4 2 10 thiết kế hệ thống điều kiển các thiết bị cố định

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KIỂN CÁC THIẾT BỊ CỐ ĐỊNH


I.

ĐẶT VẤN ĐỀ :

Với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học Kĩ thuật trong những thập niên
gần đây, ngành Bưu chính Viễn thơng đã tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh
vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người. Hiện nay, hệ thống thông tin
qua mạng điện thoại đã được tồn cầu hóa, trở nên gần gũi và quen thuộc với con
người. Nhờ hệ thống thông tin này mà con người đã không bị hạn chế về khoảng
cách liên lạc. Trong lĩnh vực thông tin đã đáp ứng được nhu cầu cần thông tin
của con người. Vậy trong lĩnh vực điều khiển tự động thì sao? Con người còn bị
hạn chế rất nhiều về khoảng cách trong lĩnh vực này.
Thật vậy, trong việc điều khiển có nhiều cách như : điều khiển bằng tia
hồng ngoại, điều khiển bằng vô tuyến… nhưng các cách ấy đều phụ thuộc vào
khoảng cách, chỉ có tác dụng trong phạm vi điều khiển gần mà thôi!
Với sự phát triển của KHKT, với mức độ nhu cầu của con người ngày
càng cao, đòi hỏi con người phải điều khiển được 1 thiết bị điện nào đó mà
khơng bị hạn chế về khoảng cách điều khiển. Từ đó nhóm sinh viên thực hiện
hình thành nên ý tưởng đề tài phải thiết kế 1 hệ thống dùng ngay chính đường
truyền có sẵn của mạng thông tin qua điện thoại để điều khiển.
Đề tài này đã được các anh chị khóa trước nghiên cứu và thiết kế rất có
khả thi như :
“Điều khiển thiết bị điện từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển của
Phạm Minh Huy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ).
“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh
Hồng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ).

Với kết quả khả quan trong việc nghiên cứu và thiết kế đề tài của các khóa
trước đã chắc chắn rằng việc sử dụng điện thoại để điều khiển là một vấn đề hồn
tồn có thể được, nó sẽ có tính khả thi trong tương lai, phù hợp với xu thế mới
của nhân loại. Đó cũng chính là vấn đề mà nhóm sinh viên tực hiện đề tài đang
quan tâm.
II. TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI :
Với những kết quả thu được trong việc sử dụng điện thoại điều khiển thiết
bị của các khóa trước đã chứng minh đề tài là 1 vấn đề có thật, có trong thực tế,
là 1 thựctại khách quan chứ không phải là điều không tưởng. Ưu điểm của việc
dùng đường truyền của điện thoại để điều khiển thiết bị là phạm vi điều khiển
rộng, không bị hạn chế về khoảng cách điều khiển, hễ ở đâu có điện thoại là có
thể điều khiển được thiết bị. Người điều khiển ở nơi mà có thể điều khiển thiết bị
ở nhiều nơi khác nhau, thậm chí có thể điều khiển thiết bị ở trong những môi
trường nguy hiểm, độc hại mà con người không thể thâm nhập vào để điều khiển
thiết bị được hoặc 1 dây chuyền sản xuất thay thế con người.
Vì vậy đề tài này là 1 vấn đề không những là 1 thực tại khách quan mà
cịn có tầm quan trọng thực sự trong hiện tại cũng như trong tương lai.
III.

GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :


Với lượng kiến thức được truyền đạt trong suốt khóa học, với khả năng
của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên nhóm sinh viên thực
hiện có những giới hạn cụ thể trong đề tài để phù hợp với khuôn khổ khả năng và
điều kiện ngiên cứu như sau :
-

Dùng vi xử lí 8085 làm hệ thống điều khiển trung tâm.

-

Hệ thống điều khiển chỉ thực hiện chức năng điều khiển thiết bị. Không thực
hiện chức năng báo động như báo trộm, báo cháy hay tự động trả lời điện
thoại.

-

Khơng sử dụng tiếng nói để báo trạng thái của thiết bị mà sử dụng 2 âm hiệu
nhạc.

-

Chỉ nghiên cứu nguyên lí làm việc của hệ thống tổng đài – máy điện thoại để
làm dữ liệu cho việc thiết kế mà không nghiên cứu sâu về cấu tạo cũng như
cách thức hoạt động bên trong của tổng đài và máy điện thoại.

-

Chỉ điều khiển hệ thống bằng điện thoại hữu tuyến.

-

Bàn phím hiển thị gồm 12 phím số, 3 phím thực hiện chức năng reset, đặt số
password và 10 led hiển thị dữ liệu của thiết bị và mã điều khiển.

-

Dùng IC 74138 giải mã IO/M\ 3 đường thành 8 đường, IC 74245 đệm dữ liệu
2 chiều, IC 74244 đệm dữ liệu 1 chiều, IC 74573 chốt và tách dữ liệu – điạ

chỉ.

-

Điều khiển được tối đa 8 thiết bị điện.

-

Ngoài chức năng điều khiển tắt – mở thiết bị, hệ thống còn thực hiện được
chức năng cài đặt thời gian và reset đồng loạt các thiết bị điện.

-

Số password dễ dàng cài đặt lại khi có nhu cầu.

-

Thiết kế bàn phím điều khiển giống như bàn phím điện thoại thuận tiện trong
việc thao tác trên phím.

-

Bộ nhớ hệ thống sử dụng ROM 2764 8Kbyte và RAM 6264 8Kbyte. Với
dung lượng bộ nhớ còn dư sẽ thực hiện vào việc thiết kế các chương trình
phục vụ các chức năng khác như : báo động, tự động trả lời điện thoại, tự
động gọi số máy điện thoại được cài đặt sẵn,….

