Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp chúng em đã gặp rất nhiều khó
khăn. Khó khăn về kiến thức lẫn kinh phí thực hiện đề tài, nhưng nhờ sự động
viên giúp đỡ của gia đình, quý thầy cô cùng tất cả các bạn bè nên chúng em đã
hoàn thành đề tài của mình.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn đến:
- Cha mẹ là nguồn động lực, động viên về vật chất lẫn tinh thần để chúng
con yên tâm hoàn thành luận văn của mình.
- Các thầy cô bộ môn trong khoa công nghệ, công nghệ thông tin & truyền
thông đã chỉ dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức để chúng em đủ
bản lĩnh tự tin bước vào đời.
- Thầy Đoàn Hòa Minh trực tiếp hướng dẫn chúng em, đã chỉ dẫn tận tình
và từng bước giúp đỡ chúng em để đi đến thành công như hôm nay.
- Cuối cùng xin gởi lời cảm ơn đến các anh chị khóa trước cùng với tất cả
bạn bè đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp ý kiến để chúng em hoàn chỉnh đề tài của
mình.
Sinh viên thực hiện.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu họcTôtập
nghiên cứu
Chí và
Nhân
Võ Hồng Ngân


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

TÓM TẮT
Từ lâu những thiết bị điều khiển không dây đã được sử dụng rộng rãi
trong cuộc sống hằng ngày như remote điều khiển tivi, máy điều hoà, máy
sưởi,… nhưng ở khoảng cách gần. Vì vậy nó chưa thực sự tiện lợi khi chúng ta

đang ở cách xa các thiết bị cần điều khiển.
Với lí do này nên chúng em chọn đề tài “Giám sát và điều khiển thiết bị qua
mạng điện thoại”. Đây cũng là ứng dụng thêm một tiện ích khác của mạng điện
thoại ngoài chức năng thông tin liên lạc bình thường.
Hệ thống này gồm có hai chức năng chính:
- Giám sát trạng thái hiện tại của thiết bị và phản hồi lại trạng thái hiện
tại đó bằng lời thoại về người điều khiển.
- Người điều khiển có thể quay số về hệ thống để điều khiển các thiết bị.
Để thực hiện được vấn đề trên chúng em tiến hành thiết kế hệ thống trong
đó sử dụng vi điều khiển AT89C51 làm trung tâm, vi điều khiển này có nhiệm vụ
điều khiển IC MT8880C nhận Tone DTMF để giám sát và điều khiển các thiết
bị đã kết nối với hệ thống. Kết hợp với IC ISD1420 thu và phát thoại để phản hồi
trạng thái của thiết bị hiện tại về người điều khiển một cách chính xác.
Đến nay, hệ thống đã giám sát và điều khiển từ xa được bằng điện thoại di
động gọi về điện thoại bàn gắn với các thiết bị. Đề tài này có thể phát triển sử
dụng mật mã để bảo mật và thêm chức năng báo động để đảm bảo an toàn cho
người sử dụng khi có sự cố hoặc có trộm.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

2


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

ABSTRACT
For a long time, wireless control devices have been used widely in daily
lives such as television remote controls, air-conditioners, warmers, etc., but they

are used in short distances. Therefore, they are not really convenient enough
when they are far way from devices controlled.
For this reason, we choose the topic “Supervise and Controlling by Telephone
network”. This is also another application of telephone networks apart from
normal telecommunication functions.
The system consists of two main functions:
- Examine the present state of the device and give feedback to that state
by the voice of controllers.
- Controllers can dial to the system to control the devices.
To carry out the above-mentioned issue, we began to design a system
using vi dieu khien AT89C51as a center, the vi dieu khien is responsible for
controlling IC MT8880C accepting Tone DTMF to examine and control devices
connected to the system. It combines to IC ISD1420 thu va phat thoai to give
feedback about the state of present devices to controllers accurately.
Up to now, the system has been examined and controlled by mobile
phones dialing telephones connected to the devices. The topic can be developed
with using cryptography (secret code) to secure and adding alarming functions to
ensure that users will be safe when in troubles or stolen.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

3


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Tóm tắt

Abstract
Lời nói đầu..............................................................................................................3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................7
1.1 HOÀN CẢNH XUẤT PHÁT.......................................................................7
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .....................................................................................7
1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT................................................................................8
1.3.1 Sơ đồ tổng quát ......................................................................................9
1.3.2 Chức năng và nguyên tắc hoạt động các khối .....................................10
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI - MÁY ĐIỆN
THOẠI .................................................................................................................11
2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI ............................................11
2.1.1 Chức năng của tổng đài .......................................................................11
2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của tổng đài ....................................................11
2.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI..............................11
2.2.1 Các thông số cơ bản của máy điện thoại .............................................11
2.2.2 Các hoạt động trên mạng điện thoại ....................................................11
2.2.3 Quay số ................................................................................................12
2.3 PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG, CÁC ÂM HIỆU BÁO HIỆU GIỮA
THUÊ BAO VÀ TỔNG ĐÀI. ..........................................................................13
2.3.1 Các âm hiệu giao tiếp giữa thuê bao và tổng đài.................................13
Phương
động........................................................................15
Trung tâm2.3.2
Học
liệu thức
ĐHhoạt
Cần
Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN CHÍNH SỬ
DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ....................................................................................16

