NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP RÁP MẠCH BÁO TRỘM ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA INTERNET

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT


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

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

Đà Nẵng - 2009


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG:
Đất nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới. Một đất
nước phát triển không thể dựa vào một ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp

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

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

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

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

1.2. TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
1.2.1 Điều khiển thiết bị điện từ xa và báo trộm thông qua mạng điện
thoại có phản hồi bằng giọng nói.
1.2.1.1 Mục đích báo trộm qua mạng điện thoại:
Khi phát hiện trộm, mạch sẽ tự động gọi đến 3 số thuê bao. Nếu thuê bao nhấc
máy, mạch sẽ phát thông báo: "Có trộm, về ngay". Sau khoảng thời gian được lập trình
sẵn, mạch sẽ gọi đến thuê bao tiếp theo.
1.2.1.2 Mục đích báo trộm qua mạng Internet:
Khi phát hiện trộm, đồng thời với việc mạch tự động gọi điện thông báo, hệ
thống sẽ kích hoạt gửi email đến địa chỉ gmail đã được ấn định với nội dung email
"Nhà bạn có trộm! Về ngay!", với tiêu đề "Báo động!".
1.2.2 Mục đích điều khiển thiết bị:
Để điều khiển các thiết bị, đầu tiên người điều khiển phải gọi đến số máy điện
thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển được mắc
song song với dây điện thoại. Thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều
khiển. Sau một số hồi chuông nhất định đã được lập trình sẵn và có thể thay đổi được,
nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng tải giả để kết nối thuê
bao. Khi kết nối thuê bao, người điều khiển sẽ nghe câu thông báo:" Đây là hệ thống
báo trộm và điều khiển thiết bị bằng điện thoại. Xin mời nhấn phím *". Sau đó, người
điều khiển nhấn * thì sẽ nghe câu thông báo:" Xin mời nhập Password". Sau khi nhập
đúng Password, người điều khiển có thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển thiết bị.
Nếu nhập sai Password thì sẽ nghe câu thông báo: "Password sai", khi đó hệ
thống sẽ tắt tải giả thoát kết nối thuê bao.
Nếu nhập đúng Password, người điều khiển sẽ nghe câu thông báo về trạng thái

các thiết bị hiện tại (ví dụ: "Đèn phòng khách mở, Đèn phòng ngủ tắt, Đèn ngoài trời
mở"). Sau đó nghe câu " Xin mời nhập mã thiết bị". Muốn điều khiển thiết bị nào,
người điều khiển nhập vào mã thiết bị đó. Ví dụ, muốn điều khiển Đèn phòng khách,
nhấn phím 1. Tiếp theo nhấn phím 0 nếu muốn Đèn phòng khách mở, hoặc nhấn phím
1 nếu muốn Đèn phòng khách tắt. Tương tự với Đèn phòng ngủ, Đèn ngoài trời. Nhấn
số 2 để chọn Đèn phòng ngủ, ấn 0 để mở Đèn phòng ngủ, hoặc ấn 1 để tắt Đèn phòng

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

ngủ. Ở đây, ta điều khiển 3 thiết bị. Muốn bật cả 3 thiết bị, ta chỉ cần nhấn phím 4.
Muốn tắt cả 3 thiết bị, ta chỉ cần nhấn phím 5.
Sau khi điều khiển từng thiết bị hoặc tất cả các thiết bị như trên, người điều
khiển lại nghe câu thông báo về tình trạng các thiết bị sau khi đã điều khiển (ví dụ:
"Đèn phòng khách tắt, Đèn phòng ngủ mở, Đèn ngoài trời mở"). Sau đó, nếu người
điều khiển muốn chọn lại mã số để điều khiển lại các thiết bị thì ấn phím #, nếu muốn
thoát kết nối thuê bao thì ấn phím *.

