Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Thiết Bị Điện Từ Xa Và Tự Động Quay Số Báo Động Thông Qua Mạng Điện Thoại

Chinh sua boi:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA VÀ
TỰ ĐỘNG QUAY SỐ BÁO ĐỘNG
THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI


Chinh sua boi:

LỜI CẢM TẠ
Trong suốt khóa học (1995-2000) tại Trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM,với sự giúp đỡ
của qúi thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt
từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề
tài, nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui
đònh. Em xin chân thành cảm tạ đến :
Bộ môn Điện – Điện tử cùng tất cả qúi thầy
cô trong khoa Điện đã giảng dạy những kiến thức
chuyên môn làm cơ sở để thực hiện tốt luận văn tốt
nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất
khóa học.
Đặt biệt, TS. Trần Thu Hà – giáo viên
hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em
những lời chỉ dạy qúi báu, giúp em đònh hướng tốt
trong khi thực hiện luận văn.
Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong
suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp.

TP.HCM _ Tháng 3 năm 2000
Sinh viên thực hiện


Chinh sua boi:

PHẦN I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những
vấn đề quan trọng của loài người. Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông
tin liên lạc vào lónh vực kinh tế, khoa học và đời sống. Chính vì nó mà con
người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng. Đặc biệt trong những
thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra
bước ngoặc quan trọng trong lónh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con
người. Ngoài nhu cầu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác
như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại,…Vì thế ngành
bưu chính viễn thông luôn là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ sư và đông đảo
các bạn đọc thuộc các ngành có liên quan đến ngành bưu chính viễn thông.
Nhưng trong số các đề tài về bưu chính viễn thông ở nước Việt Nam chưa có
đề tài nào dùng mạng điện thoại để: điều khiển thiết bò điện và tự động quay
số báo động thông qua đường điện thoại.
Đối với hệ thống điều khiển 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
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 lónh vực tự động điều khiển và
tự động báo động .
Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng
,đồng thời việc gắn các thiết bò điện thoại ngày càng được 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 bò 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 do cháy nổ hoặc do chạm chập điện gia dụng gây ra
Ngoài ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta
điều khiển các thiết bò điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người
không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con
người.
Trong đời sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực rất dễ bò cháy,
nên việc lắp đặt ,các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn.
Nó giúp ta phát hiện nhanh chóng ,chữa cháy kòp thời ở thời kỳ đầu của vụ
cháy đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà
máy, xưởng sản xuất.
Ngày nay, việc phòng cháy chửa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu
của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghóa vụ của mỗi


Chinh sua boi:
người dân. Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo
dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế
những vụ cháy đáng tiết xảy ra.
Các vụ cháy thường xảy ra vào mùa khô gây thiệt hại lớn về người và của.
Ta có thể điển hình một số vụ cháy xảy ra gần đây như : vụ cháy chợ Đồng
Xuân ở Hà Nội, khách sạn Cửu Long, và một số vùng dân cư trong thành phố
Hồ Chí Minh… Qua đó ta thấy rằng khi một vụ cháy xảy ra gây thiệt hại rất
lớn, và thường xảy ra vào ban đêm, tại những nơi có nhiều chất liệu dễ cháy,
nhiều phòng ốc, nhà xưởng mà không có người canh gác hoặc sơ ý trong lúc
kiểm tra. Vì vậy rất khó phát hiện các đám cháy dẫn đến việc cháy lan rộng
khó dập tắt. Việc đặt một thiết bò báo cháy ở những vùng như vậy là hết sức
cần thiết.

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì
việc báo cháy qua điện thoại thì rất cần thiết, nó giúp ta báo kòp thời những
thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan.
Ngày nay, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa
hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản q hiếm, những tài liệu
mật … là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân
hàng … Nếu ta chỉ sử dụng hệ thống báo trộm tại chỗ thì kẻ trộm có thể tìm
cách khống chế tắt tất cả các hệ thống báo động tại chỗ, làm cho chúng ta
không phát hiện được hoăc chúng ta đi xa thì hệ thống báo động tại chỗ cũng
không có tác dụng. Nếu chúng ta dùng mạng điện thoại để báo động khi có kẻ
trộm đột nhập thì rất có hiệu quả. Thông qua mạng điện thoại thì hệ thống báo
động sẽ tự động quay số báo động đến các cơ quan chức năng và những người
có liên quan để xử lý kòp thời dù chúng ta không có mặt ở hiện trường.
Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề
tài: “Hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo động
thông qua mạng điện thoại” cho luận án tốt nghiệp.
Mạch điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta
điều khiển các thiết bò điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa
nhà(hay 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 bò điện trong nhà khi vắng người, ta quay số
điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bò thì mạch sẽ thực hiện.
Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta
biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa.
Mạch quay số báo động: sẽ tự động quay số báo động tới cho các cơ quan
chức năng biết khi có cháy hay có kẻ trộm đột nhập.
Với đề tài: “Hệä thống điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số
báo động thông qua mạng điện thoại” gồm 3 phần:
PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:

Chinh sua boi:
Giới thiệu về sự phát triển của ngành điện tử-viễn thông trong khoa học kỹ
thuật và những ứng dụng thực tế của chúng vào các lónh vực khoa học, xã hội.
Đặc biệt là sự ứng dụng của vi điều khiển vào hệ thống viễn thông để tạo ra
được một sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong các lónh vực điều khiển và
báo động trong đời sống hằng ngày của người dân. Sản phẩm có tên gọi “Hệ
thống điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua
mạng điện thoại”
PHẦN II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI:
-

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

-

Phương án thiết kế

-

Thiết kế và thi công :
+ Khối cảm biến chuông.
+ Khối kết nối thuê bao.
+ Khối cảm biến tín hiệu đảo cực.
+ Khối cảm biến cháy.
+ Khối cảm biến phát hiện trộm.
+ Khối thu-phát DTMF.
+ Khối giải mã và hiển thò.
+ Khối xử lí trung tâm.
+ Khối công tấc bên ngoài.

+ Khối công xuất ra.
+ Khối tạo tiếng nói.

từ các khối trên ta kết hợp các khối lại với nhau tạo thành một hệ thống hoạt
động hoàn chỉnh để thi công mạch và viết chương trình điều khiển cho mạch
hoạt động theo đúng yêu cầu đề ra.
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Tóm tắt toàn bộ nội dung đề tài, nêu ưu-khuyết điểm của đề tài. Đưa ra
hướng phát triển của đề tài.
Mong rằng hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo
động thông qua mạng điện thoại mà tôi thực hiện sẽ được mở rộng theo nhiều
hướng hoàn chỉnh hơn, ứng dụng rộng rãi trong thực tế để ngày càng cải thiện
đời sống vật chất , tinh thần và sinh hoạt của con người. Góp phần hiện đại
hóa và công nghiệp hóa đất nước đáp ứng tốt yêu cầu của chính phủ đề ra.


