Đề tài Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại

Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 1 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ- TIN HỌC  ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI GVHD: NGUYỄN TRỌNG KHANH SVTH: 1. HUỲNH KHÁNH DUY 2. PHAN ANH TUÂN LỚP: CĐ ĐTVT 06B Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 2 LỜI CẢM ƠN Trong suốt ba năm học vừa qua, được sự giúp đỡ và chỉ bảo của quý Thầy Cơ khoa Điện Tử - Tin Học trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã giúp chúng em tích lũy được vốn kiến thức vơ cùng bổ ích làm nền tảng cho cơng việc sau này. Sau khoảng thời gian tìm hiểu, thiết kế và thi cơng đồ án tốt nghiệp, đề tài: “ Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại, cuối cùng, nhĩm em cũng đã hồn thành cơng việc. Những kết quả mà nhĩm em cĩ được là nhờ những kiến thức đã tiếp thu được trong ba năm học, bên cạnh đĩ là sự chỉ dẫn tận tình của Thầy hướng dẫn – Thầy Nguyễn Trọng Khanh, nhờ sự giúp đỡ của thầy cơ khoa Điện Tử - Tin Học. Nhĩm em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến Ban Giám Hiệu trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, ban chủ nhiệm khoa Điện Tử - Tin Học, quý Thầy Cơ của khoa, và đặc biệt, nhĩm em xin gửi lời cám ơn đến thầy hướng dẫn Nguyễn Trọng Khanh đã hết lịng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để nhĩm em hồn thành đề tài này. Nhĩm thực hiện. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 3 LỜI GIỚI THIỆU Trong thời đại ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển địi hỏi sinh viên – học sinh học phải đi đơi với hành, bên cạnh những lý thuyết cơ bản ở trường lớp, phải biết ứng dụng những gì đã học vào thực tiễn, cĩ vậy mới giúp chúng ta nắm vững những kiến thức mình đã cĩ, bổ sung thêm kiến thức mới và gĩp phần phát huy khả năng năng động, sáng tạo. Sự xuất hiện của các linh kiện bán dẫn đã gĩp phần quan trọng trong sự phát triển của cơng nghệ thơng tin, cơng nghiệp điện tử. Các thiết bị điện tử ra đời ngày càng tinh vi hơn, nhỏ gọn hơn và nhiều chức năng hơn, phục vụ tốt hơn cho nhu cầu của con người. Tuy chỉ mới xuất hiện ở nước ta, nhưng cơng nghệ thơng tin đã phát triển rất nhanh và giữ vai trị quan trọng trong nhiều lĩnh vực như đời sống, sản xuất cơng nghiệp Hệ thống viễn thơng, dịch vụ khách hàng, thơng tin di động, nhắn tin ngày càng phát triển với tính hiện đại và tự động hĩa ngày càng cao. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 4 CHƯƠNG 0: DẪN NHẬP I. Đặt vấn đề: Trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thơng đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thơng tin để đáp ứng nhu cầu của con người. Bên cạnh sự phát triển khơng ngừng của cơng nghệ thơng tin di động, chiếc điện thoại bàn vẫn ở một vị trí khơng thể thiếu trong cuộc sống. Ngồi chức năng chính là thơng thoại, các nhà cung cấp dịch vụ vẫn luơn cố gắng phát triển thêm nhiều tính năng mới để phục vụ cho nhu cầu con người, đĩ cũng là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ thuật tập trung nghiên cứu. Cuộc sống hiện đại địi hỏi con người luơn bận rộn với cơng việc, giả sử một người khi đang làm việc ở một nơi cách xa nhà mà khơng biết hoạt động của các thiết bị điện trong nhà cĩ an tồn hay khơng, những lúc như vậy, người ấy cần cĩ một thiết bị cĩ thể giúp mình khơng những kiểm tra được trạng thái của các thiết bị điện trong nhà, mà cịn cĩ thể điều khiển chúng tắt hay mở theo ý muốn, điều này địi hỏi phải cĩ một thiết bị điều khiển từ xa. Đối với hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại cĩ nhược điểm là bị giới hạn về khoảng cách. Tuy nhiên, với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mơ trên tồn thế giới thì khoảng cách khơng cịn là vấn đề khĩ khăn, bên cạnh đĩ, sự hoạt động ổn định và đáng tin cậy của mạng điện thoại đã mở ra một hướng đi mới cho việc điều khiển từ xa. Điều khiển từ xa qua đường dây điện thoại là một hệ thống mà con người cĩ thể điều khiển được các thiết bị thơng qua bàn phím điện thoại bàn, với thiết bị này, người điều khiển sẽ cĩ thể tiết kiệm được nhiều thời gian cho cơng việc, vừa đảm bảo các tính năng an tồn cho các thiết bị điện gia dụng. Ngồi ra, ứng dụng của hệ thống điều khiển từ xa bằng điện thoại giúp ta cĩ thể điều khiển các thiết bị, máy mĩc ở những mơi trường nguy hiểm mà con người khơng thể làm việc hoặc tiếp xúc trực tiếp được. Với những tính năng như điều khiển dễ dàng, độ tin cậy cao, khả năng làm việc ổn định (do sử dụng đường dây điện thoại để truyền dẫn tín hiệu), hệ thống điều khiển từ xa qua điện thoại sẽ gĩp phần phục vụ tốt hơn cho nhu cầu của con người. Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như đã nêu, nhĩm chúng em quyết định chọn đề tài “Hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại” để làm đề tài đồ án tốt nghiệp. II. Giới thiệu đề tài: Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại là sự kết hợp giữa các ngành Điện – Điện Tử và Viễn Thơng, sự phối hợp ứng dụng vi điều khiển hiện đại và hệ thống thơng tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên cứu và phát triển cho Khoa Học – Kỹ Thuật. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 5 Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thơng thường. Hệ thống này khơng phụ thuộc vào khoảng cách, mơi trường, đối tượng điều khiển. Điểm nổi bật của hệ thống này là tính lưu động của tác nhân điều khiển (cĩ thể sử dụng ở bất cứ đâu cĩ điện thoại bàn), thao tác điều khiển dễ dàng, nhanh chĩng với độ tin cậy cao.  Ý TƯỞNG THIẾT KẾ: Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại cĩ sẵn để thiết kế hệ thống tự động điều khiển đĩng ngắt các thiết bị điện trong nhà với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống này được thiết kế trên mơ hình đĩng ngắt 4 thiết bị và phản hồi kết quả cho người điều khiển biết bằng âm thanh được lưu trữ và cài đặt sẵn. Ngồi ra, hệ thống này chỉ cĩ thể điều khiển được khi nhấn đúng mã Password nên khơng thể xảy ra trường hợp người ngồi cĩ thể điều khiển hệ thống do vơ tình quay số ngẫu nhiên. Để điều khiển, đầu tiên, người điều khiển phải gọi tới số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi cĩ mạch điều khiển mắc song song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều khiển). Sau một thời gian đổ chuơng nhất định, nếu khơng cĩ ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đĩng mạch. Sự đĩng mạch này tạo trạng thái tải giả để kết nối thuê bao. Sau đĩ, người điều khiển sẽ nhấn mã Password để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Khi nhấn đúng mã Password, mạch sẽ phát ra lời thơng báo như sau: “Mời bạn điều khiển”. Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh. Nếu nhấn sai Password thì người điều khiển khơng thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển được. Sau khi nhấn đúng mã Password, người điều khiển cĩ thể bắt đầu kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển. (Ví dụ: sau khi nhấn đúng mã Password 2397, rồi nhấn tiếp số 5, lúc này, nếu tất cả các thiết bị đang ở trạng thái tắt thì người điều khiển sẽ nhận được tín hiệu phản hồi bằng giọng nĩi với nội dung như sau: “ Thiết bị 1 tắt, thiết bị 2 tắt, thiết bị 3 tắt, thiết bị 4 tắt”). Để điều khiển hệ thống, ta sẽ quy định các mã điều khiển như sau: + Mã Password để điều khiển là 2397. + Số 6 được chọn là lệnh mở thiết bị. + Số 9 là lệnh tắt thiết bị. + Số 8 là lệnh tắt tất cả các thiết bị. + Số 1 được chọn là thiết bị 1. + Số 2 được chọn là thiết bị 2. + Số 3 được chọn là thiết bị 3. + Số 4 được chọn là thiết bị 4. + Số 5 là lệnh kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 6 + Dấu “*” được chọn là mã thốt khỏi hệ thống điều khiển (khi nhấn dấu “*” trên bàn phím điện thoại, hệ thống sẽ tự ngắt kết nối với người điều khiển). Ví dụ: nếu muốn tắt thiết bị 1, ta bấm số 91, muốn mở thiết bị 2, ta bấm số 62. Sau mỗi lần điều khiển, mạch sẽ phát ra tiếng nĩi để báo kết quả cho người điều khiển. Ví dụ: sau khi bấm số 91, hệ thống sẽ cĩ tín hiệu phản hồi về bằng giọng nĩi với nội dung như sau: “Thiết bị 1 tắt”. Khi người điều khiển bấm số 8 (mã tắt tất cả thiết bị), sẽ nhận được câu thơng báo như sau: “Thiết bị 1 tắt, thiết bị 2 tắt, thiết bị 3 tắt, thiết bị 4 tắt”.  Phương án thiết kế và sơ đồ khối: Mạch thi cơng gồm các khối sau:  Khối cảm biến chuơng.  Khối kết nối thuê bao.  Khối giải mã DTMF.  Khối xử lý trung tâm.  Khối âm thanh.  Khối cơng tắc bên ngồi. Từ các khối trên, ta kết hợp lại với nhau thành một hệ thống hoạt động hồn chỉnh để thi cơng mạch và viết chương trình cho vi điều khiển để điều khiển mạch hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra. Sơ đồ khối: KHỐI DTMF KHỐI CẢM BIẾN TÍN HIỆU CHUƠNG KHỐI CƠNG TẮC BÊN NGỒI KHỐI TẠO ÂM THANH KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU) TIP RING KHỐI ĐIỀU KHIỂN Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 7 Trong hệ thống này, người điều khiển cĩ thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng cơng tắc riêng ở bên ngồi mà khơng cần thơng qua điện thoại.  