-

Phần mềm do sinh viên Trịnh Thị Mỹ Hiền nghiên cứu và thiết kế. Phần

cứng do sinh viên Trịnh Quốc Dân nghiên cứu và thực hiện.

IV. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :
Do thực tiễn hiện nay, con người còn bị hạn chế rất nhiều trong việc điều
khiển tự động các thiết bị. Do đó với sự kết hợp giữa sự phát triển của KHKT và
của ngành Bưu chính Viễn thơng, với sự có sẵn của đường truyền và hơn nữa
điện thoại đang là vật dụng cần thiết và quen thuộc của con người nên nhóm sinh
viên thực hiện nghiên cứu vấn đề này nhằm đưa ý tưởng dùng điện thoại để điều
khiển thiết bị trở thành hiện thực giúp con người phá bỏ được những hạn chế về


khoảng cách trong lĩnh vực điều khiển tự động, cũng như phù hợp với xu thế mới
trong ngành tự động điều khiển.
V. KHẢO SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ :
“Điều khiển từ xa bằng điện thoại” dùng vi điều khiển của sinh viên
thực hiện Phạm Minh Duy – Võ Đình Vĩnh Định (6A95KĐĐ).
“Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại” dùng IC số của Đinh
Hồng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ)
Sau khi nghiên cứu về các đề tài này, nhóm sinh viên thực hiện đã phát
hiện ra nhiều thiếu sót và từ đó hình thành nên ý tưởng sẽ phát triển đề tài này
thành 1 hệ thống có tính khả thi đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng
Đề tài này khác các đề tài trước những gì? Các đề tài trước cùng tên được
thiết kế như sau :
 Sử dụng vi điều khiển hay IC số.
 Hệ thống điều khiển được 2 thiết bị.
 Mật mã hệ thống chỉ có 2 chữ số, xác suất ngẫu nhiên bấm đúng mật mã cao.
 Trạng thái điều khiển tải chỉ là tắt hay mở mà thôi (không định thời được).
 Báo trạng thái tắt/ mở của thiết bị bằng tiếng nói.
 Chỉ điều khiển thiết bị được khi điều khiển qua mạng điện thoại mà thôi (tức
là muốn điều khiển thiết bị bắt buộc phải dùng đến điện thoại) – rất bất tiện

khi cần điều khiển tại nơi đặt hệ thống.
 Không hiển thị dữ liệu của thiết bị để quan sát được.
 Không tắt khẩn cấp được các thiết bị cùng một lúc.
VI. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI SINH VIÊN KHẢO SÁT :
Như đã trình bày ở trên, đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển xa các
thiết bị điện có định thời bằng điện thoại hữu tuyến” là 1 đề tài mang tính kế
thừa nhưng trong đó nó đã được mở rộng về phạm vi sử dụng và phạm vi điều
khiển. Đây là 1 đề tài có tính qui mơ khá cao, nó có thể đáp ứng được nhu cầu
của người sử dụng và có tính khả thi phù hợp với nền KHKT hiện đại của nước
nhà. Đề tài này đã được nhóm sinh viên nghiên cứu, mở rộng và phát triển như
sau :
 Hệ thống điều khiển trung tâm dùng vi xử lý 8085.
 Hệ thống điều khiển được 8 thiết bị.
 Mật mã hệ thống có 4 chữ số (nâng cao tính bí mật của hệ thống vì xác
suất ngẫu nhiên bấm đúng mã thấp).
 Trạng thái điều khiển thiết bị ngoài chức năng tắt / mở cịn có thể định
thời gian làm việc cho thiết bị.
 Báo trạng thái của thiết bị bằng âm hiệu nhạc (đảm bảo tính kĩ thuật và
tính kinh tế cho hệ thống).


 Ngoài chức năng điều khiển thiết bị qua điện thoại, cịn có thể điều
khiển thiết bị qua phím nhấn đặt tại hệ thống điều khiển được thiết kế
giống như bàn phím của điện thoại.
 Hiển thị được dữ liệu của thiết bị thông qua 10 Led 7 đoạn gồm có :
2 Led : hiển thị số chỉ thiết bị cần quan sát và điều khiển.
4 Led : hiển thị số thời gian cài đặt cho thiết bị, đồng thời hiển thị cho
thấy số mật mã khi cần cài đặt lại.
4Led : hiển thị số thời gian làm việc còn lại của thiết bị (đếm lùi).
 Khi cần thiết có thể điều khiển tắt khẩn cấp cùng lúc 8 thiết bị.

 Trong 8 thiết bị được chia ra đơn vị thời gian tính như sau :
 3 thiết bị làm việc với thời gian cài đặt được từ (1  < 3) giờ với đơn vị tính
là giây.
 3 thiết bị làm việc với thời gian cài đặt được từ (1  < 160) giờ với đơn vị
tính là phút.
 2 thiết bị làm việc với thời gian cài đặt được từ (1  9999) giờ với đơn vị
tính là giờ.
Tùy theo lượng thời gian cài đặt được và theo đơn vị tính mà người sử
dụng cài đặt thiết bị sao cho hợp lí.
VII.

GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ :
“Thiết kế hệ thống điều khiển xa các thiết bị điện có định thời
bằng điện thoại hữu tuyến”.

Thuật ngữ : “có định thời” nói lên được bản chất của hệ thống là có thể
ngồi chức năng điều khiển tắt – mở thơng thường cịn có thể cài đặt thời gian
làm việc cho thiết bị điện.
Thuật ngữ : “điện thoại hữu tuyến” : do khả năng bản thân, tìnhhình
nghiên cứu và điều kiện thử nghiệm nên đề tài này giới hạn chỉ sử dụng điện
thoại có dây (hữu tuyến) để điều khiển mà khơng sử dụng điện thoại di động,
điện thoại vô tuyến để điều khiển thiết bị điện.


CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ LUẬN

I. Dàn ý nghiên cứu:
-

Thiết kế cấu trúc sơ đồ khối của thiết bị.

-

Thíêt kế khối xử lý trung tâm CPU & ngoại vi.

-

Thiết kế phần bàn phím và hiển thị.

-

Thi cơng phần cứng – phần mềm thiết bị.

-

Hướng dẫn sử dụng phần cứng của thiết bị.

II. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các đề tài cùng tên của khóa trước và cơ sở
bài giảng về tổng đài điện thoại.
III. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu :
1. Phương pháp :
-

Tham khảo tài liệu: Chủ yếu là các tài liệu có kiến thức liên hệ đến
kỹ thuật số, kỹ thuật điện tử, ngoại vi và vi xử lý.

-

Thực nghiệm : Kết nối phần cứng giao tiếp với đường truyền của
điện thoại để biết được cách hoạt động cụ thể của các IC chuyên dụng
trong lĩnh vực viễn thông; kết nối phần cứng vi xử lí, các ngoại vi trên
testboard và kết nối với kit VXL 8085. Viết chương trình để thử
nghiệm cách hoạt động của từng ngoại vi.

2. Phương tiện :
Ngoài thiết bị thực tập VXL 8085 của trường ĐHSP Kỹ Thuật TP.Hồ Chí
Minh, các dụng cụ đo đạc như dao động ký, máy phát sóng, đồng hồ VOM… để
thực hiện đề tài này còn phải thiết kế một số mạch phụ hay dùng testboard để thử
nghiệm các ngoại vi khảo sát như 8253, 8279, MT8870.
IV. Thời gian nghiên cứu :
Theo phân công của bộ môn điện tử, thời gian thực hiện đề tài được tính
từ ngày 18/12/1999 đến ngày 28/02/2000.


LÝ TUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI – MÁY ĐIỆN THOẠI
I.

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI :

Định nghĩa về tổng đài :
Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch có hệ thống kết nối các
cuộc liên lạc giữa các thuê bao với nhau, với số lượng thuê bao lớn hay nhỏ tuỳ
thuộc vào từng loại tổng đài, từng khu vực.
Chức năng của tổng đài :
Tổng đài điện thoại có khả năng :
-

Nhận biết được khi thuê bao nào có nhu cầu xuất phát cuộc gọi.

-

Thông báo cho thuê bao biết mình sẵn sàng tiếp nhận các yêu cầu của th
bao.

-

Xử lí thơng tin từ th bao chủ gọi để điều khiển kết nối theo yêu cầu.

-

Báo cho thuê bao bị gọi biết có người cần muốn liên lạc.

-

Giám sát thời gian và tình trạng thuê bao để ghi cước và giải tỏa.

-

Giao tiếp được với những tổng đài khác để phối hợp điều khiển.

Phân loại tổng đài :
3.1. Tổng đài công nhân :
Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dực vào con người.
3.2. Tổng đài cơ điện :
Bộ phận thao tác chuyển mạch là hệ thống cơ khí, được điều khiển bằng
hệ thống mạch từ. Gồm hai hệ thống chuyển mạch cơ khí cơ bản : cuyển mạch
từng nấc và chuyển mạch ngang dọc.

3.3 Tổng đài điện tử :
Quá trình điều khiển kết nối hồn tồn tự động, vì vậy người sử dụng cũng
không thể cung cấp cho tổng đài những u cầu của mình bằng lời nói được.
Ngược lại, tổng đài trả lời cho người sử dụng cũng khơng thể bằng lời nói. Do
đó, cần qui định một số thiết bị cũng như các tín hiệu để người sử dụng và tổng
đài có thể làm việc được với nhau.
3.3.1. Đĩa quay số :
Ơû mỗi máy điện thoại đều có bàn phím số, nhằm gởi các con số của thuê
bao bị gọi đến tổng đài.
3.3.2. Các âm hiệu :
-

Tín hiệu mời quay số : Khi thuê bao nhấc tổ hợp để xuất phát cuộc gọi sẽ
nghe âm hiệu mời quay số do tổng đài cấp cho thuê bao gọi, là tín hiệu hình
sin có tần số 425  25 Hz liên tục.

-

Tín hiệu báo bận : Tín hiệu này báo cho người sử dụng biết thuê bao bị gọi
đang trong tình trạng bận hoặc trong trường hợp thuê bao nhấc máy q lâu
mà khơng quay số thì tổng đài gởi âm hiệu báo bận này. Tín hiệu báo bận là


tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz, ngắt qng 0.5 giây có và 0.5 giây
khơng.
-

Tín hiệu chng : Tín hiệu chng do tổng đài cung cấp cho th bao bị gọi,
là tín hiệu hình sin có tần số 25 Hz và điện áp 90V hiệu dụng. ngắt quãng tuỳ
thuộc vào tổng đài, thường 3 giây có và 4 giây khơng.

-

Tín hiệu hồi chng : Tín hiệu hồi chuông do tổng đài cấp cho thuê bao bị
gọi, là tín hiệu hình sin có tần số 425  25 Hz là hai tín hiệu ngắt quãng
tương ứng nhịp chuông.

