân XTAL1 và XTAL2 (chân 18 và chân 19). Tần số của thạch anh thường là 12Mhz. 4.1.4. Tổ chức bộ nhớ: - RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau: - Các Bank thanh ghi có địa chỉ 00H ÷ 1FH. - RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ 20H ÷ 2FH. - RAM đa dụng có địa chỉ 30H ÷ 7FH - Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 80H ÷ FFH. Bảng 4 – 2: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ 4.1.5. Các Thanh Ghi Thanh ghi từ trạng thái chương trình PSW Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái như bảng tóm tắt sau: Bảng 4 – 3: Các bit trạng thái của thanh ghi PSW Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa PSW.7 CY D7H Cờ nhớ PSW.6 AC D6H Cờ nhớ phụ PSW.5 F0 D5H Cờ 0 PSW.4 RS1 D4H Bit 1 chọn bank thanh ghi 00 = bank 0: địa chỉ 00H-07H 01 = bank 1: địa chỉ 08H-0FH 10 = bank 2: địa chỉ 10H-17H 11 = bank 3: địa chỉ 18H-1FH PSW.2 0V D2H Cờ tràn PSW.1 - D1H Dự trữ PSW.0 P D0H Cờ parity chẵn Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0h được dùng chung với thanh ghi A trong các phép toán nhân chia. Thanh ghi con trỏ SP: Là 1 thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81h chỉ địa chỉ của dữ liệu đang ở đỉnh SP. Thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR: Được dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. DPTR là thanh ghi 16 bit có địa chỉ là 82h(DPL,byte thấp) và 83h (DPH,byte cao). Các thanh ghi port xuất nhập: Các port của 89c51 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 1 ở địa chỉ 90H, port 2 ở địa chỉ A0H và port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port đều được địa chỉ hoá từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi. Thanh ghi TMOD: Chọn chế độ làm việc của T0 và T1 Bảng 4 – 4: Vị trí các bit trong thanh ghi TMOD Gate C/T\ M1 M2 GATE C/T\ M1 M0 TMOD có địa chỉ 89h C/T\:chọn chế độ làm việc của timer. C/T\ = 0 chế độ định thời. C/T\ = 1 chế độ đếm xung ngoài. M1,M0 : chọn mode đếm của bộ timer/counter Bảng 4 - 5: Chức năng của mode đếm M1,M0 M1 M0 0 0 Mode 0 timer/counter 13 bit 0 1 Mode 1 timer/counter 16 bit 1 0 Mode 2 bộ định thời tự độ nạp lại 1 1 Mode 3 bộ định thời tách ra Gate :cổng Gate=0 bộ định thời chạy khi TRx=1(x=0,x=1). Gate=1 bộ định thời chạy khi TRx=1(x=0,x=1) và chân INTRx\ =1 Thanh ghi TCON: Thanh ghi điều khiển timer có định địa chỉ bit ở địa chỉ 88h trên 89C51 Bảng 4 – 6: Vị trí các bit trong thanh ghi TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TR0,TR1: điều khiển bộ định thời. Nếu=1 thì bộ định thời chạy, ngược lại bộ định thời ngưng chạy. TF0,TF1: cờ tràn của bộ định thời. Nếu = 1 thì bộ đếm tràn, ngược lại bộ đếm chưa tràn. IE0, IE1: cho phép ngắt ngoài tác động. IT0,IT1=0 tác động bằng mức, ngược lại tác động bằng cạnh. Thanh ghi THx,TLx: Chứa kết quả của bộ định thời timer/counter. Thanh ghi ngắt IE: Không định địa chỉ bit có địa chỉ là A8h trên 89c51 Bảng 4 – 7: Vị trí các bit trong thanh ghi IE EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA: cho phép hoặc không cho phép ngắt tất cả. ET2 cho phép timer T2 ngắt khi tràn. ES: cho phép ngắt của port nối tiếp. ET1: cho phép ngắt của timer T1. ET0: cho phép ngắt của timer T0. EX1: cho phép ngắt ngoài thứ 1. EX0: cho phép ngắt ngoài thứ 0. Cho phép =1, không cho phép =0. 