NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP RÁP MẠCH BÁO TRỘM VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI – MẠNG INTERNET VÀ GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH

Đà Nẵng - 2009

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Tªn ®Ò tµi:
NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ - LẮP RÁP
MẠCH BÁO TRỘM VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ
XA QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI – MẠNG INTERNET
VÀ GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Lâm Tăng Đức
Sinh viên thực hiện : Hồ Thanh Hà
Mã số sinh viên : 05SK1


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Uyên Thảo
Lớp : 05SK2
Khóa : 2005-2010
1. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU -THIẾT KẾ - LẮP RÁP
HỆ THỐNG BÁO TRỘM VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI - MẠNG INTERNET

VÀ GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH
2. NỘI DUNG CHÍNH:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài.
Chương 2: Giới thiệu phương thức hoạt động của tổng đài và thuê bao.
Chương 3: Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch.
Chương 4: Thiết kế tính toán phần mạch.
Chương 5: Giao tiếp máy vi tính với vi điều khiển 89C51.
Chương 6: Thiết kế phần mềm.
Phụ lục.
Kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài.
3. THỜI GIAN
Ngày nhận đồ án : 05/9/2009.
Ngày hoàn thành đồ án : 05/01/2010.
Ngày tháng năm 2009 Ngày……tháng… năm 2009
Giáo viên hướng dẫn Giáo viên duyệt
Th.S Lâm Tăng Đức Th.S Lâm Tăng Đức
Trưởng bộ môn
Th.S Lâm Tăng Đức
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu chung
1.2. Tóm tắt nội dung đề tài

   !"
#$%&'"




()!*!


+,&-.
1.3. Phương án thiết kế
+/0123456.#$%#7"
-.
+/0123456.#$%#7"
89:#7"
++/;<!'#12
1.4. Sơ đồ khối của mạch
=>2%,!? !
=@),
1.5. Giải thích mối quan hệ giữa các khối
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA TỔNG ĐÀI VÀ THUÊ
BAO A
2.1. Giới thiệu chương
2.2. Giới thiệu phương thức làm việc của tổng đài
B!.!!C,!2$!? 
D,E7#FGH
2.3. Phương thức làm việc giữa tổng đài và thuê bao
+012I!J!FGH
+KL
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH
3.1. Vi điều khiển 89C51
+M6(>9/N
+>2J1O!!!!E!?PQ9N
++R$C!!,HPQ!NSG!I!6
+=D !?T7U
+ND !?VW8@XYZZ[0X\
3.2. Giới thiệu IC thu DTMF – MT8870
+>2%!E+>2J1O!!!!E!?PQ9N

+M6!!!E
++9I!]!!!E
3.3. Giới thiệu về IC OPTO 4N35
++($!
++DT^ $!E
+++X*!_
3.4. Giới thiệu vi mạch MAX232
+=($!
+.=9I!] 
3.5. Giới thiệu về IC thu phát \ếng nói ISD1420
+N($! 
+N9I!] 
3.6. Giới thiệu IC LM324
+`($! 
+`9I!] 
3.7. Giới thiệu IC LM386
+a($! 
+a9I!]
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN PHẦN MẠCH
4.1. Khối cảm biến chuông
4.2. Khối kết nối thuê bao
4.3. Khối giải mã DTMF
4.4. Khối phát \ếng nói
4.5. Khối khuếch đại âm thanh
4.6. Khối điều khiển thiết bị
4.7. Khối cảm biến hồng ngoại
4.8. Khối cảm biến en hiệu đảo cực
4.9. Mạch chuông báo động
4.10. Khối giao \ếp với máy enh
4.11. Khối điều khiển trung tâm