1.2.3 Điều khiển hệ thống bằng máy tính:
Hệ thống này còn có thể được điều khiển bằng máy tính qua cổng COM bằng
giao thức RS232. Máy tính thông qua cổng COM sẽ làm 2 nhiệm vụ: thứ nhất sẽ
truyền dữ liệu để điều khiển các thiết bị đèn khi người điều khiển nhấn vào các Button
trên màn hình điều khiển (lúc đó Assembly sẽ nhận dữ liệu được máy tính truyền
xuống) ; thứ hai sẽ nhận các dữ liệu từ mạch truyền lên để nhận biết trạng thái các thiết

bị đèn là mở hay tắt (lúc đó Assembly sẽ truyền dữ liệu lên máy tính). Như vậy, thông
qua máy tính vừa điều khiển các thiết bị, vừa nhận biết được tình trạng các thiết bị.
Đồng thời nhận biết được tình trạng có trộm hay không, nếu có trộm sẽ tự động gửi
email đến địa chỉ gmail đã được lập trình sẵn.

1.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
1.3.1 - Phương án 1: Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát
đi tiếng nói từ máy tính:
Trong phương án này không sử dụng đến các bộ biến đổi A/D, D/A và không cần
mạch giao tiếp với RAM và ROM ngoài (vì bộ xử lý ở đây sử dụng họ vi điều khiển),
nên với phương pháp này thì mạch sẽ gọn hơn, dung lượng nhớ của âm thanh không bị
giới hạn, và ta có thể thay đổi âm thanh dễ dàng bằng máy tính. Với việc thiết kế mạch
này thì các câu thông báo dễ dàng thay đổi, mạch thi công ít khối, đỡ cồng kềnh.
Tuy nhiên, phương án này có nhược điểm là mạch chỉ hoạt động đúng yêu cầu
khi máy tính hoạt động. Nếu có trộm xảy ra vào ban đêm thì mạch điều khiển không
phát tiếng nói theo đúng yêu cầu.

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

1.3.2 - Phương án 2: Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát
đi tiếng nói từ IC thu, phát tiếng nói:
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng
công tắc riêng ở bên ngoài mà không cần thông qua điện thoại.

Trong phương án này dùng tiếng nói để phản hồi về người điều khiển. Sự phản
hồi và phát đi bằng tiếng nói này do khối trung tâm ra lệnh. Nội dung của tín hiệu phản
hồi và phát đi được lưu trữ bên trong IC chuyên dùng thu, phát âm thanh.
Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết
chính xác trạng thái các thiết bị thông qua tiếng nói. Hệ thống báo trộm và điều khiển
thiết bị hoạt động liên tục mà không cần sự hoạt động của máy tính để phát tiếng nói.

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

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

1.4. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH:
1.4.1. Sơ đồ khối của mạch:
KẾT NỐI

THUÊ BAO

CÔNG
TẤC BÊN
NGOÀI

TIP

KHỐI GIẢI
MÃ DTMF
RING

CẢM BIẾN
TÍN HIỆU
CHUÔNG

KHỐI GIAO
TIẾP MÁY TÍNH

KHUẾCH ĐẠI
ÂM THANH

ĐIỀU
KHIỂN
THIẾT BỊ

KHỐI
BÁO ĐỘNG

KHỐI

XỬ LÝ
TRUNG
TÂM
( VI
ĐIỀU
KHIỂN
89C51 )

CẢM BIẾN
BÁO TRỘM

KHỐI KẾT NỐI
INTERNET

KHỐI PHÁT
TIẾNG NÓI

1.4.2. Nhiệm vụ từng khối:
1.4.2.1 Khối cảm biến chuông:
Khối cảm biến chuông được mắc song song với hai đường dây Tip và Ring của
thuê bao. Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho máy điện thoại thuê bao, thì khối này
có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu chuông. Bình thường khi không có tín hiệu chuông thì
ngõ ra ở mức logic cao và khi có tín hiệu chuông thì ngõ ra có mức logic thấp.
Các tín hiệu khác như: tín hiệu thoại, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi chuông
không tác động đến khối này. Mặt khác, khối cảm biến chuông phải bảo đảm sự cách
ly về điện vì tín hiệu chuông có mức điện áp cao từ 75 Vrms - 90Vrms trong khi ngõ ra

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 6

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

của khối phải phù hợp với mức logic 0 là 0V và mức logic 1 là 5V .