4.1.6. Liên hệ các họ vi điều khiển: Chip SAB80515 của hãng Siemen của Đức là một cải tiến của 8051 chứa trong một vỏ 68 chân, có 6 port xuất nhập 8 bit, 13 nguồn tạo ra ngắt và một bộ biến A/D 8 bit với 8 kênh ngõ vào. AT89C51 của hãng ATMEL của ĐÀI LOAN tương thích với tập lệnh và các chân ra của chuẩn công nghiệp MCS_51 có 4 k byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ định thời /đếm 16 bit… AT89C52 có 8 k byte . AT89C53 có 13 k byte. AT89C55 co 20 k byte. 4.2. IC thu phát tone MT8888: MT8888 là một IC thu phát DTMF trọn bộ kèm theo một bộ lọc thoại (Call Progress Filter). MT8888 là IC CMOS tiêu thụ nguồn thấp. Bộ thu DTMF dựa trên kỹ thuật chuẩn của IC MT8870, còn gọi là bộ phát DTMF sử dụng phương pháp biến đổi D/A biến dung (Switched Capacitor) cho ra tín hệu DTMF chính xác, ít nhiễu. Các bộ đếm bên trong giúp hình thành chế độ Burst Mode nhờ vậy các cặp tone xuất ra với thời hằng chính xác. Bộ lọc Call Progress cho phép bộ vi xử lý phân tích các tone trạng thái đường dây. Bus chuẩn của nó kết hợp MPU và đặc biệt thích hợp họ 6800 của Motorola. MT8888 có 5 thanh ghi bên trong để giao tiếp với vi xử lý, có thể chia làm 3 loại: Nhận phát dữ liệu: 2 thanh ghi. Thanh ghi trạng thái. Nhận từ điều khiển: 2 thanh ghi. Sơ đồ khối bên trong IC MT8888 Hình 4 – 3: Sơ đồ khối bên trong IC MT8888 4.2.1. Sơ đồ chân: Hình 4 – 4: Sơ đồ các chân của IC MT8888 Bảng 4 – 8: Chức năng các chân của IC MT8888 PIN TÊN MÔ TẢ 1 IN+ Chân vào không đảo của OP-AMP 2 IN- Chân vào đảo của OP – AMP 3 GS Chọn độ lợi cho bộ khuếch đại OP – AMP 4 VREF Đầu ra điện áp tĩnh VDD/2 được dùng để cân bằng tĩnh ở đầu vào. 5 VSS Ground (0V) 6 OSC1 Đầu vào bộ dao động thạch anh. 7 OSC2 Đầu ra của bộ dao động, dao động thạch anh 3.579545 MHz được nối giữa OSC1 và OSC2 tạo thành dao động dòng điện ở bên trong vi mạch. 8 TONE Ngõ ra tone DTMF. 9 WR\ Chân ra để CPU điều khiển trực tiếp viết dữ liệu. 10 CS\ Ngõ vào chip Select, tác động mức thấp 11 RSO Chân chọn Register. 12 RD\ Chân để CPU điều khiển trực tiếp đọc dữ liệu 13 IRQ/CP Yêu cầu ngắt gởi tới MPU (Chân cực máng hở). Khi Mode Call Progress (CP)và Mode Interrupt cùng được chọn, chân IRQ/CP sẽ đưa ra dạng sóng hình chữ nhật đặc trưng cho tín hiệu đầu vào OP.AMP với điều kiện tín hiệu đầu vào này phải nằm trong dải thông của bộ lọc thông dải. 14÷17 D0-D3 Data Bus 18 Est (Early Steering Output). Cho ra mức logic 1 khi phát hiện được một cặp tone hợp lệ. Bất kì trạng thái nào không có tín hiệu hợp lệ đều cho ra 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 truy cập bộ chốt ngõ ra.Một điện áp nhỏ hơn VEST giải phóng thiết bị để thu nhận cặp tone mới. Ngõ ra GT làm nhiệm vụ reset mạch định thời bên ngoài. Trạng thái của nó là một hàm của VEST theo điện áp tại chân ST. 20 VDD Nguồn cung cấp dương (cỡ 5V) 4.2.2. Mô tả chức năng: MT8888 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại) và một bộ tạo DTMF sử dụng Burst Counter giúp cho việc tổng hợp đóng ngắt Tone được chính xác. Ngoài ra ta có thể chọn chế độ Call Progress để giúp phát hiện các tần số nằm trong giải thông thoại. Đó là các tín hiệu trạng thái đường dây. 4.2.3. Cấu hình ngõ vào: Thiết kế đầu vào của MT8888 cung cấp một bộ khuếch đại OPAMP ngõ vào vi sai cũng như một ngõ vào VREF để điều chỉnh thiên áp cho đầu vào tại VDD/2. Chân GS giúp nối ngõ ra bộ khuếch đại với ngõ vào qua một điện trở ngoài để điều chỉnh độ lợi. Hình 4 – 5: Cấu hình ngõ vào của MT8888 4.2.4. 