Chinh sua boi:

PHAN II

NOI DUNG
CHNH CUA ẹE TAỉI


Chinh sua boi:

CHƯƠNG I

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I . MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bò
điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại với khả
năng phản hồi trạng thái, kết quả điều khiển thiết bò và báo động khi có sự cố
bằng tiếng nói, thông báo cho trung tâm điều khiển, trung tâm bảo vệ khi sự
cố vừa mới xảy ra hoặc người điều khiển khi hệ thống đã hoàn thành nhiệm
vụ, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển.
II . PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Để thực hiện được đề tài, tôi cần phải xác đònh được phương pháp nghiên
cứu với trình tự nghiên cứu như sau:
-

Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động mạng điện thoại, khảo sát IC
MT8880, khảo sát vi điều khiển 8951
Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài
Tính toán thiết kế phần cứng
Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm
Thiết kế mạch xử lý tín hiệu phản hồi bằng tiếng nói.

III . TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:
Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ 1 vai trò quan trọng trong công cuộc
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điều khiển từ xa rất đa dạng phong
phú: trong lónh vực quân sự được ứng dụng vào điều khiển máy bay không
người lái, tên lửa, phi thuyền, vệ tinh nhân tạo… trong dân dụng điều khiển từ
xa làm tăng tính tiện ích và tăng giá trò sử dụng cho các thiết bò.
Điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố
thông qua hệ thống thông tin liên lạc là sự kết hợp giữa các ngành Điện –
Điện tử và Viễn thông, sự phối hợp ứng dụng vi điều khiển hiện đại và hệ
thống thông tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên cứu và phát triển
không nhỏ trong khoa học kỹ thuật. Điều khiển thiết bò điện từ xa và tự động
quay số báo động khi có sự cố thông qua mạÏng điện thoại khắc phục được

nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường. Hệ
thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường ,đối tượng điều
khiển và đối tượng báo động. Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu
động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối
tượng được điều khiển là cố đònh.
Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu
khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua


Chinh sua boi:
đường truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những
kho lưu trữ tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo
động thông qua đường điện thoại để đóng ngắt những nơi cao áp, tự độïng
quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy …và cũng tại Nga đã
có hệ thống điều khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển
nhà máy điện nguyên tử.
Ở Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt được lắp
đặt bí mật thông qua 1 tổng đài nội bộ.
Trên đây là những thành tựu của các nước tiên tiến. Còn ở Việt Nam cũng
có:
+ Một số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển
nhưng chưa thực sự là 1 đề tài hoàn chỉnh bởi vì các đề tài này chỉ điều khiển
được 2 thiết bò điện hoặc có đề tài điều khiển được 4 thiết bò nhưng phương
pháp phản hồi không chính xác (chỉ phản hồi bằng tiếng nhạc) và không thể
tắt thiết bò bằng công tắc bên ngoài.
+ Một số đề tài nghiên cưú sử dụng mạng điện thoại để báo động khi
có cháy nhưng các đề tài này chỉ được thực hiện trên lý thuyết.
Từ những tình hình thực tế trên, hệ thống điều khiển từ xa và tự động quay
số báo động qua mạng điện thoại mặc dù có những đặc trưng nổi bật,
nhưng chúng chỉ được ứng dụng ở những công trình có tầm cỡ lớn và chưa

thực sự là một sản phẩm phổ biến trong dân dụng là do giá thành sản
phẩm còn quá cao.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, tôi thực hiện đề tài : “Hệ thống điều
khiển thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng
điện thoại” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá
thành sản phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần
vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
IV.

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:

Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống
tự động điều khiển đóng ngắt thiết bò điện từ xa và tự động quay số báo động
khi có sự cố, với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống này được
thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bò, tự động quay số báo động khi có
cháy,có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hồi kết quả điều khiển, báo
động bằng tiếng nói được lưu trữ và cài đặt sẳn. Ngoài ra hệ thống chỉ có thể
điều khiển được khi nhấn đúng mã và không thể xảy ra trường hợp người
ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình quay số ngẫu nhiên


Chinh sua boi:
Hệ thống này có 2 chức năng:
1. Điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại:
Để điều khiển, đầu tiên người điều khiển phải gọi số máy điện thoại
nơi lắp đặt thiết bò điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc
song song với dây điện thoại (thiết bò muốn điều khiển được mắc vào mạch
điều khiển). Sau một thời gian đổ chuông nhất đònh, nếu không có ai nhấc
máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch. Sự đóng mạch này là đóng
tải giả để kết nối thuê bao. Sau đó người điều khiển sẽ nhấn mãõ passwords để

xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Khi nhấn đúng mã số passwords mạch sẽ
phát ra lời giới thiệu để người điều khiển biết với nội dung thông báo: “ Đây
là hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa qua điện thoại. Xin bạn hãy bấm
mã điều khiển”. Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh. Nếu nhấn
sai mã passwords thì người điều khiển không thể xâm nhập vào hệ thống điều
khiển được.
+ Sau khi nhấn đúng mã passwords thì người điểu khiển có thể bắt đầu
kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bò và điều khiển các thiết bò. Nếu muốn
kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bò trước khi điều khiển và sau khi điều
khiển thì người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra. Nếu người điều khiển
nhấn đúng mã số để kiểm tra thì hệ thống này sẽ báo cho người điều khiển
biết trạng thái tất cả các thiết bò điện đang muốn điều khiển ( Ví dụ :sau khi
bấm đúng mã passwords 2397, rồi bấm tiếp số 5 thì người điều khiển sẽ nghe
được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói nội dung như sau: “Thiết bò 1 đã tắt,
thiết bò 2 đã tắt,thiết bò 3 đã tắt, thiết bò 4 đã tắt”).
Để tắt,tắt các thiết bò ta sẽ qui đònh mã tắt tắt các thiết bò như sau :
-

Số 6 được chọn là lệnh tắt thiết bò
Số 9 là lệnh tắt thiết bò.
Số 8 được chọn là lệnh tắt tất cả các thiết bò.
Số 1 được chọn là thiết bò 1.
Số 2 được chọn là thiết bò 2.
Số 3 được chọn là thiết bò 3.
Số 4 được chọn là thiết bò 4.