CHƯƠNG 5: GIAO TIẾP MÁY TÍNH VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 89C51
5.1. Ghép nối qua cổng nối \ếp
NM6!
N(C,-H!b
N+b,H-.09
N=X,!-
5.2. Giao \ếp máy enh với Visual Basic
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
6.1. Giới thiệu chung
6.2. Lưu đồ thuật toán
`;1%!12T!*
`;1%!12T!48Y[cRD8Y@
`+;1%!12T!@Dd@cXDc4X(e
`=;1%!12T!XDf8cM8d@c9Df/@Dd@
`N;1%!12T-^FJJH-.
``;1%!12T!V!"
`a;1%!12T!Vg^FJ-.
`P;1%!12T!h[@M>fA:>f:>f:>f+:>f=:>fN:>f`:
>fa:>fP:>fQ
a`
CHƯƠNG 7: PHỤ LỤC aP
7.1 Mô hình nhà
7.2 Mô hình mạch
7.3 Chương trình giao \ếp với máy enh VB6.0
a+e
a+e
a++e+
7.4 Chương trình vi điều khiển AT89C51
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG:
Đất nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới.
Một đất nước phát triển không thể dựa vào một ngành nông nghiệp, lâm nghiệp,
ngư nghiệp mà cần phải có một ngành công nghiệp phát triển mạnh. Như vậy
ngành công nghiệp đó luôn đi đôi các thiết bị máy móc tinh vi hơn, hiện đại và
phức tạp hơn. Với nền công nghiệp phát triển như thế, điều khiển từ xa đóng vai
trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Trong công nghiệp, tại các lò phản ứng, các nhà máy hay ở những nơi có
mức độ nguy hiểm cao mà con người không thể tiếp cận điều khiển được, ta cần
đến các bộ điều khiển từ xa để điều khiển. Trong công cuộc nghiên cứu vũ trụ,
điều khiển từ xa được sử dụng trong các phi thuyền không người lái, các tàu do
thám không gian.
Điều khiển từ xa không chỉ phục vụ cho công nghiệp, quân sự hay nghiên
cứu khoa học mà nó còn đóng góp một phần nhỏ vào phục vụ cho nhu cầu cuộc
sống hàng ngày của chúng ta.
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, con người phải
lao động cật lực, thường xuyên ở cơ quan, xí nghiệp, hay tại công trường nên ít
có thời gian ở nhà. Vì vậy, điều khiển từ xa giúp chúng ta không cần phải về nhà
mà cũng có thể điều khiển đóng ngắt các thiết bị hoặc tự động báo cho ta biết khi
ở nhà có sự cố.
Dựa vào các ứng dụng thực tiễn của điều khiển từ xa ta có thể chia làm 2
dạng: Điều khiển từ xa vô tuyến và điều khiển từ xa hữu tuyến.
a- Điều khiển từ xa vô tuyến:
Có thể điều khiển từ xa bằng tia sáng hồng ngoại hay sóng siêu âm. Môi
trường truyền là không khí. Với tia hồng ngoại ta chỉ có thể điều khiển các thiết
bị ở khoảng cách gần. Vì vậy nó được ứng dụng nhiều cho các thiết bị dân dụng.
b- Điều khiển từ xa hữu tuyến:
Với dạng điều khiển này ta lợi dụng vào đường truyền của điện thoại để
điều khiển các thiết bị từ xa. Có thể sử dụng dây song hành, cáp đồng trục, cáp
quang để truyền tải tín hiệu.

Đối với hệ thống điều khiển xa bằng mạng không dây thì giới hạn về
khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã
được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào
khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển.
Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng
đồng thời việc gắn các thiết bị điện thoại ngày càng phổ biến rộng rãi, do đó việc
sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện
nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc, vừa đảm bảo các tính năng an toàn
cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an
toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân.
“Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại” giúp
ta điều khiển các thiết bị điện gia dụng khi không có ai ở nhà hoặc ở những môi
trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền
sản xuất để thay thế con người. Chẳng hạn, muốn điều khiển các thiết bị điện
trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay
ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch
sẽ gởi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa.
“Mạch báo động từ xa qua mạng điện thoại và mạng internet” là một
ứng dụng vô cùng hữu ích. Nó thể hiện sự hiện đại trong việc ứng dụng trong
lĩnh vực thông tin. Chúng ta có thể biết tình trạng nguy hiểm như có trộm qua
mạng điện thoại và gửi email đến địa chỉ mail đã lập trình.
1.2. TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
1.2.1 Điều khiển thiết bị điện từ xa và báo trộm thông qua mạng điện
thoại có phản hồi bằng giọng nói.
1.2.1.1 Mục đích báo trộm qua mạng điện thoại:
Khi phát hiện trộm, mạch sẽ tự động gọi đến 3 số thuê bao. Nếu thuê bao
nhấc máy, mạch sẽ phát thông báo: "Có trộm, về ngay". Sau khoảng thời gian
được lập trình sẵn, mạch sẽ gọi đến thuê bao tiếp theo.
1.2.1.2 Mục đích báo trộm qua mạng Internet:
Khi phát hiện trộm, đồng thời với việc mạch tự động gọi điện thông báo,