3.3.3. Phương thức chuyển mạch của tổng đài điện tử :
Tổng đài điện tử có những phương thức chuyển mạch sau :
 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM : Space
Devision Multiplexer)
 Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM : Timing
Devision Multiplexer) : có hai loại.
-

Phương thức ghép kênh tương tự theo thời gian (Analog TDM) gồm có :

+ Ghép kênh bằng phương thức truyền đạt cộng hưởng.
+ Ghép kênh PAM (PAM : Pulse Amplitude Modulation).
Trong kỹ thuật ghép kênh PCM người ta lại chia 2 loại : điều chế Delta và
điều chế PCM.
Ngồi ra, đối với tổng đài có dung lượng lớn và rất lớn (dung lượng lên
đến cỡ vài chục ngàn số) người ta phối hợp cả hai phương thức chuyển mạch
SDM và TDM thành T – S – T, T – S, S – T – S ….
Ưu điểm của phương thức kết hợp này là tận dụng tối đa số link trống và
giảm bớt số link trơng khơng cần thiết, làm cho kết cấu của tồn tổng đài trở nên
đơn giản hơn. bởi vì, phương thức ghép kênh TDM ln ln tạo ra khả năng
tồn thơng, mà thơng thường đối với tổng đài có dung lượng lớn, việc dư link là
không cần thiết. Người ta đã tính ra thơng thường chỉ có tối đa 10% các thuê bao
có yêu cầu cùng 1 lúc, nên số link trống chỉ cần đạt 10% tổng số thuê bao là đủ.

 Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM : Frequence
Devision Multiplexer).
II. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI :
1. Các thông số cơ bản của máy điện thoại :
-

Tổng đài được nối với các thuê bao qua 2 đườc truyền TIP và RING. Thông
qua 2 đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được cấp bằng
nguồn dòng từ 25 mA đến 40 mA (trung bình chọn 35 mA) đến cho máy điện
thoại.

-

Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20 K

-

Tổng trở AC khi gác máy từ 4K đến 10K

-

Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn 1K (từ 0,2K  0,6K).


2. Các hoạt động trên mạng điện thoại:
Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao hay gác máy bằng
cách sử dụng nguồn một chiều 48VDC.
Khi gác máy tổng trở DC bằng 20K rất lớn xem như hở mạch.
Khi ngấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ hơn 1K và hai tổng đài nhận
biết trạng thái này thông qua dịng DC xuất hiện trên đường dây. Sau đó, tổng đài

cấp tín hiệu mời gọi lên đường dây đến th bao.
3. Quay số :
Người gọi thơng báo số mình muốn gọi cho tổng đài biết bằng cách gởi số
máy điện thoại của mình muốn gọi đến cho tổng đài. Có hai cách gởi số đến tổng
đài :
- Quay số bằng xung (Pulse – Dialing) : Được thực hiện bằng cách thay đổi
tổng trở DC của mạch thuê bao tạo nên xung dòng với số xung tương đương
với số muốn quay.
- Quay số bằng Tone (Tone – Dialing) : Máy điện thoại phát ra cùng lúc hai tín
hiệu với tần số dao động khác nhau tương ứng với số muốn quay (DTMF :
Dual Tone Multi Frequence) theo bảng sau :
Bảng 1 : phân loại tần số tín hiệu Tone
Tần số thấp (Hz)

Tần số cao (Hz)

1

697

1209

2

697

1336

3

697

1477

4

770

1209

5

770

1336

6

770

1477

7

852

1209

8

852

1336

9

852

1477

*

941

1209

0

941

1336

#

942

1477

m

Phí

4. Kết nối thuê bao :
Tổng đài nhận được các số liệu sẽ xem xét :
-

Nếu các đường dây nối thơng thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu báo
bận.


-

Nếu đường dây nối thơng thoại khơngbị bận thì tổng đài sẽ cấp cho người bị
gọi tín hiệu chng và người gọi tín hiệu hồi chng. Khi người được gọi
nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái này, thì tổng đài ngưng cấp tín hiệu
chng để khơng làm hư mạch thoại và thực hiện việc thơng thoại. tín hiệu
trên đường dây đến máy điện thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng với giá
trị khoảng 300 mV đỉnh – đỉnh. Tín hiệu ra khỏi máy điện thoại chịu sự suy
hao trên đường dây với mất mát công suất trong khoảng 10 dB  25 dB. Giả
sử suy hao là 20 dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy điện thoại có giá trị khoảng 3
V đỉnh – đỉnh.

5. Ngưng thoại :
Khi một trong 2 thuê bao gác máy, thì tổng đài nhận biết trạng thái này,
cắt thông thoại cho cả 2 máy đồng thời cấp tín hiệu báo bận cho máy cịn lại
6. Tín hiệu thoại:
Tín hiệu thoại trên đường dây là tín hiệu điện mang các thơng tin có
nguồn gốc từ âm thanh trong quá trình trao đổi giữa 2 thuê bao. Trong đó, âm
thanh được tạo ra bởi các dao động cơ học, nó truyền trong mơi trường dẫn âm.
Khi truyền đi trong mạng điện thoại là tín hiệu thường bị méo dạng do

những lý do : nhiễu, suy hao tín hiệu trên đường dây do bức xạ sóng trên đường
dây với các tần số khác nhau. Để đảm bảo tín hiệu điện thoại nghe rõ và trung
thực, ngày nay trên mạng điện thoại người ta sử dụng tín hiệu thoại có tần số từ
300 Hz  3400 Hz.
III.

PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ MÁY ĐIỆN
THOẠI :

Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy thông qua sự thay đổi tổng trở
mạch vòng của đường dây th bao. Bình thường khi th bao ở vị trí gác máy
điện trở mạch vòng là rất lớn. Khi thuê bao nhấc máy, điện trở mạch vòng thuê
bao giảm xuống cịn khoảng từ 150 đến 1500. Tổng đài có thể nhận biết sự
thay đổi tổng trở mạch vòng này (tức là thay đổi trạng thái của thuê bao) thông
qua các bộ cảm biến trạng thái. Tổng đài cấp âm hiệu mời quay số (Dial Tone)
coho thuê bao. Dial Tone là tín hiệu mời quay số hình sin có tần số 425  25 Hz.
Khi thuê bao nhận biết được tín hiệu Dial Tone, người gọi sẽ hiểu là được phép
quay số. Người gọi bắt đầu tiến hành gửi các xung quay số thông qua việc quay
số hoặc nhấn núy chọn số. Tổng đài nhận biết được các số được quay nhờ vào
các chuỗi xung quay số phát ra từ thuê bao gọi. Thực chất các xung quay số là
các trạng thái nhấc máy hoặc gác máy của thuê bao. Nếu các đường kết nối thông
thoại bị bận hoặc thuê bao được gọi bị bận thìtổng đài sẽ phát tín hiệu báo bận
cho thuê bao. Aâm hiệu này có tần số f = 425  25 Hz ngắt nhịp 0,5s có 0,5 s
không. Tổng đài nhận biết các số thuê bao gọi đến và nhận xét :
-

Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nội
đài.

-

Nếu số đầu là số qui ước gọi ra thì tổng đài phục vụ như một cuộc gọi liên đài
qua trung kế và gửi toàn bộ phần định vị số quay sang tổng đài đối phương để
giải mã.


-

Nếu số đầu là mã gọi các chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các chức
năng đó thuê yêu cầu của thuê bao. Thông thường, đối với loại tổng đài nội
bộ có dung lượng nhỏ từ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều chức năng
đặc biệt làm cho chương trình phục vụ thuê bao thêm phong phú, tiện lợi, đa
dạng, hiệu quả cho người sử dụng làm tăng khả năng khai thác và hiệu suất sử
dụng tổng đài.

-

Nếu thuê bao được gọi rảnh, tổng đài sẽ cấp tín hiệu chng cho th bao với
điện áp 90Vrms (AC), f = 25 Hz, chu kì 3s có 4s không. Đồng thời, cấp âm
hiệu hồi chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi, âm hiệu này là tín hiệu
sin f = 425  25 Hz cùng chu kì nhịp với tín hiệu chng gởi cho th bao
được gọi.

-

Khi th bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái máy này tiến
hành cắt dịng chng cho th bao bị gọi kịp thời tránh hư hỏng đáng tiếc
cho thuê bao. Đồng thời, tiến hành cắt âm hiệu Ring Back Tone cho thuê bao
gọi và tiến hành kết nối thông thoại cho 2 thuê bao.

-

Tổng đài giải tỏa một số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho các
cuộc đàm thoại khác.

-

Khi hai thuê bao đang đàm thoại mà 1 thuê bao gác máy, tổng đài nhận biết
trạng thái gác máy này, cắt thông thoại cho cả hai bên, cấp tín hiệu bận (Busy
Tone) cho thuê bao còn lại, giải tỏa link để phục vụ cho các đàm thoại khác.
Khi thuê bao còn lại gác máy, tổng đài xác nhận trạng thái gác máy, cắt âm
hiệu báo bận, kết thúc chương trình phục vụ thuê bao.

Tất cả hoạt động nói trên của tổng đài điện tử đều được thực hiện một
cách hoàn toàn tự động. Nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử, điện thoại
viên có thể theo dõi trực tiếp toàn bộ hoạt động của tổng đài ở mọi thời điểm nhờ
vào các bộ hiển thị, cảnh báo.
Điện thoại viên có thể trực tiếp điều khiển các hoạt động của tổng đài qua
các thao tác trên bàn phím, hệ thống cơng tắc….các hoạt động đó có thể bao gồm
: nghe xen vào các cuộc đàm thoại, cắt cưỡng bức các cuộc đàm thoại có ý đồ
xấu, tổ chức điện thoại hội nghị…. Tổng đài điện tử cũng có thể được liên kết với
máy điện tốn để điều khiển hoạt động hệ thống. Điều này làm tăng khả năng
khai thác, làm tăng dung lượng, cũng như khả năng hoạt động của tổng đài lên
rất nhiều.


I.

VI XỬ LÍ 8085 :

1. Định nghĩa các chân 8085 :

Hình 3.1. Sơ đồ chân và các tín hiệu của 8085


Serial
I/O
Ports

Interrupts
and
Externally
Initiated
Signals

SID
SOD

5
4

TRAP
RST 7.5
RST 6.5
RST 5.5
INTR

6
7
8

9
10

READY
HOLD
RESET IN

35
39
36

X1

1

X2

2

+5V

GND

40
Vcc

20
Vss
A15

28

A8

21

AD7

19
Multiplexed
Address/Data Bus

AD0

12

8085

30
29
33
34
32
31
11
18
21

21

RESET
OUT

CLK
OUT

High Outer
Address Bus

ALE
S0
S1
IO/M
RD
WR
INTA
HLDA

Control
and
Status Signals

8085A – 8 BIT HMOS MICROPROCESSOR
 PIN DESCRIPTION :
SYMBOL

TYPE

A8  A15

0

Address Bus : 8 bit cao của địa chỉ bộ nhớ hay bộ nhớ
I/0. 8 bit địa chỉ này sẽ ở trạng thái trở kháng cao (high
impedance) = 3 state khi vi xử lý Reset hay ở chế độ
Hold and Halt

I/0

Multiplexed Address/ DataBus : 8 bit địa chỉ thấp và
Data đa hợp. Ơû chu kỳ đầu tiên (T1) của chu kỳ máy
là byte thấp của địa chỉ ô nhớ hoặc khối xuất nhập. Ơû
hai chu kỳ tiếp theo là dữ liệu. Cấu tạo ngõ ra 3 trạng
thái : trạng thái High Z ở chế độ Hold, Halt và trong
lúc Reset.