Giải thích chức năng và mối quan hệ của các khối: + Khối xử lý trung tâm: điều khiển hoạt động của tồn hệ thống, nhận tín hiệu chuơng và sẽ quyết định kết nối thuê bao nếu khơng cĩ người nhấc máy, các mã điều khiển được lưu trữ trong CPU, khi nhận được mã từ người điều khiển, CPU sẽ so sánh với mã lệnh được lưu trong bộ nhớ, từ đĩ, sẽ cho chạy chương trình điều khiển các thiết bị cũng như điều khiển phát âm thanh. + Khối cảm biến chuơng: cảm biến tín hiệu chuơng, khi cĩ một cuộc gọi đến, khối này sẽ cảm biến tín hiệu, chuyển đến CPU để chạy chương trình điều khiển kết nối thuê bao. + Khối kết nối thuê bao: nhận tín hiệu điều khiển từ CPU, kết nối tạo trạng thái tải giả giống như thuê bao đang nhấc máy. + Khối DTMF: trên đường dây điện thoại, khi ấn phím điện thoại, các số được truyền dưới dạng mã đa tần (gồm một tín hiệu cĩ tần số cao và một tín hiệu cĩ tần số thấp), khối này sẽ thu nhận tổ hợp mã đa tần này, sau đĩ chuyển thành 4bit nhị phân để chuyển đến CPU. + Khối điều khiển: nhận lệnh điều khiển từ CPU để tắt / mở các thiết bị. + Khối cơng tắc ngồi: giúp người điều khiển cĩ thể tắt / mở thiết bị mà khơng cần sử dụng qua điện thoại. + Khối âm thanh: tạo âm thanh phản hồi cho người điều khiển biết trạng thái của các thiết bị. + Khối nguồn: tạo điện áp 5V ổn định cung cấp cho mạch hoạt động. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 8 CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN A. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TỔNG ĐÀI: I. Khái niệm về tổng đài: Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch, nĩ cĩ nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi đến thiết bị đầu cuối bị gọi. Ngày nay, kỹ thuật số và chuyển mạch, truyền dẫnphân theo thời gian đã trở nên rất phổ biến và là phương thức làm việc chủ yếu trong các hệ tổng đài hiện nay. Trong đĩ, kỹ thuật điều chế xung mã (PCM) được sử dụng rất hiệu quả trong các mạng truyền số liệu, tiếng nĩi, hình ảnh đang phát triển hiện nay, đĩ là mạng số liên kết dịch vụ ISDN. II. Phân loại tổng đài: 1. Phân loại theo cơng nghệ: gồm hai loại - Tổng đài nhân cơng: việc kết nối thơng thoại cho các thuê bao được thực hiện bằng thao tác trực tiếp của con người. - Tổng đài tự động: chia làm hai loại chính + Tổng đài cơ điện: chuyển mạch nhờ vào các bộ chuyển mạch cơ khí, được điều khiển bằng các mạch điện tử, bao gồm: chuyển mạch quay trịn, chuyển mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc. + Tổng đài điện tử: các bộ chuyển mạch bao gồm các linh kiện bán dẫn, vi mạch cùng với các relay, analog switch được điều khiển bởi các mạch điện tử, vi mạch. 2. Phân loại theo cấu trúc mạng: Hiện nay, mạng viễn thơng Việt Nam cĩ 5 loại sau:  Tổng đài cơ quan PABE (Private Automatc Branch Exchange): được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và chỉ sử dụng trung kế CO-Line.  Tổng đài nơng thơn RE (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu dân cư đơng, chợvà cĩ thể sử dụng các loại trung kế.  Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế.  Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tổng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước, khơng cĩ mạch thuê bao.  Tổng đài cửa ngõ quốc tế GWE (Gate Way Exchange): tổng đài này được dùng chọn hướng và chuyển mạch cuộc gọi vào mạng quốc tế. Để nối các mạng quốc gia với nhau cĩ thể chuyển quá giang các cuộc gọi.  Sơ đồ khối tổng đài điện thoại: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 9 Chức năng từng khối: a. Khối chuyển mạch: thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì. Đối với hệ thống chuyển mạch số, để thiết lập tuyến đàm thoại giữa hai thuê bao, cần phải thiết lập tuyến nối cho cả hai hướng: đi và về. b. Khối báo hiệu: thực hiện việc trao đổi thơng tin báo hiệu thuê bao, thơng tin báo hiệu đường trung kế liên đài để phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phĩng các cuộc gọi. c. Khối điều khiển: phân tích, xử lý các thơng tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập hoặc giải phĩng cuộc gọi. Thực hiện tính cước cho các cuộc gọi Ngồi ra, khối điều khiển cịn cĩ chức năng thuộc về khai thác, bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy. d. Ngoai vi thuê bao, trung kế: thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được trang bị cĩ thể là thuê bao Analog, Digital tùy theo cấu trúc mạng tổng đài. Trung kế được trang bị cĩ thể là trung kế Analog, Digital. III. Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử:  Chuyển mạch theo phương pháp kết nối khơng gian (space switch): thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự. Ngồi ra cịn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch thời gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 10  Chuyển mạch ghép: cĩ hai loại là phân chia theo thời gian để ghép các cuộc gọi theo thời gian và phân chia theo tần số để ghép các cuộc gị theo tần số. IV. Hệ thống âm hiệu của tổng đài: Đường dây điện thoại hiện nay gồm cĩ hai dây và thường gọi đĩ là Tip và Ring cĩ màu đỏ và xanh. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thơng qua hai dây Tip và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nĩ cũng cĩ thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài. Ngồi ra, để hoạt động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuơng, tín hiệu báo bận.v.v. a. Tín hiệu chuơng (Ring Signal): Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuơng đến để báo cho thuê bao đĩ biết cĩ người gọi. Tín hiệu chuơng là tín hiệu xoay chiều AC thường cĩ tần số 25Hz, tuy nhiên nĩ cĩ thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín hiệu chuơng cũng thay đổi từ 40 VRMS đến 130 VRMS thường là 90 VRMS. Tín hiệu chuơng được gửi theo dạng xung, thường là 2 giây cĩ, 4 giây khơng. Hoặc cĩ thể thay đổi tùy thuộc từng loại tổng đài. b. Tín hiệu mời gọi (Dial Signal): Đây là tín hiệu liên tục, khơng phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác sử dụng trong hệ thống điện thoại. Tín hiệu này được tao ra bởi hai âm thanh cĩ tần số 350Hz và 440Hz. c. Tín hiệu báo bận (Busy Signal): 4s 2s 48V Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 11 Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong hai tín hiệu: - Tín hiệu mời cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi. - Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận, khơng thể thực hiện cuộc gọi ngay lúc này. Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều cĩ dạng sin, tần số 425Hz, cĩ chu kỳ 1s (0.5s cĩ và 0.5s khơng). d. Tín hiệu chuơng hồi tiếp Tín hiệu hồi âm chuơng (Ringback Tone): là tín hiệu sin tần số f =425 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC 10v, phát ngắt quãng 2s cĩ, 4s khơng. e. Gọi sai số: nếu bạn gọi nhầm một số mà nĩ khơng tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín hiệu xung cĩ tần số 200Hz – 400Hz. Hoặc đối với các hệ thống điện thoại ngày nay, bạn sẽ nhận được thơng báo rằng bạn gọi sai số. f. Tín hiệu báo gác máy: Khi thuê bao nhấc ống nghe ra khỏi điện thoại quá lâu mà khơng gọi cho ai thì thuê bao sẽ nhận được một tín hiệu chuơng rất lớn để cảnh báo. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz + 2450Hz + 2600Hz được phát ra dạng xung 0.1s cĩ và 0.1s khơng. 4s 2s 10V 0,5s 0,5s Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 12 g. Tín hiệu đảo cực: Tín hiệu đảo cực chính là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đĩ hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện viậc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi. BẢNG TĨM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI Vùng hoạt động (Hz) Chuẩn (Hz) Dạng tín hiệu Đvị Tín hiệu chuơng 16 – 60 425 25 Xung 2s on 4s off Hz Tín hiệu mời gọi 425 25 Liên tục Hz Tín hiệu báo bận 425 25 Xung 0,5s on 0,5s off Hz Tín hiệu chuơng hồi tiếp 425 25 Xung 2s on 4s off Hz Tín hiệu báo gác máy 1400+2060 + 2450+2600 Xung 0,1s on 0,1s off Hz Tín hiệu sai số 200-400 Liên tục Hz B. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI: I. Nguyên lý thơng tin điện thoại: Thơng tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nĩi từ nơi này đến nơi khác bằng dịng điện qua máy điện thoại. Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của mạng thơng tin điện thoại. Quá trình thơng tin đĩ được minh họa như sau: 1. Sơ đồ: Mạch điện thoại đơn giản gồm: - Ống nĩi. - Ống nghe. Đảo cực Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 13 - Nguồn điện. - Đường dây. Hình: Nguyên lý thơng tin điện thoại 2. Nguyên lý: Khi ta nĩi trước ống nĩi của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nĩi sẽ tác động vào màng rung của ống nĩi làm cho ống nĩi thay đổi, xuất hiện dịng điện biến đổi tương ứng trong mạch. Dịng điện biến đổi này được truyền qua đường dây tới ống nghe của máy đối phương làm cho màng rung của ống nghe dao động, lớp khơng khí trước màn rung dao động theo, phát ra âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự. II. Những yêu cầu cơ bản về máy điện thoại: 1. Khi thu phát tín hiệu chuơng thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời đường điện, trên đường dây chỉ cĩ dịng tín hiệu chuơng. 2. Khi đàm thoại, bộ phận phát và nhận tín hiệu chuơng phải tách ra khỏi đường điện, trên đường dây chỉ cĩ dịng điện điện thoại. 3. Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được tín hiệu chuơng từ tổng đài đưa tới. 4. Trạng thái nghỉ, máy thường trực đĩn nhận tín hiệu chuơng của tổng đài. Ngồi ra, máy cần phải chế tạo ngắn gọn, nhẹ, đơn giản, bền, đẹp, tiện lợi cho mọi người sử dụng. III. Những chức năng cơ bản của máy điện thoại: 1. Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng điện thoại biết tổng đài điện thoại sẵn sàng tiếp nhận hoặc chưa tiếp nhận cuộc gọi đĩ bằng các âm hiệu. 2. Phát mã số của thuê bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi ấn phím số trên máy điện thoại. Sĩng âm thanh Ống nghe Ống nĩi Sĩng âm thanh Nguồn Đường dây Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 14 3. Thơng báo cho người sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn biến việc kết nối mạch bằng các âm hiệu. 4. Báo hiệu bằng chuơng cho thuê bao biết là cĩ người đang gọi mình. 5. Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát sang máy đối phương và chuyển tín hiệu điện từ máy đối phương tới thành âm thanh. 6. Báo hiệu cuộc gọi kết thúc. 7. Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiếng keng, tiếng click khi phát xung số. 8. Tự động điều chỉnh âm lượng và phối hợp trở kháng với đường dây. . C. TẦM QUAN TRỌNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA: Một nền cơng nghiệp phát triển mạnh luơn đi đơi với các thiết bị, máy mĩc tinh vi hơn, phức tạp hơn. Với nền cơng nghiệp phát triển như thế, điều khiển từ xa đĩng vai trị quan trọng trong cơng cuộc cơng nghiệp hĩa, hiện đại hĩa đất nước. Trong cơng nghiệp, tại các lị phản ứng, các nhà máy hay tại những nơi cĩ mức độ nguy hiểm cao mà con người khơng thể tiếp cận để điều khiển được, ta phải cần đến bộ điều khiển từ xa để điều khiển. Điều khiển từ xa khơng những phục vụ cho cơng nghiệp hay nghiên cứu khoa học mà nĩ cịn gĩp một phần khơng nhỏ vào phục vụ cho nhu cầu cuộc sống hàng ngày của con người. Tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu mà các hệ thống điều khiển từ xa cĩ cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp. Tuy nhiên, cĩ thể chia chúng làm hai loại chính đĩ là: Điều khiển từ xa bằng vơ tuyến và điều khiển từ xa bằng hữu tuyến. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 15 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN I. Giới thiệu: Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip cĩ thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thơng tin, xử lý thơng tin, đo thời gian và tiến hành đĩng, mở một cơ cấu nào đĩ. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, điện thoại, lị viba Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng “thơng minh” thì vai trị của hệ thống vi điều khiển càng quan trọng. II. Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển: Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lý trong tập hợp các bộ vi xử lý nĩi chung. BỘ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lý từ những năm 70 do sự phát triển và hồn thiện về cơng nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semicoductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao. Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lý 4 bit loại TMS1000 do cơng ty texas Instruments vừa là nơi phát minh, vừa là nơi sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý chỉ cĩ chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo một trình tự, cịn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, khối điều khiển, khối hiển thị khối đồng hồ là những linh kiện nằm ở bên ngồi và được nối với bộ vi xử lý. Mãi đến năm 1976 cơng ty INTEL (Interlligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý trung tâm, 8048 cịn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian, các cổng và ra Digital trên một chip. Các cơng ty khác cũng lần lượt cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điểu khiển MCS-48 (Microcontroller-system- 48). Đến năm1980 cơng ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đĩ, hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51. Đến nay, họ vi điều khiển 8 bit MCS-51 đã cĩ đến 250 thành viên và hầu hết các cơng ty hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là cơng ty INTEL và rất nhiều cơng ty khác như: AMD. SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 16 III. Khảo sát bộ vi điều khiển 8051: IC vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS-51, được đĩng gĩi theo tiêu chuẩn DIP gồm 40 chân, cĩ các đặc điểm sau: - 4kbyte ROM - 128 byte RAM - 4 port xuất / nhập (I / O put port) 8bit - Hai bộ định thời (Timer): T0,T1 - 1 port nối tiếp - 64KB khơng gian bộ nhớ chương trình mở rộng - 64KB khơng gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bit đơn) - 210 ơ nhớ được địa chỉ hĩa bit - Bộ nhân / chia 4 s 1. Cấu trúc bên trong của 8051: O T H E R R E G IST E R 1 2 8 b y te R A M 1 2 8 b y te R A M 8 0 5 1 \8 0 5 2 R O M 4K : 8031 4K : 8051 E P R O M 4K : 8951 IN T E R R U P T C O N T R O L S ERIA L P O RT T IM ER 0 T IM ER 1 T IM E 2 C PU O S C IL A T O R B U S C O N T R O L I/O P O R T SE R IA L P O R T E A \ R S T A L E \ P S E N \ P 0 P 1 P 2 P 3 A ddre ss \D a ta T X D R X D T IM E R 2 T IM E R 1 T IM E R 1 IN T 0 IN T 1 Hình 2.1: Sơ đồ khối 8051 Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lý trung tâm (CPU: central processing unit) bao gồm: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 17 - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia - Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit) - Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) - Bốn băng thanh ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngồi ra, cịn cĩ bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic. Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngồi ra, cịn cĩ khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngồi. Chương trình đang chạy cĩ thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt cĩ thể là: các biến cố ở bên ngồi, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng cĩ thể là giao diện nối tiếp. Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm. Các cổng (port0, port1, port2, port3) sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 cĩ thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngồi, hoặc để đầu nối giao diện nối nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngồi. Giao diện nối tiếp cĩ chứa một bộ truyền và một bộ nhận khơng đồng bộ, làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp cĩ thể đặt trong dãy rộng và được ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8051 cĩ hai thành phần quan trọng khác đĩ là bộ nhớ và các thanh ghi. Bộ nhớ gồm cĩ bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ cĩ ở 8051) dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh. Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thơng tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc, nĩ làm thay đổi nội dung của các thanh ghi. 2. Chức năng các chân vi điều khiển: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 18 8051 2930 40 20 31 1918 9 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P SE N AL E V C C G N D EA X 1 X 2 RST P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD Hình 2.2: Sơ đồ chân 8051 a. Port 0: (chân 32 – 39), cĩ 8bit (P0.0 – P0.7), cĩ hai cơng dụng: + Là các đường xuất / nhập thơng thường + Khi sử dụng bộ nhớ ngồi thì port 0 khơng phải là các đường xuất / nhập bình thường nữa mà nĩ là sự kết hợp giữa bus địa chỉ (A0 – A7) và bus dữ liệu (D0 – D7) để hình thành nên bus đa hợp (AD0 – AD7). Lưu ý: khi sử dụng port 0 thì ta phải dùng điện trở kéo lên, vì cấu trúc của port 0 là ngõ ra cực D của Mosfet) b. port1: (chân 1 – 8), cĩ 8 bit (P1.0 – P1.7), chỉ cĩ một cơng dụng duy nhất là các đường xuất / nhập thơng thường dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. c. port2: (chân 21 – 28), cĩ 8 bit (P2.0 – P2.7), cĩ hai cơng dụng: + Khi sử dụng bộ nhớ nội thì port 2 là một port xuất / nhập thơng thường + Khi sử dụng bộ nhớ ngồi thì port 2 đĩng vai trị là byte cao của bus địa chỉ (A8 – A15) d. port3: (chân 10 – 17), cĩ 8 bit (P3.0 – P3.7), cĩ hai cơng dụng (port nối tiếp) + Là các đường xuất / nhập thơng thường + Nĩ thực hiện các chức năng đặc biệt: Bit Tên Chức năng Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 19 P3.7 RD Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngồi P3.6 WR Ghi dữ liệu từ bộ nhớ ngồi P3.5 T1 Ngõ vào Timer 1 P3.4 T0 Ngõ vào Timer 0 P3.3 1INT Ngõ vào ngắt ngồi 1 P3.2 0INT Ngõ vào ngắt ngồi 0 P3.1 TxD Truyền dữ liệu cho port nối tiếp P3.0 RxD Nhận dữ liệu cho port nối tiếp e. Vcc (chân 40) = +5V, Vss (chân 20) = 0V f. Chân RST (9): Reset. Chân số 9 cĩ mức điện thế cao, tối thiểu 2 chu kỳ máy thì 8051 sẽ khởi động lại. Cĩ hai cách reset: + Cách 1: Reset tự động( Auto Reset): Reset khi cấp nguồn + Cách 2: Reset bằng tay( Manual Reset) 100 5V 10uF Reset SW1 8K2 0 Mạch Reset g. Chân 18 và 19 (XTAL 2 và XTAL1), là ngõ vào và ra của mạch dao động trên chip. Tần số dao động sẽ phụ thuộc vào linh kiện bên ngồi. Mạch dao động bên ngồi được thiết kế như sau: 30pF 30pF 18 (XTAL2) 19 (XTAL1) 12Mhz 0 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 20 h. PSEN (Program Store Enable): (chân 29), dùng điều khiển truy xuất bộ nhớ ngồi. Chân PSEN thường được nối với chân OE của ROM để cho phép đọc dữ liệu từ ROM ngồi i. ALE (Address Latch Enable): (chân 30), cho phép chốt địa chỉ. Khi giao tiếp với bộ nhớ ngồi thì nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ, chân ALE tích cực để chốt byte thấp của bus địa chỉ (A0 – A7) vào một thanh ghi. Trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ, thì các bit của port 0 là các bit xuất / nhập dữ liệu (D0 – D7) Các xung tín hiệu ALE cĩ tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và cĩ thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. k. EA (External Access): (chân 31), khi chương trình thực thi trong bộ nhớ nội thì chân EA khơng cần tích cực ( EA phải nối lên nguồn Vcc). Khi thực thi chương trình với bộ nhớ ngồi thì chân EA phải nối xuống mass, khi đĩ, ROM nội bên trong vơ hiệu hĩa. 3. Tổ chức bộ nhớ: Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, Ram trên chip bao gồm nhiều thành phần, phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hĩa từng bit, các BANK thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. a. Tổ chức bộ nhớ Ram nội:  Vùng Bank thanh ghi (dãy thanh ghi): cĩ 4 bank thanh ghi (bank 0 – bank 3), mỗi bank cĩ 8 thanh ghi (R0 – R7), mỗi thanh ghi cĩ 8 bit. Bank mặc định sau khi Reset hệ thống, muốn sử dụng bank khác, ta phải điều chỉnh phần mềm.  