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 (Comparator) 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 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 – 6: 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 – 7: 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 biến đổi A/D ADC0809 4.3.1. Sơ đồ khối 4.3.2. Sơ đồ chân Hình 4 – 8: Sơ đồ chân ADC0809 Ý nghĩa các chân: - IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự. - A, B, C        : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào. - Z-1 đến Z-8   : ngõ ra song song 8 bit - ALE               : cho phép chốt địa chỉ  - START       : xung bắt đầu chuyển đổi - CLK              : xung đồng hồ  - REF(+)        : điện thế tham chiếu (+) - REF(-)         : điện thế tham chiếu (-) - VCC              : nguồn cung cấp 4.3.3. Các đặc điểm của ADC0809: - Độ phân giải 8 bit- Tổng sai số chưa chỉnh định(+)(-)LSB;(+)(-)1LSB- Thời gian chuyển đổi : 100µs ở tần số 640kHz- Nguồn cung cấp +5V- Điện áp ngõ vào 0-5V- Tần số xung clock 10kHz – 1280kHz - Nhiệt độ hoạt động -40(0C) đến 85(0C)- Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng- Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang 4.3.4. Các tính năng - Dễ ghép nối với tất cả các bộ vi xử lý, - Hoạt động ratio-metrically hoặc với 5 VDC hoặc mở rộng tương tự điện áp đã điều chỉnh. - Không đòi hỏi hiệu chỉnh điểm giữa hoặc full-scale (giữ đúng kích thước thực sự) 8-channel bộ đa công có các địa chỉ logic. - Dải vào 0V tới 5V với bộ cung cấp năng lượng đơn lẻ 5V. - Các đầu vào thoả mãn điện áp mức chỉ định TTL - Độ kín tiêu chuẩn hoặc kiểu bao gói 28-pin DIP - Bao gói chuyên chở chip kiểu đúc 28-pin - ADC0808 tương đương với MM74C949 - ADC0809 tương đương với MM74C949-1 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 – 9: 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 Khảo sát IC ghi âm kỹ thuật số ISD2560 4.5.1. Sơ đồ khối Hình 4 – 10: Sơ đồ khối ICISD2560 4.5.2. Sơ đồ chân Hình 4 – 11: Sơ đồ chân IC ISD2560 4.5.3. Chức năng các chân 1 à 10 A0àA9 Các chân địa chỉ bộ nhớ tạm thời 11 AUX IN Ngoõ vaøo phuï 12 ÷ 13 Vssd - vssa Ngoõ vaøo noái mass 14 ÷ 15 SP+/SP- Ngoõ ra phaùt tieáng noùi 16 ÷ 28 Vcca – Vccd Nguoàn cung caáp 17 ÷ 18 MIC – MIC REF Ngoõ vaøo nhaäp tieáng noùi 19 AGC Chaân töï ñoäng ñieàu khieån ñoä lôïi 20 ANA IN Ngoõ vaøo analog 21 ANA OUT Ngoõ ra analog 22 OVF Baùo traøng khi heát dung löôïng boänhô 23 CE Chaân cho pheùp chip hoaït ñoäng tích cöïc, möùc thaáp 24 PD Chaân Reset 25 EOM Chaân baùo khi keát thuùc baûn tin 26 XCLK Ngoõ vaøo nhaän xung clock ngoaøi 27 P/R Möùc logic cao (playback); Möùc logic thaáp (record) 4.5.4. Các tính năng cơ bản Dễ sử dụng cho các ứng dụng ghi/phát âm thanh. Tạo lại các âm thanh voice/audio một cách tự nhiên, chất lượng cao. Độ dài thông điệp có thể lưu trữ từ 60-120s. Phù hợp cho cả kiểu switch hay vi điều khiển. Tích cực sườn hoặc mức. Zero-power Message Storage. Chế độ địa chỉ đầy đủ để kiểm soát các thông điệp. Lưu thông điệp được 100 năm. Ghi âm được 100,000 lần. Clock on-chip. Hỗ trợ cả các ứng dụng chỉ phát âm thanh. Sẵn có trong các gói (package) PDIP, SOIC, TSOP hoặc die form. Nhiệt độ = die (0-50oC) và package (0-70oC). 4.6 IC 7805 : IC ổn áp 5V Với những mạch điện không đòi 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 có 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 luôn 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 có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V không 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 đó 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 không 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 2VTụ điện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn. (có thể bỏ hai tụ điện nếu