ĐỀ tài điều KHIỂN THIẾT bị TRONG NHÀ QUA ĐƯỜNG dây điện THOẠI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (693.48 KB, 104 trang )

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

MỤC LỤC
Trang
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................6
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN....................................................7
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ..................................................8
LỜI CẢM ƠN............................................................................................9
LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................10
PHẦN 1:GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.Giới Thiệu Đề Tài..................................................................................11
2.Nội Dụng Của Đề tài.............................................................................11
PHẦN 2 : NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 1: Phương Án Thực Hiện
1.1 Mục Đích Của Đề Tài........................................................................13
1.2 Phương Pháp Nghiên Cứu..................................................................13
1.3 Tính Năng Ưu Và Nhược Điểm.........................................................13
1.4 Ý Tưởng thiết Kế...............................................................................14
1. 5 Phương Án Thiết Kế Sơ Đồ Khối.....................................................14
1.5.1 Giải thích mối quan hệ giữa các khối..............................................16
1.5.1.1 Chức năng bộ phận điều khiển.....................................................16
1.5.1.2 Chức Năng Quay Số Tự Động.....................................................17
CHƯƠNG 2 : Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

2.1 Giới Thiệu Về IC Nhận DTMF MT8888..........................................19
2.1.1 Sơ đồ chân...........................................................19
2.2 Giới Thiệu IC Thu Phát Tiếng Nói ISD 2560....................................28
2.2.1 Giới thiệu IC ISD 2560.........................................28

2.2.2 Đặc tính kó thuật.................................................28
2.3 Giới Thiệu Bợ Vi Điều Khiển............................................................35
2.3.1 Lịch Sử Phát Triển Của Bợ Vi Điều Khiển.....................................35
2.3.2 Khảo Sát bợ Vi Điền Khiển 89C52.................................................36
2.3.3 Cấu Trúc Bên Trong Của 89C52.....................................................37
2.3.4 Chức Năng Các chân Vi Điều Khiển...............................................39
2.3.5 Tở Chức Bợ Nhớ............................................................................41
2.3.6 Các Thanh Ghi Chức Năng Đặc Biệt..............................................41
2.3.7 Bợ Nhớ Ngoài.................................................................................44
2.3.8 Lệnh RESET...................................................................................44
2.3.9 Hoạt Đợng Của Bợ Định Thời(Timer)............................................45
2.3.9.1 Giới thiệu......................................................................................45
2.3.9.2 Thanh Ghi Chế Đợ Timer(TMOD)..............................................45
2.3.9.3 Nguồn tạo xung nhòp.......................................................46
2.3.9.4 Bắt đầu dừng và điều khiển các timer....47
2.3.10 Hoạt Đợng Ngắt............................................................................47

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

2.3.11 Tập Lệnh Của 89C52....................................................................48
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
A. Mạch Điều Khiển

3.1.Sơ Đồ Nguyên Lí Và Nguyên Lí Hoạt Động.....................................53
3.1.1 Sơ Đồ Nguyên Lí............................................................................53
3.1.2 Nguyên Lí Hoạt Động Của Bộ Phận Điều Khiển..........................54
3.2 Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống......................................................56
3.2.1 Cảm Biến Chuông...........................................................................56
3.2.1.1 Sơ Đồ Nguyên Ly........................................................................56

3.2.1.2 Nguyên Ly Hoạt Động.................................................................56
3.2.1.3 Thiết Kế Và Tính Toán.................................................................57
3.2.2 Khối Tải Giả....................................................................................57
3.2.3 Khối Giải Mã Và Thu DTMF(MT8888).........................................59
3.2.3.1 Sơ Đồ Nguyên Ly........................................................................59
3.2.3.2 Nguyên Ly Hoạt Động.................................................................59
3.2.3.3 Thiết Kế Và Tính Toán.................................................................60
3.2.4 Khối Điều Khiển Thiết Bị...............................................................61
3.2.4.1 Sơ Đồ Nguyên Ly........................................................................61
3.2.4.2 Nguyên Ly Hoạt Động.................................................................61
3.2.4.3 Thiết Kế Và Tính Toán.................................................................61
3.2.5 Khối Phát Tiếng Nói........................................................................63

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

3.2.5.1 Sơ Đồ Nguyên Ly........................................................................63
3.2.5.2 Nguyên Ly Hoạt Động...................................................................6
3.2.6 Khối Xử Lí Trung Tâm Dùng Vi Điều Khiển 89C52......................64
3.2.6.1 Sơ Đồ Nguyên Ly........................................................................64
3.2.6.2 Nguyên Ly Hoạt Động.................................................................64
3.2.7 Khối Nguồn.....................................................................................66
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ PHẦN MIỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH

4.1Lưu Đồ Giải Thuật..............................................................................68
4.2 Chương Trình.....................................................................................72
PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

1.Tóm tắt nội dung đề tài.........................................................................97
2.Hướng phát triển đề tài..........................................................................97

3.Kết quả đạt được...................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................100

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại


............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm ……..