3.1 GIỚI THIỆU VI ĐIỂU KHIỂN AT89C51. ...............................................16
3.1.1 Chức năng các chân và cấu trúc bên trong AT89C51: ........................16
3.2.2 Hoạt động thanh ghi TIMER ..............................................................23
3.2.3 Ngắt ( INTERRUPT)..........................................................................26
3.2 GIỚI THIỆU IC THU PHÁT DTMF MT8880. .........................................28
3.2.1 Sơ đồ khối của MT8880 ......................................................................28
3.2.2 Mô tả chức năng ..................................................................................29
3.3 GIỚI THIỆU EEFROM ATC4204.............................................................36
3.3.1 Khái niệm chung..................................................................................36
3.3.2 Đặc tính kỹ thuật..................................................................................37
3.3.3 Các chức năng......................................................................................37
3.3.4 Hoạt động truy nhập EEPROM ...........................................................38
3.4 GIỚI THIỆU IC THU PHÁT THOẠI ISD1420 ........................................43
3.4.1 Sơ đồ chân và chức năng các chân ......................................................44
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG..........................................................47
4.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: (HÌNH 1.1) ...........................................................47
4.2 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH CHI TIẾT ......................................47
4.2.1 Mạch cảm biến tín hiệu chuông...........................................................47
4.2.2 Mạch cảm biến tín hiệu đảo cực và tải giả ..........................................48
4.2.3 Mạch nhận và giải mã DTMF .............................................................50

Luận văn tốt nghiệp

4


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
4.2.4 Mạch đóng mở và giám sát trạng thái của thiết bị...............................53
4.2.5 Mạch giao tiếp với bộ nhớ ngoài dùng IC 2404 (EEPROM) ..............54
4.2.6 Khối phát tiếng nói ..............................................................................55

4.2.7 Mạch khuếch đại tín hiệu.....................................................................56
4.2.8 Khối xử lý trung tâm ...........................................................................56
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ...........................................................59
5.1 LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH .....................................................................59
5.1.1 Lưu đồ chương trình chính ..................................................................59
5.1.2 Lưu đồ nhận và xử lý số ......................................................................61
5.1.3 Lưu đồ chương trình truy nhập hệ thống.............................................62
5.1.4 Lưu đồ chương trình mở thiết bị .........................................................63
5.1.5 Lưu đồ chương trình tắt thiết bị...........................................................64
5.1.6 Lưu đồ chương trình báo trạng thái của thiết bị 1 ...............................65
5.1.7 Lưu đồ chương trình báo trạng thái của thiết bị 2 ...............................66
5.1.8 Lưu đồ chương trình ngắt Mode 1.......................................................66
5.1.9 Lưu đồ chương trình đổi mật mã bằng Switch ....................................68
5.1.10 Lưu đồ chương trình đổi mật mã từ xa..............................................69
5.2 CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM ...............................................................71
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................88
6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .............................................................................88
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI......................................................88
CHƯƠNG 7: PHỤ LỤC .....................................................................................90

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

5


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật trong những thập niên

gần đây, ngành Bưu chính Viễn thông 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 toàn 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 nhưng còn trong lĩnh vực điều khiển con người còn bị hạn chế rất
nhiều về khoảng cách.
Thật vậy, đối với hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại thì giới
hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại
đã mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng
cách đã mở ra một lối thoát trong lĩnh việc tự động điều khiển.
Đối với sự phát triển ứng dụng trong dân dụng thì việc sử dụng mạng điện
thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm thời
gian cho công việc, đảm bảo các tính năng an toàn cho thiết bị điện gia dụng.
Vì các vấn đề trên mà chúng em đã chọn đề tài “Giám sát và điều khiển
thiết bị qua mạng điện thoại” cho luận văn tốt nghiệp. Do thời gian ngắn cùng
với kiến thức còn hạn chế, nên chắc chắn trong quá trình thực hiện đề tài chúng
em gặp nhiều thiếu sót, mong nhận được nhiều sự đóng góp ý kiến của thầy cô và
các bạn để đề tài hoàn chỉnh hơn.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Sinh viên thực hiện.
Tô Chí Nhân
Võ Hồng Ngân

Luận văn tốt nghiệp

6

Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 HOÀN CẢNH XUẤT PHÁT
Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ một vai trò quan trọng trong công cuộc
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điều khiển từ xa rất đa dạng và phong
phú: trong lĩnh vực quân sự, ứng dụng vào điều khiển máy bay không người lái,
tên lửa…Trong dân dụng điều khiển từ xa làm tăng tính tiện ích và tăng giá trị sử
dụng cho các thiết bị.
Giám sát và điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại
không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường, đối tượng điều khiển. Đặc điểm
và đặc trưng của hệ thống này là tính lưu động của tác nhân điều khiển, đối tượng
được điều khiển là cố định.
Trên thế giới, ở các nước phát triển có nhiều công trình nghiên cứu khoa
học đã thành công khi dùng mạng lưới giám sát và điều khiển qua đường truyền
của hệ thống thông tin: tại Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa
cửa, két sắt được lắp đặt bí mật thông qua một tổng đài nội bộ. Ở Nga có hệ
thống giám sát và điều khiển qua mạng Internet điều khiển nhà máy điện nguyên
tử…
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế đó, chúng em đã quyết định chọn đề
tài: “Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại” với mục đích tạo ra
sản phẩm thử nghiệm và có thể phát triển thành ứng dụng với các chức năng điều
Trungkhiển
tâmcụHọc
thể. liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Đề tài này đã được các anh chị khóa trước nghiên cứu và thiết kế rất có
khả thi như:
“Thiết bị báo động và điều khiển qua mạng điện thoại” của Nguyễn Đức
Phúc, khóa 24.
“Giám sát báo động và điều khiển qua mạng điện thoại” của Nguyễn Đức