Ví dụ: Như vậy muốn tắt thiết bò 1 ta bấm số 21, muốn tắt thiết bò 2 ta
bấm số 92. Sau mỗi lần điều khiển mạch sẽ phát ra tiếng nói để báo kết quả
cho người điều khiển (ví dụ : nếu ta muốn tắt thiết bò 1 thì ta sẽ bấm số 21.
Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng

nói với nội dung : “Thiết bò 1 đã tắt” . Nếu muốn tắt thiết bò 2 thì ta bấm số
92. Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng
tiếng nói với nội dung : “Thiết bò 2 đã tắt” . Ví dụ : khi có sự cố ta muốn tắt
tất cả các thiết bò điện thì ta gọi điện thoại về nơi điều khiển sau đó bấm mã
2397 để xâm nhập vào hệ thống điều khiển, sau đó bấm số 5 để tắt tất cả các


Chinh sua boi:
thiết bò điện. Sau khi bấm số 5 xong thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi
về bằng tiếng nói với nội dung : “Tất cả các thiết bò đã tắt” để cho người điều
khiển biết là tất cả các thiết bò mình muốn điều khiển đã tắt.
Sau khi điều khiển xong thì người điều khiển gác máy. Lúc này, mạch
không còn nhận được lệnh điều khiển. Sau một thời gian nhất đònh 30giây,
mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao. Chú ý, trong thời gian điều
khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy bò gọi thì vẫn có thể thông
thoại với người điều khiển.
2. Tự động quay số báo động khi có sự cố:
Khi có cháy thì từ bộ cảm biến cháy sẽ cho ra một tín hiệu tác động
đến vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có sự cố cháy thì vi điều
khiển sẽ điều khiển quay số báo động. Số điện thoại này sẽ được nạp trước từ
bàn phím điện thoại. Hệ thống này sẽ tự động quay số báo động đến những
trung tâm như phòng cháy chữa cháy, bộ phận bảo vệ hay những ngưới có
trách nhiệm về những vấn đề đó. Khi quay số báo động đến phòng cháy chữa
cháy xong nếu ở đầu bên kia nhấc máy thì hệ thống này sẽ phát ra câu báo
động để báo cho phòng cháy chữa cháy biết với nội dung :” Hiện nay tại số
nhà A, đường B, phường C, quận D đang có cháy. Xin các đồng chí tới
chữa cháy.”. Nếu cuộc gọi này không thành công thì hệ thống sẽ tự động tắt
tải giả và nhảy sang gọi cuộc gọi thứ 2 . Nếu cuộc gọi thứ 2 cũng không thành
công thì hệ thống này sẽ nhảy về gọi cuộc gọi thứ 1, cứ luân phiên gọi như
vậy đến khi nào 2 cuộc gọi thành công thì thôi. Sau khi quay số điện thoại cho

phòng cháy chữa cháy xong thì hệ thống này sẽ tự động quay số điện thoại thứ
2 đề báo cho chủ nhà biết hay báo cho bộ phận bảo vệ biết là hiện giờ nhà
của mình đang cháy hay xí nghiệp, cơ quan của mình đang cháy để kòp thời
chữa cháy.Sau khi quay số cho chủ nhà xong nếu chủ nhà nhấc máy thì hệ
thống này sẽ tự động báo cho chủ nhà với nội dung như sau : “ Hiện nay nhà
của bạn đang cháy. Xin bạn tìm cách xử lý ”. Nếu điện thoại chủ nhà bận
hay chưa nhấc máy thì hệ thống này tự động đợi trong vòng 30giây rồi gọi lại.
Các cuộc gọi này gọi đến khi nào thành công thì thôi.


Chinh sua boi:
V. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:
1. Phương án 1 :
Dùng vi mạch số với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nhạc
GIẢI MÃ
VÀ
HIỂN THỊ

GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF

TIP
RING

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC
CẢM BIẾN TÍN

HIỆU CHÁY
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU TRỘM

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM

CÔNG XUẤT
NGÕ RA

(DÙNG VI
MẠCH SỐ)

KẾT NỐI
THUÊ BAO
KHUYẾCH ĐẠI
ÂM HIỆU

KHỐI TẠO
TIẾNG NHẠC

Hình 1: sơ đồ khối dùng vi mạch số
Đối với phương án thiết kế sử dụng vi mạch số thì đòi hỏi người thiết
kế phải nắm vững phương pháp thiết kế bằng kó thuật số và chức năng của các
vi mạch tham gia trong mạch điện. Mặt khác, nếu thiết kế bằng vi mạch số thì
mạch rất phức tạp, to và cồng kềnh. Không được mềm dẻo khi muốn phát
triển thêm hay khi muốn thay đổi cách điều khiển.
Mạch này dùng tín hiệu phản hồivà phát đi bằng tiếng nhạc báo động

cho nên người điều khiển hay người được thông báo không biết chính xác các
trạng thái làm việc của mạch và trạng thái báo động.


Chinh sua boi:
2. Phương án 2 :
nhạc:

Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng

GIẢI MÃ
VÀ
HIỂN THỊ

GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF

TIP
RING

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHÁY
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU TRỘM

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM

CÔNG XUẤT
NGÕ RA

(DÙNG VI
ĐIỀU
KHIỂN)

KẾT NỐI
THUÊ BAO
KHUYẾCH ĐẠI
ÂM HIỆU

KHỐI TẠO
TIẾNG NHẠC

Hình 2 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển
Đối với phương án thiết kế sử dụng vi điều khiển thì đòi hỏi người thiết
kế phải biết về cách thiết kế phần cứng và viết chương trình phần mềm cho vi
điều khiển. Sử dụng phương pháp này để thiết kế thì mạch điện sẽ đơn giản
hơn so với dùng vi mạch số và tính mềm dẻo của nó rất cao nếu ta muốn thay
đổi cách điều khiển.
Mạch này dùng tín hiệu phản hồi và phát báo động bằng tiếng nhạc cho
nên người điều khiển hay người nhận tín hiệu báo động không nhận biết các
trạng thái làm việc của mạch và trạng thái báo động.
Mạch này không thể điều khiển tại chỗ bằng công tấc riêng được. Chỉ điều

khiển tại chỗ ở nhà thông qua điện thoại mà thôi.


Chinh sua boi:
3. Phương án 3:
Dùng vi xử lý với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói.

GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF

TIP
RING

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHÁY
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU TRỘM

GIẢI MÃ
VÀ
HIỂN THỊ

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG

TÂM

MẠCH
XỬ LÝ
TRUNG
GIAN

(DÙNG VI
XỬ LÝ)

CÔNG TẤC
BÊN
MẠCH TẠO
ĐỊA CHỈ

KẾT NỐI
THUÊ BAO
KHUYẾCH ĐẠI
ÂM HIỆU

CÔNG
SUẤT
NGỎ
RA

BIẾN ĐỔI
D/A

BỘ NHỚ
EPROM

Hình 3 : Sơ đồ khối dùng vi xử lý
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các
thiết bò bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.
Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản
hồi về người điều khiển và phát đi báo động. Sự phản hồi và phát đi bằng
tiếng nói này do khối vi xử lí trung tâm ra lệnh. Nội dung của tín hiệu phản
hồi và phát đi được lưu trữ bên trong bộ nhớ EPROM.
Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo
động biết chính xác trạng thái các thiết bò và tình hình cần báo động thông qua
tiếng nói


Chinh sua boi:
4. Phương án 4:
Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói

GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF

TIP
RING

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHÁY

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU TRỘM

GIẢI MÃ
VÀ
HIỂN THỊ

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM
(DÙNG VI
ĐIỀU
KHIỂN)

CÔNG
SUẤT
NGỎ
RA

CÔNG TẤC
BÊN
MẠCH TẠO
ĐỊA CHỈ

KẾT NỐI
THUÊ BAO
KHUYẾCH ĐẠI
ÂM HIỆU

MẠCH
XỬ LÝ
TRUNG
GIAN

BIẾN ĐỔI
D/A

BỘ NHỚ
EPROM

Hình 4 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển có
phản hồi bằng tiếng nói
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các
thiết bò bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.
Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản
hồi về người điều khiển và phát đi báo động. Sự phản hồi và phát đi bằng
tiếng nói này do khối vi xử lí trung tâm ra lệnh. Nội dung của tín hiệu phản
hồi và phát đi được lưu trữ bên trong bộ nhớ EPROM.
Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo
động biết chính xác trạng thái các thiết bò và tình hình cần báo động thông qua
tiếng nói.
Trong phương pháp dùng vi điều khiển thì ta tận dụng được ROM nội
bên trong nên mạch điện sẽ ít phức tạp hơn so với dùng vi xử lý.


Chinh sua boi:
5. Lựu chọn phương án thiết kế:
Qua 4 phương án đã trình bày thì ta thấy phương án 4 là phương án
hoàn chỉnh, tiện ích nhất trong khi thiết kế và thi công mach, mang tính hiện

đại phù hợp với đề tài tốt nghiệp. Vì vậy tôi chọn phng án 4. Tuy nhiên đối
với phương án này không phải không gặp những khó khăn bởi vì mạch điện
phức tạp hơn , nhiều khối, thi công khó khăn đặc biệt là phần lưu trữ tiếng nói
vào trong EPROM. Vì vậy khi lựa chọn phương án này đòi hỏi phải có một số
máy móc hỗ trợ và đặc biệt là kiến thức về xử lí âm thanh.
Tóm lại: Trong đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa và
tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” tôi chọn phương án 4
để thiết kế và thi công. Vì phương án 4 có nhiều ưu điểm hơn hẳn 3 phương án
trên. Đây cũng chính là nội dung chính của đề tài.
6. Giải thích mối quan hệ giữa các khối :
6.1 Chức năng bộ phận điều khiển:
Khi muốn điều khiển ta chỉ việc gọi về số máy của máy điện thoại
được kết nối với bộ phận điều khiển ở nơi cần điều khiển thì tín hiệu chuông
của tổng đài sẽ cấp 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 sẽ 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 khối xử lý trung tâm.
Khối xử lý sẽ đònh thời gian đợi chuông. Sau một khoảng thời gian không ai
nhấc máy tức vẫn còn tín hiệu chuông thì khối xử lý sẽ tác động vào khối kết
nối thuê bao. Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả, lúc này tổng đài ngưng
cấp tín hiệu chuông và kết nối cho thông thoại.
Khi đã thông thoại, ta sẽ bấm mã passwords để xâm nhập vào hệ thống
điều khiển. Sau khi bấm đúng mã passwords khối tạo tiếng nói sẽ phát ra lời
giới thiệu “Đây là hệ thống điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua điện
thoại. Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”, để báo cho người điều khiển biết
mạch đã làm việc và chờ lệnh điều khiển. Khi người điều khiển muốn kiểm
tra tất cả các trạng thái các thiết bò thì chỉ việc nhấn đúng mã số kiểm tra của
mạch thì khối tạo tiếng nói sẽ báo trạng thái làm việc của các thiết bò nhằm
mục đích gợi nhớ cho người điều khiển. Sau đó người điều khiển sẽ bấm lệnh
điều khiển mở hay tắt, tín hiệu này tác động đến khối động lực đóng ngắt

relay đồng thời lại tác động đến khối tạo tiếng nói để báo lại trạng thái thiết
bò đã điều khiển với mục đích tạo sự an tâm chắc chắn của công việc điều
khiển.
Việc nhận dạng phím nào bấm, được khối giải mã DTMF quyết đònh. Khi
người điều khiển nhấn phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây


Chinh sua boi:
thoại. Tần số này nằm trên dãy thông của tín thiệu 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 thò số được nhấn, 4 bit được giải mã được đưa vào khối xử lý
trung tâm để xử lý.
Khi không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có phím ấn thì khối
xử lý sẽ ngưng kết nối thuê bao. Lúc này tổng đài sẽ giải tỏa thuê bao. 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 thời gian nhất đònh để giải tỏa thuê bao.
Khối công tấc bên ngoài để điều khiển khối công suất
6.2 Chức năng bộ phận quay số tự động:
Khi có sự cố thì từ bộ cảm biến sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến bộ
xử lý trung tâm báo cho bộ xử lý trung tâm biết là có sự cố. Bộ xử lý trung
tâm lập tức sẽ điều khiển quay số báo động. Số điện thoại này sẽ được nạp
trước từ bàn phím điện thoại. Số điện thoại được xuất từ khối trung tâm dưới
dạng mã nhò phân và được truyền tới khối giải mã hiển thò và khối thu_phát
DTMF để khối này biến đổi số nhò phân ra tầng số để truyền đến máy được
gọi. Sau khi quay số xong nếu máy bò gọi được nhấc máy thì trạng thái nhấc
máy sẽ được bộ cảm biến nhận dạng tín hiệu nhấc máyvà báo cho bộ xử lý
trung tâm biết thuê bao bên kia đã nhấc máy. Ngay lập tức bộ xử lý trung tâm
điều khiển khối xử lý tiếng nói để phát ra câu báo động.