1.4.2.2 Khối kết nối thuê bao:
Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao, thì khối cảm biến chuông nhận
biết được tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm. Khối xử lý trung tâm điều
khiển khối kết nối thuê bao, lúc này khối kết nối thuê bao có vai trò là đóng tải giả cho
thuê bao, để tổng đài cho thông thoại 2 thuê bao với nhau. Khi khối này tác động thì
điện trở vòng của thuê bao giảm xuống thấp tạo nên động tác như có người nhấc máy
để tổng đài cho thông thoại với nhau. Đồng thời khối này cũng phải bảo đảm được sự
truyền tín hiệu thoại từ thuê bao gửi đi hoặc nhận tín hiệu thoại từ phía thuê bao bên
kia gửi đến.

1.4.2.3 Khối nhận và giải mã DTMF:
Khi tổng đài cho thông thoại giữa hai thuê bao, nếu trên đường dây thuê bao có
xuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã chúng ra thành 4 bit
tương ứng. Tín hiệu tone có 2 dãy tần số : một dãy có tần số từ 697HZ đến 941 HZ,
còn dãy kia có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Cả 2 dãy tần số này đều nằm trong
dãy thông thoại. Khi một cặp tần số theo tiêu chuẩn DTMF xuất hiện cố định trên
đường dây thuê bao thì khối này có nhiệm vụ giải mã thành 4 bit tương ứng. Đồng thời
mức logic của chân điều khiển ngõ ra của khối này phải đưa ra một xung ở mức logic
cao để tác động đến khối xử lý trung tâm và 4 bit tương ứng đã giải mã được đưa đến
khối giải mã và hiển thị.

1.4.2.4 Khối phát tiếng nói:

Tiếng nói được lưu trữ bên trong IC ISD1420 khối này có nhiệm vụ báo cho
người điều khiển biết trạng thái của thiết bị và các bước thực hiện việc điều khiển thiết
bị cũng như việc báo trộm.

1.4.2.5 Khối khuếch đại âm thanh:
Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường dây thoại vì
vậy chúng được khuếch đại đủ lớn, một phần đưa ra loa, một phần tải trên đường dây
điện thoại để phản hồi về người điều khiển.

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

1.4.2.6 Khối điều khiển thiết bị:
Khi nhận được lệnh tắt/ mở của khối xử lý trung tâm thì khối điều khiển thiết bị
sẽ kết nối tải.

1.4.2.7 Khối giao tiếp máy tính:
Ngoài việc báo trộm và điều khiển qua điện thoại, hoạt động này có thể diễn ra
trên máy tính kết nối với mạch qua cổng COM. Trên máy tính, người điều khiển có thể
bật, tắt thiết bị theo ý muốn mà không cần gọi điện.

1.4.2.8 Khối kết nối Internet:
Đồng thời với việc báo trộm qua mạng điện thoại thì khối kết nối Internet giúp
thông báo tình trạng trộm bằng cách gửi mail đến địa chỉ email đã lập trình sẵn. Công

việc này được thực hiện ở giao diện chương trình giao tiếp máy tính: Visual Basic.

1.4.2.9 Khối cảm biến báo trộm:
Khối cảm biến báo trộm giúp phát hiện trộm đưa tín hiệu đến khối xử lý trung
tâm. Nhờ đó thực hiện các công việc tiếp theo: điện thoại báo cho chủ nhà và gửi
email tự động thông báo cho chủ nhà biết.

1.5. GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI :
Khi người điều khiển từ xa gọi số máy của điện thoại ở nơi cần điều khiển thì
tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận. Mạch điều
khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao. Lúc này, khối cảm biến
chuông phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống thấp. Sự thay
đổi mức logic này tác động vào bộ đếm tín hiệu chuông. Sau khi khối cảm biến tín
hiệu chuông nhận đủ số lần chuông đã được lập trình sẽ tác động vào khối kết nối thuê
bao. Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả vào đường dây điện thoại. Lúc này tổng đài
ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối thông thoại cho 2 thuê bao.
Khi đã thông thoại, người điều khiển nhấn đúng mã password thì hệ thống sẽ sẵn
sàng nhận lệnh điều khiển. Nếu nhấn sai mã password thì khối tạo âm hiệu sẽ phát ra
âm hiệu mã password bị sai. Sau khi người điều khiển bấm đúng mật mã, người điều
khiển sẽ bấm mã chọn thiết bị muốn điều khiển. Lúc này khối nhận và giải mã DTMF
sẽ giải mã số bấm thành mã nhị phân 4 bit gởi vào khối xử lý trung tâm. Khối xử lý