Phúc-Đặng Chí Hào, khóa 30.
Đề tài chúng em đang thực hiện kế thừa một phần thành quả của khóa
trước là điều khiển thiết bị. Tuy nhiên phần giám sát thì chưa được chính xác, vì
vậy chúng em mở rộng thêm chức năng giám sát và phản hồi trạng thái hiện tại
của thiết bị bằng lời thoại về cho người điều khiển, để tạo một sản phẩm hữu
dụng với nhiều tính năng hơn, tạo cảm giác an tâm cho người sử dụng.
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống có tính năng như sau:
- Khi người điều khiển muốn biết về trạng thái tắt mở của các thiết bị
trong gia đình thì quay số về nhà, sau đó hệ thống sẽ tự động gửi lời thoại đến
chủ nhân về trạng thái hiện tại của thiết bị.
- Khi người điều khiển muốn tắt mở các thiết bị trong gia đình thì gọi điện
về nhà để điều khiển.
Nếu các chức năng này có thể thực hiện, người sử dụng hệ thống sẽ yên
tâm khi đi xa nhà.
Luận văn tốt nghiệp

7


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Thiết kế hệ thống trong đó sử dụng vi điều khiển AT89C51 làm trung tâm,
Vi điều khiển này có nhiệm vụ điều khiển IC MT8880C phát và nhận Tone
DTMF để giám sát và điều khiển các thiết bị đã kết nối với hệ thống. Kết hợp với
IC ISD1420 thu và phát thoại để phản hồi trạng thái của thiết bị hiện tại về người
điều khiển.
Để thực hiện được công việc trên, tiến trình thực hiện được phân chia
thành các bước như sau:
- Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động của mạng điện thoại.

- Khảo sát IC vi điều khiển (chúng tôi chọn AT89C51).
- Tìm hiểu về bộ nhớ EEPROM (AT24C04).
- Tìm hiểu các lý thuyết liên quan đến IC phát Tone (chúng tôi chọn
MT8880C)
- Tìm hiểu các lý thuyết liên quan đến IC phát thoại (chúng tôi chọn
ISD1420)
- Lập sơ đồ khối hệ thống.
- Tính toán thiết kế các mạch có chức năng sau:
+ Nhận tín hiệu báo hiệu.
+ Nhận tín hiệu yêu cầu báo trạng thái.
+ Nhận tín hiệu điều khiển ngắt mở.
+ Phát thông tin trạng thái hiện tại.
+ Điều khiển đóng ngắt công tắc.
+ Thiết kế và thực hiện các phần mềm nhúng cho hệ thống.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

8


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
1.3.1 Sơ đồ tổng quát
Sơ đồ dưới đây là sơ đồ khối tổng quát của hệ thống

BỘ NHỚ
EEPROM

THU

PHÁT
DTMF
RING

CẢM BIẾN
TÍN HIỆU
CHUÔNG

KHỐI
KHỐI ĐIỀU
XỬ LÝ
KHIỂN
TRUNG
THIẾT
Trung tâm Học liệu
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên BỊ
cứu
CẢMĐH
BIẾN
TÂM
TÍN HIỆU
TIP

ĐẢO CỰC

KHỐI KẾT
NỐI THUÊ
BAO

KHỐI

KHUẾCH
ĐẠI ÂM
HIỆU

KHỐI PHÁT
TIẾNG NÓI

Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát

Luận văn tốt nghiệp

9


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
1.3.2 Chức năng và nguyên tắc hoạt động các khối
1.3.2.1 Chức năng các khối
- Khối giải mã thu phát DTMF thực hiện hai nhiệm vụ:
+ Thu tín hiệu DTMF từ người điều khiển về mạch và giải mã tín hiệu
DTMF thành mã BCD.
+ Nhận mã BCD từ khối xử lí trung tâm để phát tín hiệu DTMF đến
tổng đài, chức năng dùng để quay số điện thoại khi cần thiết.
- Khối cảm biến tín hiệu chuông được dùng để nhận biết được dòng
chuông khi tổng đài báo đến thuê bao rồi báo về bộ xử lí trung tâm.
- Khối cảm biến tín hiệu đảo cực dùng để nhận biết được cuộc gọi có được
thông thoại hay chưa thông thoại vì khi thông thoại tổng đài sẽ đảo cực trên hai
dây.
- Khối khuếch đại âm hiệu: có chức năng khuếch đại tín hiệu thoại.
- Khối điều khiển thiết bị: có chức năng điều khiển các thiết bị đã kết nối
với hệ thống từ khối xử lý trung tâm.