Chinh sua boi:
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Hệ thống mạch điện gồm hai phần : mạch điều khiển và mạch âm thanh

A. MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
I

I. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ : (Hình 5)
II

1. Nguyên lý hoạt động :
1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ phận điều khiển:

Khi muốn điều khiển, người điều khiển gọi số máy cần điều khiển.
Tổng đài sẽ xem máy cần điều khiển có bận không. Nếu máy này không bận
thì tổng đài sẽ cấp chuông cho máy được gọi. Tín hiệu chuông được chỉnh lưu
thành điện áp DC cấp cho Optron N35. Tín hiệu chuông làm cho optron dẫn.
Ngõ ra từ mức logic cao xuống mức logic thấp, qua IC 74LS244 khuếch đại
đưa đến tác động vào ngắt ngoài 1 của vi điều khiển để gọi chương trình
“phục vụ ngắt 1”. Chương trình này sẽ đònh thời gian đợi chuông. Sau 1 thời
gian nhất đònh mà không có người nhấc máy thì chương trình của vi mạch
điều khiển sẽ cấp mức logic cao ở chân P1.4, qua IC đệm 74LS244 điều khiển
relay đóng mạch kết nối thuê bao. Khi đóng mạch kết nối thuê bao, điện trở
mạch vòng thuê bao giảm xuống còn khoảng 150  1500 Ω . Lúc đó trên
đường dây xuất hiện dòng DC từ 20  100mA. Tổng trở giảm xuống tương
đương trạng thái nhấc máy của thuê bao. Tổng đài nhận biết sự thay đổi này,
ngừng cung cấp tín hiệu chuông và cung cấp dòng thông thoại cho thuê bao.
Khi người điều khiển nhấn phím nào thì 1 cặp tone gồm 1 tần số cao và
1 tần số thấp tương ứng sẽ truyền trên đường dây thuê bao. Tín hiệu DTMF

này sẽ được 1 IC chuyên dùng MT8880 giải mã DTMF ra thành 4 bit tương
ứng với số của phím nhấn. Đồng thời lúc đó chân IRQ\CP của MT8880 sẽ
chuyển trạng thái từ mức logic cao xuống mức logic thấp tác động vào vi điều
khiển để vi điều khiển đón lệnh và thi hành lệnh.
Sau khi nhận biết đầu bên kia đã đóng tải giả, người điều khiển bấm mã
passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Mã passwords trong hệ
thống này được qui đònh 4 số là 2397. Nếu người điều khiển bấm sai mã
passwords thì sẽ không xâm nhập được vào hệ thống điều khiển. Nếu người
điều khiển nhấn sai một trong 4 mã passswords thì hệ thống yêu cầu người
điều khiển phải nhấn lại từ đầu mã passwords. Sau khi bấm đúng mã
passwords 2397, chương trình con được gọi để phát ra lời giới thiệu, chương
trình con này cấp mức logic cao ở chân P2.6 để chọn IC4 làm việc,sau đó cấp
mức logic thấp cho chân P0.1 để chọn EPROM cần truy xuất (chứa dữ liệu là


Chinh sua boi:
lời giới thiệu) và cấp mức logic thấp cho chân P2.7 để khởi động mạch đếm
(mạch tạo đòa chỉ đếm từ đòa chỉ 0000H  FFFFH) trong khoảng thời gian 7s
sau đó trở lại mức cao kết thúc việc truy xuất dữ liệu trong EPROM chứa dữ
liệu là lời giới thiệu. Tiếng nói được khuếch đại, qua biến áp cách ly và được
tải trên đường dây điện thoại.
Người điều khiển sau khi được gợi nhớ trạng thái của các thiết bò thì có
thể tiếp tục điều khiển các thiết bò khác và vi điều khiển cũng sẽ báo trạng
thái của thiết bò sau mỗi lần nhấn lệnh điều khiển.
Port 0 , IC2 và chân P2.4 dùng để điều khiển đóng ngắt thiết bò. Trong
quá trình đóng ngắt, để minh họa rõ ràng, tín hiệu 4 bit sau khi được giải mã
tone sẽ được giải mã sang led 7 đoạn để hiển thò số phím được nhấn. Trên
mạch có led báo hiệu khi có chuông, led báo hiệu đóng mạch kết nối thuê bao
và led báo hiệu đóng ngắt thiết bò.
Sau khi nhấn đúng mã passwords 2397, nếu lúc này người điều khiển

muốn kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bò trước khi muốn điều khiển thì sẽ
bấm mã số 5 (Mã số 5 được qui đònh là mã kiểm tra tất cả các trạng thái thiết
bò trong hệ thống điều khiển).Sau khi nhấn đúng số 5 thì người điều khiển sẽ
nghe được tín hiệu phản hồi về với tiếng nó để báo trạng thái tất cả các thiết
bò. Lúc này, người điều khiển biết rõ tất cả các trạng thái thiết bò. Sau đó,
người điều khiển muốn tắt hay tắt thiết bò nào phụ thuộc vào mã lệnh người
điều khiển muốn điều khiển tắt hay tắt. Nếu người điều khiển muốn tắt thiết
bò thì người điều khiển bấm mã số 6 ( Mã số 6 được qui đònh là mã tắt thiết
bò).Còn muốn tắt thiết bò nào là phụ thuộc vào mã số thứ hai.
Trong hệ thống này các số được qui đònh cho các thiết bò như sau:
-

Số 1 tương ứng cho thiết bò 1
Số 2 tương ứng cho thiết bò 2
Số 3 tương ứng cho thiết bò 3
Số 4 tương ứng cho thiết bò 4
Ví dụ : Muốn tắt thiết bò 1 thì người điều khiển phải bấm mã 61 tức là
mã tắt thiết bò 1 (Mã số 6 là mã tắt và mã số 1 là thiết bò 1). Sau khi nhấn
đúng mã 61 thiết bò 1 sẽ được tắt và vi điều khiển sẽ cho truy xuất
EPROM báo trạng thái thiết bò 1 vừa mới điều khiển với nội dung “Thiết
bò 1 đã tắt “. Nếu người điều khiển muốn tắt tiếp thiết bò 4 sẽ bấm mã 64,
sau khi bấm đúng mã 64 người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi
về bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bò 4 đã tắt”.
Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bò thì bấm mã số 9 (Mã số 9
được qui đònh là mã tắt thiết bò) , còn muốn tắt thiết bò nào thì phụ thuộc
vào mã bấm tiếp theo của mã số 9. Ví dụ: Muốn tắt thiết bò 1 người điều
khiển bấm mã số 9 , sau đó bấm mã số 1 để tắt thiết bò 1. Sau khi bấm
đúng mã 91 thì thiết bò 1 sẽ được tắt và sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng

Chinh sua boi:
tiếng nói để báo cho người điều khiển biết kết quả điều khiển bằng tiếng
nói với nội dung “Thiết bò 1 đã tắt”. Nếu người điều khiển muốn tắt thiết
bò 3 thì bấm tiếp mã 93 thì lập tức thiết bò 3 được tắt và đồng thời có tín
hiệu phản hồi về báo kết qủa điều khiển với nội dung “Thiết bò 3 đã tắt”.
Sau khi điều khiển hết tất cả các thiết bò muốn điều khiển, người điều
khiển muốn kiểm tra lại trạng thái tất cả các thiết bò thì chỉ việc bấm mã số 5
(Mã này được qui đònh là mã kiểm tra tất cả các thiết bò ).Sau khi người điều
khiển bấm đúng mã số 5 thì hệ thống sẽ đi kiểm tra tất cả các thiết bò và báo
trạng thái hiện tại của tất cả các thiết bò cho người điều khiển biết. Ví dụ :
“Thiết bò 1 đã tắt, thiết bò 2 đã tắt, thiết bò 3 đã tắt, thiết bò 4 đã tắt”.
Trong hệ thống này còn dùng một chức năng là mã khẩn cấp, khi có sự
cố cháy hay một số sự cố khác v.v.. hay khi người điều khiển muốn tắt hết tất
cả các thiết bò cùng một lúc mà không cần phải đi tắt từng thiết bò một mất
thời gian.
Ví dụ: Khi có cháy xảy ra thì hệ thống này sẽ tự động quay số báo
động cho người có trách nhiệm bảo vệ khu vực này biết. Khi người có trách
nhiệm khu vực này biết sẽ lập tức quay số về thuê bao có gắn mạch điều
khiển để tắt tất cả các thiết bò điện để trách chập mạch điện dẫn đến hư hỏng
các thết bò điện và tránh chập mạch điện phát ra tia lửa điện để phát cháy các
khu vực khác. Khi quay xong và bấm đúng mã passwords 2397 để vào hệ
thống điều khiển thì người diều khiển chỉ việc bấm mã số 5 thì tất cả các thiết
bò sẽ tắt và có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo trạng thái thiết bò
với nội dung “Tất cả các thiết bò đã tắt”
Sau khi người điều khiển bấm xong 1 số thì hệ thống này sẽ đợi trong
khoảng thời gian 30giây để coi thử có phím nào được bấm tiếp không. Nếu có
thì sẽ thực hiện tiếp và quay trở lại đợi tiếp 30giây. Nếu sau 30giây không có
phím nhấn thì hệ thống sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao,kết thúc
việc điều khiển.
1.2 Tự động quay số báo động bảo vệ khi có sự cố:

Mạch có chức năng tự động quay số báo động khi có sự cố (cháy, nổ,
trộm..). Khi có tín hiệu cháy từ mạch ngoài tác động vào, tín hiệu này được
đưa qua một FlipFlop với mục đích là chốt tín hiệu cháy này để tránh trường
hợp khi cháy xảy ra sẽ làm đức dây mất tín hiệu báo cháy. Tín hiệu báo cháy
này sau khi đi qua FlipFlop sẽ tác động vào chân P3.0 của vi điều khiển báo
cho vi điều khiển biết là có cháy xảy ra . Lúc này vi điều khiển sẽ ra lệnh
quay số báo động đến cho phòng cháy chữa cháy. Số điện thoại này đã được
cài đặt sẵn trước đó thông qua bàn phím trên điện thoại. Cách cài đặt số điện
thoại sẽ được trình bày ở phần sau. Nếu bên thuê bao phòng cháy chữa cháy
nhấc máy thì lúc này tổng đài sẽ cấp tín hiệu đảo cực để báo lại cho bên thuê


Chinh sua boi:
bao gọi là thuê bao đầu bên kia đã nhấc máy. Lúc này hệ thống sẽ nhận biết
thuê bao bên kia nhấc máy bằng tín hiệu đảo cực mà tổng đài cung cấp cho
nhờ vào một mạch cảm biến tín hiệu đảo cực và đưa tín hiệu đảo cực này đến
chân P3.6 để báo cho vi điều khiển biết là đầu thuê bao bên kia (phòng cháy
chữa cháy) đã nhấc máy. Lúc này, vi điều khiển ra lệnh xuất câu thông báo,
báo động cho phòng cháy chữa cháy biết với nội dung bằng tiếng nói như
sau:” Hiện nay tại số nhà A, đường B, phường C, quận D đang có cháy.
Xin các đồng chí tới chữa cháy”. Sau khi quay báo động cho phòng cháy
chữa cháy xong, thì hệ thống này sẽ tự động quay tiếp số điện thoại báo động
thứ 2 để báo cho chủ nhà biết với nội dung :”Hiện nay nhà của bạn đang có
cháy. Xin bạn hãy tìm cách xử lý.” Sau khi xuất xong câu báo động thứ 2
này, hệ thống này sẽ tự động tắt tải giả, kết thúc việc báo động. Sau đó ta
phải reset lại cho mạch báo cháy.
Ở trên là trường hợp 2 cuộc gọi điều thành công. Nếu cuộc gọi thứ nhất
không thành công thì hệ thống sẽ tự động nhảy sang cuộc gọi thứ 2. Nếu cuộc
gọi thứ 2 cũng không thàng công thì nhảy trở về cuộc gọi thứ nhất và tiếp tục
gọi luân phiên như vậy cho đến khi nào cả hai cuộc gọi thành công thì thôi.