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1

nhận mã thiết bị, đọc cơ sở dữ liệu của thiết bị đó và điều khiển khối báo tiếng nói để
báo trạng thái hiện thời của thiết bị nhằm mục đích cho người điều khiển biết được
trạng thái của thiết bị. Khi biết được trạng thái của thiết bị người điều khiển sẽ nhấn
lệnh tắt – mở từng thiết bị. Việc nhận dạng phím nào bị nhấn được khối giải mã DTMF
quyết định.
Khi người điều khiển nhấn 1 phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây
điện thoại. Tần số này nằm trên dãy thông của tín hiệu thoại, một tần số cao và một tần
số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói. Khi giải mã DTMF và hiển thị
số được nhấn, 4 bit được giải mã đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lí.
Người điều khiển có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch sẽ tự
động ngắt kết nối thuê bao sau một khoảng thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao.
Khối giao tiếp máy tính ngoài nhiệm vụ truyền dữ liệu xuống mạch (điều khiển thiết
bị ở máy tính) và nhận dữ liệu từ mạch lên máy tính thì nó còn sử dụng giao diện giao tiếp
máy tính để thực hiện công việc kết nối Internet là gửi email tự động.

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA
TỔNG ĐÀI VÀ THUÊ BAO
2.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG:
Chương này cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng quan về những phương thức

hoạt động của tổng đài và các thuê bao.

2.2. GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA TỔNG ĐÀI:
2.2.1. Đặc tính và các thông số cơ bản của điện thoại:
Tổng đài được kết nối với các thuê bao qua 2 đường TIP và RING. Thông qua 2
đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được cấp bằng nguồn dòng từ
25mA đến 40mA (trung bình chọn 35mA) đến cho máy điện thoại.
 Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20KΩ.
 Tổng trở AC khi gác máy từ 4KΩ đến 10KΩ.
 Tổng trở DC khi nhấc máy nhỏ hơn từ 1KΩ (từ 0,2KΩ đến 0,6KΩ).
Bảng 2.1 - Các thông số và giới hạn của máy điện thoại:

Thông số
Dòng làm việc
Nguồn tổng đài
Điện trở vòng
Suy hao
Méo dạng
Dòng chuông
Thanh áp ống nối

Các giá trị mẫu
20 mA ÷ 80 mA
-48 V ÷ - 60 V
0 ÷ 1300 Ω
8 dB
Tổng cộng 50 dB
90 Vmrs/20 Hz
70 ÷ 90 dB

Giá trị sử dụng
20 mA ÷ 120 mA
- 67 V÷ -150 V
0 ÷ 1600Ω
17dB
75÷ 90 Vmrs/16 ÷
25 Hz
< 15dB

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

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

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

2.2.2.1. Tín hiệu mời quay số (dialtone): là tín hiệu sin tần số f = 425+25Hz,
biên độ 2V trên nền DC phát liên tục.

Hình 2.1 - Tín hiệu mời quay số

2.2.2.2. Tín hiệu quay số (dialtone): là tín hiệu sin tần số f = 425+25Hz, biên
độ 2V trên nền DC phát ngắt quãng 0,5 giây có 0,5 giây không.

0,5s

0,5s

Hình 2.2 - Tín hiệu quay số
2.2.2.3. Tín hiệu hồi âm chuông (ring-back tone): là tín hiệu sin tần số
f=425+25Hz, biên độ 2V trên nền DC 10V, phát ngắt quãng 2 giây có 4 giây không.

2s

4s

10V

Hình 2.3 - Tín hiệu hồi âm chuông

2.2.2.4. Tín hiệu chuông:

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

 Phương thức quay số DTMF và PULSE:
Khi có một phím được nhấn thì trên đường dây sẽ xuất hiện hai tần số khác
nhau thuộc nhóm tần số thấp và tần số cao.
Phương pháp tần ghép này chống nhiễu tốt hơn, ngoài ra dùng dạng tone DTMF
sẽ tăng được tốc độ cao gấp 10 lần so với việc quay số bằng PULSE.