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại


............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm ……..

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên cho chúng em gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu, các quí
Thầy, Cô Trường CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG đã giúp đỡ chúng em rất
nhiều trong quá trình học tập. Trong những ngày thực hiện đề tài tốt nghiệp là cơ hội quí
báu để chúng em có thể vận dụng những kiến thức nền tảng được học tại trường cùng với
sự hướng dẫn nhiệt tình của quí Thầy cô và đặc biệt là Thầy Phạm Nguyễn Khánh Trình
đã tận tình chỉ dạy và tạo mọi điều kiện tốt nhất để giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài.
Tuy nhiên, do kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên tập luận văn
này sẽ không tránh khỏi sai sót, nên chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và sự
đóng góp y kiến của quy Thầy Cô,các anh chị và các bạn để tập luận văn này hoàn chỉnh
hơn.
Chúng em xin kính chúc Ban Gián Hiệu và quy Thầy, Cô giảng dạy tại Trường
CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG sức khỏe, thành đạt và ngày càng gặt hái được
nhiều thành công.

Trân trọng
Nguyễn Văn Nhật Trường
Nguyễn Quang Vinh

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới. Một đất
nước phát triển không thể dựa vào một ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp mà
cần phải có một ngành công nghiềp phát triển mạnh. Một nền công nghiềp phát triển
mạnh luôn đi đôi với các thiết bị máy móc tinh vi hơn, phức tạp hơn. Với nền công nghiệp
phát triển như thế, điều khiển từ xa đóng vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước.

Trong công nghiệp, tại các lò phản ứng, các nhà máy, hay tại những nơi có
mức độ nguy hiểm cao mà con người không thể tiếp cận để điều khiển được. Ta phải cần
đến bộ điều khiển từ xa để điều khiển. Trong công cuộc nghiên cứu vũ trụ, điều khiển từ
xa được sử dụng trong các phi thuyền không người lái, các tàu do thám không gian.
Điều khiển từ xa không những phục vụ cho công nghiệp, quân sự, hay nghiên cứu
khoa học, mà nó còn góp một phần không nhỏ vào phục vụ cho nhu cầu cuộc sống hằng
ngày của chúng ta.
Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hoá đất nước. Con người phải lao động
cật lực, luôn ở cơ quan, xí nghiệp, hay tại công trường. Nên ít có thời gian ở nhà. Vì vậy
điều khiển từ xa giúp chúng ta không cần phải về nhà mà cũng có thể điều đóng nhắc các
thiết bị, hoặc tự động báo cho ta biết khi ở nhà có sự cố.
Xuất phát từ những y tưởng và tình hình thực tế như ở trên, nhóm thực hiện chọn
đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại” cho đồ án
tốt nghiệp.
Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp điều khiển các
thiết bị 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 bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện
thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực
hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong
lệnh hay chưa.

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

PHẦN I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 11

1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
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 lĩnh 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 lĩnh vực điều khiển và báo động trong đời sống hằng
ngày của người dân. Sản phẩm có tên gọi “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua
đường dây điện thoại”.
2. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
-

Tính năng ưu và nhược điểm

-

Phương án thiết kế

- Thiết kế và thi công :
• Khối cảm biến chuông.
•

Khối kết nối thuê bao( Khối tải giả)

• Khối cảm biến phát hiện trộm.
• Khối thu-phát DTMF.
• Khối xử lí trung tâm.

• Khối công tắc bên ngoài.
• Khối tạo tiếng nói.
• Khối nguồn.
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.

Giới Thiệu Đề Tài

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

PHẦN II
NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

CHƯƠNG I
PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 13

1.1 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa
qua đường dây điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái, kết quả điều khiển thiết bị 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.
1.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện được đề tài, nhóm thực hiện cần phải xác định được phương pháp
nghiên cứu với trình tự nghiên cứu như sau:
-

Khảo sát IC MT8888, ISD 2560, vi điều khiển 89C52

-

Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài

-

Tính toán thiết kế phần cứng

-

Thiết kế phần mềm cho khối xử ly trung tâm

-

Thiết kế mạch xử ly tín hiệu phản hồi bằng tiếng nói.