- Khối bộ nhớ EEPROM dùng để lưu số điện thoại để gọi đi và mật mã
của hệ thống.
- Khối xử lý trung tâm: là vi điều khiển AT89C51 có chức năng điều
khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống, điều khiển để phát ra thông điệp phản hồi
trạng thái và nhận lệnh điều khiển các thiết bị đã kết nối vào hệ thống.
1.3.2.2 Nguyên tắc hoạt động
Khi người điều khiển muốn điều khiển thiết bị điện nào đó trong nhà mình
thì quay số về nhà. Nếu thuê bao không bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu chuông
Trungcho
tâm
ĐHhệCần
@biết
Tàiđược
liệucóhọc
và nghiên
cứu
hệ Học
thống,liệu
lúc này
thốngThơ
sẽ nhận
thuê tập
bao đang
gọi đến nhờ
vào mạch cảm biến tín hiệu chuông, sau đó tác động đến khối xử lý trung tâm.
Khối xử lý trung tâm sẽ chờ một hồi chuông nhất định, nếu không có ai nhấc
máy thì khối sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao. Khối kết nối thuê bao đóng
tải giả, lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối cho thông thoại.
Khi thông thoại, người điều khiển nhấn mật mã để xâm nhập vào hệ thống
điều khiển. Khi người điều khiển muốn kiểm tra tất cả trạng thái của các thiết bị

thì chỉ việc nhấn đúng mã số kiểm tra của mạch thì khối phát thoại sẽ báo tất cả
các trạng thái của thiết bị. Sau đó người điều khiển bấm lệnh điều khiển mở hoặc
tắt thiết bị.
Việc xác định phím nào được ấn là do khối giải mã DTMF quyết định.
Khi người điều khiển ấn một phím thì sẽ xuất hiện một cặp tần số DTMF truyền
trên đường dây điện thoại, gồm tần số cao và tần số thấp. Cặp tần số này được
trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao. Tín hiệu
này được khối giải mã DTMF giải mã và hiển thị phím được ấn, 4 bit đã giải mã
được đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lý.
Khi người điều khiển không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có
phím nào được ấn thì khối xử lý sẽ ngưng kết nối thuê bao. Lúc này tổng đài giải
tỏa thuê bao, người điều khiển có thể gác máy ngưng điều khiển bất cứ lúc nào.
Mạch sẽ tự động ngắt kết nối thuê bao sau một thời gian nhất định để giải tỏa
thuê bao.

Luận văn tốt nghiệp

10


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI - MÁY
ĐIỆN THOẠI
2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI
2.1.1 Chức năng của tổng đài
Tổng đài điện thoại có chức 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
thuê bao đó.

- Xử lý thông tin từ thuê bao chủ gọi để điều khiển kết nối theo yêu cầu.
- Báo cho thuê bao bị gọi 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.
2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của tổng đài
Tổng đài điện thoại có nhiệm vụ kết nối tất cả các máy điện thoại với
nhau, muốn như vậy nó phải hoạt động như sau:
- Nhận biết được tình trạng (nhấc máy, gác máy) của từng máy nhánh
(máy nhánh là máy điện thoại kết nối với một tổng đài còn gọi là máy con).
- Khi nhận được máy điện thoại nhấc máy tổng đài phát tín hiệu mời gọi
đi.
- Nhận các thông tin được ấn từ bàn phím máy điện thoại (nhận biết
được số được bấm từ bàn phím).
Trung tâm -Học
liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Xử lý các thông tin đó.
- Định tuyến kết nối vào máy nhánh cần gọi đến phục vụ.
- Phát tín hiệu gọi chuông và cuối cùng là kết nối cuộc gọi cho 2 máy
điện thoại.
2.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI
2.2.1 Các thông số cơ bản của máy điện thoại
- Tổng đài được nối với các thuê bao qua 2 đường truyền Tip-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 20 KW .
- Tổng trở AC khi gác máy từ 4 KW đến 10 KW .
- Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn 1 KW (từ 200-600 W ).
- Băng thông làm việc 300Hz¸3400Hz.
- Tỉ số S/N ³ 29,5dB.

2.2.2 Các hoạt động trên mạng điện thoại
- Tổng đài nhận biết được trạng thái nhấc máy của thuê bao hay gác máy
bằng cách sử dụng bộ nguồn một chiều 48VDC.
- Khi gác máy tổng trở DC bằng 20 KW rất lớn xem như hở mạch.

Luận văn tốt nghiệp

11


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
- Khi nhấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ hơn 1 KW và tổng đài nhận
biết trạng thái này thông qua dòng DC xuất hiện trên đường dây. Sau đó, tổng đài
cấp tín hiệu mời gọi lên đường dây đến thuê bao.
2.2.3 Quay số
Có 2 phương thức quay số: quay số Tone DTMF và quay số PLUSE.
Phương pháp quay số Tone DTMF có tốc độ nhanh hơn phương pháp PULSE
nên thường được sử dụng. Phương pháp quay số Tone DTMF chống nhiễu tốt
hơn, mặt khác nó sử dụng được một số dịch vụ cộng thêm của tổng đài.
- Phương pháp quay số Pluse (Pulse-Dialing) : Tín hiệu quay số là chuỗi
xung vuông, tần số chuỗi bằng 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 2.1.
a

b

c

48v

10v
0v
Hình 2.1 Dạng sóng quay số kiểu PULSE

a: chu kỳ làm việc (thời gian 48V)
b: thời gian 10V, ta có b/a=66ms/33ms=2
khoảng
thờiliệu
gianĐH
giữa Cần
2 lần quay
cuộc
gọitập
³ 500ms
số xung trên
Trungc:tâm
Học
Thơsố@trong
Tàimột
liệu
học
và nghiên
cứu
một giây 10-20 pluse/s.
Quay số kiểu Pulse chậm nên hiện nay ít được sử dụng.
- 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 máy muốn quay
(DTMF: Dual Tone Multi Frequence) theo Bảng1:
Bảng2.1: Phân loại tần số tín hiệu chuông

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

Phím

Luận văn tốt nghiệp

12

Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
9

852

1477

*

941

1209

0

941

1336

#

942

1477

2.3 PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG, CÁC ÂM HIỆU BÁO HIỆU GIỮA
THUÊ BAO VÀ TỔNG ĐÀI.
2.3.1 Các âm hiệu giao tiếp giữa thuê bao và tổng đài
- Tín hiệu mời quay số (Dial tone): 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 425Hz ± 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC 10V, phát
liên tục.

