Điều khiển thiết bị qua đường dây điện thoại

ĐIỀ U KHIỂ N THIẾ T BỊ
QUA ĐƢỜ NG DÂY ĐIỆ N THOI
2008
V HONG MNH HNG
NGUYỄ N HƢ̃ U CƢỜ NG
GVBM: PHM TH DUY
Đ05VTA1-ptit
1/1/2008
Đ TI VI X L

1
MỤC LỤC
I. MỤC ĐCH CA Đ TI ........................................................................................ 3
II. LINH KIỆ N CẦ N THIẾ T ......................................................................................... 3
1. 8870 ............................................................................................................................ 3
2. 24c04 .......................................................................................................................... 6
3. 4n35 ............................................................................................................................ 7
4. Um66 .......................................................................................................................... 8
5. ULN2003: .................................................................................................................. 8
6. Đng cơ bưc: ........................................................................................................... 9
III. THỰ C HIỆ N PHẦ N CỨ NG ................................................................................... 10
1. Sơ đồ khố i: ............................................................................................................... 10
2. Mạch nhậ n tín hiệu chuông: ................................................................................... 11
3. Mạch đng ti gi: .................................................................................................. 12
4. Mạch nhn v gii m tín hiệu DTMF: ................................................................. 13
5. Mạch truy xut b nh cha mt m: .................................................................... 14
6. Mạch tạo tín hiệu phn hi: .................................................................................... 14
7. Mạch điu khin đng cơ bướ c: ............................................................................. 15
8. Vi xử lí trung tâm: ................................................................................................... 15
9. Sơ đ mạch: ............................................................................................................. 16

IV. Lậ p trình: ................................................................................................................... 18
1. Phầ n chính củ a chương trình ................................................................................. 18
2. Phầ n nhậ n mậ t mã : ................................................................................................. 19
3. Phầ n kiể m tra mậ t mã : ............................................................................................ 20
4. Phầ n thay mậ t mã : .................................................................................................. 21
5. Phầ n điề u khiể n độ ng cơ bướ c: .............................................................................. 22
6. Phầ n truy xuấ t bộ nhớ : ........................................................................................... 22
a) Phầ n ghi bộ nhớ : ................................................................................................... 26
b) Phầ n đọ c bộ nhớ ................................................................................................... 27
7. Đoạ n code chí nh củ a chương trinh (viế t bằ ng C) ................................................ 28
 

2
DANH SÁCH HÌNH VẼ TRONG BÁO CÁO
Hnh 1-Cấ u tạ o 8870 ............................................................................................................. 3
Hnh 2 - M DTMF ................................................................................................................ 4
Hnh 3-Mch li ..................................................................................................................... 4
Hnh 4-Cấ u hì nh ngõ và o ...................................................................................................... 5
Hnh 7 - Đc tnh dng, p ca 4n35 ..................................................................................... 7
Hnh 5-Cấ u tạ o chân củ a 4n35 ............................................................................................. 7
Hnh 6-Dng bên ngoi ca 4n35.......................................................................................... 7
Hnh 8 - Sơ đồ chân UM66 ................................................................................................... 8
Hnh 9 - Sơ đồ khố i ULN2003 ............................................................................................... 8
Hnh 11 - Cấu to động cơ bƣớc .......................................................................................... 9
Hnh 10 - Cấ u tạ o mộ t cặ p Darlington ................................................................................... 9
Hnh 12 – Sơ đồ khố i phầ n cƣ́ ng ........................................................................................ 10
Hnh 13- Tn hiu chuông .................................................................................................... 11
Hnh 14 - Mch nhn tn hiu chuông ................................................................................. 11
Hnh 15 - Mch đng ti gi ................................................................................................ 12
Hnh 16 - Cch mc 8870 ................................................................................................... 13

Hnh 17 - Kế t nố i bộ nhớ ..................................................................................................... 14
Hnh 18 - To tn hiu phn hồi ........................................................................................... 14
Hnh 19 - Điều khiển động cơ bƣớc thông qua ULN2003.................................................... 15
Hnh 20 - Vi xƣ̉ lí trung tâm ................................................................................................. 15
Hnh 21(a) - Sơ đồ mch .................................................................................................... 16
Hnh 22(b) - Sơ đồ mch .................................................................................................... 17
Hnh 23 - kết nối với động cơ .............................................................................................. 22