1.3 TÍNH NĂNG ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM
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 lĩnh 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 trị sử

dụng cho các thiết bị.
Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây điện thoại. 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 , 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

Chương 1 Phương Án Thực Hiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 14

là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối
tượng được điều khiển là cố định.
Thực tế là 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, nhóm thực hiện đề tài : “Hệ thống điều khiển
thiết bị điện từ xa qua đường dây 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.
1.4 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 bị 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 bị, tự động quay số báo động khi có kẻ trộm đột nhập là 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.
Hệ thống này có 2 chức năng:
-Điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại
-Tự động quay số báo động khi có sự cố
1.5 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói

Chương 1 Phương Án Thực Hiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 15

Hình 1.1 Sơ đồ khối
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng
công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.
Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết
chính xác trạng thái các thiết bị 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 ly.

Chương 1 Phương Án Thực Hiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 16

1.5.1 Giải thích mối quan hệ giữa các khối
1.5.1.1 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 ly trung tâm.
Khối xử ly sẽ định thời gian đợi chuông. Sau một khoảng thời gian không ai nhấc máy tức
vẫn còn tín hiệu chuông thì khối xử ly 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 bị qua điện thoại. Mời nhập mật mã.”, 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 bị 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 bị 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 bị 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 định. Khi người
điều khiển nhấn phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây 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 thị số được nhấn, 4 bit được
giải mã được đưa vào khối xử ly trung tâm để xử ly.
Khi không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có phím ấn thì khối xử ly sẽ
ngưng kết nối thuê bao. Lúc này tổng đài sẽ giải tỏa thuê bao.
Chương 1 Phương Án Thực Hiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 17

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 định để giải tỏa thuê bao.
Khối công tắc bên ngoài để điều khiển khối công suất.
1.5.1.2 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 ly trung
tâm báo cho bộ xử ly trung tâm biết là có sự cố.
Bộ xử ly 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 nhị phân và được truyền
tới khối giải mã hiển thị và khối thu_phát DTMF để khối này biến đổi số nhị phân ra tầng
số để truyền đến máy được gọi.
Sau khi quay số xong nếu máy bị gọi được nhấc máy thì trạng thái nhấc máy sẽ
được bộ cảm biến nhận dạng tín hiệu nhấc máy và báo cho bộ xử ly trung tâm biết thuê
bao bên kia đã nhấc máy.
Ngay lập tức bộ xử ly trung tâm điều khiển khối xử ly tiếng nói để phát ra câu báo
động.

Chương 1 Phương Án Thực Hiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LINH KIỆN

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 19

2.1 IC THU - PHÁT DTMF MT8888:
2.1.1 Sơ đồ chân
1
2
3
4
5

IN +
IN G S
VR EF
G N D

6
7

O SC 1
O SC 2

8
9
10

TO N E

W R
C S

R S0
R D
IR Q /C P
D
D
D
D

0
1
2
3

EST
S T /G T
VC C

11
12
13
1
1
1
1

4
5

6
7

18
19
20

C M 8888

Hình 2.1 : sô ñoà chaân MT8888
Bảng 3: Bảng chức năng các chân IC MT8888
Chân
1
2
3
4

Tên
IN+
INGS
VREF

Chức năng
Chân vào không đảo của Opamp.
Chân vào đảo của Opamp.
Chọn độ lợi cho bộ khuếch đại Opamp.
Đầu ra điện áp tĩnh VDD/2 để cân bằng điện áp tĩnh

5
6

VSS
OSC1

đầu vào.
Điện áp âm cung cấp.
Đầu vào bộ dao động thạch anh.
Dao động thạch anh 3.579545 Mhz được nối giữa

7

OSC2

OSC1 và OSC2 tạo thành dao động dòng điện ở bên

TONE
WR\
CS\
RSO
RD\

trong vi mạch.
Ngõ ra Tone DTMF.
Chân để CPU điều khiển trực tiếp ghi Data.
Chip Select.
Chân chọn register.
Chân để CPU điều khiển trực tiếp đọc DATA.
Yêu cầu ngắt gởi tới MPU (chân cực máng hở). Khi