10V

Hình 2.2 Âm hiệu mời quay số

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
- Tín hiệu báo bận (Busy tone): 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 quá lâu mà không quay số thì tổng đài gởi âm hiệu báo bận này. Tín hiệu
báo bận là tín hiệu hình sin có tần số 425Hz ± 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC
10V, phát ngắt quảng 0.5s có 0.5s không.
V

0.5s

0.5s

10V
t
Hình 2.3 Âm hiệu báo bận

- Tín hiệu chuông (Ring back tone): Tín hiệu chuông do tổng đài cung cấp
cho thuê bao bị gọi, là tín hiệu sin có tần số 25Hz, điện áp từ 75-90VRMS trên nền
DC 48V, phát ngắt quảng tùy thuộc vào tổng đài, thường thì 2s có 4s không.

Luận văn tốt nghiệp

13

Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
V

4s

2s

48V
t
Hình 2.4 Dạng sóng tín hiệu chuông

- Tín hiệu chuông hồi (Ring back tone): Do tổng đài cấp cho thuê bao bị
gọi, là tín hiệu hình sin có tần số 425Hz ± 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC
10V, phát ngắt quãng 2s có, 4s không.
V

2s

4s

10V
t

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ
liệu
tập và nghiên cứu
Hình@
2.5 Tài

âm hiệu
hồi học
âm chuông
- Tín hiệu đảo cực: là loại tín hiệu đặc biệt mà tổng đài cấp cho thuê bao
khi thuê bao có nhu cầu phục vụ cho việc tính cước. Tín hiệu này có được từ một
card đặc biệt trong tổng đài.
+ Về cấu trúc tín hiệu này khá đơn giản: đó là sự đổi cực tính của 2 đường
dây vào thuê bao. Bình thường khi thuê bao gác máy điện áp ở 2 đầu dây kết nối
tổng đài (Tip-Ring) khoảng 48V. Khi thuê bao nhấc máy trở kháng đường dây
thay đổi và điện áp 2 đầu dây Tip-Ring khoảng 10V. Khi thuê bao quay số, thuê
bao bị gọi nhấc máy tín hiệu đảo cực phát về thuê bao (VTR= -10V). Khi một
trong hai thuê bao gác máy, kết nối giữa hai thuê bao được giải tỏa cực tính của
đường dây trở về trạng thái cũ.
+ Như vậy, khoảng thời gian thông thoại sẽ tương ứng với khoảng cực
tính của đường dây thay đổi, các thiết bị tính cước sẽ dựa vào khoảng thời gian
này để tính cước cho thuê bao gọi. Thuê bao muốn có tín hiệu đảo cực phải đăng
ký dịch vụ này với công ty điện thoại. Dạng sóng được cho ở hình 2.6.

Luận văn tốt nghiệp

14


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

48
10
0v
-10V
Nhấc máy,

quay số

Gác máy

Thông
thoại

Giải tỏa
kết nối

Hình 2.6 dạng sóng của tín hiệu đảo cực

2.3.2 Phương thức hoạt động
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 150W đến 1500W. Tổng đài có thể nhận biết
trạng thái này thông qua bộ cảm biến trạng thái đường dây thuê bao.
Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gọi nội
đài. Ngược lại nó sẽ phục vụ cuộc gọi liên đài thông 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 theo yêu cầu của
thuê bao.
Trung tâm Nếu
Họcthuê
liệu
Cần
Thơthì@tổng
Tàiđàiliệu
học

nghiên
cứu
baoĐH
được
gọi rảnh
sẽ cấp
tíntập
hiệu và
chuông
cho thuê
bao, đồng thời cấp tín hiệu chuông hồi cho thuê bao gọi.
Nếu thuê bao được gọi nhấc máy, thì tổng đài sẽ nhận biết được trạng thái
máy này và tiến hành cắt dòng chuông cho thuê bao bị gọi, kịp thời tránh hư
hỏng đáng tiếc cho thuê bao. Đồng thời, tiến hành cắt âm hiệu chuông hồi và bắt
đầu kết nối cho 2 thuê bao thông thoại.
Khi thuê bao đang đàm thoại mà 1 thuê bao đang gác máy, tổng đài nhận
biết trạng thái gác máy này, cắt thông thoại và cấp tín hiệu Busy Tone cho thuê
bao còn lại giải tỏa các thiết bị phục vụ thông thoại. Khi thuê bao còn lại gác
máy, tổng đài xác nhận trạng thái gác máy này, cắt âm hiệu báo bận, kết thúc
chương trình phục vụ thuê bao.