hệ thống sẽ kích hoạt gửi email đến địa chỉ gmail đã được ấn định với nội dung
email "Nhà bạn có trộm! Về ngay!", với tiêu đề "Báo động!".
1.2.2 Mục đích điều khiển thiết bị:
Để điều khiển các thiết bị, đầu tiên người điều khiển phải gọi đến số máy
điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển
được mắc song song với dây điện thoại. Thiết bị muốn điều khiển được mắc vào
mạch điều khiển. Sau một số hồi chuông nhất định đã được lập trình sẵn và có
thể thay đổi được, nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển
đóng tải giả để kết nối thuê bao. Khi kết nối thuê bao, người điều khiển sẽ nghe
câu thông báo:" Đây là hệ thống báo trộm và điều khiển thiết bị bằng điện thoại.
Xin mời nhấn phím *". Sau đó, người điều khiển nhấn * thì sẽ nghe câu thông
báo:" Xin mời nhập Password". Sau khi nhập đúng Password, người điều khiển
có thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển thiết bị.
Nếu nhập sai Password thì sẽ nghe câu thông báo: "Password sai", khi đó
hệ thống sẽ tắt tải giả thoát kết nối thuê bao.
Nếu nhập đúng Password, người điều khiển sẽ nghe câu thông báo về
trạng thái các thiết bị hiện tại (ví dụ: "Đèn phòng khách mở, Đèn phòng ngủ tắt,
Đèn ngoài trời mở"). Sau đó nghe câu " Xin mời nhập mã thiết bị". Muốn điều
khiển thiết bị nào, người điều khiển nhập vào mã thiết bị đó. Ví dụ, muốn điều
khiển Đèn phòng khách, nhấn phím 1. Tiếp theo nhấn phím 0 nếu muốn Đèn
phòng khách mở, hoặc nhấn phím 1 nếu muốn Đèn phòng khách tắt. Tương tự
với Đèn phòng ngủ, Đèn ngoài trời. Nhấn số 2 để chọn Đèn phòng ngủ, ấn 0 để
mở Đèn phòng ngủ, hoặc ấn 1 để tắt Đèn phòng ngủ. Ở đây, ta điều khiển 3 thiết
bị. Muốn bật cả 3 thiết bị, ta chỉ cần nhấn phím 4. Muốn tắt cả 3 thiết bị, ta chỉ
cần nhấn phím 5.
Sau khi điều khiển từng thiết bị hoặc tất cả các thiết bị như trên, người
điều khiển lại nghe câu thông báo về tình trạng các thiết bị sau khi đã điều khiển
(ví dụ: "Đèn phòng khách tắt, Đèn phòng ngủ mở, Đèn ngoài trời mở"). Sau đó,
nếu người điều khiển muốn chọn lại mã số để điều khiển lại các thiết bị thì ấn
phím #, nếu muốn thoát kết nối thuê bao thì ấn phím *.