mạch điện không đòi hỏi). Kiến thức cơ bản. -Dòng cực đại có thể duy trì 1A. -Dòng đỉnh 2.2A. -Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W. -Công 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 công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên. Các giá trị cũng không nên dùng gần giá trị max của các thông 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 công suất tiêu tán trên tản nhiệt. Nếu ai đó nói 7805 dùng tốt ở 500ma thì có thể sai vì nó còn phụ thuộc vào áp rơi trên nó.Một số điểm lưu ý khác: +Thực tế áp lối ra có thể đạt giá trị nào đó trong khoảng 4.8--5.2 V. Nên nếu đo được áp là 4.85V thì không vội kết luận là IC bị hỏng. +Độ trôi nhiệt của 7805 xấp xỉ: 1mv/1 độ C. Nó có hệ số trôi 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 có thể tại 65 độ, ta đo được thế lỗi ra cỡ: 4.94 độ C. 4.7. IC7414 4.7.1 Sơ đồ chân và biểu đồ logic Sơ đồ chân Biểu đồ logic Hình 4 – 13: Sơ đồ chân và biểu đồ logic 4.7.2 Sơ đồ khối 4.8 IC741 4.8.1 Sơ đồ chân 4.8.2 Sơ đồ khối Chương 5: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 5.1. Sơ đồ khối hệ thống: KHỐI PHÁT THÔNG BÁO KHỐI CẢM BIẾN NHIỆT KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI THU PHÁT DTMF KHỐI KHUẾCH ĐẠI TONE RA KHỐI NGUỒN KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO TIP RING CẢM BIÊN HỒNG NGOẠI KHỐI ĐIỀU KHIỂN RELAY KHỐI CẢM BIẾN NHẤC MÁY Hình 5 – 1: Sơ đồ khối hệ thống 5.2. Chức năng của từng khối: a. Khối xử lý trung tâm (CPU): Chức năng của khối này là điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. b. Khối phát 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. c. Khối phát thông báo: Chức năng của khối này là phát câu thông báo đã thu sẵn, nhằm giúp người ở một nơi khác có thể nghe qua điện thoại. Khối này sử dụng họ IC chuyên dùng ISD 2560. d. Khối kết nối thuê bao: Khối này có chức năng là cầu nối giữa hệ thống và tổng đài điện thoại. e. Khối khuếch đại tone ra: 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. R10 dùng để tránh điện áp sai biệt. d. Khối nguồn:Chức năng khối ngày là chuyển đổi nguồn 220VAC sang nguồn 5VDC dùng IC ổn áp 7805, 7905 g. Khối cảm biến hồng ngoại Khối này dùng IC741 đo cường độ ánh sáng kết hợp với 2 led hồng ngoại có khả năng phát hiện trộm thông qua sự thay đổi cường độ ánh sáng . e. Khối cảm biến nhiệt: Chức năng khối này là nhận biết được sự thay đổi của nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt LM35. Tín hiệu nhiệt độ được chuyển đổi thành tín hiệu số thông qua IC ADC0809 rối đưa đến vi điều khiển. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 6.1 Khối xử lý trung tâm Hình 6 – 1: Sơ đồ khối xử lý trung tâm Nguyên lý hoạt động Khối xử lý trung tâm dùng IC 89C51, có nhiệm vụ nhận các tín hiệu từ các khối khác đưa về và giao tiếp với vi điều khiền tải qua 2 chân truyền nhận nối tiếp, sau đó xử lý và xuất ra tín hiệu điều khiển thích hợp. Khi mạch hoạt động, bộ xử lý kiểm soát hệ thống bằng cách quét từ địa chỉ đầu đến địa chỉ cuối trong vùng nhớ 64kbyte ( vì 89C51 có 16 đường địa chỉ A0->A15 ). Chức năng kết nối của hệ thống xử lý trung tâm như sau: Port0: p0.0-p0.3: điều khiển dữ liệu dạng nhị phân 4 bit của MT8888 p0.0-p0.7: giao tiếp với IC ISD2560 Port1: giao tiếp với ICADC0809 Port2: p2.0: kết nối chân CE\ của ISD p2.2: kết nối chân P\-R của ISD p2.3: kết nối chân EOM\ của ISD Port3: p3.0: giao tiếp với chân ALE của ADC0809 p3.1: giao tiếp với chân start của ADC0809 p3.2: giao tiếp với chân EOC của ADC0809 p3.3: điều