Luận văn tốt nghiệp

15


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN CHÍNH
SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

3.1 GIỚI THIỆU VI ĐIỂU KHIỂN AT89C51.
3.1.1 Chức năng các chân và cấu trúc bên trong AT89C51:
AT89C51 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC
này có đặc điểm như sau:
- 4 KByte ROM,128 Byte RAM.
- 4 Port I/O 8 bit.
- 2 bộ đếm/ định thời 16 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 KByte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
- 64 KByte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
- Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn).
- 210 bit được địa chỉ hóa.
- Bộ nhân/chia 4 ms .
Sơ lược về các chân của 89C51:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

16


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 3.1

3.1.1.1 Chức năng của các chân 89C51:
- Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 - P0.7). Port 0 có 2 chức năng:

trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các
đường I/O, đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa
chỉ và bus dữ liệu.
- Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 - P1.7). Port 1 là port I/O dùng cho
giao tiếp với thiết bị ngoài nếu cần.
- Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 - P2.7). Port 2 là một port có tác
dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với
các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
- Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 - P3.7). Port 3 là port có tác dụng
kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên
hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89C51 như ở bảng3.1 :

Luận văn tốt nghiệp

17


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại

Bảng 3.1

Bit
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Tên
RXD
TXD
INT0\
INT1\
T0
T1
WR\
RD\

Chức năng chuyển đổi
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.
Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0.
Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1.
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

v PSEN (Program store enable):
- PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình
mở rộng và thường được nối đến chân OE\ của EEPROM cho phép đọc các byte
mã lệnh.
- PSEN ở mức thấp trong thời gian 89C51 lấy lệnh. Các mã lệnh của
chương trình được đọc từ EEPROM qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi
lệnh bên trong 89C51 để giải mã lệnh. Khi 89C51 thi hành chương trình trong
PSEN
ở mức

TrungROM
tâmnội
Học
liệu
ĐHcao.
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
v ALE (Address Latch Enable):
Khi 89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ
và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân
thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu
khi kết nối chúng với IC chốt.
Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai
trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
v EA (External Access):
Tín hiệu vào EA ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu
ở mức 1, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89C51 thi
hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn
21V khi lập trình cho EEPROM trong 89C51.
v RST (Reset):
Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh
ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp
điện mạch phải tự động reset.
v Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 89C51. Khi sử dụng 89C51,
người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là
12 Mhz.

Luận văn tốt nghiệp

18

Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
3.1.1.2 Cấu trúc bên trong của 89C51
- Sơ đồ khối bên trong 89C51:
- Khảo sát các vùng nhớ bên trong 89C51, tổ chức bộ nhớ:
Bảng 3.2

7F
RAM ĐA DỤNG
30
7F 7E 7D 7C 7B 7A
2E 77 76 75 74 73 72
2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A
2C 67 66 65 64 63 62
2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A
2A 57 56 55 54 53 52
29 4F 4E 4D 4C 4B 4A
28 47 46 45 44 43 42
27 3F 3E 3D 3C 3B 3A
26 37 36 35 34 33 32
25 2F 2E 2D 2C 2B 2A
24 27 26 25 24 23 22
23 1F 1E 1D 1C 1B 1A
22 17 16 15 14 13 12
Trung21tâm
liệu0CĐH0BCần
0F Học
0E 0D
0A

20 07 06 05 04 03 02
1F
BANK 3
18
17
BANK 2
10
0F
BANK 1
08
07
Bank thanh ghi 0 (R0-R7)
00
CẤU TRÚC RAM NGOÀI

Luận văn tốt nghiệp

F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0
79 78
71 70
69 68
61 60
59 58
51 50
49 48
41 40
39 38
31 30
29 28

21 20
19 18
11 10
Thơ
09 08@
01 00

D0 D7 D6 6D 6C 6B 6A 69 68
B8 -

-

-

BC BB BA B9 B8

B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
A8 AF AE AD AC AB AA A9 A8
A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
99 không được định địa chỉ bit
98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
90 97
95 tập
94 và
93 nghiên
92 91 cứu
90
Tài
liệu96học
8D

8C
8B
8A
89
88
87

không được định địa chỉ bit
không được định địa chỉ bit
không được định địa chỉ bit
không được định địa chỉ bit
không được định địa chỉ bit
8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88
không được định địa chỉ bit

83 không được định địa chỉ bit
82 không được định địa chỉ bit
81 không được định địa chỉ bit
80 87 86 85 84 83 82 81 80
THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC
BIỆT

19


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
Bộ nhớ bên trong 89C51 bao gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều thành
phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi
và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho

chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 89C51
nhưng 89C51 vẫn có thể kết nối với 64 KB bộ nhớ chương trình và 64 KB bộ
nhớ dữ liệu mở rộng.
RAM bên trong 89C51 được phân chia như sau:
+ Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1Fh.
+ RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.
+ RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
+ Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
Ø RAM đa dụng:
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do
dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Ví dụ để đọc nội dung ô nhớ ở địa chỉ
5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy A : MOV A,5FH.
Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1. Ví dụ 2 lệnh sau sẽ thi
hành cùng nhiệm vụ như lệnh ở trên:
MOV R0, #5FH
MOV A , @R0
Ø RAM có thể truy xuất từng bit:
89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hóa từng bit, trong đó 128 bit chứa ở các
byte có địa chỉ từ 20H đến 2FH, các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi chức
biệt.liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trungnăng
tâmđặcHọc
Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi
điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, and, or, với 1 lệnh đơn. Ngoài
ra các port cũng có thể truy xuất được từng bít làm đơn giản phần mềm xuất nhập
từng bit.
Ví dụ để đặt bit 67H ta dùng lệnh sau: SETB 67H.
Ø Các bank thanh ghi:
Bộ lệnh 89C51 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định
(sau khi reset hệ thống), các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H đến 07H. Lệnh sau

đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy: MOV A, R5.
Ðây là lệnh 1 byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tuy nhiên có thể thi hành bằng
lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 2: MOV A, 05H.
Lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn nhiều
so với lệnh tương ứng dùng địa chỉ trực tiếp.
Bank thanh ghi tích cực bằng cách thay đổi các bit trong từ trạng thái
chương trình (PSW). Giả sử thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất, lệnh sau đây sẽ
di chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ RAM có địa chỉ 18H:
MOV R0, A.
Ø Các thanh ghi chức năng đặc biệt:
89C51 có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion
Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21
thanh ghi chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ.