1.2.3 Điều khiển hệ thống bằng máy tính:
Hệ thống này còn có thể được điều khiển bằng máy tính qua cổng COM
bằng giao thức RS232. Máy tính thông qua cổng COM sẽ làm 2 nhiệm vụ: thứ
nhất sẽ truyền dữ liệu để điều khiển các thiết bị đèn khi người điều khiển nhấn
vào các Button trên màn hình điều khiển (lúc đó Assembly sẽ nhận dữ liệu được
máy tính truyền xuống) ; thứ hai sẽ nhận các dữ liệu từ mạch truyền lên để nhận
biết trạng thái các thiết bị đèn là mở hay tắt (lúc đó Assembly sẽ truyền dữ liệu
lên máy tính). Như vậy, thông qua máy tính vừa điều khiển các thiết bị, vừa nhận
biết được tình trạng các thiết bị. Đồng thời nhận biết được tình trạng có trộm hay
không, nếu có trộm sẽ tự động gửi email đến địa chỉ gmail đã được lập trình sẵn.
1.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
1.3.1 - Phương án 1: Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và
phát đi tiếng nói từ máy tính:
Trong phương án này không sử dụng đến các bộ biến đổi A/D, D/A và
không cần mạch giao tiếp với RAM và ROM ngoài (vì bộ xử lý ở đây sử dụng họ
vi điều khiển), nên với phương pháp này thì mạch sẽ gọn hơn, dung lượng nhớ
của âm thanh không bị giới hạn, và ta có thể thay đổi âm thanh dễ dàng bằng
máy tính. Với việc thiết kế mạch này thì các câu thông báo dễ dàng thay đổi,
mạch thi công ít khối, đỡ cồng kềnh.
Tuy nhiên, phương án này có nhược điểm là mạch chỉ hoạt động đúng yêu
cầu khi máy tính hoạt động. Nếu có trộm xảy ra vào ban đêm thì mạch điều khiển
không phát tiếng nói theo đúng yêu cầu.
1.3.2 - Phương án 2: Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát
đi tiếng nói từ IC thu, phát tiếng nói:
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết
bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài mà không cần thông qua điện thoại.
Trong phương án này dùng tiếng nói để phản hồi về người điều khiển. Sự
phản hồi và phát đi bằng tiếng nói này do khối trung tâm ra lệnh. Nội dung của
tín hiệu phản hồi và phát đi được lưu trữ bên trong IC chuyên dùng thu, phát âm
thanh.

Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động
biết chính xác trạng thái các thiết bị thông qua tiếng nói. Hệ thống báo trộm và
điều khiển thiết bị hoạt động liên tục mà không cần sự hoạt động của máy tính để
phát tiếng nói.
1.3.3 - Lựa chọn phương án thiết kế:
Qua 2 phương án đã trình bày thì ta thấy phương án 2 là phương án hoàn
chỉnh, tiện ích nhất trong khi thiết kế và thi công mạch, mang tính hiện đại phù
hợp với đề tài tốt nghiệp. Vì vậy em chọn phuơng án 2. Tuy nhiên đối với
phương án này gặp nhiều khó khăn bởi vì mạch điện phức tạp hơn, nhiều khối
hơn, thi công khó khăn đặc biệt là phần lưu trữ tiếng nói.
Tóm lại: Trong đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và lắp ráp hệ thống báo
trộm và điều khiển thiết bị điện qua mạng điện thoại - mạng Internet và giao
tiếp máy tính” em chọn phương án 2 để thiết kế và thi công. Đây cũng chính là
nội dung chính của đề tài.

KẾT NỐI THUÊ BAO
CẢM BIẾN TÍN HIỆU CHUÔNG
KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM
W VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 )
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH
CÔNG TẤC BÊN NGOÀI
KHỐI GIAO TIẾP MÁY TÍNH
X80
Z8@M
CẢM BIẾN BÁO TRỘM
KHỐI PHÁT TIẾNG NÓI
KHỐI GIẢI MÃ DTMF
KHỐI KẾT NỐI INTERNET
KHỐI

BÁO ĐỘNG
1.4. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH:
1.4.1. Sơ đồ khối của mạch:
1.4.2. Nhiệm vụ từng khối:
1.4.2.1 Khối cảm biến chuông:
Khối cảm biến chuông được mắc song song với hai đường dây Tip và
Ring của thuê bao. Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho máy điện thoại thuê bao,
thì khối này có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu chuông. Bình thường khi không có
tín hiệu chuông thì ngõ ra ở mức logic cao và khi có tín hiệu chuông thì ngõ ra có
mức logic thấp.
Các tín hiệu khác như: tín hiệu thoại, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi
chuông không tác động đến khối này. Mặt khác, khối cảm biến chuông phải bảo
đảm sự cách ly về điện vì tín hiệu chuông có mức điện áp cao từ 75 Vrms -
90Vrms trong khi ngõ ra của khối phải phù hợp với mức logic 0 là 0V và mức
logic 1 là 5V .
1.4.2.2 Khối kết nối thuê bao:
Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao, thì khối cảm biến chuông
nhận biết được tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm. Khối xử lý trung
tâm điều khiển khối kết nối thuê bao, lúc này khối kết nối thuê bao có vai trò là
đóng tải giả cho thuê bao, để tổng đài cho thông thoại 2 thuê bao với nhau. Khi
khối này tác động thì điện trở vòng của thuê bao giảm xuống thấp tạo nên động
tác như có người nhấc máy để tổng đài cho thông thoại với nhau. Đồng thời khối
này cũng phải bảo đảm được sự truyền tín hiệu thoại từ thuê bao gửi đi hoặc
nhận tín hiệu thoại từ phía thuê bao bên kia gửi đến.
1.4.2.3 Khối nhận và giải mã DTMF:
Khi tổng đài cho thông thoại giữa hai thuê bao, nếu trên đường dây thuê
bao có xuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã chúng ra
thành 4 bit tương ứng. Tín hiệu tone có 2 dãy tần số : một dãy có tần số từ
697HZ đến 941 HZ, còn dãy kia có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Cả 2 dãy
tần số này đều nằm trong dãy thông thoại. Khi một cặp tần số theo tiêu chuẩn

