Hệ thống báo động qua đường dây điện thoại

Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 1
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
LỜI CẢM TẠ
Con xin tỏ lòng biết ơn vô hạn đến ba mẹ và gia
đình, những người thân yêu nhất, đã hết lòng dạy dỗ
cho con ăn học nên người.
Con xin tỏ lòng biết ơn đến thầy hướng dẫn
TRẦN VĂN TRỌNG đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn,
đóng góp nhiều ý kiến quý báu và tạo điều kiện cho em
trong thời gian qua.
Em xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện -
Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật đã hết lòng
dạy dỗ em trong thời gian học ở trường.
Xin cảm ơn các bạn cùng khoá đã tận tình giúp
đỡ để tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Sinh viên thực hiện
Trương Phước Toàn




WX

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa
Điện – Điện tử trừơng Đại Học Bình Dương đã giúp đỡ
em hoàn thành tốt quyển đồ án này.
Em xin tỏ lòng biết ơn đến thầy Nguyễn Minh Cảo
đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và đóng góp nhiều ý
kiến quý báu cho em trong thời gian vừa qua.

Xin chân thành cảm ơn các bạn cùng khóa đã giúp
đỡ tôi trong thời gian vừa qua. Sau hết xin chân thành
cảm ơn những ngừơi thân, bạn bè đã giúp đỡ tôi về vật
chất cũng như về tinh thần trong thời gian thực hiện
quyển đồ án này.
Xin thành thật cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:
Phùng Khắc Hy

Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 2
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

Bình Dương, ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn

Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo

Trang 3
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

Bình Dương, ngày tháng năm 2008
Giáo viên phản biện



Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 4
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

MỤC LỤC

WX
PHẦN DẪN NHẬP............................................................................................................ 8
PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU CHUNG................................................................................ 10
CHƯƠNG MỘT: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI ....... 11
I.

Tổng quan về mạng điện thoại cố đònh:

............................................................. 11
II.

Đặc tính của điện thoại:
..................................................................................... 11
III.

Hệ thống âm hiệu giao tiếp giữa tổng đài và thuê bao:
..................................... 12
IV.

Phương thức gửi số đến tổng đài:
....................................................................... 14
V.

Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao:
....................................... 16
CHƯƠNG HAI:GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ VI ĐIỀU KHIỂN.............................. 18
I.

Tóm tắt lòch sử phát triển của vi điều khiển 8051:
............................................. 18
II.

Tóm tắt phần cứng:
............................................................................................ 18
III.

Cấu trúc của port xuất nhập:
.............................................................................. 22

IV.

Tổ chức bộ nhớ:
................................................................................................. 22
V.

Hoạt động của bộ đònh thời:
............................................................................... 26
VI.

Hoạt động ngắt:
.................................................................................................. 32
CHƯƠNG BA:GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ IC THU PHÁT TONE DTMF............. 36
I.

Mô tả chức năng:
............................................................................................... 36
II.

Cấu hình ngõ vào:
.............................................................................................. 38
III.

Cách kết nối MT8880:
....................................................................................... 43
IV.

Quá trình ghi và đọc các thanh ghi của MT 8880:
.............................................. 43
V.

Quá trình thu, phát DTMF:
................................................................................. 44
CHƯƠNGBỐN:GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH ...... 45
I.

LCD (Liquid Crystal Display):
........................................................................... 45
II.

Bộ nhớ SRam HM6264ALP:
.............................................................................. 47
III.

Vi mạch chốt đòa chỉ 74HC573
........................................................................... 48
IV.

Bàn phím:
........................................................................................................... 49
V.

IC thu phát âm ISD2590:
.................................................................................... 50
PHẦN HAI: THI CÔNG PHẦN CỨNG ........................................................................... 54
I.

Sơ đồ khối của hệ thống:
.................................................................................... 55
II.
Nhiệm vụ từng khối:

.......................................................................................... 55
III.

Tính toán thi công phần cứng:
............................................................................ 56
1)

Mạch giao tiếp đường dây:
................................................................................. 56
2)
Mạch cảm biến nhiệt dùng LM335:
................................................................... 62
PHẦN BA:LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ............................................. 67
I.

Chương trình chính:
............................................................................................ 68
II.

Chương trình ngắt khi báo cháy:
......................................................................... 69
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 5
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
III.

Chương trình con báo động:
............................................................................... 69
IV.

Chương trình nhập số điện thoại:
....................................................................... 71
V.

Chương trình con menu:
..................................................................................... 72
VI.

Chương trình con mở khóa:
................................................................................ 74
VII.

Chương trình con nhập số :
................................................................................. 75
VIII.Chương trình con đổi mật mã:
........................................................................... 76
IX.

Chương trình con xem số điện thoại:
.................................................................. 76
X.

Chương trình con quét phím:
.............................................................................. 77
XI.