 Phương pháp quay số PULSE: Tín hiệu quay số là chuỗi xung vuông, tần số
chuỗi dự án = 10Hz, số điện thoại bằng số xung ra, riêng số 0 sẽ là 10 xung, biên độ ở
mức cao là 48V, ở mức thấp là 10V, dạng sóng được cho ở hình dưới:

a

b

c

48v
10v
0v
Hình 2.4 - Phương pháp quay số PULSE
a : thời gian ở 10V.
b : thời gian làm việc (thời gian ở 48V).
c : thời gian giữa hai lần quay số trong một cuộc gọi.
Số xung trên 1 giây là 10 ÷ 20 pulse/giây.

 Quay số bằng Tone (Tone – Dailing): Máy điện thoại phát ra cùng lúc hai tín
hiệu với tần số dao động khác nhau tương ứng với số muốn quay.
(DTMF: Dual Tone Multi Frequence) theo bảng sau:
Bảng 2.2 - Bảng phân loại tần số TONE

Phím soá

Nhoùm fthaáp

1

697Hz1,5%

2

697Hz1,5%

3

697Hz1,5%

4

770Hz1,5%

5

770Hz1,5%

SVTH: Hồ Thanh Hà

Nhoùm fcao
1209Hz1,5
%
1336Hz1,5

%
1447Hz1,5
%
1209Hz1,5
%
1336Hz1,5
%

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
6

770Hz1,5%

7

852Hz1,5%

8

852Hz1,5%

9

852Hz1,5%

*

941Hz1,5%

0

941Hz1,5%

#

941Hz1,5%

A

697Hz1,5%

B

770Hz1,5%

C

852Hz1,5%

D

941Hz1,5%

1447Hz1,5
%

1209Hz1,5
%
1336Hz1,5
%
1447Hz1,5
%
1029Hz1,5
%
1336Hz1,5
%
1447Hz1,5
%
1336Hz1,5
%
1663Hz1,5
%
1663Hz1,5
%
1663Hz1,5
%

 Kết nối thuê bao:
Tổng đài nhận được các số liệu sẽ xem xét:
Nếu các đường dây nối thông thoại đều bị bận thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu báo
bận.
Nếu đường dây nối thông thoại không bận thì thì tổng đài sẽ cấp cho người bị
gọi tín hiệu chuông và người gọi tín hiệu hồi chuông. Khi người được gọi nhấc máy,
tổng đài nhận biết trạng thái này, thì tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông để không làm
hư mạch thoại và thực hiện việc thông thoại. Tín hiệu trên đường dây đến máy điện
thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng với giá trị khoảng 300mV đỉnh – đỉnh. Tín

hiệu ra khỏi máy điện thoại chịu sự suy hao trên đường dây với mất mát công suất
trong khoảng 10dB đến 25dB. Giả sử suy hao là 20dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy điện
thoại có giá trị khoảng 3V đỉnh – đỉnh.

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

 Ngưng thoại:
Khi một trong hai thuê bao gác máy, thì tổng đài nhận biết trạng thái này, cắt
thông thoại cho cả 2 máy đồng thời cấp tín hiệu báo bận cho máy còn lại.
 Tín hiệu thoại:
Tín hiệu thoại trên đường dây là tín hiệu điện mang các thông tin có nguồn gốc
từ âm thanh trong quá trình trao đổi giữa 2 thuê bao. Trong đó, âm thanh được tạo ra
bởi các dao động cơ học, nó truyền trong môi trường dẫn âm.
Khi truyền đi trong mạng điện thoại là tín hiệu thường bị méo dạng do những
lý do: nhiễu, suy hao tín hiệu trên đường dây do bức xạ sóng trên đường dây với các
tần số khác nhau. Để đảm bảo tín hiệu thoại nghe rõ và trung thực, ngày nay trên mạng
điện thoại người ta sử dụng tín hiệu thoại có tần số từ 300 Hz ÷ 3400 Hz.