3

I. MỤC ĐCH CA Đ TI
Điề u khiể n thiế t bị qua đườ ng dây điệ n thoạ i là mộ t đề tà i mà không í t ngườ i đã từ ng
quan tâm và theo đuổ i. Đây là mộ t đề tà i hay và c rt nhiu gi tr trong thc t, dng
đ điu khin thit b t xa  mi khong cch , miễ n sao điệ n thoạ i củ a bạ n có thể gọ i
tớ i đượ c đị a điể m có gắ n thiế t bị .
Trong đề tà i nà y , chng tôi to ra mt h thng đi u khin đng cơ (dng đng, mở
cử a hay chạ y robot chẳ ng hạ n). Hệ thố ng nà y đượ c kiể m soá t bằ ng mậ t mã có thể thay
đổ i đượ c và có sự phả n hồ i tớ i ngườ i dù ng bằ ng tiế ng nhạ c.
II. LINH KIỆ N CẦ N THIẾ T
1. 8870
8870 l IC gii m DTMF . N nhn tn hiu DTMF t đưng dây đin thoi sau đ
gii m thnh 1 số 4 bit tương ứ ng vớ i tí n hiệ u DTMF mà nó nhậ n đượ c.
Dng 8870, ta có thể biế t đượ c ngườ i dù ng đã bấ m số nà o trên bà n phí m điệ n thoạ i , từ
đó đưa ra tí n hiệ u điề u khiể n phù hợ p.
8870 chứ a 2 bộ lọ c thông dả i , dng đ tch cp tone DTMF nhn đưc thnh 1 tone
thuộ c nhó m tone cao và 1 tone thuộ c nhó m tone thấ p. Bộ giả i mã số nằ m trong 8870
s xc nhn cp tone DTMF nhn đưc , nế u cặ p tone nà y tồ n tạ i trong 1 khong thi
gian đủ dà i đị nh trướ c thì 4 bit m tương ng ca n s đưc chuyn đn cc ng ra

Q1→Q4, đồ ng thờ i 1 ngắ t ở chân StD đượ c sinh.


Hnh 1-Cấ u tạ o 8870

4

Mch li

Hnh 3-Mch li
Trướ c khi đưa ra ngoà i 4 bit m tương ng vi cặ p tone nhậ n đượ c, bộ nhậ n kiể m tra
khong thi gian tn ti ca tn hiu . Việ c kiể m tra dự a và o thờ i hằ ng RC gắ n ngoi
qua ngõ Est.
F
LOW
F
HIGH
Key (ref.) Q4 Q3 Q2 Q1
97 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

S

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

Hnh 2 - M DTMF

5
Est lên cao khi có 1 cặ p tone DTMF đượ c nhậ n diệ n . ESt cò n lên cao chừ ng nà o cặ p
tone nà y cò n tồ n tạ i . ESt lên cao lm Vc tăng lên. Sau khoả ng thờ i gian t
GTP
, Vc vượ t
mứ c ngưỡ ng V
TSt
(khong 2,2→2,5V), 4bit m tương ng s đưc chuyn đn cht
ng ra. Lc ny chân GT kch hot l m Vc tip tc tăng đn V

DD
. Cuố i cng, sau khi
dừ ng 1 thờ i gian ngắ n để chố t ngõ ra ổ n đị nh, cờ ngõ ra mch li (steering output flag,
StD) lên cao, bo hiệ u rằ ng cặ p tone nhậ n đượ c đã đượ c chấ p nhậ n v 4 bit m tương
ng đ đưc chuyn đn ng ra.
Mch li hot đng  ch đ tri ngưc đ xc minh nhng đon ngt qung gia cc
tn hiệ u. Như vậ y, bộ nhậ n sẽ bỏ qua nhữ ng sự ngắ t quã ng tn hiệ u qu ngắ n cng
như nhữ ng tn hiệ u qu ngắ n.
Kh năng ny cng vớ i tnh năng cho phép chọ n thờ i hằ ng bên ngoi cho phép ngườ i
thiế t kế c thể điề u chỉ nh hệ thố ng 1 cch phong ph ph hợ p mụ c đch hệ thố ng
Cấ u hì nh ngõ và o: c 2 loi cu hnh ng vo
+ Cấ u hì nh gồ m 1 ng vo, ta s s dng cu hnh ny
+ Cấ u hì nh gồ m cặ p ngõ vo sai biệ t