Chương trình con chờ chuông điện thoại khi báo động:
...................................... 78
PHẦN BỐN : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................................. 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO: ............................................................................................. 108
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 6
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy


Lời nói đầu

WX
Hiện nay, các khu chung cư, nhà cao tầng, cơ quan, xí nghiệp mọc lên ngày
càng nhiều. Do đó, nguy cơ xảy ra các vụ hoả hoạng là rất lớn. Bên cạnh đó, việc
bảo vệ tài sản, của cải riêng trong một môi trường như thế là một vấn đề không dễ
dàng chút nào. Để giải quyết các vấn đề trên, một yêu cầu được đặt ra là phải phát
hiện sớm các vụ hoả hoạng và trộm cắp để kòp thời xử lý.
Trong thời đại bùng nổ về hệ thống thông tin liên lạc như hiện nay thì việc
phát hiện hoả hoạng, trộm cắp và báo động qua điện thoại là phổ biến. HỆ
THỐNG BÁO ĐỘNG QUA ĐIỆN THOẠI giúp cho chủ nhà phát hiện sớm các sự
việc không hay có thể xảy đến cho nhà mình. Xuất phát từ những yêu cầu trên, em
đã chọn đề tài “ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI “
làm đồ án tốt nghiệp.
Hệ thống báo động bao gồm báo cháy và báo trộm. Báo trộm dùng một hệ
thống khóa điện tử , đóng mở bằng mật mã, nếu nhập mật mã sai sau một số lần
quy đònh thì hệ thống báo động sẽ được kích hoạt. Báo cháy dùng cảm biến nhiệt,
với nhiệt độ báo động được đặt trước bởi người chế tạo. Nếu quá nhiệt độ quy đònh
thì hệ thống báo động sẽ kích hoạt và tiến hành gọi điện tới các số điện thoại đã
được cài đặt sẵn.
Do thời gian và tài liệu còn hạn chế nên mạch điện còn nhiều thiếu sót
mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn để mạch điện được tốt hơn.

Bình Dương
,
tháng năm 2008


SV thực hiện
Phùng Khắc Hy









Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 7
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy


Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 8
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

PHẦN DẪN NHẬP

WX

I.

Đặt vấn đề:
Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của ngành Điện - Điện Tử, sự ra đời
của nhiều công nghệ mới được ứng dụng vào lónh vực Viễn Thông đã giúp cho
ngành Viễn Thông có nhiều sự tiến bộ đáng kể. Hệ thống thông tin liên lạc đã được
nâng cao, sử dụng đa năng, hiệu quả, chính xác và nhanh chóng để đáp ứng nhiều
nhu cầu của đời sống con người.
Nhận thấy sự tiện lợi và nhanh chóng của việc trao đổi thông tin qua điện
thoại, và muốn áp dụng những kiến thức đã được học trong những năm qua vào thực
tế, em quyết đònh thực hiện đề tài “ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG QUA ĐƯỜNG DÂY
ĐIỆN THOẠI “.Với mong muốn sản phẩm làm ra có thể ứng dụng rộng rãi trong
thực tế.
Do thời gian và kiến thức về hệ thống viễn thông có hạn, nên quyển đồ án
và sản phẩm làm ra không tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được những ý
kiến quý báu của thầy cô, bạn bè.

II.

Mục đích, yêu cầu và phạm vi ứng dụng của đề tài:
Mục đích chính của đề tài là nhằm phát hiện sớm các vụ hỏa hoạng, các vụ xâm
nhập bất chính và báo động cho chủ nhà biết để có cách giải quyết sớm
Từ những mục đích trên, đề tài phải thỏa mãn được các yêu cầu sau:
Ỵ Hệ thống dễ dàng lắp đặt.
Ỵ Phù hợp với nhiều đường dây thuê bao cố đònh.
Ỵ Báo động kòp thời, nhanh chóng, chính xác khi xảy ra sự cố ở nơi lắp đặt.
Ỵ Có thể báo động đến nhiều số điện thoại khác nhau.

Đề tài có thể ứng dụng trong các khu chung cư cao tầng, các cơ quan xí nghiệp,
kho hàng, nhà riêng, …, những nơi có đường dây thuê bao điện thoại cố đònh.
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 9
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

III.

Giới hạn đề tài:
Do ngành học của em là tự động, mà đề tài có liên quan nhiều đến hệ thống viễn
thông nên đề tài chỉ tập trung giải quyết các vấn đề sau:
Ỵ Phát hiện trộm bằng hệ thống khóa điện tử dùng mật mã.
Ỵ Phát hiện cháy bằng cảm biến nhiệt.
Ỵ Báo động tại chỗ bằng tiếng còi.
Ỵ Báo động đến 3 số điện thoại khác nhau.
Hiện nay kỹ thuật vi điều khiển phát triển mạnh mẽ, giá cả phù hợp và việc thiết
kế phần cứng gọn nhẹ, nên em chọn phương án dùng vi điều khiển để thực hiện đề tài.

Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 10
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

PHẦN MỘT:
GIỚI THIỆU CHUNG

WX
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 11
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
CHƯƠNG MỘT:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
VỀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI
WX
Để thực hiện tốt việc giao tiếp giữa đường dây điện thoại, ta cần tìm hiểu khái
quát về đặc tính của máy điện thoại và cách thức làm việc giữa tổng đài với các thuê
bao.
I.

Tổng quan về mạng điện thoại cố đònh:
Mạng điện thoại cố đònh là một hệ thống liên lạc hoạt động như một sự giao
tiếp giữa máy điện thoại và toàn bộ hệ thống còn lại, tạo ra các liên kết vật lý giữa
một máy và các máy khác trong cùng một tổng đài.
Nhiệm vụ chính của tổng đài là nhận biết trạng thái của các các thuê bao để
phục vụ khi thuê bao có yêu cầu. Nếu số thuê bao cần gọi ở trong một tổng đài khác,

trạm đầu cuối chòu trách nhiệm kết nối đến một liện kết đặc biệt giữa các tổng đài
gọi là đường trung kế. Để tạo ra độ mềm dẻo tối đa, một trung tâm ở một cấp có thể
liên kết đến những trung tâm khác ở những cấp khác mà không cần phải đi khỏi hết
cấu trúc mạng. Các liên kết của mạng rất đa dạng cho phép hệ thống điện thoại đònh
tuyến cuộc gọi cực kỳ mềm dẻo theo đường ngắn nhất hoặc các đường dài hơn khi
đường ngắn nhất bò quá tải hoặc sự cố.
II.

Đặc tính của điện thoại:

¾ Tổng trở điện thoại khi nhấc máy : 600Ω
¾ Băng thông làm việc 300Hz ÷ 3400 Hz
¾ Tỉ số tín hiệu/tạp âm S/N ≥ 29,5 dB
¾ Dòng điện qua điện thoại : 5÷ 30 mA
¾ Điện áp khi gác máy : 48 VDC
¾
Điện áp khi nhấc máy : 10 VDC.


Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 12
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
Hình 1.1: Tín hiệu mời quay số
III.

Hệ thống âm hiệu giao tiếp giữa tổng đài và thuê bao:
1)
Tín hiệu mời quay số (Dialtone)
:

Khi thuê bao vừa nhấc máy thì tổng đài sẽ nhận biết trạng thái này và sẽ
cấp tín hiệu Dial tone cho thuê bao nếu đường dây không bận. Dialtone là tín hiệu
sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2V
RMS
trên nền DC, phát liên tục. Chỉ khi nghe tín
hiệu này thì thuê bao mới có thể gởi số cần gọi đến tổng đài.











2)

Tín hiệu báo bận (Busy tone):
Khi nhấc máy mà nghe âm hiệu này thì thuê bao không thể gởi số cần gọi
đến tổng đài. Khi đó, thuê bao cần đợi đến khi tổng đài cấp tín hiêu Dial tone thì
mới có thể thực hiện việc gởi số đến tổng đài.

Busytone là tín hiệu Sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2V
RMS
trên nền DC,
phát ngắt quãng 0,5s có 0,5 không.

0,5s 0,5s
Hình 1.2: Tín hiệu báo bận (Busy tone )
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 13
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy


3)

Tín hiệu hồi âm chuông (RING BACK TONE):
Để người gọi biết số thuê bao mình vừa gởi đến tổng đài đã được chấp
nhận, thì tổng đài sẽ cấp cho thuê bao gọi một tín hiệu gọi là tín hiệu Ring back
tone. Ring back tone là tín hiệu sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2V
RMS
trên nền DC
10v, phát ngắt quãng 2s có 4s không.

4)

Tín hiệu chuông:

Khi đã xác đònh được thuê bao bò gọi, tổng dài sẽ cấp một tín hiệu
chuông đến để báo hiệu cho thuê bao bò gọi biết là có người đang gọi nếu thuê bao
bò gọi không bận. Tín hiệu chuông (ring tone)là tín hiệu sin tần số f=25 Hz, biên độ
V
PP
=75V ÷ 90V trên nền DC 48v, phát ngắt quãng 2s có 3s không.