Vùng RAM địa chỉ hĩa từng bit: cĩ 128 bit được địa chỉ hĩa giúp cho người sử dụng truy cập nhanh và dễ.  Vùng RAM đa mục đích (80 byte): Dùng để truy cập tùy theo yêu cầu của người sử dụng. b. Các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR (Special Function Register): 1. Thanh ghi A (Acc: Accumilator): thanh ghi tích trữ, là thanh ghi chứa 8 bit dùng để lưu trữ kết quả xử lý của các phép tốn 2. Thanh ghi B (Base: nền): sử dụng chung với thanh ghi A trong các phép tốn nhân và chia hai số 8 bit 3. Thanh ghi PSW ( Progam Status Word): từ trạng thái chương trình Bit Tên Bit Địa chỉ bit Chức năng PSW.7 CY D7H Carry flag: cờ nhớ PSW.6 AC D6H Auxiliary carry flag:cờ nhớ phụ PSW.5 F0 D5H Zero flag: cờ khơng PSW.4 RS1 D4H Register bank select 1: chọn băng thanh ghi bit 1 PSW.3 RS0 D3H Register bank select 0: chọn băng thanh ghi bit 0 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 21 PSW.2 OV D2H Over flow flag: cờ báo tràn PSW.1 - D1H Dự trữ PSW.0 P D0H Even parity flag: cờ kiểm tra chẵn  CY (cờ nhớ): cờ CY sẽ được set lên 1 khi cĩ số nhớ từ phép tốn cộng hoặc số mượn từ phép tốn trừ. Ví dụ: thanh ghi A cĩ nội dung là: FFH Cộng nội dung thanh ghi A cho 1, khi đĩ, sẽ trả về thanh ghi A kết quả là: 00H và cờ CY = 1  AC (cờ nhớ phụ): được set lên 1 khi cĩ số từ bit 3 trong các phép tốn cộng trừ số BCD  F0: set lên 1 nếu kết quả bằng 0 RS1 RS0 Chọn Bank 0 0 Bank 0 0 1 Bank 1 1 0 Bank 2 1 1 Bank 3 Ví dụ: muốn sử dụng bank 2 trong RAM nội, ta ra lệnh: Mov PSW,#00010000B  OV (cờ tràn): cờ OV được set lên 1 sau một lệnh cộng hoặc trừ nếu cĩ một phép tốn bị tràn.  P (cờ kiểm tra chẵn): cờ P được set lên 1 khi tổng số bit 1 trong kết quả cộng với bit 1 của cờ P là một số chẵn 4. Thanh ghi SP (Stack Pointer): con trỏ ngăn kéo, là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H, nĩ chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Nguyên lý truy cập dữ liệu là FILO (First In Last Out: vào trước, ra sau). Muốn ghi dữ liệu vào Stack, ta dùng lệnh PUSH, muốn lấy dữ liệy ra khỏi Stack, ta dùng lệnh POP. 5. Thanh ghi DPH và DPL DPH (8bit) DPL (8bit) Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy cập bộ nhớ ngồi là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL là byte thấp) và 83H (DPH là byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngồi ở địa chỉ 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR,#1000H MOVX @DPTR,A Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 22 Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để nạp hằng số dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy. Lệnh thứ hai cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để nạp hằng số địa chỉ 16 bit 1000H vào con trỏ dữ liệu. Lệnh thứ ba dùng địa chỉ gián tiếp để chuyển dữ liệu trong A (55H) vào RAM ngồi cĩ địa chỉ được chứa trong DPTR (1000H) 6. Các thanh ghi port xuất nhập: Các port của 8051 gồm cĩ 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 cổng đều được địa chỉ hĩa từng bit. Điều đĩ cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi. 7. Các thanh ghi TIMER: 8051 chứa hai bộ định thời đếm 16 bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0 là byte thấp) và 8CH (TH0 là byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1 là byte thấp) và 8DH (TH1 là byte cao). Hoạt động của Timer được đặt bởi thanh ghi timer mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ cĩ TCON được địa chỉ hĩa từng bit. 8. Các thanh ghi port nối tiếp: 8051 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thơng tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác cĩ giao tiếp nối tiếp. Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF: Serial Data Buffer) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các cách làm việc khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON: Serial Port Control) được địa chỉ hĩa từng bit ở địa chỉ 98H. 9. Các thanh ghi ngắt: 8051 cĩ cấu trúc 5 nguồn ngắt, hai mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng cách ghi vào thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H. Cả hai thanh ghi được địa chỉ hĩa từng bit. c. Bộ nhớ ngồi: 8051 cĩ khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K bộ nhớ chương trình và 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngồi. Do đĩ, cĩ thể dùng thêm ROM và RAM nếu cần. Khi dùng bộ nhớ ngồi, Port 0 khơng cịn là một cổng I/O thuần túy nữa. Nĩ được dồn kênh giữa bus địa chỉ (A0 – A7) và bus dữ liệu (D0 – D7) với tín hiệu ALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port 2 thơng thường được dùng cho byte cao của bus địa chỉ. Trong nửa đầu của mỗi chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ được cấp trong Port 0 và được chốt bằng xung ALE. Một IC chốt 74HC373 (hoặc tương đương) sẽ giữ byte địa chỉ thấp trong phần cịn lại của chu kỳ bộ nhớ. Trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ, Port 0 được dùng như bus dữ liệu và được đọc hoặc ghi tùy theo lệnh.  Truy xuất bộ nhớ chương trình ngồi: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 23 Bộ nhớ chương trình ngồi là một IC ROM được cho phép bởi tín hiệu PSEN . Một chu kỳ máy của 8051 cĩ 12 chu kỳ xung nhịp. Nếu mạch dao động trên chip được lái bởi thạch anh 12 Mhz thì chu kì máy dài 1µs.  Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngồi: Bộ nhớ dữ liệu ngồi là một bộ nhớ RAM được cho phép đọc/ghi bằng các tín hiệu RD và WR (các chân P3.7 và P3.6 với chức năng khác). Chỉ cĩ một cách truy cập bộ nhớ dữ liệu ngồi là dùng lệnh MOVX với con trỏ dữ liệu (DPTR) 16 bit hoặc R0 và R1 làm thanh ghi địa chỉ. d. Hoạt động của bộ định thời (TIMER): 1) Giới thiệu: Timer là một chuỗi các Flip-Flop chia đơi tần số mắc nối tiếp với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Xung nhịp được đưa vào Flip- Flop thứ nhất để chia đơi tần số xung nhịp. Ngõ ra của Flip-Flop thứ nhất làm xung nhịp cho Flip-Flop thứ haiVì mỗi tầng kế tiếp chia đơi cho nên Timer cĩ n tầng sẽ cho xung ra cĩ tần số là tần số xung nhịp chia cho 2n. Ngõ ra của tầng cuối làm xung nhịp cho Flip-Flop báo tràn của Timer. Giá trị nhị phân trong các Flip-Flop của Timer cĩ thể xem như số đếm xung nhịp (hoặc các sự kiện) từ khi Timer bắt đầu chạy. Ví dụ, Timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H. 8051 cĩ hai Timer 16 bit, mỗi Timer cĩ bốn chế độ hoạt động. Người ta sử dụng Timer để: Định khoảng thời gian, đếm sự kiện, tạo tốc độ Baud cho cổng nối tiếp cĩ sẵn trong 8051. 2) Thanh ghi chế độ Timer (TMOD) Thanh ghi Tmod gồm hai nhĩm 4 bit để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer 1 Bit Tên Timer Mơ tả 7 GATE 1 Bit mở cổng 6 C/T 1 Bit chọn chế độ Counter/Timer 5 M1 1 Bit 1 của chọn chế độ 4 M0 1 Bit 0 của chọn chế độ 3 GATE 0 Bit mở cổng 2 C/T 0 Bit chọn chế độ Counter/Timer 1 M1 0 Bit 1 của chọn chế độ 0 M0 0 Bit 0 của chọn chế độ Tĩm tắt thanh ghi TMOD M1 M0 Chế độ Mơ tả 0 0 0 Chế độ định thời 13 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 24 bit 0 1 1 Chế độ định thời 16 bit 1 0 2 Chế độ định thời 8 bit 1 1 3 Chế độ tách Timer bit Các chế độ hoạt động của Timer Ví dụ: muốn sử dụng Timer 0, chế độ 1, ta ra lệnh: MOV TMOD,#00000001B Hoặc: MOV TMOD,#01H Muốn chọn Timer 0, mode 1 và Timer 1, mode 1, ta ra lệnh: MOV TMOD,#11H 3) Thanh ghi điều khiển timer (TCON) Thanh ghi TCON chứa các bit điều khiển và trạng thái cho timer 0 và timer 1. Bốn bit cao của TCON (TCON.4 – TCON.7) được dùng để bật timer chạy và tắt timer (TR0, TR1), hoặc để báo hiệu tràn timer (TF0, TF1). Bốn bit thấp trong TCON (TCON.0 – TCON.3) khơng ảnh hưởng đến các Timer. Chúng được dùng để phát hiện và khởi động ngắt ngồi. Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mơ tả TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn Timer 1 TCON.6 TR1 8EH Bit điều khiển Timer 1 chạy TCON.5 TF0 8DH Cờ báo tràn Timer 0 TCON.4 TR0 8CH Bit điều khiển Timer 0 chạy TCON.3 IE1 8BH Cờ cạnh ngắt 1 bên ngồi TCON.2 IT1 8AH Cờ kiểu ngắt 1 bên ngồi TCON.1 IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngồi TCON.0 IT0 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngồi Tĩm tắt thanh ghi TCON Ví dụ: Muốn cho Timer 1 hoạt động, ta ra lệnh: Setb TR1 Muốn cho Timer 0 dừng, ta ra lệnh: Clr TR0 TF1 và TF0 là hai bit báo tràn timer. Khi cho timer hoạt động tức là bộ đếm bắt đầu đếm từ 0000h – FFFFh. Tràn xảy ra khi cĩ sự chuyển tiếp từ FFFFh – 0000h trong số đếm và nĩ đặt cờ báo tràn Timer lên 1. 