2.3. PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ THUÊ
BAO:
2.3.1. Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao:
Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy thông qua sự thay đổi tổng trở mạch
vòng của đường dây thuê bao. Bình thường khi thuê bao ở vị trí gác máy điện trở mạch

vòng là rất lớn. Khi thuê bao nhấc máy, điện trở mạch vòng thuê bao giảm xuống còn
khoảng từ 150Ω đến 1500Ω. Tổng đài có thể nhận biết sự thay đổi tổng trở mạch vòng
này (tức là thay đổi trạng thái của thuê bao) thông qua các bộ cảm biến trạng thái.
Tổng đài cấp âm hiệu mời quay số (DialTone) cho thuê bao. DialTone là tín hiệu mời
quay số hình sin có tần số 425 ± 25 Hz. Khi thuê bao nhận biết được tín hiệu
DialTone, người gọi sẽ hiểu là được phép quay số. Người gọi bắt đầu tiến hành gửi các
xung quay số thông qua việc quay số hoặc nhấn phím chọn số. Tổng đài nhận biết
được các số được quay nhờ vào các chuỗi xung quay số phát ra từ thuê bao gọi. Thực
chất các xung quay số là các trạng thái nhấc máy hoặc gác máy của thuê bao. Nếu các
đường kết nối thông thoại bị bận hoặc thuê bao được gọi bị bận thì tổng đài sẽ phát tín
hiệu báo bận cho thuê bao. Âm hiệu này có tần số f = 425 ± 25 Hz ngắt nhịp 0,5 giây
có 0,5 giây không. Tổng đài nhận biết các thuê bao gọi đến và nhận xét:
Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nội đài.

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

Nếu số đầu là số qui ước gọi ra thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi liên đài
qua trung kế và gửi toàn bộ phần định vị số quay sang tổng đài đối phương để giải mã.
Nếu số đầu là mã gợi có chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các chức
năng đó theo yêu cầu của thuê bao. Thông thường, đối với tổng đài nội bộ có dung
lượng nhỏ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều chức năng đặc biệt làm cho phương
thức phục vụ thuê bao thêm phong phú, tiện lợi, đa dạng, hiệu quả cho người sử dụng
làm tăng khả năng khai thác và hiệu suất sử dụng tổng đài.

Nếu thuê bao được gọi rảnh, tổng đài sẽ cấp tín hiệu chuông cho thuê bao với
điện áp 90Vrms (AC), f = 25Hz, chu kỳ 2 giây có 4 giây không. Đồng thời, cấp âm
hiệu hồi chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi, âm hiệu này là tín hiệu sin f =
425±25 Hz cùng chu kỳ nhịp với tín hiệu chuông gởi cho thuê bao được gọi.
Khi thuê bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái máy này tiến
hành cắt dòng chuông thuê bao bị gọi kịp thời tránh hư hỏng đáng tiếc cho thuê bao.
Đồng thời, tiến hành cắt âm hiệu Ring Back Tone cho thuê bao gọi và tiến hành nối
thông thoại cho 2 thuê bao.
Tổng đài giải tỏa một số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho các
cuộc đàm thoại khác.
Khi hai thuê bao đang đàm thoại mà một thuê bao gác máy, tổng đài nhận biết
trạng thái gác máy này, cắt thông thoại cho cả hai bên, cấp tín hiệu bận (Busy Tone)
cho thuê bao còn lại, giải toả link để phục vụ cho các đàm thoại khác. Khi thuê bao
còn lại gác máy, tổng đài xác nhận trạng thái gác máy, cắt âm hiệu báo bận, kết thúc
chương trình phục vụ thuê bao.
Tất cả hoạt động nói trên của tổng đài điện tử đều được thực hiện một cách
hoàn toàn tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử, điện thoại viên có thể
theo dõi trực tiếp toàn bộ hoạt động của tổng đài ở mọi thời điểm nhờ vào các bộ hiển
thị, cảnh báo.