5)

Tín hiệu báo gác máy:

Khi nhấc máy quá lâu mà không gởi số đến tổng đài hoặc khi đang thông
thoại mà một đầu dây gác máy, thì tổng đài sẽ cấp một tín hiệu báo gác máy đến
thuê bao hoặc đến đầu dây còn lại. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz
+ 2050Hz + 2450Hz + 2600Hz được phát dạng xung 0.1s có và 0.1s không
.
3s2s
10V
Hình 1.3: Tín hiệu hồi chuông
3s2s
48V
Hình 1.4: Tín hiệu chuông
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 14
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
6)

Tín hiệu báo gọi sai số:
Khi thuê bao gởi đến tổng đài một số không có thực (ví dụ bấm liên tiếp
dãy số 123456 ) thì sẽ nhận được tín hiệu xung có chu kỳ 1Hz và có tần số 200Hz–
400Hz. Đối với hệ thống tổng đài hiện nay thì tín hiệu này được thay thế bằng một
thông báo có dạng như sau:
“Số vừa gọi không có thực, xin vui lòng kiểm tra lại
hoặc gọi đến số ……… để được hướng dẫn”

IV.

Phương thức gửi số đến tổng đài:
Máy điện thoại ấn phím có hai phương thức gửi số đến tổng đài là chế độ quay
số đa tần ( DTMF ) và chế độ phát xung thập phân ( PULSE ).

1)

Chế độ quay số xung:
Khi ta ấn một phím nào đó thì máy điện thoại sẽ phát đi một chuỗi xung có dạng
như hình 1.5 . Số xung phát đi bằng số phím ấn. Ví dụ, nếu ta ấn phím 5 thì sẽ phát đi 5
xung. Khi ta chưa ấn phím thì máy có dòng điện một chiều ( mức cao ), khi ta ấn 1 phím
thì từ có dòng điện chuyển sang không dòng ( mức thấp ) rồi lên mức cao. Khi hết thời
gian quay số thì lại có dòng. n số phím nào thì chuỗi xung sẽ có mức thấp bằng số phím
đó ( trong hình 1.5 là ấn số 2 ). Ấn số 1 thì phát 1 xung, ấn phím 0 thì sẽ phát 10 xung.
Thời gian 1 xung ( gồm mức thấp và mức cao ) là 100ms. Vậy trong một giây chỉ phát
được 10 xung vì vậy phương thức này gửi số chậm, nhất là khi số thuê bao nhiều. Do đó
cách quay số này hiện nay ít được sử dụng.
Hình sau mô tả cách gửi số đến tổng đài theo phương pháp PULSE:









2)

Chế độ quay số đa tần DTMF ( Dual Tone Multiple
Frequency) hay còn gọi là chế độ Tone :
Hệ thống DTMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện
thọai hiện đại hiện nay. Hệ thống này còn gọi là hệ thống Touch-Tone, hệ thống được
không dòng
(mức

cao)
Có dòng
(mức
cao)
38ms62ms
Hình 1.5: Dạng xung gởi đến tổng đài khi quay số dạng PULSE
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 15
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
hình thành vào năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi. Hệ
thống DTMF giờ đây trở thành chuẩn thay thế cho hệ thống xung kiểu cũ.

Khi ấn một số nào đó thì máy phát đi một tổ hợp 2 tần số : một tần số cao và
một tần số thấp, nằm trong dải tần thoại ( 0.3 ÷ 3.4 Khz ). Tổ hợp hai tần số đó là các tín
hiệu hình sin. Tổng đài có một bộ thu tổ hợp tần số này, sau đó giải mã để biết con số mà
thuê bao đã gửi đến. Máy điện thoại ấn phím ngày nay tuy vẫn có chế độ quay số dạng
PULSE nhưng rất ít được sử dụng, mà chủ yếu là sử dụngchế độ TONE.
Ưu điểm của việc quay số dạng TONE là chống được nhiễu vì vậy tổng đài sẽ
kết nối các thuê bao chính xác hơn. Hơn nữa quay số dạng TONE giúp giảm thời gian gởi
số đến tổng đài. Bảng sau trình bày các cặp tần số được phát đi khi nhấn các phím số
tương ứng.


Phím số Nhóm f
thấp
Nhóm 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%


Bảng 1.1 :Nhóm tần số thấp, tần số cao và các phím số tương ứng

Bàn phím chuẩn của điện thoại ngày nay có dạng ma trận chữ nhật 3 x 4 tạo nên
12 phím nhấn: 10 phím cho chữ số (0-9), hai phím đặc biệt là ‘* ’ và ‘# ’. Mỗi một hàng
trên bàn phím được gán cho một tần số tone thấp, mỗi cột được gán cho tần số tone cao.
Mỗi một phím sẽ có một tín hiệu DTMF riêng mà được tổng hợp bởi hai tần số tương ứng
với hàng và cột.Ngày nay để tăng khả năng sử dụng của điện thoại người ta phát triển
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 16
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
thêm một cột nữa cho bàn phím điện thoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4. Hình 1.6
trình bày hai loại bàn phím vừa nêu

V.

Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao:
Quá trình làm việc giữa tổng đài và thuê bao được thực hiện theo trình tự sau:

 Nhận dạng trạng thái của thuê bao gọi: tổng đài nhận dạng trạng thái của
thuê bao thông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây. Bình thường khi
thuê bao ở trạng thái gác máy thì tổng trở đường dây vô cùng lớn ( xem như hở mạch
). Cấp nguồn 48 ± 2VDC cho thuê bao, dòng cấp từ 20mA ÷ 100 mA. Khi thuê bao
nhấc máy điện trở mạch vòng còn 150Ω ÷1500Ω ( thường là 600Ω ) đó là tổng trở
vào của điện thoại. Tổng đài nhận biết được sự thay đổi này thông qua bộ cảm biến
trạng thái đường dây thuê bao.
 Khi thuê bao nhấc máy thì tổng đài sẽ kiểm tra xem có còn liên kết trống
hay không. Nếu còn, tổng đài sẽ cấp tín hiệu Dial Tone trên đường dây đến thuê
bao. Chỉ khi nhận được tín hiệu này thì thuê bao mới được quay số thuê bao cần gọi.
Có thể quay số dưới dạng DTMF hoặc dạng PULSE. Tổng đài nhận biết thuê bao
bắt đầu quay số sẽ cắt dial tone và bắt đầu nhận biết các số mà thuê bao đã quay.
 Nếu thuê bao bò gọi đang thông thoại hoặc các đường dây kết nối bò bận thì

tổng đài cấp tín hiệu BUSY TONE ngược về cho thuê bao gọi.
 Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm
trong tập thể số thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gọi nội đài.
Ngược lại tổng đài sẽ phục vụ cuộc gọi liên đài thông qua trung kế và gửi toàn bộ
phần đònh vò quay số sang tổng đài có thuê bao bò gọi để giải mã. Nếu số đầu là mã
*
0
#
9
1 2
8
4 6
7
3
5
1209
1336 1477
941
694
770
852
*
0
#
9
1 2
8
4 6
7
3

5
1209
1336 1477
941
694
770
852
D
C
B
A
1633
Hz Hz
a) b)
Hình 1.6: Hai dạng bàn phím chuẩn
a) Bàn phím ma trận 3x4 b) bàn phím ma trận 4x4
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 17
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
gọi các chức năg dặt biệt thì tổng đài sẽ thực hiện các chức năng đó thể phục vụ các
yêu cầu của thuê bao.
 Nếu thuê bao bò gọi rãnh, tổng đài sẽ cấp tín hiệu chuông đến thuê bao bò
gọi và tín hiệu Ring back tone đến thuê bao gọi.
 Nếu thuê bao bấm nhầm một số không tồn tại thì sẽ nhận được tín hiệu báo
nhập sai số điện thoại hoặc nhận được thông báo như sau :” Số điện thoại vừa nhập
không có thực, xin vui lòng kiểm tra lại hoặc gọi số ……… để được hướng dẫn”.
 Khi thuê bao bò gọi nhấc máy thì tổng đài sẽ nhận biết tín hiệu này và cắt
dòng chuông để tránh hư hỏng cho cho thuê bao bò gọi, đồng thời cắt tín hiệu Ring
Back Tone đến thuê bao gọi và tiến hành kết nối thông thoại cho 2 thuê bao. Tổng

đài giải tỏa các thiết bò không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho cuộc đàm thoại và
bắt đầu tính cước.
 Khi hai thuê bao đang thông thoại có một thuê bao gác máy, tổng đài ngắt
thông thoại 2 thuê bao và cấp Busy Tone cho thuê bao còn lại. Khi thuê bao còn lại
gác máy thì tổng đài sẽ ngắt Busy Tone và kết thúc chương trình phục vụ thuê bao.
Tất cả mọi hoạt động nêu trên của tổng đài điện tử đều được thực hiện một
cách hoàn toàn tự động nhờ vào các mạch điều khiển điện tử. Ngoài ra, điện thoại
viên có thể trực tiếp theo dõi toàn bộ hoạt động của tổng đài ở mọi thời điểm nhờ
vào các bộ chỉ báo, chỉ thò và có thể trực tiếp điều khiển tổng đài thông qua các thao
tác trên bàn phím, hệ thống công tắc,… Các hoạt động điều khiển có thể gồm có
nghe xen vào các cuộc đàm thoại, hội nghò điện thoại,…
Tổng đài điện tử cũng có thể được điều khiển bởi một máy tính nếu như
tổng đài được thiết kế liên kết với máy tính. Chính điều này giúp làm tăng khả năng
khai thác và sử dụng hệ thống điện thoại lên rất nhiều.

Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 18
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
CHƯƠNG HAI:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN

WX
I.