4) Ứng dụng Timer: Dùng để định các khoảng thời gian dài và ngắn. Nếu muốn định thời <10 µs thì khơng nên dùng Timer mà ta nên sử dụng phương pháp hiệu chỉnh phần mềm. Nếu muốn định thời <256 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ 2 Nếu muốn định thời <65536 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ 1 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 25 Nếu muốn định thời >65536 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ 1 kết hợp với các vịng lặp. e. Hoạt động của port nối tiếp: 8051 cĩ một cổng nối tiếp trên chip mà cĩ thể hoạt động theo nhiều chế độ trên một dãi rộng tần số. Chân phát TxD (P3.1) và chân thu RxD (P3.0). Nhiệm vụ của Port nối tiếp là chuyển dữ liệu từ song song sang nối tiếp khi phát. Chuyển từ nối tiếp sang song song khi thu. Tần số hoạt động của Port nối tiếp gọi là tốc độ Baud (Baud rate). Tần số này cĩ thể cố định hoặc thay đổi. Nếu tần số này thay đổi thì Timer 1 sẽ được sử dụng để lập trình làm xung clock cấp tốc độ Baud phù hợp. Các thanh ghi dùng điều khiển và truy xuất Port nối tiếp là SCON và SBUF. 8051 cĩ một SCON, cĩ hai SBUF ( một ở bên phát, một ở bên thu) 1) Thanh ghi điều khiển Port nối tiếp SCON: Thứ tự bit Tên bit Địa chỉ Chức năng SCON.7 SM0 9FH Chế độ cổng nối tiếp bit 0 SCON.6 SM1 9EH Chế độ cổng nối tiếp bit 1 SCON.5 SM2 9DH Chế độ hoạt động đặc biệt cho port nối tiếp SCON.4 REN 9CH Bit cho phép thu SCON.3 TB8 9BH Bit dữ liệu phát thứ 9 SCON.2 RB8 9AH Bit dữ liệu thu thứ 9 SCON.1 TI 99H Bit ngắt phát (được set lên 1 khi kết thúc truyền ký tự và xĩa bằng phần mềm) SCON.0 RI 98H Bit ngắt thu (được set lên 1 khi kết thúc nhận ký tự và xĩa bằng phần mềm) 2) Các chế độ hoạt động của Port nối tiếp: SM0 SM1 Chế độ Mơ tả Tốc độ Baud 0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (tần số dao động12) 0 1 1 UART 8 bit Thay đổi được (chỉnh bằng Timer) 1 0 2 UART 9 bit Cố định (tần số dao động12) 1 1 3 UART 9bit Thay đổi được (chỉnh bằng Timer) f. Hoạt động ngắt (Interrupt): Ngắt là một sự kiện (biến cố) làm cho chương trình hiện hành bị tạm dừng do tác động từ bên ngồi hay bên trong để phục vụ một chương trình khác. Chương trình khác đĩ được gọi là trình phục vụ ngắt ISR (Interrupt Service Routine). Sau khi thực thi xong ISR thì chương trình sẽ bắt đầu tại nơi mà nĩ bị dừng trước đĩ. 8051 cĩ năm nguồn ngắt: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 26 - Ngắt ngồi: Ngắt ngồi 1 ( 1INT : P3.3) Ngắt ngồi 0 ( 0INT : P3.2) - Ngắt trong: Ngắt Timer 0, ngắt Timer 1 và ngắt Port nối tiếp 1) Thanh ghi cho phép ngắt IE: Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mơ tả IE.7 EA AFH Cho phép/cấm tồn bộ IE.6 - AEH Khơng được định nghĩa IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt Timer 2 (chỉ cĩ ở 8052) IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt ngồi 1 IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngồi 0 2) Thanh ghi ưu tiên ngắt IP: Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mơ tả IP.7 - - Khơng được định nghĩa IP.6 - - Khơng được định nghĩa IP.5 PT2 BDH Ưu tiên cho ngắt từ Timer 2 (8052) IP.4 PS BCH Ưu tiên cho ngắt của cổng nối tiếp IP.3 PT1 BBH Ưu tiên cho ngắt từ Timer 1 IP.2 PX BAH Ưu tiên cho ngắt ngồi 1 IP.1 PT0 B9H Ưu tiên cho ngắt từ Timer 0 IP.0 PX0 B8H Ưu tiên cho ngắt ngồi 0 Muốn nguồn ngắt nào ưu tiên thì set bit tương ứng. Nếu hai nguồn ngắt cĩ mức ưu tiên khác nhau mà xuất hiện đồng thời thì ngắt nào cĩ ưu tiên cao hơn được thực hiện trước. Nếu nhiều nguồn ngắt cĩ mức ưu tiên như nhau xuất hiện đồng thời thì trình tự thực hiện sẽ là: Ngắt ngồi 0 – ngắt timer 0 – ngắt ngồi 1 – ngắt timer 1 – ngắt port nối tiếp – ngắt timer 2. 3) Tổ chức ngắt trong 8051: Bảng Vectơ ngắt: Ngắt Cờ Địa chỉ Vectơ Reset hệ thống RST 0000H Ngắt ngồi 0 IE0 0003H Ngắt timer 0 TF0 000BH Ngắt ngồi 1 IE1 0013H Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 27 Ngắt timer 1 TF1 001BH Ngắt port nối tiếp TI hoặc RI 0023H Ngắt timer 2 TF2 hoặc EXF2 002BH  Ngắt ngồi: khi cĩ tác động từ bên ngồi thì cờ IE0 hoặc IE1 được set lên 1, khi đĩ, ngắt ngồi sẽ được thực thi. Cờ sẽ tự động xĩa bằng phần cứng khi vi điều khiển thực hiện trình phục vụ ngắt.  Ngắt timer: khi cờ TF0, TF1 (TFx) được set lên 1 thì ngắt timer sẽ được tác động, TFx tự động xĩa bằng phần cứng khi vi điều khiển thực hiện trình phục vụ ngắt.  Ngắt port nối tiếp: khi cờ TI hoặc RI được set lên 1 tức là tác động ngắt port nối tiếp. Cờ RI hoặc TI khơng tự động xĩa bằng phần cứng khi vi điều khiển thực thi trình phục vụ ngắt, do đĩ, phải xĩa bằng phần mềm. 4. Tập lệnh của 8051: ADD A, Rn (1byte, 1 chu kỳ máy): cộng nội dung thanh ghi Rn vào thanh ghi A. ADD A, data (2,1): cộng trực tiếp 1byte vào thanh ghi A. ADD A, @Ri (1,1): cộng gián tiếp nội dung vào RAM chứa tại địa chỉ được khai báo trong Ri vào thanh ghi A. ADD A, #data (2,1): cộng dữ liệu tức thời vào A. ADD A,Rn (1,1): cộng thanh ghi và cờ nhớ vào A. ADD A,data (2,1): cộng trực tiếp byte dữ liệu và cờ nhớ vào A. ADD A, @Ri (1,1): cộng gián tiếp nội dung RAM và cờ nhớ vào A. ADD A, #data (2,1): cộng dữ liệu tức thời và cờ nhớ vào A. SUBB A,Rn (1,1): trừ nội dung thanh ghi A cho nội dung thanh ghi Rn và cờ nhớ. SUBB A,data (2,1): trừ trực tiếp A cho một số và cờ nhớ. SUBB A,@Ri (1,1): trừ gián tiếp A cho một số và cờ nhớ. SUBB A,#data (2,1): trừ nội dung A cho một số tức thời và cờ nhớ. INC A (1,1): tăng nội dung thanh ghi A lên 1. INC Rn (1,1): tăng nội dung thanh ghi Rn lên 1. INC data (2,1): tăng dữ liệu trực tiếp lên 1. INC @Ri (1,1): tăng gián tiếp nội dung vùng RAM lên 1. DEC A (1,1): giảm nội dung thanh ghi A xuống 1. DEC Rn (1,1): giảm nội dung thanh ghi Rn xuống 1. DEC data (2,1): giảm dữ liệu trực tiếp xuống 1 DEC @Ri (1,1): giảm gián tiếp nội dung vùng RAM xuống 1. INC DPTR (1,2): tăng nội dung con trỏ dữ liệu lên 1. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 28 MUL AB (1,4): nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B. DIV AB (1,4): chia nội dung thanh ghi A cho nội dung thanh ghi B. DA A (1,1): hiệu chỉnh thập phân thanh ghi A. ANL A,Rn (1,1): AND nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi Rn ANL A,data (2,1): AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu trực tiếp. ANL A,@Ri (1,1): AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu gián tiếp trong RAM. ANL A,#data (2,1): AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu tức thời. ANL data,A (2,1): AND một dữ liệu trực tiếp với A. ANL data,#data (3,2): AND một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời. ANL C,bit (2,2): AND cờ nhớ với 1 bit trực tiếp. ANL C,/bit (2,2): AND cờ nhớ với bù 1 bit trực tiếp . ORL A,Rn (1,1): OR thanh ghi A với thanh ghi Rn. ORL A,data (2,1): OR thanh ghi A với một dữ liệu trực tiếp. ORL A,@Ri (1,1): OR thanh ghi A với một dữ liệu gián tiếp. ORL A,#data (2,1): OR thanh ghi A với một dữ liệu tức thời. ORL data,A (2,1): OR một dữ liệu trực tiếp với thanh ghi A. ORL data,#data (3,1): OR một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời. ORL C,bit (2,2): OR cờ nhớ với một bit trực tiếp. ORL C,/bit (2,2): OR cờ nhớ với bù của một bit trực tiếp. XRL A,Rn (1,1): XOR thanh ghi A với thanh ghi Rn XRL A,data (2,1): XOR thanh ghi A với một dữ liệu trực tiếp. XRL A,@Ri (1,1): XOR thanh ghi A với một dữ liệu gián tiếp. XRL A,#data (2,1): XOR thanh ghi A với một dữ liệu tức thời. XRL data,A (2,1): XOR một dữ liệu trực tiếp với thanh ghi A. XRL data,#data (3,1): XOR một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời. SETB C (1,1): set cờ nhớ lên 1. SETB bit (2,1): set một bit trực tiếp lên 1. CLR A (1,1): xĩa thanh ghi A. CLR C (1,1): Xĩa cờ nhớ. CPL A (1,1): bù nội dung thanh ghi A. CPL C (1,1): bù cờ nhớ. CPL bit (2,1): bù một bit trực tiếp. RL A (1,1): quay trái nội dung thanh ghi A. RLC A (1,1): quay trái nội dung thanh ghi A qua cờ nhớ. RR A (1,1): quay phải nội dung thanh ghi A. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 29 RRC A (1,1): quay phải nội dung thanh ghi A qua cờ nhớ. SWAP (1,1): quay trái nội dung thanh ghi A 1 nibble (1/2byte). MOV A,Rn (1,1): chuyển nội dung thanh ghi Rn vào thanh ghi A. MOV A,data (2,1): chuyển dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi A. MOV A,@Ri (1,1): chuyển dữ liệu gián tiếp vào thanh ghi A. MOV A,#data (2,1): chuyển dữ liệu tức thời vào thanh ghi A. MOV Rn,data (2,2): chuyển dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi Rn. MOV Rn,#data (2,1): chuyển dữ liệu tức thời vào thanh ghi Rn. MOV data,A (2,1): chuyển nội dung thanh ghi A vào một dữ liệu trực tiếp. MOV data,Rn (2,2): chuyển nội dung thanh ghi Rn vào một dữ liệu trực tiếp. MOV data,data (3,2): chuyển một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu trực tiếp. MOV data,@Ri (2,2): chuyển một dữ liệu gián tiếp vào một dữ liệu gián tiếp. MOV data,#data (3,2): chuyển một dữ liệu tức thời vào một dữ liệu trực tiếp. MOV @Ri,A (1,1): chuyển nội dung thanh ghi A vào một dữ liệu gián tiếp. MOV @Ri,data (2,2): chuyển một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu gián tiếp. MOV @Ri,#data (2,1): chuyển một dữ liệu tức thời vào một dữ liệu gián tiếp. MOV DPTR,#data16 (3,2): chuyển một hằng 16 bit vào thanh ghi con trỏ dữ liệu. MOV C,bit (2,1): chuyển một bit trực tiếp vào cờ nhớ. MOV bit,C (2,2): chuyển cờ nhớ vào một bit trực tiếp. MOV A,@A+DPTR (1,2): chuyển byte bộ nhớ chương trình cĩ địa chỉ là: @A+DPTR vào thanh ghi A. MOVC A,@A+PC (1,2): chuyển byte bộ nhớ chương trình cĩ địa chỉ là: @A+PC vào thanh ghi A. MOV A,@Ri (1,2): chuyển dữ liệu ngồi (8 bit địa chỉ) vào thanh ghi A. MOVX A,@DPTR (1,2): chuyển dữ liệu ngồi (16 bit địa chỉ) vào thanh ghi A MOVX @Ri,A (1,2): chuyển nội dung A ra dữ liệu ngồi (8 bit địa chỉ). Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 30 MOVX @DPTR,A (1,2): chuyển nội dung A ra dữ liệu ngồi (16 bit địa chỉ). PUSH data (2,2): chuyển dữ liệu trực tiếp vào ngăn xếp và tăng SP. POP data (2,2): chuyển dữ liệu trực tiếp vào ngăn xếp và giảm SP. XCH A,Rn (1,1): Trao đổi dữ liệu giữa thanh ghi A và thanh ghi Rn. XCH A,data (2,1): Trao dổi dữ liệu giữa thanh ghi A và một dữ liệu trực tiếp. XCH A,@Ri (1,1): Trao dổi dữ liệu giữa thanh ghi A và một dữ liệu gián tiếp. XCHD A,@Ri (1,1): Trao đổi dữ liệu giữa nibble thấp (LSN) của thanh ghi A và LSN của dữ liệu gián tiếp. ACALL addr11 (2,2): gọi chương trình con dùng địa chỉ tuyệt đối. LCALL addr16 (3,2): gọi chương trình con dùng địa chỉ dài. RET (1,2): trở về từ lệnh gọi chương trình con. RETI (1,2): trở về từ lệnh gọi ngắt. AJMP addr11 (2,2): nhảy tuyệt đối. LJMP addr16 (3,2): nhảy dài. SJMP rel (2,2): nhảy ngắn. JMP @A+DPTR (1,2): nhảy gián tiếp từ con trỏ dữ liệu. JZ rel (2,2): nhảy nếu bằng 0. JNZ rel (2,2): nhảy nếu khơng bằng 0. JC rel (2,2): nhảy nếu cờ nhớ được đặt. JNC rel (2,2): nhảy nếu cờ nhớ khơng được đặt. JB bit,rel (3,2): nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt. JNB bit,rel (3,2): nhảy tương đối nếu bit trực tiếp khơng được đặt. JBC bit,rel (3,2): nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt, rồi xĩa bit. CJNE A,data,rel (3,2): so sánh dữ liệu trực tiếp với A và nhảy nếu khơng bằng. CJNE A,#data,rel (3,2): so sánh dữ liệu tức thời với A và nhảy nếu khơng bằng. CJNE Rn,#data,rel (3,2): so sánh dữ liệu tức thời với nội dung thanh ghi Rn và nhảy nếu khơng bằng. CJNE @Ri,#data,rel (3,2): so sánh dữ liệu tức thời dữ liệu gián tiếp và nhảy nếu khơng bằng. DJNZ Rn,rel (2,2): giảm thanh ghi Rn và nhảy nếu khơng bằng. DJNZ data,rel (3,2): giảm dữ liệu trực tiếp và nhảy nếu khơng bằng. Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 31 SƠ ĐỒ MẠCH C2 10uF/100V R1 330 R3 330 KHOI CAM BIEN CHUONG R2 330 TIP U1 4N35 1 6 2 5 4 CHUONG C1 1uF/250V RING D3 LED DZ 3V - + D1 BRIDGE 1 4 3 2 5V R2 18K R1 2.2K D9 DIODE TIP Q1 NPN BCE 0 Q2 C2383 RING R3 100C0 10uF - + D2 BRIDGE 1 4 3 2 +5V KHOI TAI GIA RELAY SPDT 3 5 4 1 2 TAI GIA D3 D1 0 C1 10uF/250V Y 1 3.58 MHz C2 30p RING U3 7404 1 2 STD T1 TRANSFORMER 1 3 2 4 R3 300K D0 TIP D2 C4 33p C2 10uF/250V R1 100K C3 0.1uF C5 33p KHOI DTMF MT8870 1 2 15 16 17 18 11 12 13 14 3 4 7 8 10 5 6 9 IN+ IN- STD EST ST/GTVC C Q1 Q2 Q3 Q4 GS VREF OSC1 OSC2 T O E GND GND G N D 0 0 5V R2 100K 33p CT4 CHUONG 0 U6 KHOI XU LY TRUNG TAM 29 30 40 20 31 19 18 9 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 2810 11 12 13 14 15 16 17 PSEN ALE V C C G N D E A X1 X2 RST P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD A1 CT2 PLAY A2 TB4 TAIGIA TB3 D2 A0 +5V CT3 33p CT1 A3 TB2 D0 HETAM TB1 0 D1 D3 STD 12 MHz Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 32 PLAY R9 1K A0 R1 1K C5 0.1uF MICROPHONE 1 2 R5 10K0 C1 200uF0 R6 100K R8 100K C4 0.1uF C6 4.7uF SPEAKER R4 RESISTOR LED R3 10K 0 ISD1420 12 13 21 14 15 17 18 19 20 23 24 25 26 27 16 28 1 2 3 4 5 6 9 10 GND GND ANAOUT SP+ SP- MIC MICREF AGC ANAIN PLAYL PLAYE RECLED XCLK REC +VCC VCC A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 REC A1 C2 0.1uF VCC C7 0.001uF R2 5.1K KHOI AM THANH PLAYE C3 0.1uF A3 R7 100K 0 HETAM A2 PLAYL U1C 74LS86 9 10 8 7 R2 2.2K R3 2.2K DS2 LAMP 1 2 Q1 2SC1815 220VAC 1 2 K3 RELAY 3 5 4 1 2 D3 1N4007 D2 1N4007 SW2 0 SW1 TB4 K2 RELAY 3 5 4 1 2 R4 2.2K KHOI DONG LUC U1B 74LS86 4 5 6 +5V SW3 +5V TB3 TB2 U1A 74LS86 1 2 3 14 CT3 DS4 LAMP 1 2 0 DS3 LAMP 1 2 D1 1N4007 0 Q2 2SC1815 K4 RELAY 3 5 4 1 2 TB1 K1 RELAY 3 5 4 1 2 U1D 74LS86 12 13 11 CT4 CT1 DS1 LAMP 1 2 Q3 2SC1815 +5V 0 R1 2.2K +5V Q4 2SC1815 +5V CT2 SW4 D4 1N4007 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Hệ thống mạch điện gồm hai phần: mạch điều khiển và mạch âm thanh. A. MẠCH ĐIỀU KHIỂN: I. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ : (kèm theo tài liệu) Nguyên lý hoạt động của bộ phận điều khiển: Khi muốn điều khiển, người điều khiển gọi số máy cần điều khiển. Tổng đài sẽ xem máy cần điều khiển cĩ bận khơng, nếu máy này khơng bận thì tổng đài sẽ cấp chuơng cho máy được gọi. Tín hiệu chuơng được chỉnh lưu thành điện áp DC cấp cho Opto 4N35. Tín hiệu chuơng làm cho Opto dẫn, ngõ ra từ mức logic cao xuống mức logic thấp đưa đến vi điều khiển để chạy chương trình, chương trình này sẽ định thời gian đợi chuơng, sau một thời gian nhất định mà khơng cĩ người nhấc máy thì chương trình của vi mạch sẽ điều khiển relay đĩng mạch kết nối thuê bao. Khi đĩng mạch kết nối thuê bao, điện trở mạch vịng thuê bao giảm xuống cịn khoảng 150  1500 . Lúc đĩ, trên đường dây xuất hiện dịng DC từ 20  100mA. Tổng trở giảm xuống tương đương trạng thía nhấc máy của thuê bao, tổng đài nhận biết sự thay đổi này, ngừng cung cấp tín hiệu chuơng và cung cấp dịng thơng thoại cho thuê bao. Khi người điều khiển nhấn phím nào thì một cặp tone gồm một tần số cao và một tần số thấp tương ứng sẽ truyền trên đường dây thuê bao. Tín hiệu Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 33 DTMF này sẽ đươc một IC chuyên dùng MT8870 giải mã DTMF ra thành 4 bit tương ứng với số của phím nhấn. Đồng thời lúc đĩ chân STD của MT8870 sẽ chuyển trạng thái từ mức logic cao xuống mức logic thấp tác động vào vi điều khiển để vi điều khiển đĩn nhận lệnh và thi hành. Sau khi nhận biết đầu bên kia đã đĩng tải giả, người điều khiển bấm mã password để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Mã password trong hệ thống này được quy định 4 số là 2397. Nếu người điều khiển bấm sai mã password thì sẽ khơng xâm nhập được vào hệ thống. Nếu người điều khiển bấm một trong bốn mã password thì hệ thống sẽ chờ cho đến khi bấm xong mã đĩ. Sau khi bấm đúng mã password 2397, chương trình con được gọi để phát ra lời giới thiệu. Người điều khiển sau khi được gợi nhớ trạng thái của các thiết bị thì cĩ thể tiếp tục điều khiển các thiết bị khác và vi điều khiển cũng sẽ báo trạng thái của thiết bị sau mỗi lần nhấn lệnh điều khiển. Sau khi nhấn đúng mã password 2397, nếu lúc này người điều khiển muốn kiểm tra trạng thái của tất cả thiết bị trước khi điều khiển thì sẽ bấm mã số 5 (mã số 5 được quy định là mã kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trong hệ thống điều khiển). Sau nhấn đúng số 5, người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nĩi để báo trạng thái tất cả các thiết bị. Sau đĩ, người điều khiển muốn tắt hay mở thiết bị nào thì sẽ bấm các mã số tương ứng. Nếu muốn tắt thiết bị thì người điều khiển sẽ bấm số 9 (số 9 được quy định là mã tắt thiết bị), cịn nếu muốn mở thiết bị thì sẽ bấm số 6 (số 6 được quy định là mã mở thiết bị), nếu muốn điều khiển cho thiết bị nào thì sẽ phụ thuộc vào mã số thứ hai. Trong hệ thống này, các mã số được quy định cho các thiết bị như sau: - Số 1 tương ứng cho thiết bị 1 - Số 2 tương ứng cho thiết bị 2 - Số 3 tương ứng cho thiết bị 3 - Số 4 tương ứng cho thiết bị 4 Ví dụ: muốn tắt thiết bị 1, người điều khiển phải bấm mã 91 (mã số 9 là mã tắt và mã số 1 là thiết bị 1). Sau khi nhấn đúng mã 91, thiết bị 1 sẽ được tắt và vi điều khiển sẽ cho truy xuất EPROM báo trạng thái thiết bị 1 vừa mới điều khiển với nội dung: “thiết bị một tắt”. Nếu người điều khiển muốn mở tiếp thiết bị 3 thì sẽ bấm mã 63 ( mã số 6 là mã mở, mã số 3 là thiết bị 3), sau khi thiết bị 3 được mở xong, người điều khiển sẽ nhận được thơng báo: “thiết bị ba mở”. II . TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG: 1. KHỐI CẢM BIẾN CHUƠNG: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 34 1.1 Sơ đồ nguyên lý : CHUONG U1 4N35 1 6 2 5 4 1uF/250V C1 5V D3 R3 330 R2 330 10uF/100V C2 - + D6 BRIDGE 2 1 3 4 TIP 3V DZRING R1 330 Mạch cảm biến chuơng 1.2 Nguyên lý hoạt động: Khi tổng đài cấp tín hiệu chuơng cho thuê bao. Tín hiệu chuơng cĩ các thơng số: 75Vrms  90 Vrms, f = 25 Hz, 3 giây cĩ 4 giây khơng. Tín hiệu này qua tụ C1, tụ C1 cĩ nhiệm vụ ngăn dịng DC chỉ cho tín hiệu chuơng đi qua. Đồng thời, C1 tạo ra sụt áp AC làm giảm biên độ tín hiệu chuơng. Sau đĩ, tín hiệu chuơng qua cầu Diode để chỉnh lưu tồn kỳ. Mục đích của cầu diode khơng những là tạo ngõ ra của cầu diode tín hiệu điện áp cĩ cực tính nhất định mà cịn tăng đơi tần số gợn sĩng, nhấp nhơ của tín hiệu, như vậy, tần số gợn sĩng sau khi qua cầu diode là 50Hz. Khi tần số lớn hơn thì việc triệt tiêu độ nhấp nhơ của tín hiệu dễ hơn. Tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhơ này. Zener dùng để ổn áp cho opto. Khi diode opto phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B của transistor cĩ cực C được nối điện trở lên nguồn +5V thơng qua điện trở R2 phân cực cho transistor. Khi cĩ tín hiệu chuơng, transistor dẫn bão hịa tạo ngõ ra tại cực C mức logic thấp. Khi khơng cĩ tín hiệu chuơng, transistor ngưng dẫn tạo mức logic cao ở cực C. Tĩm lại, khi cĩ tín hiệu chuơng, mạch này cho ra là mức logic 0, khi khơng cĩ tín hiệu chuơng thì mạch này cho ra là mức logic 1. Ngồi ra, khi thơng thoại, các tín hiệu thoại khác cĩ biên độ nhỏ nên khơng đủ tác động đến mạch, như vậy, các tín hiệu khác sẽ khơg ảnh hưởng đến mạch ngoại trừ tín hiệu chuơng. Chú ý, Opto dùng để cách ly điện áp của tín hiệu chuơng, chuyển đổi chúng thành mức logic phù hợp cho các IC số. 1.3 Thiết kế và tính tốn: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 