Hnh 4-Cấ u hì nh ngõ và o
Ng vo 8870 bao gồ m 1 opamp c ngõ vo sai biệ t v 1 nguồ n phân cự c Vref để
phân cự c ngõ vo củ a bộ khuế ch đạ i ở VDD/2. R hồ i tiế p ở ngõ ra củ a opamp ( GS)
dng đ điu chnh đ li ca tn hiu vo.
Thch anh 3.58MHz dù ng để tạ o dao độ ng cho 8870.


6
2. 24c04
24C04 l b nh ni giao tip theo chun I 2C. Kế t nố i củ a loạ i bộ nhớ nà y rấ t đơn
gin, li nh gn. Tuy nhiên, phầ n giao tiế p củ a nó vớ i vi xử lí lạ i phứ c tạ p.
24C04 giao tiế p vớ i vi xử lí bằ ng 2 ng SDA v SCL. SCL tạ o xung nhị p cò n SDA là
đườ ng dữ liệ u.
Chứ c năng củ a 24c04:
+ Truyn d liu qua bus 2 dây
+ Giao tiế p vớ i µP, trong đó µP l thit b ch, 24C04 l thit b nhn. µP sẽ

quyt đnh chế độ lm vic.
Cc đc tnh k thut ca 24C04:
- Dung lượ ng 512 bytes (4Kb)
 24c04 c th lưu đưc 512 mậ t mã trở lên, nế u lậ p trì nh tố t.
- Tầ n số 400kHz đố i vớ i nguồ n cung cấ p 5V
- Chu k clock SCL ti thiu l 2,5µs
- Thi gian clock SCL lên cao ti thiu 0.6µs
- Thi gian SCL xung thp ti thiu 1.2µs
 Vi xử lí phi ch trong thờ i gian đủ đ duy tr trng thi
- Thi gian đổi trng thi lên cao ti đa 0.3µs
- Thi gian đổi trng thi lên cao 0.3µs
 c th đổi trng thi ngay, không phi ch
- Thi gian BUS rả nh trưc khi truyn dữ liệ u mi (sau lệ nh STOP) ti thiu
1.2µs
- Thi gian chu k ghi dữ liệ u ti đa 5ms đố i vớ i 24c04
- Thờ i gian cầ n giữ ở trạ ng thá i START/STOP 0.6µs
- Thờ i gian thiế t lậ p data (SDA) trướ c khi đưa SCL lên cao tố i thiể u 0.1us
- Thờ i gian để có data out tố i đa 0.9us
 phi ch t nht 1us sau khi SCL xuố ng thấ p mớ i bắ t đầ u lấ y dữ liệ u ở ngõ
SDA
Chứ c năng củ a cá c chân:
- SDA: l chân d  liu ni tip, c th truyn đa ch v d liu 2 chiề u. Đây là
chân open drain cho nên cầ n mắ c thêm điệ n trở pull -off khong 1k đố i vớ i tố c
độ truyề n 100kHz và 2k đố i vớ i tố c độ 400kHz. 1
1 số chú ý đố i vớ i SDA:
+ Khi chuyn d liu SDA ch đưc thay đổi khi SCL xung thp.