8

9
10
11
12

mode Call Progress (CP) chế độ ngắt interrupt cùng
được chọn, chân IRQ/CP sẽ đưa dạng sóng hình chữ
13

IRQ/CP

nhật đặc trưng cho tín hiệu đầu vào Opamp với điều

14 17 D0D3

kiện đầu vào này phải nằm trong dãy thông của bộ lọc.
Data bus.
(Early Steering Output). Cho ra mức logic 1 khi phát

Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại
18

EST

Trang 20

hiện 1 cặp Tone hợp lệ. Bất kỳ trạng thái nào không có

tín hiệu hợp lệ đều cho ra logic 0
(Steering Output/Guard Time Output) 2 chiều. Một
cặp điện áp lớn hơn VESt khi xuất hiện tại St làm cho

19

ST/GT

thiết bị ghi nhận cặp Tone và cập nhật bộ chốt ngõ ra.
Một điện áp nhỏ hơn VESt giải phóng thiết bị để thu
nhận cặp Tone mới. Ngõ ra GT làm nhiệm vụ reset
mạch định thời bên ngoài. Trạng thái của nó là hàm

20

VDD

ESt và điện áp tại chân St
Nguồn cung cấp dương

MT8888 là một IC thu phát DTMF trọn bộ kèm theo một bộ lọc thoại (Call
Progress Filter). Bộ thu DTMF dựa trên kỹ thuật chuẩn của IC MT8888, còn gọi là bộ
phát DTMF sử dụng phương pháp biến đổi D/A biến dung.
( Swiches Capacitor ) cho ra tín hiệu DTMF chính xác, ít nhiễu. Các bộ đếm bên
trong giúp hình thành chế độ Brust Mode nhờ vậy các cặp Tone xuất ra với thời hằng
chính xác. Bộ lọc Call Progress cho phép bộ vi xử ly phân tích các Tone trạng thái đường
dây. Bus chuẩn của nó kết hợp MPU và đặc biệt thích hơp họ 6800 của Motorola. IC
MT8888 có 5 thanh ghi bên trong, có thể chia làm 3 loại:
- Nhận phát data: 2 thanh ghi
- Thanh ghi trạng thái

- Nhận từ điều khiển: 2 thanh ghi
Mô tả chức năng:
IC phát Tone MT8888 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại)
và một bộ tạo DTMF sử dụng BUST COUNTER giúp cho việc tổng hợp, đóng ngắt Tone
được chính xác. Ngoài ra ta có thể chọn chế độ CALL PROGRESS để giúp phát hịên các
tần số nằm trong dãy thông thoại. Đó là các tín hiệu trạng thái đường dây.
Cấu hình ngõ vào
Thiết kế đầu vào của MT8888 cung cấp 1 bộ khuếch đại Opamp ngõ vào vi sai
cũng như 1 ngõ vào Vref để điều chỉnh thiên áp cho đầu vào tại VDD/2. Chân GS giúp
nối ngõ ra bộ khuếch đại với ngõ vào qua một điện trở ngoài để điều chỉnh độ lợi.
Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 21

Bộ thu
Hai bộ lọc băng thông bậc 6 giúp tách các Tone trong các nhóm Tone LOW và
HIGH. Đầu ra mỗi bộ lọc điện dung giúp nắn dạng tín hiệu trước khi qua bộ hạn biên.
Việc hạn biên được đảm nhiệm bởi bộ so sánh ( Comparator) có kèm theo bộ trễ để tránh
chọn lầm tín hiệu mức thấp không mong muốn. Đầu ra của bộ so sánh cho ta các dao
động có mức logic tại tần số DTMF thu được.
Tiếp theo phần lọc là bộ giải mã sử dụng kỹ thuật đếm số để kiểm tra tần số của
các tone thu được và đảm bảo chúng tương ứng với các tần số DTMF chuẩn. Một kỹ thuật
lấy trung bình phức giúp loại trừ các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi vẫn đảm
bảo một khoảng biến động cho tone thu do bị lệch. Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai
tone đúng thì đầu ra “ Early Steering” ( ESt) sẽ lên mức Active. Lúc không nhận được tín
hiệu tone thì ESt sẽ lên mức Inactive
Mạch steering