0

Address Latch Enable : ở chu kỳ đầu của xung đồng
hồ ALE = 1 cho biết AD 0  AD7 là bus địa chỉ 
được dùng làm tín hiệu để điều khiển IC chốt địa chỉ
hay để tách 8 bit địa chỉ thấp và dữ liệu.

AD0  AD7

ALE

NAME AND FUNCTION

Machine Cycle Status : ngõ ra cho biết trạng thái hoạt
động trong 1 chu kỳ máy của vi xử lý.

S0, S1, IO/

0

0

READY

HOLD

HLDA

IO/M\ S1
S0
Trạng thái
0
0
1
Mem WR
0
1
0
Mem RD
1
0
1
I/0 WR

1
1
0
I/0 RD
0
1
1
nhận lênh (opcode Fetch)
1
1
1
- nt –
1
1
1
nhận yêu cầu ngắt
*
0
0
HALT (trạng thái dừng)
*
X
X
HOLD
*
X
X
RESET
(*) trạng thái High Z (3 stated)
(X) không xác định : unspecified

Read Control: Dùng để xác định vi xử lý đang thực
hiện lệnh đọc về từ bộ nhớ hoặc cổng vào ra, tác động
mức thấp, cấu tạo ngõ ra 3 trạng thái : trạng thái tổng
trở cao ở chế độ Hold, Halt và trong lúc Reset.

0

Write Control : tác động mức thấp, khi có mức thấp
tác động vào
thì sẽ xác định rằng vi xử lý đang
thực hiện lệnh ghi data vào bộ nhớ hoặc cổng đã được
xác định.

I

Khi Ready ở mức cao trong 1 chu kỳ đọc hay viết thì
nó sẽ cho biết bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi đã sẵn
sàng gởi hoặc nhận dữ liệu. Vi xử lý sẽ chờ nếu ngõ
này ở mức thấp.

I

Một linh kiện chủ động dùng tín hiệu này để địi vi xử
lý nhường quyền sử dụng bus địa chỉ và dữ liệu. Vi xử
lý sẽ lấy lại sau khi tín hiệu này bị xóa. Khi tín hiệu
Hold được vi xử lý xác nhận thì địa chỉ, dữ liệu,
,
và đường I0/ của vi xử lý ở trạng thái tổng trở
cao High - Z

0

Hold Acknowledge : xác nhận lệnh Hold. Tín hiệu này
cho biết vi xử lý đã nhận được lệnh Hols và chấp nhận
nhường Address bus và Data bus ở chu kỳ xung Clock
tiếp theo. Ngõ ra này sẽ trở lại mức thấp khi khơng
cịn u cầu Hold. Vi xử lý sẽ lấy lại Address bus và
Data bus sau ½ chu kỳ xung Clock kể từ lúc ngõ ra
HLDA ở mức thấp.


Interrupt Request : đường yêu cầu ngắt.

INTR

INTA\

RST 5.5; 6.5;
7.5

TRAP

I

0

I

I

Dùng cho các yêu cầu ngắt thông dụng chung, vi xử lý
sẽ nhận ra sau khi thực hiện xong 1 chỉ thị. Nếu INTR
được tác động thì thanh ghi con trỏ lệnh PC sẽ được
ngăn khơng cho tăng nữa và 1 tín hiệu rả lời ngắt
INTA\ được phát ra. ngắt này có thể che được bằng
phần mềm và khơng có hiệu lực trong lúc Reset hoặc
trong khi vi xử lý đang thi hành 1 chương trình phục
vụ ngắt.
Interrupt Acknowledge : tín hiệu dùng để báo cho thiết
bị yêu cầu ngắt dùng tín hiệu INTR. Khi ngõ ra ở mức
thấp thì cho biết vi xử lý đã chấp thuận yêu cầu ngắt
và thiết bị yêu cầu ngắt hãy đặt lệnh lên data bus.
Restart Interrupts : đây là 3 đường yêu cầu ngắt có
mức độ ưu tiên cao hơn INTR được điều khiển bởi
lệnh SIM. RST 7.5 có thể kích bằng cạnh, RST 6.5 và
5.5 có thể kích bằng mức.
Là 1 đường u cầu ngắt khơng thể ngăn được. Nó
được tổ chức giống như INTR hay RST 5.5; 6.5; 7.5.
đây là ngắt có mức ưu tiên cao nhất và không thể che
được bằng phần mềm. Ngõ vào có thể kích bằng cạnh
lên hay mức cao.
Đường tín hiệu này dùng để đặt lại thanh ghi con trỏ
(hay bộ đếm chương trình – program counter) về 0,
đồng thời xóa các Flip – Flop cho phép ngắt, các FF
xác nhận lệnh Hold (HLDA).

RESET – IN

I

Bus dữ liệu, địa chỉ và các đường điều khiển sẽ ở trạng
thái tổng trở cao (3 – stated) trong lúc Reset.
Các thanh ghi bên trong của vi xử lý và các cờ trạng
thái có thể bị thay đổi bởi Reset với kết quả khơng thể
đốn trước được.

RESET-OUT

X1, X2

0

I

Tín hiệu này dùng để báo rằng vi xử lý đang bị Reset.
Có thể dùng tín hiệu này để Reset hệ thống. Tín hiệu
này đồng bộ với xung Clock của vi xử lý.
X1, X2 được nối với thạch anh, mạch dao động LC,
RC để điều khiển mạch tạo xung Clock bên trong vi
xử lý. X1 có thể nối tới 1 nguồn xung Clock ngồi.
Tần số ngõ vào sẽ bị chia đôi bởi mạch chia bên trong
vi xử lý. Tần số làm việc cực đại của ngõ vào tùy
thuộc vào loại vi xử lý:
Max 6 MHz đối với 8085A.
Max 10 MHz đối với 8085A – 2.