7
+ SDA thay đổi khi SCL  cao dng đ bo hiu điu kin bt đầu (START) v
kt thc (STOP)

- SCL: xung clock dng đ đng b ha vic truyn d liu
 ng vo SCL v SDA đã có mch lc đ trit tiêu nhiễu

3. 4n35
Cấ u tạ o củ a 4n35 gồ m 1 photoDiode và 1 phtotransistor. Khi có dò ng qua
photoDiode, nh sng pht ra t photoDiode s lm photoTransistor dn.
 ng dng ca 4n35 dng đ to tn hiu cho vi x l.
 Đc tnh dng v p ca photoDiode trong 4n35 như sau:
Hnh 7 - Đc tnh dng, p ca 4n35
Hnh 6-Dng bên ngoi ca 4n35
Hnh 5-Cấ u tạ o chân củ a 4n35

8

4. Um66
Hnh 8 - Sơ đồ chân UM66
Đây là 1 IC nhạ c đơn giả n , gi r, n đưc np sn 1 bi nhc đơn âm . Ta có thể tậ n
dng n đ to âm thanh phn hi cho ngườ i dù ng.
Sơ đồ chân củ a UM66 như sau:
1 2 3
Out Vin GND
Thông thườ ng Vin khoả ng 3V, điệ n á p ở chân Out khoả ng 0.8V.
5. ULN2003:
Bên trong ULN2003 l mt lot cc cp transitor NPN mắ c darlington theo sơ đồ sau:
Hnh 9 - Sơ đồ khố i ULN2003

9

Khi đầ u và o Input ở mứ c cao , cặ p darlington dẫ n cho phé p dò ng đổ từ chân output
xuố ng mass . Điệ n á p ở cổ ng COM có tc dng gii hn p  ng Output ,

V
Output
>V
COM
+V
D
th ton b dng đổ ra ngoi qua cổng COM.
Ngượ c lạ i, khi Input ở mứ c thấ p , cặ p trasistor khó a lạ i , không cho dò ng đổ và o từ
Output.
Xét trên phương din logic th c th xem Output là cổ ng đả o củ a Input . Tuy nhiên,
mứ c cao củ a output không nhấ t thiế t là 5V mà có thể là 12V hay bao nhiêu tù y nguồ n
ngoi mc vo output.
Ta sẽ dù ng ULN2003 lm b đm điu khin cho đng cơ.
6. Đng cơ bƣc:

Hnh 11 - Cấu to động cơ bước
Đng cơ bưc loi 6 dây có cấ u tạ o như hì nh trên. Phầ n rotor có 1 nam châm vĩ nh cử u
cn phần stator gm 2 nam châm điệ n đượ c gắ n cố định . Cc cc ca nam châm đin
stator do chú ng ta điề u khiể n, bằ ng cá ch cấ p cá c giá trị á p ở cá c chân A, A, B, B, V
M.

Input

Output

Hnh 10 - Cấ u tạ o mộ t cặ p Darlington

10
Mộ t cá ch đơn giả n để điề u khiể n độ ng cơ bướ c loạ i nà y là cấ p sẵ n điệ n á p ở 2 chân
V

M
=12V, sau đó cho cc chân A, A, B, B xuố ng thấ p, biế n stator tương ứ ng thà nh cá c
nam châm vớ i cá c cự c khá c nhau, ht rotor quay, lm đng cơ quay.



III. THỰ C HIỆ N PHẦ N CỨ NG
1. Sơ đồ khố i:

Hnh 12 – Sơ đồ khố i phầ n cứ ng




11
2. Mạch nhậ n tín hiệu chuông:
Tn hiu chuông c dng tng chuỗi hnh sine ngt qung, 2s c, 4s không.

Hnh 13- Tn hiu chuông
Biên độ 75→90 Vrms, tần s 25Hz

Hnh 14 - Mch nhn tn hiu chuông
C2 c tc dng ngăn dng DC, đng thi gim biên đ tn hiu chuông vo mch cm
bin.
Diode cầu dng đ chnh lưu tn hiu vo, tăng gp đôi tần s.
C3, C1: lc đ tn hiu ổn đnh, t nhp nhô. Tn s tn hiu qua diode cầu đưc tăng
gp đôi nên lc dễ dng hơn
Dz: lc nhiễu , tn hiu < 12V không th đi qua.
CB
1

VCC1
1
2
Notes:
C2=0.47u/250V
C1=10uF/50V
R6'=1.8K
R7=1.2K
4N35
C3=10uF/50V
DZ=12V
+
-
~
~
D5
T/R
1
2
0
0
C3 C1
C2
R7
DZ
U12
4N35
1
2 4
5

R6'