Hình 2.2: Mạch Steering
Trước khi thu nhận một cặp tone giải mã , bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của
tín hiệu có đúng không. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC mắc ngoài. Khi
ESt lên HIGH làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà ESt vẫn còn HIGH trong một thời
đoạn hợp lệ (tone) thì Vc tiến tới mức ngưỡng của Vtst của logic Steering để nhận một
cặp tone và chốt 4 bit mã tương ứng với nó vào thanh ghi Receiver Data Register. Lúc
này, đầu ra GT được kích hoạt và đẩy Vc lên tới VDD. Cuối cùng sau 1 thời gian delay
ngắn cho phép việc chốt data thực hiện xong thì cờ của mạch Steering lên HIGH báo hiệu
rằng cặp tone thu được đã được lưu vào thanh ghi. Ta có thể kiểm tra bít tương ứng trong
thanh ghi trạng thái. Nếu ta cho Mode Interrupt thì chân IRQ/CP sẽ xuống LOW khi cờ
này được kích hoạt.
Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 22

Dữ liệu thu được sẽ đi ra Databus (2 chiều) khi thanh ghi Receive Data được đọc.
Mạch Steering lại hoạt động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừng giữa 2
số được quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua tín hiệu quá ngắn không hợp lệ vừa không chấp
nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi là khoảng dừng giữa các số. Chức năng này,
cũng như khả năng chọn thời hằng steering bằng mạch ngoài cho phép người thiết kế điều
chỉnh hoạt động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của từng ứng dụng.
Bộ lọc thoại
Mode CALL PROGRESS khi được chọn thì cho phép kiểm tra các tone khác nhau
thể hiện trạng thái đường dây. Đầu vào của Call Progress và mode tone DTMF là chung
nhưng tone Call Progress chỉ có thể kiểm tra nếu ta chọn mode CP.DTMF tone nhưng lai
không thể nhận dạng được nếu ta chọn mode CP.

Các tần số đưa đến đầu vào ( IN+ và IN- ) nằm trong giới hạn băng thông chấp
nhận của bộ lọc ( 280 – 550 ) Hz để đưa qua bộ so sánh có độ lợi cao và đến chân
IRQ/CP. Dạng sóng ở đầu ra tạo bởi mạch trigger có thể phân tích bởi vi xử ly để xác định
tính chất của các tone trạng thái đường dây. Các tần số trong vùng loại bỏ sẽ không được
kiểm tra và như vậy sẽ không có tín hiệu nào ở chân IRQ/CP khi gặp các tần số này.
Bộ phát DTMF trong MT8888 có khả năng tạo tất cả 16 cặp tone DTMF chuẩn với
nhiễu tối thiểu và độ chính xác cao. Tất cả các tần số này đều lấy từ dao động thạch anh
3.579545 Mhz mắc ngoài. Dạng sóng sin của từng tone được tổng hợp bằng cách sử dụng
bộ phận chia hàng và cột tổng hợp được, và bộ biến đổi D/A biến dung. Các tone hàng và
cột được trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao. Để phát
một tín hiệu DTMF thì dữ liệu tương ứng với dạng mã ở bảng 4.13 sẽ phải được viết vào
thanh ghi Transmit data. Chú y rằng mã phát này tương ứng với mã nhận. các tone riêng
lẻ được phân thành 2 nhóm là : nhóm thấp và nhóm cao.
Như bảng sau, các số trong nhóm thấp là 697, 770, 852, 941 Hz. Theo tiêu chuẩn
thì tỷ số biên độ của nhóm cao với nhóm thấp là 2dB để tránh suy hao tần số cao trên
đường truyền
Bảng 4: Mã hoá các tín hiệu quay số DTMF
flow
697

fhigh
1209

Digit
1

D0
0

Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

D1
0

D2
0

D3
0

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại
697
697
770
770
770
852
852
852
941
941
941
697
770
852
941