khiển khối relay, giao tiếp với chân IRQ/CT của MT8888 p3.4: nhận tín hiệu đảo cực p3.5: nhận tín hiệu từ khối báo trộm p3.6: điều khiển chân WR\ p3.7: điều khiển chân RD\ 6.2 Khối phát DTMF Hình 6 – 2: Sơ đồ khối phát DTMF Nguyên lý hoạt động của mạch Bộ phát DTMF trong MT8888 có khả năng tạo tất cả 16 cặp Tone DTMF chuẩn và độ chính xác cao. Tất cả tần số này đều lấy từ dao động thạch anh 3.579545 Mhz mắc bên ngoài. Mã nhị phân 4 bit được phát ra ở các chân P0.0, p0.1, P0.2, P0.3 của vi điều khiển được đưa đến D0, D1, D2, D3 của IC MT8888. Dữ liệu này được đưa vào thanh ghi dữ liệu, sau đó được đưa đến bộ chuyển đổi D/A thành tín hiệu tương tự. Sau đó tín hiệu DTMF này được đưa ra ở chân số 8 của IC MT8888 và được khuếch đại để phát đến thuê bao nhận. Việc 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. 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: R18 = 4.7MΩ R19 = 1KΩ Xtal = 3.579545 Mhz R20 = 390 KΩ C12 = 104 Nguồn cung cấp : Vcc = +5V. 6.3 Khối phát thông báo Hình 6 – 3: Sơ đồ khối thu phát thông báo Nguyên tắc hoạt động Mạch phát thông báo sử dụng IC ứng dụng ISD2560 có chức năng phát thông báo trạng thái thiết bị đang hoạt động như thế nào. Khi tín hiệu xuất từ vi điều khiển của khối xử lý trung tâm đưa đến khối điều khiển thiết bị. Sau khi thiết bị hoạt động, để người điều khiển biết được trạng thái từng thiết bị trong hệ thống thì khối phát thông báo xuất dữ liệu đưa lên đường truyền dưới dạng âm thanh báo cho người điều khiển biết trạng thái từng thiết bị của hệ thống. Các thông số thiết kế của mạch do nhà sản xuất cung cấp. 6.4. Khối kết nối thuê bao: 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 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. 6.4.3. Thiết kế mạch tạo tải giả Khối này tạo ra trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm Q2, R7, C3 và R6 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 C3 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 C4 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 R7 = = 220 Ω. Dòng IB = = = = 0,333mA Chọn R6 = 6.8KΩ Tụ C3 triệt tiêu tín hiệu thoại được sao cho : ZC3 << β.R7 (1) Với W = 2πf , f = 300Hz là tần số thấp nhất của tín hiệu thoại thay vào (1) ta được : C3 >> = = = 0,4.2µF Chọn C3 = 0.47μF/50V Tụ C4 có tác dụng ngăn DC, chỉ cho tín hiệu thoại đi qua nên nó phải có trở kháng thoả điều kiện : ZC4 = 1/ω?C4 = 1/(2ΠfminC4) ≤ (1/10)RAC = (1/10)600 C4 ≥ 8.846uF Do đó có thể chọn C4 = 10μF/50V Các thông số mạch được tính toán sau: Q2 là transistor C1815 R6 = 6.8K, R7 = 220 Ω C3 = 0.47 μF/50V C4 = 10 μF/50V 6.4.4. Mạch chống quá áp: 6.4.4.1. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 5: Mạch chống quá áp 6.4.4.2.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. Vbiến áp = 4.7 + 0.7 = 5.4V Do đó điện áp cấp cho mạch luôn đảm bảo điều kiện làm việc. 6.5. Khối mạch khuếch đại Tone ra: 6.5.1. Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 6: Mạch khuếch đại Tone ngõ ra 6.5.2. 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. R10 dùng để tránh điện áp sai biệt. Khi có trộn hoặc có cháy câu thông báo được phát từ khối phát thông báo qua loa đến ngõ vào SP+ của mạch được ICTL082 khuếch đại đưa ra mạch kết nối với thuê bao. 6.6. Khối nguồn: Sơ đồ nguyên lý: Hình 6 – 7: 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 sẽcung 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, ISD2560, DTMF8888, TL082 - IC7905 cung cấp nguồn -5V cho TL082 6.7. Khối cảm biến hồng ngoại 6.7.1. Nguyên lý