DTMF xuất hiện cố định trên đường dây thuê bao thì khối này có nhiệm vụ giải
mã thành 4 bit tương ứng. Đồng thời mức logic của chân điều khiển ngõ ra của
khối này phải đưa ra một xung ở mức logic cao để tác động đến khối xử lý trung
tâm và 4 bit tương ứng đã giải mã được đưa đến khối giải mã và hiển thị.
1.4.2.4 Khối phát tiếng nói:
Tiếng nói được lưu trữ bên trong IC ISD1420 khối này có nhiệm vụ báo
cho người điều khiển biết trạng thái của thiết bị và các bước thực hiện việc điều
khiển thiết bị cũng như việc báo trộm.
1.4.2.5 Khối khuếch đại âm thanh:
Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường dây
thoại vì vậy chúng được khuếch đại đủ lớn, một phần đưa ra loa, một phần tải
trên đường dây điện thoại để phản hồi về người điều khiển.
1.4.2.6 Khối điều khiển thiết bị:
Khi nhận được lệnh tắt/ mở của khối xử lý trung tâm thì khối điều khiển
thiết bị sẽ kết nối tải.
1.4.2.7 Khối giao tiếp máy tính:
Ngoài việc báo trộm và điều khiển qua điện thoại, hoạt động này có thể
diễn ra trên máy tính kết nối với mạch qua cổng COM. Trên máy tính, người
điều khiển có thể bật, tắt thiết bị theo ý muốn mà không cần gọi điện.
1.4.2.8 Khối kết nối Internet:
Đồng thời với việc báo trộm qua mạng điện thoại thì khối kết nối Internet
giúp thông báo tình trạng trộm bằng cách gửi mail đến địa chỉ email đã lập trình
sẵn. Công việc này được thực hiện ở giao diện chương trình giao tiếp máy tính:
Visual Basic.
1.4.2.9 Khối cảm biến báo trộm:
Khối cảm biến báo trộm giúp phát hiện trộm đưa tín hiệu đến khối xử lý
trung tâm. Nhờ đó thực hiện các công việc tiếp theo: điện thoại báo cho chủ nhà
và gửi email tự động thông báo cho chủ nhà biết.
1.5. GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI :
Khi người điều khiển từ xa gọi số máy của điện thoại ở nơi cần điều khiển