CLK

0

Ngõ ra xung đồng hồ có tần số bằng phân nửa tín hiệu
ngõ vào tại X1, X2.

SID

I

Serial Input Data Line : ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Dữ
liệu ở trên ngõ vào này sẽ được nạp vào bit 7 của bộ
tích lũy (Accumultor) khi có lệnh RIM.

SOD

0

Serial Output Data Line : ngõ ra dữ liệu nối tiếp. Ngõ
ra này sẽ được đặt hay xóa bởi lệnh RIM.

VCC : Power + 5 volt supply
VSS : Ground
Tên
Mức ưu tiên Địa chỉ ngắt (*)
Tín hiệu tác động
TRAP
1
24H
Cạnh lên và mức cao
RST 7.5
2

3CH
Cạnh lên
RST 6.5
3
34H
Mức cao
RST 5.5
4
2CH
Mức cao
INTR
5
(**)
Mức cao
 Ghi chú : (*) : vi xử lý cất thanh ghi PC vào ngăn xếp trước khi nhảy đến địa
chỉ ngắt.
(**) : địa chỉ ngắt phục vụ vào chỉ thị gọi ngắt.
2. Cấu trúc bên trong và tập lệnh (xem phụ lục).
II. IC CHỐT, ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ VÀ DỮ LIỆU CHO 8085 :
1. CHỐT TUYẾN ĐỊA CHỈ THẤP :
Trong một hệ thống vi xử lí dùng 8085, bắt buộc phải chốt (Latch) tuyến
địa chỉ thấp để giải đa hợp (demultiplex) tuyến AD7  AD0 thành hai tuyến riêng
biệt : tuyến địa chỉ thấp A7  A0 và tuyến dữ liệu D7  D0.
Tuyến AD7  AD0 được kết nối như là ngõ vào đến mạch chốt 74LS573.
Tín hiệu ALE được nối đến chân cho phép (G) của mạch chốt, tín hiệu điều khiển
ngõ ra (OC) của mạch chốt được nối đất (luôn chấp nhận).
Khi ALE ở mức cao, ngõ ra của mạch chốt thay đổi tùy theo dữ liệu (địa
chỉ) vào. Khi ALE xuống thấp byte địa chỉ 05 H được chốt cho đến khi có ALE
tiếp theo và ngõ ra của mạch chốt đại diện tuyến địa chỉ thấp A7  A0 cho 8085

Hình 3.2 : Sơ đồ mạch chốt tuyến địa chỉ thấp.
Hình 3.2 trình bày tồn bộ tuyến địa chỉ A 7  A0 và tuyến dữ liệu D7  D0
sau hoạt động chốt.
2. ĐỆM TUYẾN ĐỊA CHỈ CAO :
Mạch đệm (buffer) là một mạhc logi để khuếch đại dòng điện hoặc công
suất. Mạch đệm về cơ bản được sử dụng để làm tăng khả năng lái (driver) của
một mạch logic.
Hình 3.3, trình bày 74LS244, một mạch đệm 1 chiều (vì tuyến địa chỉ là
tuyến 1 chiều, hướng từ vi xử lí đến các thiết bị ngoại vi) để làm tăng khả năng
lái của tuyến địa chỉ cao. Về cơ bản các tuyến của 8085 có thể cấp dịng 400
A(IOH = - 400 A) và rút dòng 2 mA (IOL = 2 mA) : chúng chỉ có thể lái một tải
logic TTL. Mặc dù bên trong 8085 đã có các mạch đệm dữ liệu và địa chỉ nhưng
theo khuyến cáo của các nhà chế tạo, một hệ thống vi xử lí có từ 10 thành phần
trở lên nên dùng các mạch đệm.
Mạch 74LS244 có khả năng cấp dịng 15 mA và rút dịng 24 mA.
3. ĐỆM TUYẾN DỮ LIỆU :
Hình 3.3, cũng trình bày 74LS245, một mạch đệm 2 chiều để làm tăng khả
năng lái của tuyến dữ liệu. 74LS245 có thể rút dòng 24 mA và cấp dòng 15 mA.
74LS245 có 8 đường dữ liệu 2 chiều : hướn của dòng dữ liệu được xác định bởi
chân điều khiển hướng (DIR).


Hình 3.3 : Sơ đồ mạch đệm tuyến địa chỉ cao và tuyến dữ liệu
Hình 3.3, chứng tỏ rằng mạch đệm ln được phép nhờ nối đất tín hiệu G\.
hướng của dòng dữ liệu được xác định bằng cách nối tín hiệu RD\ từ vi xử lí đến
tín hiệu DIR. Khi vi xử lí ghi (Write) vào 1 ngoại vi, RD\ lên cao và dòng dữ liệu
từ vi xử lý đến các ngoại vi. Khi vi xử lý đang đọc (Read) từ một ngoại vi, RD\
xuống thấp và dòng dữ liệu hướng đến vi xử lí, tuyến địa chỉ thấp không cần thiết
phải được đệm trong hệ thống này (nếu đệm càng tốt) vì trong bản thân mạch

chốt 74LS573, dữ liệu địa chỉ đã được đệm rồi.
Tuyến điều khiển, nếu có đệm thì cách thức thực hiện như là 1 tuyến địa
chỉ cao.
Trong hệ thống vi xử lí, các ngoại vi được kết nối ở dạng song song giữa
tuyến địa chỉ, tuyến dữ liệu và tuyến điều khiển. Vi xử lí chỉ thơng tin với một
trong các thiết bị tại một thời điểm, khi đó phải cách li tất cả các thiếtbị còn lại.
Việc sử dụng các mạch 3 trạng thái (Tri – State) sẽ giải quyết được vấn đề này.
III. IC GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ :
Trong một hệ thống vi xử lý, ngoài các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi xử
lý cịn phảo thơng tin với các I/O ngoại vi (8253, 74LS573, 8279 ….). để vi xử lý
hiểu rằng, nó đang hay cần thơng tin với bộ nhớ nào (ROM hay RAM), hoặc với
I/O nào và với phần tử nào trong một thiết bị (ô nhớ nào, thanh ghi nào, trạng
thái, điều khiển hay thanh ghi dữ liệu). Bắt buộc, vấn đề giải mã địa chỉ phải
được thực thi.