Tóm tắt lòch sử phát triển của vi điều khiển 8051:
Vào năm 1971 tập đoàn Intel đã giới thiệu 8080, bộ vi xử lý thành công đầu tiên.
Sau đó không lâu Motorola, RCA, kế đến là MOS Technology và Zilog đã giới thiệu các
bộ vi xử lý tương tự: 6800, 1801, 6502 và Z80.
Vào năm 1976 Intel giới thiệu bộ vi điều khiển (micro controller ) 8748,một chip

tương tự như các bộ vi xử lý và là chip đầu tiên trong họ vi điều khiển MCS-48. 8748 là
một vi mạch chứa trên 17000 transistor bao gồm một CPU, 1 Kbyte EPROM, 64 Kbyte
RAM, 27 chân xuất nhập và một bộ đònh thời 8 bit.
Năm 1980 khi Intel công bố chip 8051, bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều
khiển MCS-51. So với 8048, chip 8051 chứa trên 60000 transisitor bao gồm 4 Kbyte
ROM,128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 port nối tiếp và 2 bộ đònh thời 16 bit.
MCS-51 là một họ IC điều khiển, được chế tạo và bán trên thò trường bởi hãng
Intel của Mỹ. Họ IC này được cung cấp các thiết bò 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 MCS-51 đều có sự hoàn thiện riêng, phù hợp với nhu cầu
của người sử dụng và yêu cầu đặt ra của nhà sản xuất.
II.

Tóm tắt phần cứng:
1)

Giới thiệu chung:
Vi mạch tổng quát của họ MCS-51 là chíp 8051, linh kiện đầu tiên của họ này
được đưa ra thò trường. Chip 8051 có các đặt trưng được tóm tắt như sau:
 4KB ROM
 128 byte RAM
 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit.
 2 bộ đònh thời 16 bit.
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 19
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
 Mạch giao tiếp nối tiếp.
 Không gian nhớ chương trình ngoài 64K
 Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K.

 Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ).
 210 vò trí nhớ được đònh đòa chỉ, mỗi vò trí 1 bit.
 Nhân/chia trong 4 μs.
Các thành viên khác của họ MCS-51 có các tổ hợp ROM,RAM trên chip khác
nhau hoặc có thêm bộ đònh thời thứ ba. Sau đây là bảng so sánh các chip của họ MCS-51.

CHIP
BỘ NHỚ CHƯƠNG
TRÌNH TRÊN CHIP
BỘ NHỚ DỮ LIỆU
TRÊN CHIP
CÁC BÔ ĐỊNH
THỜI
8051 4 K ROM 128 BYTE 2
8031 0 K 128 BYTE 2
8751 4 K EPROM 128 BYTE 2
8052 8 K ROM 256 BYTE 3
8032 0 K 256 BYTE 3
8752 8 K EPROM 256 BYTE 3
Bảng2.1: So Sánh Các Chip Của Họ Mcs-51

Sau đây là sơ đồ khối của chip 8051 :

OTHER
REGISTER
128 byte
RAM
128 byte
RAM
8032\8052
ROM 0K:
8031\8032
4K: 8051
8K:8052
INTERRUPT
CONTROL

INT1\
INT0\
SERIAL
PORT

TEMER0
TEMER1
TEMER2
CPU
OSCILATOR

BUS
CONTROL
I/O PORT
SERIAL
PORT
EA\

RST
ALE
PSEN\
P
0
P
2
P
1
P
3


Address\Data
TXD RXD
TiMER 2
8032\8052

Timer 0
T2
T1
T0
T2EX
Hình 2.1: Sơ đồ khối của chip 8051
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 20
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

Sơ đồ chân của 8051:

2)

Chức năng các chân của 8051:
 Port 0:
Port 0 là port có hai chức năng ở các chân từ 32÷39. Trong các thiết kế nhỏ port 0
được sử dụng làm nhiệm vụ xuất/nhập. Trong các thiết kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0
trở thành bus dữ liệu và bus đòa chỉ đa hợp ( byte thấp của bus đòa chỉ nếu là bus đòa chỉ).
 Port 1:
Port 1 chỉ có một công dụng la port xuất/nhập ( các chân từ 1-8 ). Các chân được
ký hiệu là P1.0, P1.1, P1.2,…P1.7, có thể dùng giao tiếp với các thiết bò bên ngoài khi có
yêu cầu. Port 1 không có chức năng nào khác vì vậy nó chỉ dùng cho giao tiếp với các
thiết bò bên ngoài (chẳng hạn ROM, RAM, 8255, led, loa, …).
 Port 2:
Port 2 là một port có 2 công dụng ( các chân từ 21-28 ) hoặc dùng như các đường
xuất nhập hoặc là byte cao của Bus đòa chỉ cho các thiết kế cỡ lớn (có bộ nhớ chương
trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu ngoài ).
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
P3.0

P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
XTAL1
XTAL2
GDN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
V
CC

P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6

P0.7
EA\
ALE
PSEN\
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
8
0
5
1
Hinh 2.2 : Sơ Đồ Chân Của 8051
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 21
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy


 Port 3:
Port 3 là một port có hai công dụng ( các chân từ 10 –17 ). Khi không hoạt
động xuất nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có
liên hệ với đặc tính đặc biệt của 8051 như bảng sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0
P3.1

P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD
TXD
INT0\
INT1\
T0
T1
WR\
RD\
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp
Ngõ ra dữ liệu nối tiếp
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1
Ngõ vào của temer\counter thứ 0
Ngõ vào của temer\counter thứ 1
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Bảng 2.2 : Chức năng các chân port 3


Chân cho phép bộ nhớ chương trình 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 ( ROM ) cho phép đọc các byte lệnh.
PSEN ở mức thấp ( 0 ) trong thời gian tìm nạp lệnh. Các mã nhò phân

của chương trình được đọc từ EPROM, qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh
ghi lệnh IR của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM
nội , PSEN\ sẽ được duy trì ở mức 1.

Chân cho phép chốt đòa chỉ ALE (Address latch enable):
8051 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt đòa chỉ ALE để
giải đa hợp bus dữ liệu và bus đòa chỉ. Khi port 0 được sử dụng làm bus đòa
chỉ/dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất tín hiệu để chốt đòa chỉ vào một thanh ghi
ngoài trong suốt ½ đầu chu kỳ bộ nhớ. Sau khi điều này đã được thực hiện, các
chân của port 0 sẽ xuất nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt ½ thứ hai của chu kỳ bộ
nhớ.
Tín hiệu ALE tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động dao động trên
vi điều kkiển và có thể được dùng làm xung clock cho các phần khác của hệ
thống. Ngoại lệ duy nhất là trong htời gian thực thi lệnh MOVX, một xung
ALE sẽ bò bỏ qua. Chân ALE còn được dùng để nhận xung ngõ vào lập trình
cho EPROM trong chip đối với các phiên bản của 8051 có EPROM này.
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 22
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

Chân truy xuất ngoài EA\ (External Access ):
Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 có thể được nối với 5V( logic 1 ) hoặc với
GND (logic 0 ). Nếu ở mức 1 thì 8051 thi hành chương trình trong ROM nội (
chương trình nhỏ hơn 4K ). Nếu chân này nối với GND thì 8051 thi hành
chương trình ở bộ nhớ ngoài. Đối với 8031 chân AE\ phải nối với GND vì nó
không có bộ nhớ chương trình trên chip.
Các phiên bản EPROM của 8051 còn sử dụng chân AE\ làm chân nhận
điện áp cấp nguồn 21V lập trình cho EPROM nội.


Ngõ tín hiệu RST (Reset):
Ngõ tín hiệu RST ở chân 9 là ngõ vào xóa chính của 8051 dùng để thiết
lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt là reset hệ thống. Khi ngõ
vào này đưa lên mức cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong của
8051 được nạp những giá trò thích hợp để khởi động lại hệ thống.

Ngõ vào bộ dao động XTAL1, XTAL2:
Mạch dao động bên trong chip 8051 được ghép với thạch anh bên ngoài
ở hai chân XTAL1 và XTAL2 ( chân 18 và 19 ). Tần số danh đònh của thạch
anh là 12 MHZ cho hầu hết các chip của họ MCS-51

Nguồn cho 8051:
Nguồn cho 8051 được cung cấp ở 2 chân là 20 và 40 cấp GND (0 V ) và
Vcc ( 5 V ).
III.

Cấu trúc của port xuất nhập:
Khả năng tải của port 0 là 8 tải vi mạch TTL loại Schottky công suất
thấp ( LS ) còn của port 1,2,3 là 4 tải LS –TTL. Lưu ý là điện trở kéo lên (pull
up)sẽ không có ở port 0 ( trừ khi port này port này làm nhiệm vụ của bus đòa
chỉ/dữ liệu đa hợp ), do vậy một điện trở kéo lên bên ngoài phải được cần đến .
IV.

Tổ chức bộ nhớ:
Chip vi điều khiển 8051 có không gian nhố riêng cho chương trình và
dữ liệu. Cả hai bộ nhớ chương trình và dữ liệu được đặt bên trong chip, tuy
nhiên ta có thể mở rộng bộ nhớ chương trình và dữ liệu bằng cách sử dụng các
chip nhớ bên ngoài với dung lượng tối đa là 64K cho bộ nhớ chương trình và
64K cho bộ nhớ dữ liệu
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo

Trang 23
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm ROM và RAM. RAM trên chip bao
gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa chức năng, phần lưu trữ đònh đòa chỉ
từng bit, các dãy ( bank ) thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR ).
Hai đặc tính đáng lưu ý là:
 Các thanh ghi và các port xuất nhập được đònh đòa chỉ theo kiểu ánh xạ bộ
nhớ và có thể truy xuất như một vò trí nhớ trong bộ nhớ
 Vùng stack thường trú trong RAM nội thay vì ở trong RAM ngoại như các
bộ vi xử lý khác.
RAM bên trong 8051 được phân chia như sau:
 Các Bank thanh ghi có đòa chỉ 00H ÷ 1FH.
 RAM đònh đòa chỉ bit có đòa chỉ 20H ÷ 2FH.
 RAM đa chức năng có đòa chỉ 30H ÷ 7FH.

Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 80H ÷ FFH.







Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 24
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy
Hình2.3: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ trên chip 8051
Byte

address
Byte
address
Bit
address
Bit
address
Sau đây là sơ đồ tổ chức bộ nhớ trên chip:




7F FF
F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0
B


E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0
ACC


D0
D7 D6 D5 D4 D3 D2
D1
D0 PSW



30
RAM đa dụng

B8
- - - BC BB BA B9 B8
IP
2F
7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78


2E
77 76 75 74 73 72 71 70
B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
P.3
2D
6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68


2C
67 66 65 64 63 62 61 60
A8
AF AC AB AA A9 A8 IE
2B
5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58


2A
57 56 55 54 53 52 51 50
A0
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2
29
4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48

28
47 46 45 44 43 42 41 40
99 không đònh đòa chỉù bit
SBUF
27
3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38
98
9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON
26
37 36 35 34 33 32 31 30


25
2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28
90 97 96 95 94 93 92 91 90
P1
24
27 26 25 24 23 22 21 20


23
1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18
8D không đònh đòa chỉù bit
TH1
22
17 16 15 14 13 12 11 10
8C không đònh đòa chỉù bit
TH0
21

0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08
8B không đònh đòa chỉù bit
TL1
20
07 06 05 04 03 02 01 00
8A không đònh đòa chỉù bit
TL0
1F 89 không đònh đòa chỉù bit
TMOD
18
Bank 3
88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88
TCON
17 87 không đònh đòa chỉù bit
PCON
10
Bank 2


0F 83 không đònh đòa chỉù bit
DPH
08
Bank 1
82 không đònh đòa chỉù bit
DPL
07 81 không đònh đòa chỉù bit
SP
00
Bank thanh ghi 0
(mặc đònh cho R0 -R7)

88 87 86 85 84 83 82 81 80
P0
Đồ án tốt nghiệp GVHD :PGS.TS Nguyễn Minh Cảo
Trang 25
MSSV: 06DT053
SVTH: Phùng Khắc Hy

1)

Vùng Ram đa mục đích:
Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng đặt ở đòa chỉ từ
30H÷7FH, bên dưới vùng này từ đòa chỉ 00H÷2FH cũng có thể được dùng với
mục đích tương tự (mặc dù các vò trí nhớ này cũng đã có các mục đích
khác).Mọi vò trí nhớ nào trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất
tự do bằng cách dùng kiểu đònh đòa chỉ gián tiếp hoặc trực tiếp.
Ví dụ: để đọc nội dung ở đòa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi A, có
thể dùng lệnh sau:
MOV A, 5FH
Vùng RAM đa mục đích còn có thể được truy xuất bằng cách dùng
kiểu đònh đòa chỉ gián tiếp qua các thanh ghi R0,R1. ví dụ hai lệnh sau thực
hiện cùng công viêïc như ví dụ trên
MOV R0, #5FH
MOV A, @R0
Lệnh đầu tiên dùng để nạp đòa chỉ tức thời 5FH vào thanh ghi R0, lệnh
thứ 2 dùng để chuyển nội dung của ô nhớ có đòa chỉ mà R0 đang chỉ tới vào
thanh ghi A.
2)

RAM đònh đòa chỉ bit:

8051 chứa 210 vò trí bit được đònh đòa chỉ, trong đó có 128bit chứa các
byte có đòa chỉ từ 20H÷2FH và các bit còn lại chức trong nhóm thanh ghi có
chứa năng đặc biệt. Các đòa chỉ này được truy xuất như là các byte hay các
bit tùy vào lệnh cụ thể .
Ví dụ: để set bit thứ 67 bằng 1 ta dùng lệnh sau:
SETB 67H
3)

Các Bank thanh ghi:
32 byte thấp nhất của bộ nhớ RAM nội được dùng cho các bank thanh
ghi. Bộ lệnh 8051 hỗ trợ 8 thanh ghi nói trên có tên là R0 ÷ R7 thuộc dãy
thanh ghi 0. Đây là dãy mặc đònh sau khi reset hệ thống, các thanh ghi này
có đòa chỉ từ 00H ÷ 07H.
Ví dụ: lệnh sau đây sẽ đọc nội dung của ô nhớ có đòa chỉ 05H vào thanh
ghi A.