Luận văn tốt nghiệp

20


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
Ø Thanh ghi trạng thái chương trình:
Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word ) ở địa chỉ 0D0H
chứa các bít trạng thái được cho ở bảng 3.3.

Bảng 3.3

Bit
PSW.7
PSW.6

PSW.5
PSW.4
PSW.3

Ký hiệu
CY
AC
F0
RS1
RS0

Ðịa chỉ
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H

PSW.2
PSW.1
PSW.0

0V
_
P

D2H
D1H
D0H

Ý nghĩa
Cờ nhớ
Cờ nhớ phụ
Cờ 0
Bit 1 chọn bank thanh ghi
Bit 0 chọn bank thanh ghi
00=bank 0: địa chỉ 00H - 07H
01=bank 1: địa chỉ 08H - 0FH
10=bank 2: địa chỉ 10H - 1FH
11=bank 3: địa chỉ 18H - 1FH
Cờ tràn
Dự trữ
Cờ parity chẵn lẻ.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
+ Cờ nhớ:
C = 1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép toán trừ có mượn và ngược
lại C = 0. Ví dụ nếu thanh ghi A có giá trị FF thì lệnh sau:
ADD A, #1
Phép cộng này có tràn nên bit C = 1 và kết quả trong thanh ghi A = 00H
Cờ nhớ có thể xem là thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit.
ANL C, 25H
+ Cớ nhớ phụ:
Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong
khoảng 0AH đến 0FH. Ngược lại AC = 0.
+ Cờ 0:
Cờ 0 là một bit cờ đa dụng dành cho các ứng dụng của người dùng.
+ Các bit chọn bank thanh ghi :
Các bit chọn bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi được
truy xuất. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần

mềm nếu cần. Ví dụ lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung
của bank thanh ghi R7 (địa chỉ bye 1FH) vào thanh ghi A:
SETB RS1
SETB RS0
MOV A, R7
- Thanh ghi B:

Luận văn tốt nghiệp

21


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho
các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit
trong A và B rồi trả kết quả về 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh
DIV AB sẽ chia A cho B rồi trả kết quả nguyên trong A và phần dư trong B.
Thanh ghi này cũng có thể xem như thanh ghi đệm đa dụng.
Ø Con trỏ ngăn xếp:
Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 18H. Nó chứa địa chỉ
của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao
gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất
dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra
khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 89C51 được giữ trong Ram nội và
giới hạn các địa chỉ có thế truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu
của 89C51.
Ðể khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60 H, các lệnh sau đây
được dùng:
MOV SP, #5FH
Khi reset 89C51, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được

cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ là 08 H. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp
bằng các lệnh PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất
ngầm bằng lệnh gọi chương trình con ACALL, LCALL và các lệnh trở về (RET,
RETI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương
trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con.
Ø Học
Con trỏ
dữĐH
liệu Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trung tâm
liệu
Con trỏ dữ liệu DPTR được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh
ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). 3 lệnh sau sẽ
ghi 55H vào Ram ngoài ở địa chỉ 1000H:
MOV A, #55H
MOV DPTR, #1000H
MOVX @DPTR, A
Ø Các thanh ghi port xuất nhập:
Các port của 89C51 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 1 ở địa chỉ 90H, port 2 ở
địa chỉ A0H, và port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port này đều có thể truy xuất
từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp.
Ø Các thanh ghi timer:
89C51 có chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng cho việc định thời
hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte
cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi
động timer được Set bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều
khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H, chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit.
Ø Các thanh ghi port nối tiếp:
89C51 chứa một port nối tiếp dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết
bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một

thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả 2 dữ liệu
truyền và dữ liệu nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì
đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều
khiển port nối tiếp SCON ở địa chỉ 98H.
Luận văn tốt nghiệp

22


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
Ø Các thanh ghi ngắt:
89C51 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi
reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở
địa chỉ A8H, cả 2 thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit.
Ø Thanh ghi điều khiển công suất:
Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa các bit điều
khiển nguồn. Nguồn giảm PD và nghĩ IDL, hợp lệ trong tất cả chip thuộc họ
MCS-51, nhưng chỉ được hiện thực trong các phiên bản CMOS của MCS-51.
PCON không được định địa chỉ bit
Ø Tín hiệu Reset:
89C51 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2
chu kỳ, sau đó xuống mức thấp để 89C51 bắt đầu làm việc. RST có thể kích bằng
tay bằng một phím nhấn thường mở. Sau khi reset hệ thống được tóm tắt như
sau:
Bảng 3.4

Trung tâm Học

Thanh ghi
Ðếm chương trình PC

Thanh ghi tích lũy A
Thanh ghi B
Thanh ghi trạng thái
SP
liệu
ĐH Cần Thơ @
DPTR
Port 0 đến Port 3
IP
IE
Các thanh ghi định thời.