2.3.2. Vòng nội bộ:

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

Hình 2.5 - Đường Tip và Ring của vòng nội bộ
Vòng nội bộ của thuê bao là một đường hai dây cân bằng nối với đài cuối. Trở
kháng đặc tính khoảng 500 Ω đến 1000 Ω (thường là 600 Ω).
Một nguồn chung của đài cuối cung cấp nguồn 48V DC cho mỗi vòng thuê bao.
Hai dây dẫn được nối với Tip và Ring, thuật ngữ dùng để mô tả jack điện thoại.
Đường Ring có điện thế -48V đối với Tip. Tip được nối đất (chỉ nối với DC) ở đầu
cuối.
Khi thuê bao nhấc máy (off hook) làm đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo nên
một dòng điện xấp xỉ 20mADC chạy trong vòng thuê bao. Ở chế độ off hook, điện thế
rơi trên đường Tip và Ring khoảng từ 4V đến 9V ở thiết bị đầu cuối của thuê bao điện
thoại. Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của đường dây khi có sự thay
đổi nhỏ của dò...............................40
3.5. Giới thiệu về IC thu phát tiếng nói ISD1420.....................................................40
3.5.1. Mô tả chung........................................................................................................40
3.5.2. Chức năng. .........................................................................................................40
3.6. Giới thiệu IC LM324...........................................................................................41
3.6.1. Mô tả chung........................................................................................................41
3.6.2. Chức năng. .........................................................................................................41
3.7. Giới thiệu IC LM386...........................................................................................42
3.7.1. Mô tả chung........................................................................................................42
3.7.2. Chức năng..........................................................................................................42
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN PHẦN MẠCH..........................................43
4.1. Khối cảm biến chuông.........................................................................................43
4.2. Khối kết nối thuê bao..........................................................................................45
4.3. Khối giải mã DTMF............................................................................................48
4.4. Khối phát tiếng nói..............................................................................................49

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang iv


Đồ án tốt nghiệp

Mục lục

4.5. Khối khuếch đại âm thanh..................................................................................52
4.6. Khối điều khiển thiết bị.......................................................................................53
4.7. Khối cảm biến hồng ngoại...................................................................................54
4.8. Khối cảm biến tín hiệu đảo cực..........................................................................55
4.9. Mạch chuông báo động.......................................................................................56
4.10. Khối giao tiếp với máy tính...............................................................................57
4.11. Khối điều khiển trung tâm................................................................................58
CHƯƠNG 5: GIAO TIẾP MÁY TÍNH VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 89C51..................59
5.1. Ghép nối qua cổng nối tiếp.................................................................................59
5.1.1. Giới thiệu chung.................................................................................................59
5.1.2. Một số yêu cầu. ..................................................................................................59
5.1.3. Đầu nối trên máy tính PC...................................................................................60
5.1.4. Tốc độ truyền......................................................................................................62
5.2. Giao tiếp máy tính với Visual Basic...................................................................63
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN MỀM....................................................................70
6.1. Giới thiệu chung..................................................................................................70
6.2. Lưu đồ thuật toán ...............................................................................................70
6.2.1. Lưu đồ chương trình chính.................................................................................70
6.2.2. Lưu đồ chương trình con DIEU_KHIEN............................................................71
6.2.3. Lưu đồ chương trình con NHAN_TH_DTMF....................................................72
6.2.4. Lưu đồ chương trình con THOI_GIAN_CHO-NHAN.......................................73
6.2.5. Lưu đồ chương trình truyền dữ liệu lên máy tính...............................................74
6.2.6 Lưu đồ chương trình con ngắt khi có trộm..........................................................74

6.2.7 Lưu đồ chương trình con ngắt nhận dữ liệu từ máy tính......................................75
6.2.8 Lưu đồ chương trình con XUNG và SO0, SO1, SO2, SO3, SO4, SO5, SO6, SO7,
SO8, SO9 ....................................................................................................................76
CHƯƠNG 7: PHỤ LỤC.............................................................................................78
7.1 Mô hình nhà..........................................................................................................78
7.2 Mô hình mạch.......................................................................................................80
7.3 Chương trình giao tiếp với máy tính VB6.0.......................................................81
7.3.1. Form1................................................................................................................. 81
7.3.2. Form2................................................................................................................. 82
7.3.3. Form3................................................................................................................. 89
7.4 Chương trình vi điều khiển AT89C51.................................................................91