hoạt động Bình thường led thu nhận ánh sáng từ led phát thì chân số 2 của IC741 ở mức cao cho ra mức thấp ở chân số 6 lúc này Q3 không dẫn nên P3.5 ở mức thấp. Khi có trộm, led thu và led phát mất tín hiệu, lúc này chân số 2 của IC741 xuống mức thấp cho ra mức cao ở chân số 6 lúc này Q3 dẫn nên P3.5 được set lên mức cao kích hoạt vi xử lý hoạt động 6.7.2 Sơ đồ mạch Hình 6 – 8: Mạch cảm biến hồng ngoại 6.8. Khối Relay 6.8.1. Sơ đồ mạch 6.8.2 Nguyên lý hoạt động Khối relay có nhiệm vụ đóng ngắt tải giả 6.9 Khối cảm biến nhiệt độ 6.9.1 Sơ đồ mạch 6.9.2 Nguyên Lý Hoạt Động Cảm Biến nhiệt độ LM35 có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tương tự là sự thay đổi của nhiệt độ thành tín hiệu điện ở đầu ra. Tín hiệu điện này được đưa vào bộ chuyển đổi ADC0809 (Analog Digital Conversion) . ADC0809 có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp thành tín hiệu số bằng các số nhị phân 0,1.Để cho ADC hoạt động thì IC 74LS14 có nhiệm vụ cấp xung vào chân CLK của ADC. Khi ADC đã hoạt động thì tín hiệu tương tự được chuyển đổi sang tín hiệu số 8 bit và được đưa ra ở đầu ra từ chân D0 đến D7 của ADC. Tín hiệu 8 bit này được đưa vào port 1 của AT89S52. Vi xử lý sẽ xử lý tín hiệu này và phát câu thong báo ra line điện thoại. 6.10. Khối cảm biến nhấc máy 6.10.1 Sơ đồ mạch 6.10.2 Nguyên lý hoạt động Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao. Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều với biên độ 75 Vrms – 90Vrms, tần số f = 25 Hz, phát 3 giây có và 4 giây không. Tín hiệu này qua khóa K1.Sau đó, tín hiệu chuông qua cầu diode để chỉnh lưu toàn sóng. Tín hiệu sau khi qua cầu diode sẽ tăng đôi tần số và có độ gợn sóng nhấp nhô. Khi tần số lớn hơn thì việc san bằng độ nhấp nhô của tín hiệu dễ hơn. Tụ lọc C2 dùng để lọc phẳng độ nhấp nhô này. Tín hiệu sau đó được ghim áp bởi DZ1 và qua R17 sau đó đưa vào Opto. Khi diode Opto phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B của transistor Opto. Cực C transistor Opto được nối lên nguồn +5VDC thông qua điện trở R25. Khi chưa có dòng chuông đổ vào, transistor Opto ngắt, ngõ ra cực C của transistor nối lên nguồn (mức 1) nên ngõ vào P3.4 của vi điều khiển ở mức 1 (trạng thái chờ). Khi có dòng chuông đổ vào, diode Opto phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B của transistor Opto, dẫn đến transistor Opto dẫn bão hoà, nên ngõ vào P3.4 của vi điều khiển ở mức thấp, báo hiệu hệ thống gọi từ bên ngoài vào. 6.10.3 Tính toán thông số Tín hiệu chuông tổng đài cấp cho thuê bao có điện áp hiệu dụng khoảng 75Vrms đến 90Vrms, tần số f = 25Hz. Chọn DZ1 là diode Zener loại 12V Chọn dòng qua Opto là Iopto = 4mA, điện áp rơi trên led của Opto là 1.2V Tính điện trở R4 R17 = Vzener – Vled = 12V – 1.2V = 1.08KΩ Iopto 0.01A Chọn R17 = 1KΩ Vì chọn DZ1 = 12V, sụt áp trên cầu diode là 1.4V Do đó chọn áp vào cầu chỉnh lưu là 16V Chương 7: THIẾT KẾ PHẦN MỀM Chương trình chính ( Mẩu đính kèm) Chương trình con Reset-MT8888: BEGIN ĐỌC TRẠNG THÁI THANH GHI CHỌN THANH GHI B CHỌN THANH GHI A NẠP GIÁ TRỊ 0 VÀO THANH GHI B ĐỌC THANH GHI TRẠNG THÁI NẠP GIÁ TRỊ 0 VÀO THANH GHI A RET 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. Chương trình con phát DTMF: BEGIN ĐỌC THANH GHI TRẠNG THÁI ACC.1=1 S Đ ĐỌC THANH GHI PHÁT DỮ LIỆU RET Giải thích: Bit ACC.1 là bit báo trạng thái phát của MT8888. Để biết 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 được MT8888 phát. Mà NGUỒN load bit p3.3 ; dieu khien tai gia rs_0 bit p2.4 ; dieu khien thanh ghi cua MT8888 