thì tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận. Mạch
điều khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao. Lúc này, khối cảm
biến chuông phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống
thấp. Sự thay đổi mức logic này tác động vào bộ đếm tín hiệu chuông. Sau khi
khối cảm biến tín hiệu chuông nhận đủ số lần chuông đã được lập trình sẽ tác
động vào khối kết nối thuê bao. Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả vào đường
dây điện thoại. Lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối thông
thoại cho 2 thuê bao.
Khi đã thông thoại, người điều khiển nhấn đúng mã password thì hệ thống
sẽ sẵn sàng nhận lệnh điều khiển. Nếu nhấn sai mã password thì khối tạo âm hiệu
sẽ phát ra âm hiệu mã password bị sai. Sau khi người điều khiển bấm đúng mật
mã, người điều khiển sẽ bấm mã chọn thiết bị muốn điều khiển. Lúc này khối
nhận và giải mã DTMF sẽ giải mã số bấm thành mã nhị phân 4 bit gởi vào khối
xử lý trung tâm. Khối xử lý nhận mã thiết bị, đọc cơ sở dữ liệu của thiết bị đó và
điều khiển khối báo tiếng nói để báo trạng thái hiện thời của thiết bị nhằm mục
đích cho người điều khiển biết được trạng thái của thiết bị. Khi biết được trạng
thái của thiết bị người điều khiển sẽ nhấn lệnh tắt – mở từng thiết bị. Việc nhận
dạng phím nào bị nhấn được khối giải mã DTMF quyết định.
Khi người điều khiển nhấn 1 phím, một cặp tần số DTMF truyền trên
đường dây điện thoại. Tần số này nằm trên dãy thông của tín hiệu thoại, một tần
số cao và một tần số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói. Khi giải
mã DTMF và hiển thị số được nhấn, 4 bit được giải mã đưa vào khối xử lý trung
tâm để xử lí.
Người điều khiển có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch
sẽ tự động ngắt kết nối thuê bao sau một khoảng thời gian nhất định để giải tỏa thuê
bao.
Khối giao tiếp máy tính ngoài nhiệm vụ truyền dữ liệu xuống mạch (điều khiển
thiết bị ở máy tính) và nhận dữ liệu từ mạch lên máy tính thì nó còn sử dụng giao diện
giao tiếp máy tính để thực hiện công việc kết nối Internet là gửi email tự động.
CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA
TỔNG ĐÀI VÀ THUÊ BAO
2.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG:
Chương này cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng quan về những phương
thức hoạt động của tổng đài và các thuê bao.
2.2. GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA TỔNG ĐÀI:
2.2.1. Đặc tính và các thông số cơ bản của điện thoại:
Tổng đài được kết nối với các thuê bao qua 2 đường TIP và RING. Thông
qua 2 đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được cấp bằng nguồn
dòng từ 25mA đến 40mA (trung bình chọn 35mA) đến cho máy điện thoại.
 Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20KΩ.
 Tổng trở AC khi gác máy từ 4KΩ đến 10KΩ.
 Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn từ 1KΩ (từ 0,2KΩ đến 0,6KΩ).
Bảng 2.1 - Các thông số và giới hạn của máy điện thoại:
Thông số Các giá trị mẫu Giá trị sử dụng
Dòng làm việc 20 mA ÷ 80 mA 20 mA ÷ 120 mA
Nguồn tổng đài -48 V ÷ - 60 V - 67 V÷ -150 V
Điện trở vòng 0 ÷ 1300 Ω 0 ÷ 1600Ω
Suy hao 8 dB 17dB
Méo dạng Tổng cộng 50 dB
Dòng chuông 90 Vmrs/20 Hz
75÷ 90 Vmrs/16 ÷
25 Hz
Thanh áp ống nối 70 ÷ 90 dB < 15dB
Băng thông làm việc: 300Hz ÷ 3400Hz.
Tỷ số S/N ≥ 29,5dB.
Tổng trở điện thoại 600Ω.
Dòng điện qua điện thoại 5 ÷ 30mA.
Điện áp khi gác máy 48V
DC

.
2.2.2. Hệ thống âm hiệu giao tiếp giữa tổng đài và thuê bao:
2.2.2.1. Tín hiệu mời quay số (dialtone): là tín hiệu sin tần số f =
425+25Hz, biên độ 2V trên nền DC phát liên tục.
Hình 2.1 - Tín hiệu mời quay số
A:NCA:NC
=CC
AK
2.2.2.2. Tín hiệu quay số (dialtone): là tín hiệu sin tần số f = 425+25Hz,
biên độ 2V trên nền DC phát ngắt quãng 0,5 giây có 0,5 giây không.