35 Tín hiệu chuơng của tổng đài cấp cho thuê bao cĩ điện áp hiệu dụng khoảng 75Vrms đến 90Vrms, tần số 25HZ. C1: chia áp, chặn DC cho tín hiệu chuơng đi qua. C2: lọc phẳng nguồn DC chỉnh lưu. R1: phân cực cho diode zener Zener : ổn áp bảo vệ Opto R2: hạn dịng cho led Opto. Opto: cách ly diện áp DC của tín hiệu chuơng và điện áp nguồn cung cấp cho vi xử lý, biến tín hiệu DC thành các mức logic. Chọn R1=330  , chọn Zener =3V, I minZ =4mA Dịng qua led opto 4mA Sụt áp trên Led opto khoảng 1,1V  I DC =I minZ +I Dopto =8mA I AC =8. / 2 =17mA V DC =8.R1+V Z =8.330 .10 3 +3=5,6V V AC = 2 .6,5  =12V V 1C =75V - V AC -2.V D =75-12-1,4=61,6V62V Z 1C = Iac Vc1 = 17 62 =4K C1= 1.2 1 Zcf = 310.4.25.14,3.2 1  = 1,5  F  chọn C1= 1 F R2=V Z -V poto /Iopto=3- 1,1/4.10 3 =470 Chọn R2=330 Chọn dịng qua led : 10mA Sụt áp trên Led :2V R3= 310.10 25   =300 Chọn R3 = 330 2. KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO: 2.1 Sơ đồ nguyên lý: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 36 Q1 NPN BCE KHOI TAI GIA RELAY SPDT 3 5 4 1 2 Q2 C2383 0 +5V - + D2 BRIDGE 1 4 3 2 R2 18K D9 DIODE DIODE C0 10uF RING R1 2.2K TIP R3 100 TAI GIA Khối kết nối thuê bao 2.2 Nguyên lý hoạt động: Cầu Diode đươc mắc song song vào hai đường dây thoại. Trên đường dây này, khơng những cĩ tín hiệu âm thoại AC mà cịn cĩ hiệu điện thế DC, do đĩ cầu diode này khơng cĩ chức năng chỉnh lưu mà cĩ tác dụng chống đảo cực. khi khĩa K1 đĩng, xuất hiện dịng chảy qua cầu diode, nhưng chỉ cĩ hai diode được phân cực thuận nên dẫn, Cịn hai diode kia bị phân cực nghịch nên khơng dẫn và chỉ dẫn khi tổng đài cĩ cấp dịng điện đảo cực (phục vụ cho việc tính cước điện thoại) hay mắc lộn dây Tip và Ring. Khối tạo trở kháng giống như một thuê bao nhấc máy gồm Q2, R2, C0 và R3 được mắc như hình vẽ tạo thành 1 nguồn dịng để lấy dịng đổ vào mạch giống như của một thuê bao của bưu điện. Q2 cĩ nhiệm vụ thay thế một thuê bao trên lĩnh vực trở kháng. Điện trở DC của một máy điện thoại là  300 , điện trở xoay chiều tại tần số f = 1 KHz là 700  30%. Tổng trở vào của mạch này phải phù hợp các thơng số trên, tụ C0 nhằm lọc xoay chiều, nên về măt xoay chiều, Q2 xem như hở mạch. Tín hiệu AC khơng ảnh hưởng đến trở kháng DC của mạch. 2.3 Thiết kế và tính tốn: Chọn Q2 là C2383 cĩ các thơng số : - PCmax = 900mW - ICmax = 1A -  = 60  230 Dịng thơng thoại của tổng đài cấp đến mạch cĩ dịng từ 20mA  100mA Điện trở vịng qua mạch tải giả khoảng 150  1500. Ta chọn : Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 37 -  = 60 - Dịng DC của tổng đài cấp : IDC = 20mA - Chọn điện áp DC của tải là 9V - Điện áp do sụt áp của cầu diode là 1V - Chọn VCE =6V Chọn R2 = 18K Tụ C0 triệt tiêu tín hiệu thoại được sao cho : ZC0 << .R3 (1) Với W = 2f , f = 300Hz là tần số thấp nhất của tín hiệu thoại thay vào (1) ta được : Chọn C0 = 10F/50V  Các thơng số mạch đã được tính tốn sau: Q2 là transistor C2383 R2 = 18K, R3 = 100 C0 = 10 F/50V 3. KHỐI GIẢI MÃ VÀ THU DTMF (MT8870): 3.1 Sơ đồ nguyên lý :    100 20 619 3 mA VVVR mAmA II DCC 333,0 60 20  B I Dòng      K mA mAVV I RIVVR B DC 2,16 333,0 100.2019.19 3 2 3 0 . . 1 R CW  F Rf C   09,0 100.60.300.14,3.2 1 ..2 1 3 0  Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 38 D3 D1 0 C1 10uF/250V Y1 3.58 MHz C2 30p RING U3 7404 1 2 STD T1 TRANSFORMER 1 3 2 4 R3 300K D0 TIP D2 C4 33p C2 10uF/250V R1 100K C3 0.1uF C5 33p KHOI DTMF MT8870 1 2 15 16 17 18 11 12 13 14 3 4 7 8 10 5 6 9 IN+ IN- STD EST ST/GTV C C Q1 Q2 Q3 Q4 GS VREF OSC1 OSC2 T O E GND GND G N D 0 0 5V R2 100K 3.2 Nguyên lý hoạt động: Mã đa tần được phát ra từ điện thoại của người điều khiển sẽ được truyền đi trên đường dây điện thoại như một tín hiệu thoại, tín hiệu mã đa tần được lọc bởi tụ C1 và gây 1 cảm ứng từ lên cuộn thứ cấp và được cảm ứng qua cuộn sơ cấp của biến thế cách ly cĩ tỉ lệ 1:1, sau đĩ được lọc bởi tụ C2 và đi qua R1 đi vào ngõ IN-. Ban đầu, cặp tần số của mã tone được qua bộ tần số (dial tone filter). Bộ này sẽ tạo thành hai nhĩm tín hiệu, một nhĩm cĩ tần số thấp, một nhĩm cĩ tần số cao. Việc này được thực hiện nhờ bộ lọc thơng dải bậc 6. Nhĩm thứ nhất sẽ lọc thơng dải tần số từ 697Hz941Hz và nhĩm thứ hai sẽ lọc thơng dải tần số từ 1209Hz1633Hz. Hai nhĩm tín hiệu được biến đổi thành xung vuơng bởi dị Zerocrossing. Sau khi cĩ được xung vuơng, xung này được xác định tần số và kiểm tra chúng cĩ tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay khơng nhờ thuật tốn trung bình phức hợp. Nhờ mạch này mà mạch được bảo vệ các tone gây ra từ tín hiệu bên ngồi mà tín hiệu này làm sai lệch tần số nhỏ. Khi bộ dị cũng nhận đủ cĩ hai tone thích hợp thì ngõ ra EST sẽ lên mức cao. EST lên mức cao làm cho Vc tăng lên ngưỡng nào đĩ mà lớn hơn Vtst thì sẽ tác động vào ngõ ST/GT làm cặp tone được ghi nhận. Lúc này, điện thế Vc tiếp tục tăng lên. Sau một thời gian trễ nhất định thì ngõ ra STD sẽ lên mức cao cao. Lúc này cặp tone sẽ được ghi nhận và sẵn sàng truy xuất, khi ngõ ra TOE ở mức cao thì 4 bit sẽ được giải mã và truy xuất ra bên ngồi. Sau một thời gian chuyển lên mức cao, ngõ STD sẽ chuyển xuống mức thấp và Vc giảm xuống, khi Vc nhỏ hơn Vtst thì sẽ điều khiển thanh ghi dị cặp tone mới. Như vậy, khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đường dây, qua tụ C2 và R1 đưa vào IN- thì ngõ ra sẽ xuất hiện ngõ nhị phân tương ứng. Các thơng số của MT8870 do nhà sản xuất hướng dẫn. Các giá trị điện trở, tụ điện, thời gian an tồn, bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra. 4.KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 39 4.1 Sơ đồ nguyên lý: U3A 74LS136 13 12 11 U1A 74LS136 1 2 3 14 DS2 LAMP1 2 VCC J3 CON4 1 2 3 4 SW4 1N4007 D2 VCC DS3 LAMP1 2 DS1 LAMP1 2 VCC U2A 74LS136 4 5 6 VCC 2SC1815 Q3 2 3 1 K2 RELAY 5P 3 5 4 1 2 R3 R K1 RELAY 5P 3 5 4 1 2 1N4007 D4 1N4007 D3 VCC 1N4007 D1 J1 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 R1 R J2 220VAC 1 2 K4 RELAY 5P 3 5 4 1 2 2SC1815 Q1 2 3 1 SW2 R2 R U5A 74LS136 9 10 8 7 VCC R4 R K3 RELAY 5P 3 5 4 1 2 2SC1815 Q4 2 3 1 2SC1815 Q2 2 3 1 DS4 LAMP1 2 SW1 SW3 KHOI DONG LUC 4.2 Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu từ ngõ ra của vi điều khiển được đưa đến cổng EX-OR của IC 74LS86, tín hiệu này so sánh với cơng tắc bên ngồi. Nĩ được thể hiện qua bảng trạng thái sau: CT TB RELAY 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 40 4.3 Thiết kế và tính tốn : Chọn Relay 5v, cĩ điện trở 100 , điện áp chịu đựng của tiếp điểm là 220VAC. Chọn Q2 – Q5 là C1815 cĩ dịng IC khoảng 400 mA chọn dịng điện qua led là 10 mA Dịng qua relay: Ic= Rrelay Vcc = 100 5V =50 mA Điều kiện để transistor bảo hịa là: Ib   Ic = 60 50mA =0,8mA R1=R2=R3=R4= Ib VbeV 5 == mA8,0 7,05 =5,4K Để bão hịa sâu, ta chọn R1= 2,2K 5. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89C51: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 41 R24 33p C11 HETAM 12MHz Y1 C10 A2 A1 D3 D1 D2 R23 STD TB4 PLAY P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT1 P3.3 INTO P3.4 T1 P3.5 T0 P3.6 WR P3.7 RD XTAL2 XTAL1 G N D P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 PSEN ALE E A P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 V C C TB1 CT2 A0 A3 TAI GIA +5V 33p C12 CT3 CHUONG TB3 SW1 D0 +5V TB2 CT1 CT4 B. THIẾT KẾ MẠCH ÂM THANH : (khối phát tiếng nĩi) 1. SƠ ĐỒ MẠCH: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 42 J2 SPEAKER 12 C6 4,7uF R8 100K C1 220uF PLAY C70, 00 1u F R7 100K J1 MICROPHONE 1 2 A1 REC 1 2 VCC R2 5,1K C2 0,1uF HETAM R4 10K A2 PLAYL1 2 R9 1K LED LE D R E C A0 R3 10K VCC R1 1K R6 100K C4 0,1uF PLAYE1 2 R5 470K C3 0,1uF DIP28 ISD 1420 1 19 14 20 21 12 13 16 28 15 4 5 6 9 10 18 17 2 3 23 24 27 25 26 A0 AGC SP+ AIN AOUT VSSD VSSA VCCA VCCD SP- A3 A4 A5 A6 A7 MICREF MIC A1 A2 PLAYL PLAYE REC RECLED XCLK C5 0,1uF A3 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Mạch phát tiếng nĩi dùng IC ISD 1420 là IC chuyên cho việc ghi và phát tiếng nĩi ( thời gian ghi âm tối đa khoảng 20s). ISD 1420 được kết nối trực tiếp với vi điều khiển thơng qua chân port của vi điều khiển, các điện trở và tụ điện được mắc bên ngồi theo đề nghị của nhà sản xuất. Ngõ ra âm thanh được phát lên line qua một biến áp cách ly cĩ tỉ lệ 1:1. Tiếng nĩi được sử dụng cho mục đích thiết kế này đã được nạp sẵn bên trong IC. Để phát ra 1 đoạn âm thanh, ta cần cung cấp địa chỉ đầu vùng nhớ lưu trữ đoạn âm thanh này, tiếp theo tạo 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. Sau đây là bảng nhập tiếng nĩi vào IC ISD1420: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 43 A3 A2 A1 A0 LỜI NĨI 0 0 0 1 Thiết bị 0 0 1 1 1 0 1 0 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 0 1 1 1 Mở 1 0 0 0 Tắt 1 0 0 1 Mời bạn nhập password 0 0 1 0 Mời bạn điều khiển CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 1. Lưu đồ giải thuật: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 44 S Đ Đ S S Đ Đ S Đ S Đ BEGIN NẠP SỐ LẦN CHUƠNG SO SÁNH NHẤC MÁY SO SÁNH SỐ LẦN CHUƠNG =0 NHẬP PASSWORD 1 NHẬP PASSWORD 2 NHẬP PASSWORD 3 THỐT GIẢM SỐ LẦN CHUƠNG CHUƠNG REO? BÁO NPW 1 1 B Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 45 S Đ S Đ Đ S Đ S Đ S Đ S BÁO ĐIỀU KHIỂN SO SÁNH MÃ MỞ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN MỞ SO SÁNH MÃ TẮT THIẾT BỊ SO SÁNH MÃ TẮT HẾT THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TẮT ĐIỀU KHIỂN TẮT HẾT THIẾT BỊ SO SÁNH MÃ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA THIẾT BỊ A 2 2 B Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 46 S Đ  Điều khiển mở thiết bị: Đ S Đ S Đ S Đ S  Điều khiển tắt thiết bị: BEGIN SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 1 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 2 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 3 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 4 ĐIỀU KHIỂN MỞ THIẾT BỊ 1 ĐIỀU KHIỂN MỞ THIẾT BỊ 2 ĐIỀU KHIỂN MỞ THIẾT BỊ 3 ĐIỀU KHIỂN MỞ THIẾT BỊ 4 BÁO 1 MỞ A BÁO 2 MỞ BÁO 3 MỞ BÁO 4 MỞ A A A END SO SÁNH MÃ THỐT A Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 47 Đ S Đ S Đ S Đ S 2. Chương trình: $MOD51 ORG 00H BEGIN SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 1 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 2 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 3 SO SÁNH MÃ THIẾT BỊ 4 ĐIỀU KHIỂN TẮT THIẾT BỊ 1 ĐIỀU KHIỂN TẮT THIẾT BỊ 2 ĐIỀU KHIỂN TẮT THIẾT BỊ 3 ĐIỀU KHIỂN TẮT THIẾT BỊ 4 BÁO 1 TẮT A BÁO 2 TẮT BÁO 3 TẮT BÁO 4 TẮT A A A Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 48 CHUONG BIT P2.0 TAIGIA BIT P2.1 SDT BIT P1.7 CT1 BIT P3.0 CT2 BIT P3.1 CT3 BIT P3.2 CT4 BIT P3.3 TB1 BIT P3.4 TB2 BIT P3.5 TB3 BIT P3.6 TB4 BIT P3.7 PLAY BIT P1.6 HETAM BIT P1.4 MAPASSWORD1 EQU 21H MAPASSWORD2 EQU 22H MAPASSWORD3 EQU 23H MAPASSWORD4 EQU 24H MATB1 EQU 25H MATB2 EQU 26H MATB3 EQU 27H MATB4 EQU 28H MAMO EQU 29H MATAT EQU 30H MAKIEMTRATB EQU 31H MATHOAT EQU 32H MATATALL EQU 33H MAIN: MOV R7,#00H MOV R0,#3 CLR TAIGIA MOV MATB1,#0F1H MOV MATB2,#0F2H MOV MATB3,#0F3H MOV MATB4,#0F4H MOV MAMO,#0F6H MOV MATAT,#0F9H MOV MATATALL,#0F8H MOV MAPASSWORD1,#0F2H MOV MAPASSWORD2,#0F3H MOV MAPASSWORD3,#0F9H Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 49 MOV MAPASSWORD4,#0F7H MOV MAKIEMTRATB,#0F5H MOV 41H,#00H MOV MATHOAT,#11111011B SETB P1.6 CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 MAIN1: JB CHUONG,$ ACALL DELAY2S JNB CHUONG,$ DJNZ R0,MAIN1 SETB TAIGIA ACALL BAONPW PW1: MOV A,MAPASSWORD1 JB SDT,$ JNB SDT,$ CJNE A,P0,$ ;CLR P2.7 PW2: MOV A,MAPASSWORD2 JB SDT,$ JNB SDT,$ CJNE A,P0,$ ;CLR P2.6 PW3: MOV A,MAPASSWORD3 JB SDT,$ JNB SDT,$ CJNE A,P0,$ ;CLR P2.5 PW4: MOV A,MAPASSWORD4 JB SDT,$ JNB SDT,$ CJNE A,P0,$ ACALL THONGBAO ;MOV P3,#00H ;TEST KTRAMATAT2: JB SDT,$ ;****KIEM TRA TRANG THAI CAC THIET BI******* Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 50 KTRAMATAT3: MOV A,MAKIEMTRATB CJNE A,P0,KTRAMATAT TTBI1: JB CT1,TTBI1_1 JB TB1,BTBI1MO ACALL BAO1TAT SJMP TTBI2 BTBI1MO: ACALL BAO1MO SJMP TTBI2 TTBI1_1: JB TB1,BTB1TAT ACALL BAO1MO SJMP TTBI2 BTB1TAT: ACALL BAO1TAT SJMP TTBI2 TTBI2: JB CT2,TTBI1_2 JB TB2,BTBI2MO ACALL BAO2TAT SJMP TTBI3 BTBI2MO: ACALL BAO2MO SJMP TTBI3 TTBI1_2: JB TB2,BTB2TAT ACALL BAO2MO SJMP TTBI3 BTB2TAT: ACALL BAO2TAT SJMP TTBI3 TTBI3: JB CT3,TTBI1_3 JB TB3,BTBI3MO ACALL BAO3TAT SJMP TTBI4 BTBI3MO: ACALL BAO3MO Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 51 SJMP TTBI4 TTBI1_3: JB TB3,BTB3TAT ACALL BAO3MO SJMP TTBI4 BTB3TAT: ACALL BAO3TAT SJMP TTBI4 TTBI4: JB CT4,TTBI1_4 JB TB4,BTBI4MO ACALL BAO4TAT LJMP KTRAMATAT2 BTBI4MO: ACALL BAO4MO LJMP KTRAMATAT2 TTBI1_4: JB TB4,BTB4TAT ACALL BAO4MO LJMP KTRAMATAT2 BTB4TAT: ACALL BAO4TAT LJMP KTRAMATAT2 ;*************MA TAT***************** KTRAMATAT: MOV A,MATAT CJNE A,P0,KTRAMAMO MA_TB1: JB SDT,$ MOV A,MATB1 CJNE A,P0,MA_TB2 JB CT1,SETB_TB1 CLR TB1 ;SETB P2.7 ACALL BAO1TAT LJMP KTRAMATAT2 SETB_TB1: SETB TB1 ACALL BAO1TAT Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 52 LJMP KTRAMATAT2 MA_TB2: MOV A,MATB2 CJNE A,P0,MA_TB3 JB CT2,SETB_TB2 CLR TB2 ACALL BAO2TAT ;SETB P2.6 LJMP KTRAMATAT2 SETB_TB2: SETB TB2 ACALL BAO2TAT LJMP KTRAMATAT2 MA_TB3: MOV A,MATB3 CJNE A,P0,MA_TB4 JB CT3,SETB_TB3 CLR TB3 ACALL BAO3TAT ;SETB P2.5 LJMP KTRAMATAT2 SETB_TB3: SETB TB3 ACALL BAO3TAT LJMP KTRAMATAT2 MA_TB4: MOV A,MATB4 CJNE A,P0,MA_TB1 JB CT4,SETB_TB4 CLR TB4 ACALL BAO4TAT ;SETB P2.4 LJMP KTRAMATAT2 SETB_TB4: SETB TB4 ACALL BAO4TAT LJMP KTRAMATAT2 ;*************MA MO***************** KTRAMAMO: MOV A,MAMO Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 53 CJNE A,P0,KTRAMATATALL M_TB1: JB SDT,$ ;TEST MOV A,MATB1 CJNE A,P0,M_TB2 JB CT1,CLR_TB1 SETB TB1 ACALL BAO1MO LJMP KTRAMATAT2 CLR_TB1: CLR TB1 ACALL BAO1MO LJMP KTRAMATAT2 M_TB2: MOV A,MATB2 CJNE A,P0,M_TB3 JB CT2,CLR_TB2 SETB TB2 ACALL BAO2MO LJMP KTRAMATAT2 CLR_TB2: CLR TB2 ACALL BAO2MO LJMP KTRAMATAT2 M_TB3: MOV A,MATB3 CJNE A,P0,M_TB4 JB CT3,CLR_TB3 SETB TB3 ACALL BAO3MO LJMP KTRAMATAT2 CLR_TB3: CLR TB3 ACALL BAO3MO LJMP KTRAMATAT2 M_TB4: MOV A,MATB4 CJNE A,P0,M_TB1 JB CT4,CLR_TB4 SETB TB4 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 54 ACALL BAO4MO LJMP KTRAMATAT2 CLR_TB4: CLR TB4 ACALL BAO4MO LJMP KTRAMATAT2 ;*************MA TAT ALL***************** KTRAMATATALL: MOV A,MATATALL CJNE A,P0,KTRAMATHOAT JB CT1,SETB_1 CLR TB1 ACALL BAO1TAT LJMP CUATB2 SETB_1: SETB TB1 ACALL BAO1TAT CUATB2: JB CT2,SETB_2 CLR TB2 ACALL BAO2TAT LJMP CUATB3 SETB_2: SETB TB2 ACALL BAO2TAT CUATB3: JB CT3,SETB_3 CLR TB3 ACALL BAO3TAT LJMP CUATB4 SETB_3: SETB TB3 ACALL BAO3TAT CUATB4: JB CT4,SETB_4 CLR TB4 ACALL BAO4TAT LJMP KTRAMATAT2 SETB_4: SETB TB4 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 55 ACALL BAO4TAT LJMP KTRAMATAT2 ;CLR P3.6 ;***************************** KTRAMATHOAT: MOV A,MATHOAT CJNE A,P0,KTRAMATAT1 CLR TAIGIA LJMP MAIN KTRAMATAT1: LJMP KTRAMATAT2 ;*************************** DELAY2S: PUSH 00H MOV R0,#250 LAP: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R0,LAP POP 00H RET BAO1TAT: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 56 SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAONPW: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO2TAT: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 57 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO3TAT: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 CLR P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO4TAT: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 58 CLR P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO4MO: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 59 SETB PLAY RET BAO2MO: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY CLR P1.0 CLR P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO1MO: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 60 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET BAO3MO: SETB P1.0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 CLR P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 61 THONGBAO: CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 CLR PLAY JB HETAM,$ JNB HETAM,$ SETB PLAY RET END KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 62 Sau một thời gian nghiên cứu và thi cơng, tuy gặp nhiều khĩ khăn, nhưng nhĩm em cũng đã hồn thành đúng thời gian. Tuy nhiên, do thời gian ngắn và trình độ chuyên mơn cịn hạn chế nên đồ án của nhĩm em khơng thể tránh khỏi thiếu sĩt. Rất mong nhận được sự gĩp ý của thầy cơ để đồ án được hồn chỉnh hơn. Những nguồn tài liệu liên quan I. Giáo trình: Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 63 1.Giáo trình Vi xử lý – Tác giả: Hồ Trung Mỹ: Chương III: Họ Vi Điều Khiển 8051 2. Họ Vi điều khiển – Tác giả: Tống Văn On II. Các trang web liên quan: 1. www.datasheet4u.com 2. www.Alldatasheet.com Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 64 MỤC LỤC Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện Lời cảm ơn Mục lục Lời giới thiệu.2 Chương 0: Dẫn Nhập.....3 I. Đặt vấn đề.....3 II. Giới thiệu đề tài...3 Chương I: Lý thuyết tổng quan...7 A. Giới thiệu sơ lược về tổng đài7 I. Khái niệm về tổng đài...7 II. Phân loại tổng đài.....7 III. Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử....8 IV. Hệ thống âm hiệu của tổng đài....9 B. Khái quát chung về máy điện thoại....11 I. Nguyên lý thơng tin điện thoại.....11 II. Những yêu cầu cơ bản về máy điện thoại....12 III. Những chức năng cơ bản của máy điện thoại..12 C. Tầm quan trọng và ứng dụng của điều khiển từ xa....13 Chương II: Giới thiệu chung về bộ vi điều khiển....14 I. Giới thiệu.....14 II. Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển.14 III. Khảo sát bộ vi điều khiển 8051...14 1. Cấu trúc bên trong của 8051.....15 2. Chức năng các chân vi điều khiển....16 3. Tổ chức bộ nhớ.19 4. Tập lệnh của 8051.26 Chương III: Thiết kế phần cứng....31 A. Mạch điều khiển31 I. Sơ đồ nguyên lý.31 II. Tính tốn và thiết kế hệ thống...32 1. Khối cảm biến chuơng.32 1.1 Sơ đồ nguyên lý.32 1.2 Nguyên lý hoạt động......32 1.3 Thiết kế và tính tốn..33 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 65 2. Khối kết nối thuê bao..34 1.1 Sơ đồ nguyên lý.34 1.2 Nguyên lý hoạt động..34 1.3 Thiết kế và tính tốn..35 3. Khối giải mã và thu DTMF.....36 1.1 Sơ đồ nguyên lý....36 1.2 Nguyên lý hoạt động.....36 4. Khối điều khiển động lực37 1.1 Sơ đồ nguyên lý37 1.2 Nguyên lý hoạt động37 1.3 Thiết kế và tính tốn.38 5. Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển 89C5138 B. Thiết kế mạch âm thanh 40 1. Sơ đồ mạch.40 2. Nguyên lý hoạt động..40 Chương VI: Thiết kế phần mềm...42 I. Lưu đồ giải thuật...42 II. Chương trình.46 Kết luận.60 Những nguồn tài liệu liên quan.61 PHỤ LỤC: Giới thiệu về Transistor C1815 Giới thiệu về Transistor C2 383 Giới thiệu về IC MT8870 Giới thiệu về cổng EXOR 74LS86 Đồ án tốt nghiệp khĩa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh SVTH: K. Duy – A. Tuân 66