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang iv


Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Sinh viên thực hiện
Lớp
Khóa

: Nguyễn Uyên Thảo

: 05SK2
: 2005-2010

1. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU -THIẾT KẾ - LẮP RÁP
HỆ THỐNG BÁO TRỘM VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI - MẠNG INTERNET
VÀ GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH
2. NỘI DUNG CHÍNH:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài.
Chương 2: Giới thiệu phương thức hoạt động của tổng đài và thuê bao.
Chương 3: Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch.
Chương 4: Thiết kế tính toán phần mạch.
Chương 5: Giao tiếp máy vi tính với vi điều khiển 89C51.
Chương 6: Thiết kế phần mềm.
Phụ lục.
Kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài.
3. THỜI GIAN


Ngày nhận đồ án



Ngày hoàn thành đồ án :

:

05/9/2009.
05/01/2010.

Ngày........ tháng......năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

Ngày……tháng…..năm 2009
Giáo viên duyệt

Th.S Lâm Tăng Đức

Trưởng bộ môn

Th.S Lâm Tăng Đức

Sinh viên thực hiện

Hồ Thanh Hà


Đồ án tốt nghiệp

Phụ lục

PHỤ LỤC
Trong quá trình thực hiện đồ án, cuối cùng đồ án cũng đã hoàn thành tốt đẹp.
Mặc dù tài liệu tham khảo ít, lĩnh vực mà đề tài nghiên cứu lại nhiều và có nhiều vấn
đề nảy sinh trong quá trình thiết kế nhưng chúng em đã làm việc với tinh thần hăng
say và thật sự nhóm chúng em đã rất cố gắng đề hoàn thành đề tài và đạt được những
yêu cầu đặt ra. Đó là kết quả của một thời gian dài nỗ lực của nhóm chúng em cùng sự
quan tâm của thầy Lâm Tăng Đức nên đồ án đã hoàn thành đúng hạn nhưng chắc chắn

sẽ còn nhiều hạn chế do áp lực về thời gian. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến
của các thầy, cô.
Sau đây, em xin trình bày những kết quả đã đạt được. Ở đề tài này, chúng em
làm mô hình mạch và mô hình ngôi nhà sẽ được lắp ráp các thiết bị đèn để thêm phần
trực quan.

7.1. MÔ HÌNH NHÀ:

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 78


Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Hồ Thanh Hà

Phụ lục

Trang 79


Đồ án tốt nghiệp

Phụ lục

7.2. MÔ HÌNH MẠCH:

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 80


Đồ án tốt nghiệp

Phụ lục

7.3. CHƯƠNG TRÌNH GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH VB 6.0:
Ở đồ án này ta sẽ làm việc với nhiều Form, ta sẽ theo thứ tự từng Form với ý
nghĩa và chương trình của nó.

7.3.1. Form1:

Form 1 là form giới thiệu đề tài. Đây cũng là Form đăng nhập hệ thống. Người
điều khiển muốn điều khiển hệ thống gõ đúng "Tên đăng nhập" và đúng "Mật khẩu",
sau đó nhấn vào Button "ĐĂNG NHẬP" hoặc nhấn Enter.

* Chương trình Form1:
Private Sub Command1_Click()
If (Text1.Text = "totnghiep" And Text2.Text = "05sk") Or (Text1.Text =
"TOTNGHIEP" And Text2.Text = "05SK") Then
Form1.Hide
Form2.Show
Else
MsgBox "Ban da nhap sai Password!"
Text1.Text = ""

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 81

Đồ án tốt nghiệp

Phụ lục

Text2.Text = ""
Text1.SetFocus
End If
End Sub
Private Sub Text2_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If KeyAscii = 13 Then
If (Text1.Text = "totnghiep" And Text2.Text = "05sk") Or (Text1.Text =
"TOTNGHIEP" And Text2.Text = "05SK") Then
Form1.Hide
Form2.Show
Else
MsgBox "Ban da nhap sai Password!"
Text1.Text = ""
Text2.Text = ""
Text1.SetFocus
End If
End If
End Sub

7.3.2. Form 2:

SVTH: Hồ Thanh Hà

Trang 82