1336
1447

1209
1336
1477
1209
1336
1477
1029
1336
1477
1663
1663
1663
1663

2
3
4
5
6
7
8
9
0
*
#
A
B
C
D

0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1

0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1

1

0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1

Trang 23

1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

1
0
1
0
1

Thời hằng của mỗi tone bao gồm 32 thời đoạn giống nhau. Thời hằng của một tone
đựơc điều khiển bằng cách thay đổi độ dài của các thời đoạn trên. Trong hoạt động ghi
vào thanh ghi Transmit Data thì 4 bit data trên bus được chốt và biến đổi thành 2 trong 8
mã để sử dụng cho mạch chia hàng cột. Mã này được sử dụng để quyết định thời đoạn tần
số của một tone.
Burst Mode
Một ứng dụng điện thoại bất kỳ đều đòi hỏi tín hiệu DTMF được tạo ra với một
thời hằng hoặc được quy định bởi ứng dụng đó hoặc bởi hệ thống chuyển mạch hiện có .
Thời hằng DTMF chuẩn có thể tạo được bằng cách sử dụng Burst Mode. Bộ phát có khả
năng tổng hợp các tone có khoảng tắt/mở trong thời gian định trước. Thời gian này là
51ms ± 1ms và là chuẩn cho bộ quay số tự động và tổng đài. Sau khi khoảng tắt/mở tone
đã được phát đi, 1 bit tương ứng sẽ được lập trong thanh ghi trạng thái để biểu thị rằng bộ
phát đã sẵn sàng cho data kế. Thời hằng 51ms ± 1ms đóng/mở tone có được khi ta chọn
mode DTMF.
Tuy nhiên khi CP mode ( Call Progress Mode) được chọn thì một thời hằng đóng
ngắt thứ 2 là 102 ms ± 2 ms sẽ được sử dụng. Khoảng thời hằng dài hơn này sẽ hữu ích
khi thời gian xuất hiện tone là 51 ms. Chú y rằng khi CP Mode và Burst Mode cùng được
chọn thì MT8888 chỉ hoạt động ở chế độ phát mà thôi. Trong một ứng dụng nào đó khi ta
Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Qua Đường Dây Điện Thoại

Trang 24

cần một khoảng thời gian đóng ngắt khác ( không theo chuẩn ) thì phải dùng vòng lặp
phần mềm hay một bộ định bên ngoài và tắt chế độ Burst Mode đi. IC MT8888 khi được
khởi động sẽ mặc nhiên chọn chế độ DTMF Mode và Burst Mode đồng thời.
Tạo Tone đơn (Single tone)
Chế độ tạo tone đơn được dùng khi ta chỉ muốn tạo một tone đơn nào đó trong
nhóm thấp hoặc nhóm cao. Chế độ này dùng để kiểm tra thiết bị DTMF và để tính toán
nhiễu, và được chọn thanh ghi Control Register B
Mạch Clock DTMF
Mạch clock được sử dụng kết hợp với tần số màu chuẩn tivi có tần số cộng hưởng
là 3.579545 Mhz. Một nhóm IC MT8888 có thể nối với nhau dùng chung một dao động
thạch anh.
Bộ giao tiếp với vi xử lý
MT8888 sử dụng một bộ giao tiếp vi xử ly cho phép điều khiển một cách chính xác
với chức năng thu và phát. Có tổng cộng 5 thanh ghi chia làm 3 loại : Thanh ghi dữ liệu
thu/phát, thanh ghi điều khiển thu/phát và thanh ghi trạng thái. Có 2 thanh ghi dữ liệu:
Thanh ghi Receive Data chứa mã xuất ra của cặp tone DTMF hợp lệ gần nhất và là
thanh ghi chỉ đọc. Data đưa vào thanh ghi Transmit Data sẽ qui định cặp tone nào được
phát đi, data chỉ có thể được vào thanh ghi này.
Điều khiển thu phát sóng tone được đảm nhận bởi 2 thanh ghi Control Rgister A và
Control Rgister B (CRA và CRB) có cùng một địa chỉ. Muốn ghi vào thanh ghi CRB thì
trước đó phải có set 1 bit tương ứng ở CRA. Chu kỳ ghi kế tiếp vào cùng một địa chỉ với
CRA sẽ cho phép truy cập tới CRB. Và chu kỳ ghi kế tiếp nữa sẽ trở lại CRA. Khi cấp
điện mạch điện Reset nội sẽ xoá các thanh ghi điều khiển. Tuy vậy, để ngăn ngừa thì
chương trình phần mềm nên có 1 dòng lệnh để kích khởi các thanh ghi này. Giả sử thanh
ghi phát rỗng sau khi reset, ta xem qua các bảng (3,4,5,và 6) để thấy rõ chi tiết về các
thanh ghi điều khiển. Chân IRQ/CP có thể được lập trình sao cho nó có thể cung cấp tín
hiệu yêu cầu ngắt sau khi nhận xung DTMF hợp lệ hay khi bộ phát đã sẵn sàng cho Data
kế tiếp ( chỉ trong Burst Mode). Chân IRQ/CP là ngõ ra cực máng hở và vì thế cần một
điện trở kéo lên.

Chương 2 Giới Thiệu Chung Về Linh Kiện

ĐỀ tài điều KHIỂN THIẾT bị TRONG NHÀ QUA ĐƯỜNG dây điện THOẠI

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về