Nội dung
0000H
00H
00H
00H
07H
Tài0000H
liệu học tập
FFH
XXX00000 B
0XX00000 B
00H

và nghiên cứu

Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được
Reset tại địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn
bắt đầu tại địa chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của Ram trong chip

không bị thay đổi bởi tác động của ngõ vào Reset.
3.2.2 Hoạt động thanh ghi TIMER
89C51 có hai timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các
timer để:
- Ðịnh khoảng thời gian.
- Ðếm sự kiện.
- Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 89C51.
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở
những khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa
chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào
hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung

Luận văn tốt nghiệp

23


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng
xung).
Truy xuất các timer của 89C51 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho
trong bảng sau:
Bảng 3.5

SFR

Mục Ðích

Ðịa chỉ

Ðịa chỉ hóa từng bit

TCON
TMOD

Ðiều khiển Timer
Chế độ Timer

88H
89H

Có
Không

TL0
TL1
TH0
TH1

Byte thấp của Timer 0
Byte thấp của Timer 1
Byte cao của Timer 0
Byte cao của Timer 1

90H
91H
92H
93H

Không

Không
Không
Không

· Thanh ghi chế độ timer (TMOD):
Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer 0,
và Timer 1.
Bảng 3.6

Trung tâm
Thơ
Bit Học
Tênliệu ĐH
TimerCầnMô
tả @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
7

GATE

1

6

C/T

1

5
4
3

M1
M0
GATE

1
1
0

2
1
0

C/T
M1
M0

0
0
0

Bit mở cổng,
khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức cao
Bit chọn chế độ Count/Timer
1 = bộ đếm sự kiện
0 = bộ định khoảng thời gian
Bit 1 của chế độ mode
Bit 0 của chế độ mode
Bit mở cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT0 ở
mức cao

Bit chọn chế độ Count/Timer
Bit 1 của chế độ mode
Bit 0 của chế độ mode

· Thanh ghi điều khiển timer (TCON):
Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho Timer 1,
Timer 0.

Luận văn tốt nghiệp

24


Giám sát và điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại
Bảng 3.7

Bit

Ký hiệu

Ðịa chỉ

TCON.7

TF1

8FH

TCON.6

TR1

8EH

TCON.5
TCON.4
TCON.3

TF0
TR0
IE1

8DH
8CH
8BH

TCON.2

IT1

8AH

TCON.1
TCON.0

IE0
IT0

89H
88h

Mô tả
Cờ báo tràn timer 1. Ðặt bởi phần cứng khi tràn,
được xóa bởi phần mềm, hoặc phần cứng khi bộ
xử lý chỉ đến chương trình phục vụ ngắt.
Bit điều khiển timer 1 chạy, đặt xóa bằng phần
mềm để cho timer chạy ngưng.
Cờ báo tràn Timer 0.
Bit điều khiển Timer 0 chạy.
Cờ cạnh ngắt 1 bên ngoài. Ðặt bởi phần cứng
khi phát hiện một cạnh xuống ở INT1 xóa bằng
phần mềm họăc phần cứng khi CPU chỉ đến
chương trình phục vụ ngắt.
Cờ kiểu ngắt 1 bên ngoài. Ðặt xóa bằng phần
mềm để ngắt ngoài tích cực cạnh xuống mức
thấp.
Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài.
Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài.

Khởi động và truy xuất thanh ghi timer:
- Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần đầu ở chương trình
để đặt ở chế độ làm việc đúng. Sau đó, trong thân chương trình, các thanh ghi
Trungtimer
tâmđược
Họccho
liệu
ĐHdừng,
CầncácThơ
@ Tài
tập

nghiên
cứu
chạy,
bit được
kiểmliệu
tra học
và xóa,
cácvà
thanh
ghi timer
được đọc và cập nhật tùy theo đòi hỏi của các ứng dụng.
- TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động.
Ví dụ, các lệnh sau khởi động Timer 1 như timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhịp
từ bộ dao động tên chip cho việc định khoảng thời gian:
MOV TMOD, #1B
- Lệnh này sẽ đặt M1 = 1 và M0 = 0 cho chế độ 1, C/ T= 0 và GATE = 0
cho xung nhịp nội và xóa các bit chế độ Timer 0. Dĩ nhiên, timer không thật sự
bắt đầu định thời cho đến khi bit điều khiển chạy TR1 được đặt lên 1.
- Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi TL1/TH1 cũng phải được khởi
động. Một khoảng 100µs có thể được khởi động bằng cách khởi động giá trị cho
TH1/TL1 là FF9CH:
MOV TL1, #9CH
MOV TH1, #0FFH
Sau đó timer được cho chạy bằng cách đặt bit điều khiển chạy như sau:
SETB TR1
- Cờ báo tràn được tự động đặt lên 1 sau 100µs. Phần mềm có thể đợi
trong 100µs bằng cách dùng lệnh rẽ nhánh có điều kiện nhảy đến chính nó trong
khi cờ báo tràn chưa được đặt lên 1:
WAIT: JNB TF1, WAIT
- Khi timer tràn, cần dừng timer và xóa cờ báo tràn trong phần mềm:

CLR TR1
CLR TF1
Luận văn tốt nghiệp

25