Khi có trộm thì hệ thống này cũng báo động tương tự như báo cháy ở trên.
Khi có tín hiệu phát hiện có trộm từ bộ cảm biến thì tín hiệu này được đưa
qua 1 FlipFlop để chốt dữ liệu này lại. Tín hiệu sau khi chốt sẽ tác động vào
chân P3.1 của vi điều khiển, báo cho vi điều khiển biết là có kẻ trộm. Sau khi
vi điều khiển nhận được tín hiệu này ra lệnh quay số báo động đến cho chủ
nhà biết trước, bằng cách đóng tải giả (nhấc máy), sau đó sẽ quay số điện
thoại cho chủ nhà. Số điện thoại này đã được cài đặt sẵn trước đó thông qua
bàn phím trên điện thoại. Cách cài đặt số điện thoại sẽ được trình bày ở phần
sau. Sau khi quay xong số điện thoại xong thì hệ thống sẽ đợi trong khoảng
thời gian 30giây, nếu không có ai nhấc máy thì sẽ nhảy sang thực hiện cuộc
gọi thứ 2. Nếu cuộc gọi thứ 2 cũng không thành công thì nhảy về cuộc gọi thứ
nhất và tiếp tục như vậy cho đến khi nào cả hai cuộc gọi thành công thì thôi.
Nếu trong khoảng thời gian 30giây có người nhấc máy thì tổng đài cấp tín
hiệu đảo cực báo cho thuê bao gọi biết là thuê bao đầu bên kia đã nhấc máy.
Tín hiệu đảo cực được tổng đài cấp, được hệ thống này nhận bằng một mạch
cảm biến tín hiệu đảo cực để báo cho vi điều khiển biết là đầu bên kia đã
nhấc máy. Lúc này vi điều khiển sẽ cho truy xuất câu thông báo cho chủ nhà
với nội dung thông báo bằng tiếng nói :”Hiện nay nhà của bạn đang có trộm.
Xin bạn về nhà gấp”. Sau khi phát thông báo xong mạch sẽ tắt tải giả và nhảy
sang thực hiện cuộc gọi thứ hai để báo cho công an đòa phương biết. Nếu cuộc
gọi thứ hai thành công thì sẽ phát câu thông báo:”Hiện nay tại số nhà A,
đường B, phường C,quận D đang có kẻ trộm. Xin mời các đồng chí tới bắt
gấp”. Sau khi phát thông báo xong hệ thống này sẽ tắt tải giả để tắt thuê bao,
kết thúc cuộc gọi báo động. Sau khi kết thúc việc gọi báo động ta phải reset
lại mạch báo trộm bằng một nút reset để cho mạch trở lại vò trí ban đầu.


Chinh sua boi:
Khi muốn cài đặt số điện thoại để báo động, ta có thể ở xa hệ thống cũng
có thể cài đặt được và cũng có thể ở tại chỗ để cài số điện thoại. Nếu muốn

cài số điện thoại cần báo động vào hệ thống ta chỉ việc quay số điện thoại về
hệ thống mình muốn cài đặt. Sau đó bấm mã passwords của hệ thống để xâm
nhập vào hệ thống, tiếp theo sau là bấm lệnh để cài số điện thoại vào. Mã
lệnh để cài đặt số diện thoại là 21. Sau khi bấm mã 21 thỉ hệthống sẽ cho ta
cài đãt số điện thoại báo động thứ nhất cho báo động cháy, sau khi cài đặt
xong số điện thoại thứ nhất muốn báo động cho báo động cháy thì người cài
đặït bấm phím “ * ” để kết thúc số điện thoại thứ nhất . Nếu muốn kết thúc
việc nạp số điện thoại luôn thì bấm tiếp phím “ # “ thì hệ thống sẽ cho kết
thúc việc nạp số điện thoại. Nếu người điều khiển muốn cho nạp tiếp số điện
thoại thứ 2 thì sau khi bấm phím “ * “ thì bấm tiếp số điện thoại thứ 2 muốn
cài đặt. Sau khi bấm xong số điện thoại thứ 2 muốn cài đặt thì bấm phím “ * “
để kết thúc việc nạp số điện thoại thứ 2 và bắt đầu cho số điện thoại thứ 3.
Nếu muốn cài đặt số điện thoại thứ 3 thì bấm tiếp số điện thoại thứ 3 muốn
cài đặt vào. Sau đó bấm phím “ * “ để kết thúc số điện thoại thứ 3 và bắt đầu
cho việc nạp số điện thoại thứ 4. Nếu muốn nạp số điện thoại thứ 4 thì bấm
số điện thoại thứ 4 vào và bấm phím “ * “ để kết thúc việc việc nạp số điện
thoại thứ 4 cũng là số điện thoại để báo động cuối cùng trong hệ thống báo
động này. Để kết thúc việc nạp số điện thoại thì ta bấm tiếp phím “ # “ để
thoát khỏi chương trình nạp số điện thoại.
II . TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
1. KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG:
1.1 Sơ đồ nguyên lý :
5V
TIP
R2

C1
-

+

R1

Dz
RING

C2

C3

Hình 6: Mạch cảm biến chuông
1.2 Nguyên lý hoạt động:
Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao. Tín hiệu chuông có các
thông số 75Vrms ÷ 90 Vrms, f = 25 Hz, 3 giây có 4 giây không. Tín hiệu này qua
tụ C1, tụ C1 có nhiệm vụ ngăn dòng DC chỉ cho tín hiệu chuông đi qua. Đồng
thời, C1 tạo ra sụt áp AC làm giảm biên độ tín hiệu chuông. Sau đó tín hiệu
chuông qua cầu diode để chỉnh lưu toàn kỳ. Mục đích của cầu diode không
những là tạo ngõ ra của cầu diode tín hiệu điện áp có cực tính nhất đònh mà

P3.3-INT1


Chinh sua boi:
còn tăng đôi tần số gợn sóng, nhấp nhô của tín hiệu,như vậy tần số gợn sóng
sau khi qua cầu diode là 50Hz. Khi tần số lớn hơn thì việc triệt tiêu độ nhấp
nhô của tín hiệu dễ hơn. Tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhô này. Tín hiệu đi qua
diode zener qua R1 phân cực thuận cho diode optron. Dz có tác dụng chống
nhiễu, nếu nhiễu có mức điện áp nhỏ hơn điện áp ngưỡng Vz thì D z không
dẫn, không cấp dòng cho diode phát quang của optron.
Khi diode optron phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B
của transistor có cực C được nối điện trở lên nguồn +5V thông qua điện trở