Hình 2.2 - Tín hiệu quay số
2.2.2.3. Tín hiệu hồi âm chuông (ring-back tone): là tín hiệu sin tần số
f=425+25Hz, biên độ 2V trên nền DC 10V, phát ngắt quãng 2 giây có 4 giây
không.
Hình 2.3 - Tín hiệu hồi âm chuông
2.2.2.4. Tín hiệu chuông:
 Phương thức quay số DTMF và PULSE:
Khi có một phím được nhấn thì trên đường dây sẽ xuất hiện hai tần số
khác nhau thuộc nhóm tần số thấp và tần số cao.
Phương pháp tần ghép này chống nhiễu tốt hơn, ngoài ra dùng dạng tone
DTMF sẽ tăng được tốc độ cao gấp 10 lần so với việc quay số bằng PULSE.
=P
A

Phương pháp quay số PULSE: Tín hiệu quay số là chuỗi xung vuông,
tần số chuỗi dự án = 10Hz, số điện thoại bằng số xung ra, riêng số 0 sẽ là 10
xung, biên độ ở mức cao là 48V, ở mức thấp là 10V, dạng sóng được cho ở hình
dưới:
Hình 2.4 - Phương pháp quay số PULSE

a : thời gian ở 10V.
b : thời gian làm việc (thời gian ở 48V).
c : thời gian giữa hai lần quay số trong một cuộc gọi.
Số xung trên 1 giây là 10 ÷ 20 pulse/giây.

Quay số bằng Tone (Tone – Dailing): 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 2.2 - Bảng phân loại tần số TONE
Phím soá Nhoùm f
thaáp
Nhoùm f
cao
1 697Hz±1,5% 1209Hz±1,5%
2 697Hz±1,5% 1336Hz±1,5%
3 697Hz±1,5% 1447Hz±1,5%
4 770Hz±1,5% 1209Hz±1,5%
5 770Hz±1,5% 1336Hz±1,5%
6 770Hz±1,5% 1447Hz±1,5%
7 852Hz±1,5% 1209Hz±1,5%
8 852Hz±1,5% 1336Hz±1,5%
9 852Hz±1,5% 1447Hz±1,5%
* 941Hz±1,5% 1029Hz±1,5%
0 941Hz±1,5% 1336Hz±1,5%
# 941Hz±1,5% 1447Hz±1,5%
A 697Hz±1,5% 1336Hz±1,5%
B 770Hz±1,5% 1663Hz±1,5%
C 852Hz±1,5% 1663Hz±1,5%
D 941Hz±1,5% 1663Hz±1,5%
 Kết nối thuê bao:

Tổng đài nhận được các số liệu sẽ xem xét:
Nếu các đường dây nối thông thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu
báo bận.
Nếu đường dây nối thông thoại không bận thì thì tổng đài sẽ cấp cho
người bị gọi tín hiệu chuông và người gọi tín hiệu hồi chuông. Khi người được
gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái này, thì tổng đài ngưng cấp tín hiệu
chuông để không làm hư mạch thoại và thực hiện việc thông thoại. Tín hiệu trên
đường dây đến máy điện thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng với giá trị
khoảng 300mV đỉnh – đỉnh. Tín hiệu ra khỏi máy điện thoại chịu sự suy hao trên
đường dây với mất mát công suất trong khoảng 10dB đến 25dB. Giả sử suy hao
là 20dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy điện thoại có giá trị khoảng 3V đỉnh – đỉnh.
 Ngưng thoại:
Khi một trong hai 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 còn lại.
 Tín hiệu thoại:
Tín hiệu thoại trên đường dây là tín hiệu điện mang các thông 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 môi 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 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.
2.3. PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ THUÊ
BAO:
2.3.1. Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao:
Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy thông qua sự thay đổi tổng trở
mạch vòng của đường dây thuê bao. Bình thường khi thuê 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 còn khoảng từ 150Ω đến 1500Ω. 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 (DialTone)
cho thuê bao. DialTone là tín hiệu mời quay số hình sin có tần số 425 ± 25 Hz.
Khi thuê bao nhận biết được tín hiệu DialTone, 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 phím 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 thì tổng đài sẽ phát tín hiệu báo bận
cho thuê bao. Âm hiệu này có tần số f = 425 ± 25 Hz ngắt nhịp 0,5 giây có 0,5
giây không. Tổng đài nhận biết các 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 sẽ phục vụ như 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 gợi có chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các
chức năng đó theo yêu cầu của thuê bao. Thông thường, đối với tổng đài nội bộ
có dung lượng nhỏ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều chức năng đặc biệt
làm cho phương thức 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 chuông cho thuê bao
với điện áp 90Vrms (AC), f = 25Hz, chu kỳ 2 giây có 4 giây 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 kỳ nhịp với tín hiệu chuông gởi cho thuê bao
được gọi.
Khi thuê bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái máy này
tiến hành cắt dòng chuông thuê 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 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 một 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 toả 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.
2.3.2. Vòng nội bộ:
Hình 2.5 - Đường Tip và Ring của vòng nội bộ
Vòng nội bộ của thuê bao là một đường hai dây cân bằng nối với đài cuối.
Trở kháng đặc tính khoảng 500 Ω đến 1000 Ω (thường là 600 Ω).
Một nguồn chung của đài cuối cung cấp nguồn 48V
DC
cho mỗi vòng thuê
bao. Hai dây dẫn được nối với Tip và Ring, thuật ngữ dùng để mô tả jack điện
thoại. Đường Ring có điện thế -48V đối với Tip. Tip được nối đất (chỉ nối với
DC) ở đầu cuối.
Khi thuê bao nhấc máy (off hook) làm đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo
nên một dòng điện xấp xỉ 20mA
DC
chạy trong vòng thuê bao. Ở chế độ off hook,
điện thế rơi trên đường Tip và Ring khoảng từ 4V đến 9V ở thiết bị đầu cuối của
thuê bao điện thoại. Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của
đường dây khi có sự thay đổi nhỏ của dòng điện vòng. Sự thay đổi của dòng điện
gồm tín hiệu AC chồng chập với dòng điện vòng DC.

CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH
3.1. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89C51:
3.1.1. Giới thiệu MSC-51: ( MSC-51: family overview)
MCS-51 là một họ IC điều khiển (micro controller), được chế tạo và bán
trên thị trường bởi hãng Intel của Mỹ. Họ IC này được cung cấp các thiết bị bởi
nhiều hãng sản xuất IC khác trên thế giới chẳng hạn: nhà sản xuất IC SIEMENS
của Đức, FUJITSU của Nhật và PHILIPS của Hà Lan. Mỗi IC trong họ đều có sự
hoàn thiện riêng và có sự hãnh diện riêng của nó, phù hợp với nhu cầu của người
sử dụng và yêu cầu đặt ra của nhà sản xuất. IC 89C51 là IC tiêu biểu trong họ
MCS-51 được bán trên thị trường. Tất cả các IC trong họ đều có sự tương thích
với nhau và có sự khác biệt là
Hình 3.1: Cấu trúc họ MSC - 51
DT+3>2%!E89PQ9N
sản xuất sau có cái mới mà cái sản xuất trước không có, để tăng thêm khả năng
ứng dụng của IC đó. Chúng có đặc điểm như sau:
- 4k byte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất, chỉ có trong 8051).
- 128 byte RAM.
- 4 Port I/O 8 bit.
- 2 bộ định thời 16 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64k không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
- 64k không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
- Một bộ xử lý (thao tác trên các bit đơn).
- 210 bit được địa chỉ hóa.
- Bộ nhân /chia 4 bit.
3.1.2. Sơ lược về các chân của 89C51:
89C51 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng intel sản xuất. 89C51
có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có
tác dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như các đường xuất nhập hoặc như

các đường điều khiển hoặc là thành phần của bus dữ liệu.
a/. Chức năng các chân của 89C51:
Port 0:
Port 0 là port có hai chức năng ở các chân từ 32 ÷ 39 của 89C51. Trong
các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường
vào ra.
Port 1:
Port 1 là port I/O ở các chân từ 1 ÷ 8. Các chân được ký hiệu là P0.0,
P0.1, P0.2, … P1.7, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần.
Port 1 không có chức năng khác vì vậy nó chỉ dùng cho giao tiếp với các thiết bị
bên ngoài (chẳng hạn ROM, RAM, 8255, 8279, …).
Port 2:
Port2 là một port có tác dụng kép ở các chân từ 21 ÷ 28 được dùng như
các đường xuất nhập hoặc là các byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế cỡ
lớn.
Port3:
Port3 là một port có tác dụng kép từ chân 10 ÷ 17. Các chân của port này
có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với đặc tính đặc biệt
của 8951 như bảng sau:
Bảng 3.1: Chức năng của các chân Port 3
- Ngõ tín hiệu PSEN\ (Progam store enable):
PSEN\ là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ
chương trình mở rộng và thường được nối với chân OE\ (output enable) của
EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương
trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi bên trong
89C51 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội (89C51) thì