cs_isd bit p2.0 ; chip select cua ISD_2560 play bit p2.2 eom bit p2.3 pd bit p2.5 sensor bit p3.5 sw1 bit p2.6 sw2 bit p2.7 ale bit p3.0 start bit p3.1 eoc bit p3.2 dao_cuc bit p3.4 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx org 000h jmp main ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx org 0013h jmp ngat_n0 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx main: setb cs_isd setb pd lcall khoitao_MT8888 ; doan chuong trinh cai so dt de bao dong mov 60h,#0ah ; ma so 0 mov 61h,#1 mov 62h,#2 mov 63h,#2 mov 64h,#8 mov 65h,#6 mov 66h,#5 mov 67h,#0ah mov 68h,#1 mov 69h,#2 mov 6ah,#4 tu_dau: setb load ; ngat tai gia jnb sw1,thu_am1 jnb sensor,baotrom lcall doc_nhietdo cjne a,#50,ktc ; so sanh nhiet do neu lon hon 50 thi bao ktc: jc tu_dau ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ; doan chuong trinh quay so bao chay clr load lcall khoitao_mt8888 lcall delay1s lcall transmit jb sw2,$ ; gia dao cuc jnb sw2,$ lcall thongbao_chay lcall delay41ms lcall thongbao_chay lcall delay41ms lcall thongbao_chay jmp tu_dau ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ; doan chuong trinh quay so bao trom baotrom: clr load lcall khoitao_mt8888 lcall delay1s lcall transmit jb sw2,$ ; gia dao cuc jnb sw2,$ lcall thongbao_trom lcall delay41ms lcall thongbao_trom lcall delay41ms lcall thongbao_trom jmp tu_dau thu_am1: jnb sw1,$ jmp thu_am ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx doc_nhietdo: setb ale nop nop nop clr ale setb start jb eoc,$ clr start lcall delay41ms mov a,p1 ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx khoitao_mt8888: lcall readstatus mov a,#00h lcall writeCR lcall delay mov a,#00 lcall writeCR lcall delay mov a,#08h lcall writeCR lcall delay mov a,#00h lcall writeCR lcall delay lcall readstatus lcall delay mov a,#00001101b lcall writeCR lcall delay mov a,#00000000b lcall writeCR lcall delay ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ngat_n0: clr ea mov r6,#0ffh receiver11: lcall readstatus jnb acc.2,receiver11 lcall readdigit cjne a,#0ah,luu mov a,#0 luu: mov r6,a setb ea reti ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx readstatus: setb rs_0 movx a,@r0 anl a,#0fh ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx writeCR: setb rs_0 movx @r0,a ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx transmit: mov r0,#60h back2: mov a,@r0 lcall writedigit back1: lcall readstatus jnb acc.1,back1 inc r0 lcall delay1s cjne r0,#6ah,back2 lcall readstatus ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx writedigit: clr rs_0 movx @r0,a ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx receiver: mov r1,#11h receiver1: lcall readdigit mov @r1,a lcall readstatus jnb acc.2,receiver1 lcall delay inc r1 cjne r1,#16h,receiver1 ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx readdigit: clr rs_0 movx a,@r0 anl a,#0fh ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx thongbao_trom: mov p0,#0h setb pd clr pd setb play clr cs_isd jb eom,$ setb cs_isd jnb eom,$ ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx thongbao_chay: mov p0,#60h setb pd clr pd setb play clr cs_isd jb eom,$ setb cs_isd jnb eom,$ ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ; doan chuong trinh thu am thu_am: jb sw1,$ mov p0,#00h setb pd clr pd clr play lcall delay clr cs_isd jnb sw1,$ setb cs_isd ; bao chay jb sw1,$ mov p0,#60h setb pd clr pd clr play lcall delay clr cs_isd jnb sw1,$ setb cs_isd ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx jb sw1,$ mov p0,#00h setb pd clr pd setb play lcall delay clr cs_isd jb eom,$ setb cs_isd jnb eom,$ jb sw1,$ mov p0,#60h setb pd clr pd setb play lcall delay clr cs_isd jb eom,$ setb cs_isd jnb eom,$ jmp tu_dau ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx delay41ms: mov 7fh,#120 dell1: mov 7eh,#250 del1: djnz 7eh,del1 djnz 7fh,dell1 ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx delay1s: mov tmod,#01 mov r4,#10 wait51: mov th0,#high(-50000) mov tl0,#low(-50000) clr tf0 setb tr0 jnb tf0,$ djnz r4,wait51 ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx delay: mov 7ch,#50 djnz 7ch,$ ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx endCHƯƠNG VIII: TÓM TẮT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 8.1. TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trãi qua một thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài, Đồ Án đã được hoàn thành. Đối với Nhóm nghiên cứu trong quá trình thực hiện đã gặp nhiều vấn đề nảy sinh, đó cũng chính là những khó khăn đồng thời cũng chính là động lực thúc đẩy để nhóm nghiên cứu hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp này. Nội dung của đề tài được nêu trong tất cả 7 chương. Trong các chương : 3,4,5,6 Nhóm nghiên cứu giới thiệu các tài liệu liên quan đến việc thiết kế như : những kiến thức về thu phát DTMF, phương pháp ghi âm cũng như phát tín hiệu, các chức năng của vi điều khiển 89S52, ngôn nhữ lập trình Assembly và khảo sát các linh kiện trong mạch. Do kiến thức còn hạn chế nên quá trình thực hiện chắc không tránh khỏi những thiếu sót và việc trình bày nội dung cũng có những chỗ chưa hoàn thiện. Rất mong Được quý Thầy Cô góp ý và bổ sung để Đề tài Nghiên Cứu này được hoàn thiện hơn. Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn. 8.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Trong thời gian nghiên cứu đề tài nhóm nghiên cứu đã gặp nhiều trở ngại song với sự nổ lực của từng cá nhân trong nhóm và tinh thần làm việc theo nhóm cuối cùng đề tài cũng đã hoàn thiện đúng theo thời gian quy định. Qua một thời gian làm một cách nghiêm túc đã giúp những người thực hiện đề tài học thêm được nhiều điều, đó là cách làm việc khoa học, sự sáng tạo, độc lập nghiên cứu, và nhất là sự hợp tác làm việc theo nhóm. Thiết kế hệ thống báo trộm, báo cháy qua đường dây điện thoại, nhằm phần nào đảm bảo an toàn tài sản cá nhân, tập thể, công ty xí nghiệp ..v.v. là mục đích nghiên cứu của những người thực hiện đề tài, trong một khoảng thời gian hạn chế, nhóm nghiên cứu đã có một kết quả nhất định. Tuy nhiên để đề tài càng trở nên hoàn thiện hơn, có thể phát triển đề tài theo hướng: + Thiết kế bàn phím có thể thay đổi bất kì số điện thoại. +Thiết kế màn hình LCD hiển thị khi thay đổi số điện thoại. + Kết hơp với các thiết bị khác để điều khiển các thiết bị điện tử trong nhà. +Viết thêm phần mềm để có thể gọi điện thoại bàn và di động luân phiên nhau. +Thiết kế hệ thống phun nước tự động khi có sự cố cháy xảy ra. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo Trình Vi Xử Lí Trường đại Học Công nghiệp TP.HCM 2. Dương Minh Trí.Cảm Biến Và Ưng Dụng.Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật,2000 3. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải.Họ Vi Điều Khiển 8051.Nhà Xuất Bản Lao Động- Xã Hội.Hà Nội,2001 4. Lê Văn Thảnh Nguyên lý Tổng đài điện tử, Trung tâm đào tạo Bưu chính viễn thông II,1996 5. Các website: http:// www.datasheetarchive.com http ://www.Atmel.com http ://www.MT.com & ------THE END------