R2 phân cực cho transistor. Khi có tín hiệu chuông transistor dẫn bảo hòa tạo
ngõ ra tại cực C mức logic thấp. Khi không có tín hiệu chuông transistor ngưng
dẫn tạo mức logic cao ở cực C. Mức logic này được khuếch đại bởi IC 74244
và đưa vào chân ngắt ngoài của vi điều khiển (P3.3 – INT1)
Tóm lại khi có tín hiệu chuông, mạch này cho ra là mức logic 0, khi không
có tín hiệu chuông thì mạch này cho ra là mức logic 1. Ngoài ra khi thông
thoại, các tín hiệu thoại khác có biên độ nhỏ nên không đủ tác động đến
mạch, như vậy mạch sẽ không ảnh hưởng đến các tín hiệu khác ngoại trừ tín
hiệu chuông. Chú ý, optron dùng để cách ly điện áp của tín hiệu chuông,
chuyển đổi chúng thành mức logic phù hợp cho các IC số.
1.3 Thiết kế và tính toán:
Tín hiệu chuông của tổng đài cấp cho thuê bao có điện áp hiệu dụng
khoảng 75Vrms đến 90Vrms, tần số 25HZ
Chọn dòng qua Optron là IOptron = 4mA, sụt áp trên led Optron khoảng
1,1V.
Chọn C1 là tụ không cực tính có thông số C1 =0,47 µF/250V
tần số của tín hiệu chuông, tụ C1 có trở kháng:
Như vậy, điện áp trên tụ C1 là : V(C1) = IC1Iopto =13,6K.4mA =54,4V
Chọn điện áp tín hiệu chuông là : 75Vrms
Điện áp qua diode cầu là : Vdiode cầu = 75 – VC1 –VD =
= 75 – 54,4 – 1,1 = 19,5V
Chọn diode Zener có : VZ = 15V
Tính điện trở R1 :

R1 =

Vdiode cầu - V2 − VLedopto
I opto

=

19,5 − 15 − 11
= 850Ω
4mA

Chọn R1 = 1K
Tụ C2 , C3 là tụ lọc cầu diode, chọn C2 = C3 = 10µF/50V
Chú ý : Điện áp chòu đựng của C1 phải chọn sao cho lớn hơn 2 lần điện áp
2 ≈ 250V
của tín hiệu chuôVC
ng,>tứ2.90
c


Chinh sua boi:
Chọn cầu diode có dòng chòu đựng 1A
Tính R2 :
Ta chọn optron là N35 có các thông số
-

IF = 10mA (dòng điện qua diode bên trong optron coupler)

-

VCEO = 30V

-

Hệ số truyền đạt 100%.

-

Mạch điện ngõ ra dùng transistor

-

Hiệu điện thế cách điện VDC = 3350V

-

Điện thế của diode bên trong optron là 1,5V tại IF = 10mA

-

VCE = 0,3V tại ngõ ra là IC=5mA

Thông số được chọn để tính toán R2 : IC = 2mA. Dòng colector
5V − 0,3V
= 2,35 KΩ
Giá trò của R2 là R2 =
2mA
 Chọn R2 = 2,2KΩ
 Các thông số mạch đã được tính toán :
C1 = 0,47 µF/250V,
C2 = C3 = 10µF/50V,
R1 = 1K, R2 = 2.2k
Diode zener có Vz = 15V.
2. KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO:
2.1 Sơ đồ nguyên lý:
TIP

C5
-

+

K1

R6

R18

RING

C4

R5

+5V
Q1

+5V

R4

III

10uF

P1.4

R3

Hình 7: Khối kết nối thuê bao


Chinh sua boi:

2.1 Nguyên lý hoạt động:
Diode cầu được mắc song song vào 2 đường dây điện thoại. Trên
đường dây này không những có tín hiệu âm thoại AC mà còn có hiệu điện thế
DC, do đó diode cầu này không có chức năng chỉnh lưu mà có tác dụng chống
đảo cực. Khi khóa K1 đóng xuất hiện dòng chảy qua diode cầu, nhưng chỉ có 2
diode được phân cực thuận nên dẫn. Còn 2 diode kia bò phân cực nghòch nên
không dẫn và chỉ dẫn khi tổng đài có cấp dòng điện đảo cực (phục vụ cho việc
tính cước điện thoại) hay mắc lộn dây Tip và Ring.
Khối tạo trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm Q 1, R5, C4 và R6
được mắc như hình vẽ tạo thành 1 nguồn dòng để lấy dòng đổ vào mạch giống
như của một thuê bao của bưu điện. Q1 có nhiệm vụ thay thế một thuê bao
trên lónh vực trở kháng. Điện trở DC của một máy điện thoại là ≤ 300Ω , điện
trở xoay chiều tại tần số f = 1 KHz là 700Ω ± 30%. Tổng trở vào của mạch
này phải phù hợp các thông số trên, tụ C4 nhằm lọc xoay chiều. Nên về mặt
xoay chiều Q1 xem như hở mạch. Tín hiệu AC không ảnh hưởng đến trở kháng
DC của mạch. Tụ C5 có nhiệm vụ cách ly DC chỉ cho tín hiệu âm tần đi qua,
tín hiệu âm tần này được tải qua biến áp suất âm. Cuộn sơ của biến áp này
được mắc làm tải của tầng khuếch đại công suất âm tần.
2.3 Thiết kế và tính toán:
Chọn Q1 là C2383 có các thông số
- PCmax = 900mW
- ICmax = 1A
- β = 60 ÷ 230

Dòng thông thoại của tổng đài cấp đến mạch có dòng từ 20mA ÷
100mA
Điện trở vòng qua mạch tác giả khoảng 150Ω ÷ 1500Ω.
Ta chọn :
- β = 60
- Dòng DC của tổng đài cấp : IDC = 20mA
- Chọn tổng trở DC của tải là 9V
- Điện áp do sụp áp của cầu diode là 1V
- Chọn VCE =6V
R6 =

9V − 1V − 6V
= 100Ω
20mA

⇒ Dòng IB =

I C I DC 20mA
=
=
= 0,333mA
β
β
60


Chinh sua boi:

9V − 1V − I DC .R6 9V − 1V − 20mA.100Ω
=

= 16,2 KΩ
IB
0,333mA
Chọn R5 = 180KΩ
R5 =

Tụ C4 triệt tiêu tín hiệu thoại được sao cho :
ZC4 << β.R6
1
< < β .R6
W .C 4
(1)
Với W = 2πf , f = 300Hz là tần số thấp nhất của tín hiệu thoại thay
vào (1) ta được :
C4 > >

1
1
=
= 0,09 µ F
2π f .β .R6 2.3,14.300.60.100

Chọn C4 = 10µF/50V
Tụ C5 có tác dụng ngăn DC, thông AC. Chọn C5 = 10µF/50V
 Các thông số mạch đã được tính toán sau:
Q1 là transistor C2383
R5 = 18K, R6 = 100 Ω
C4 = C5 = 10 µF/50V
3. KHỐI GIẢI MÃ THU VÀ PHÁT DTMF:
3.1 Sơ đồ nguyên lý :

C

Tip
Ring

C8

VCC
C11

R18
R19
R12

X-tal 3.58MH

IN+
IN-

GS
VREF

VDD
ST/GT

EST
IRQ

TONE

OSC1
OSC2
R/W

Q4
Q3
Q2
Q1

CS
VSS

Hình 8: MT8880

RSO

θ2

R20
R21

VC