 Các phương pháp giải mã địa chỉ :

Có tất cả 3 phương pháp để giải mã địa chỉ :
1. Giải mã địa chỉ từng phần (Partial Address Decoding).
2. Giải mã địa chỉ toàn phần (Full Address Decoding)
3. Giải mã địa chỉ theo khối (Block Address Decoding).
Có nhiều kĩ thuật khác nhau để thực hiện 1 trong 3 phương pháp trên :
(1) Giải mã địa chỉ dùng logic ngẫu nhiên (Address Decoding using
Random Logic).
(2) Giải mã địa chỉ dùng các bộ giải mã m đường sang n đường (Address
Decoding Using m – line to n – line decoders).
(3) Giải mã địa chỉ bằng PROM (Address Decoding with PROM).
(4) Giải mã địa chỉ dùng dãy logic lập trình PLA
Các kỹ thuật giải mã nêu trên đều có ưu điểm và những hạn chế riêng của

nó. Tuỳ theo điều kiện thực tế mà chọn phương pháp thích hợp.
Các kĩ thuật này đều có thể áp dụng cho bộ nhớ và I/O ngoại vi.
Đối với đề tài này, nhóm sinh viên nghiên cứu, chọn lựa phương pháp giải
mã địa chỉ dùng bộ giải mã m đường sang n đường. Cụ thể trong đề tài dùng IC
74LS138 giải mãû 3 đường sang 8 đường.
Sơ đồ chân và sơ đồ Logic của IC 74LS138 (xem phần phụ lục).
IV. IC GIẢI MÃ HIỂN THỊ 8279 :
1. Sơ đồ chân và các tín hiệu vào/ ra :
8279 là IC được chế tạo để lập trình quét và hiển thị led 7 đoạn khi dùng
với vi xử lý của Intel. 8279 có thể giao tiếp với 64 phím từ ma trận phím cũng
như có thể giao tiếp với 1 mảng cảm biến hay phím dị như hiệu ứng Hall.
Bàn phím có thể hoạt động ở 2 chế độ (2 key lockout) khóa ngồi 2 phím
hoặc xoay vịng N phím (N key Rollover). Sự gõ phím được giải nảy và mã phím
sẽ được lưu vào bộ nhớ FIFO bên trong 8279 có 8 ơ nhớ FIFO (First in – First
out) dùng để lưu trữ mã phím. Khi đã lưu trữ hết mã của 8 phím thì nếu có phím
được tác động thì mã của phím đó sẽ được ghi đè lên ô nhớ đầu của bộ nhớ
FIFO. Mỗi lần gõ phím sẽ tạo ra 1 tín hiệu ngắt báo cho vi xử lý biết. Phần hiển
thị cung cấp tín hiệu quét hiển thị cho led hay các loại hiển thị phổ biến khác.
Chữ và số hiển thị dưới dạng led chỉ thể hiện ở dạng cơ bản.
8279 có 16 ô nhớ hiển thị RAM 8 bit, 16 ô nhớ này cũng có thể xây dựng
thàng 2 tổ hợp 16x4 phím. Phần hiển thị có thể khởi tạo ở dạng ghi phải hoặc ghi
trái (Left – Right Entry). Có thể đọc hay ghi lên bộ nhớ RAM hiển thị và địa chỉ
hiển thị có thể tăng 1 cách tự động.


RL2

1

40

Vcc

RL3

2

39

RL1

CLK

3

38

IRO

4

37

RL0
CNTL/STB

36

SHIFT

RL4

5

RL5

6

35

SL3

RL6

7

34

SL2

RL7

8

33

SL1

RESET
/RD

9

32

SL0

10

31

OUT B0

/WR

11

30

OUT B1

DB0

12

29

OUT B2

DB1

13

28

OUT B3

DB2

14

27

OUT A0

DB3

15

26

OUT A1

DB4

16

25

OUT A2

DB5

17

24

DB6

18

23

DB7

19
20

22
21

Vss

8279

VCC

Logic Symbol

Pin Configuration

8
CPU
Interface

IRQ

RL0-7

Data
Bus

SHIFT

Key
Data

CN/ST

/RD
/RD

4

Scan

/CS
A0

4

Display
Data

Reset
CLK

OUT A3
/BD

DB0-7

Pin Names
I/O

CLK

I

Clock Input

/CS

RESET
/CS

I
I

Reset Input
Chip Select

/RD

Read Input

/WR

I
I

A0
IRO

I
O

Buffer Address
Interrupt Request Output

SLO-3

O

Scan Line

RLO-7
SHIFT

I

Return Lines

I

CN/ST
OUT A0-3

I
O

Shift Input
Control Strobe Input
Display (A) Output

OUT B0-3

O

/BD

O

A0

8

4

Data Bus (Bidirectional)

Write Input

Display (B) Outputs
Blank Display Output

Hình 3.4 : Sơ đồ chân và các tín hiệu vào/ra của 8279