thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại pstn

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
…..  …..

ĐỒ ÁN MÔN
THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI
Đề tài:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI PSTN

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG
LỚP: CĐ ĐTTT 12B


CÁC YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Các bản vẽ(A3,A4) có đúng mẫu ?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Các ý kiến khác
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. Điểm :

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20…
Giáo viên hướng dẫn

(GV ký tên và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC IC QUAN TRỌNG VÀ LINH KIỆN CÓ
TRONG MẠCH..............................................................................................10
1.Vi điều khiển PIC 16F877A.....................................................................10
1.1.Những đặc tính quan trọng của PIC..................................................10
1.2. Các thông số của PIC 16F877A.......................................................11
1.3.Các chân xuất nhập (I/O port)...........................................................12
1.4. Tổ chức nhớ chương trình................................................................15
2.IC thu DTMF MT8870.............................................................................17
3. Ic thu phát âm thanh ISD1706.................................................................21
4. IC ổn áp LM78xx....................................................................................26
5. Opto Pc817..............................................................................................27
6. Điện trở....................................................................................................28
7. Tụ điện.....................................................................................................30
8. Diode.......................................................................................................33
9. Transistor.................................................................................................37
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG................................................40
1. Phân loại thiết bị điều khiển từ xa theo đường truyền............................40
1.1.Điều khiển từ xa vô tuyến.................................................................40
1.2.Điều khiển từ xa hữu tuyến...............................................................40
2. Nội dung đề tài........................................................................................41
2.1.Mục đích báo động tự động...............................................................41
3.Phương án thiết kế....................................................................................41
3.1.Phương án 1: Sử dụng module điện thoại di động để nhận tín hiệu
điều khiển từ một điện thoại khác (cố định hoặc di động).....................41
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..........................................................42
3.3.Lựa chọn phương án thiết kế.............................................................43
4.Giới thiệu tổng quan về tổng đài điện thoại.............................................44
4.1. Định nghĩa về tổng đài.....................................................................44
4.3.Các âm hiệu.......................................................................................45


5. Trung kế...................................................................................................49
6.Giới thiệu tổng quan về máy điện thoại...................................................50
6.1. Giới thiệu..........................................................................................50
6.2. Chức năng của máy điện thoại.........................................................51
6.3. Nguyên lý thông tin điện thoại........................................................53
6.5. Kết nối thuê bao...............................................................................55
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG.............................................................57
1. Sơ đồ khối của hệ thống..........................................................................57
2. Nhiệm vụ của từng khối..........................................................................58
3. Liên hệ giữa các khối..............................................................................59
4. Thiết kế phần cứng cho toàn hệ thống.....................................................60
4.1. Khối cảm biến chuông......................................................................60
4.3. Khối phát tiếng nói ( Module ghi âm)..............................................62
4.4. Khối điều khiển thiết bị, đóng ngắt tải giả.......................................65
4.6. Khối xử lí trung tâm.........................................................................68
5. Thiết kế phần mềm..................................................................................69
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................75


LIỆT KÊ HÌNH
Hình 1.2. Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A...................................................16
Hình 1.4. Sơ đồ chân của ISD1706.................................................................23

Hình 1.5. Biểu đồ quá trình ghi âm thông báo................................................25
Hình 1.6. Biểu đồ quá trình phát thông báo....................................................25
Hình 1.7. Hình ảnh thực thế............................................................................26
Hình 1.8. Hình dạng thực tế............................................................................27
Hình 1.9. Sơ đồ chân và kích thước chân........................................................28
Hình 1.10. Kí hiệu và hình dạng thực tế của điện trở.....................................29
Hình 1.11.Cấu tạo của tụ điện.........................................................................30
.........................................................................................................................30
Hình 1.12. Tụ điện trong thực tế.....................................................................30
Hình 1.13. Cấu tạo diode.................................................................................32
Hình 1.14. Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn......................................32
Hình 1.15.Ký hiệu và hình dáng của Led........................................................34
1.16. Mạch chỉnh lưu toàn kì...........................................................................35
Hình 1.17.Cấu tạo của Transistor....................................................................35
Hình 1.18.Ký hiệu của Transistor....................................................................36
Hình 1.19.Transistor công xuất nhỏ và Transistor công xuất lớn....................36
Hình 2.1.Điện thoại di động Ericsson T28......................................................40
Hình 2.2. Main GSM Module Sim548 với vị trí 2 chân Tx và Rx..................40
Hình 2.3. Mô hình ý tưởng hệ thống điều khiển qua mạng điện thoại cố định
.........................................................................................................................41
Hình 2.4. Dạng sóng tín hiệu chuông..............................................................44
Hình 2.5. Dạng sóng tín hiệu mời quay số......................................................45
Hình 2.6. Dạng sóng tín hiệu báo bận.............................................................45
Hình 2.7. Dạng sóng tín hiệu hồi tiếp............................................................46
Hình 2.8. Dạng sóng tín hiệu đảo cực.............................................................47
Hình 2.9. Trung kế...........................................................................................47
Hình 2.10. Trung kế CO - line.........................................................................47


Hình 3.1. Sơ đồ khối chức năng của nạch điều khiển.....................................54

Hình 3.2. Khối cảm biến chuông.....................................................................57
Hinh 3.3. Khối kết nốt thuê bao......................................................................59
Hình 3.4. Module ghi âm ISD1706.................................................................60
Hình 3.5. Khối điều khiển thiết bị...................................................................63
Hình 3.6. Khối thu DTMF...............................................................................64
Hình 3.8. Lưu đồ chương trình chính..............................................................66
Hinh 3.9. Lưu đồ phím điều khiển..................................................................67


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta hiện đang trên đà phát triển và hội nhập với nền kinh tế thế giới.
Bên cạch các ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp… thì ngành công nghiệp
cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ và đóng góp rất nhiều cho nền kinh tế của đất
nước. Với sự phát triển của nền công nghiệp thì các thiết bị, máy móc cũng ngày
càng phát triển tinh vi hơn, hiện đại và phức tạp hơn và đặc biệt là không thể thiếu
được các thiết bịđiều khiển, giám sát từ xa để giúp cho việc hiện đại hóa, tự động
hóa các thiết bị máy móc này.
Trong công nghiệp, tại các lò phản ứng, các nhà máy hay ở những nơi có
mức độnguy hiểm cao mà con người không thể tiếp cận điều khiển được, chúng ta
sẽ phải cần đến các thiết bị điều khiển từ xa và giám sát các hoạt động hệ thống.
Trong công cuộc nghiên cứu vũ trụ, các thiết bị điều khiển từ xa cũng được sử
dụng trong các phi thuyền không người lái, các tàu do thám không gian, các thiết
bị tự hành...
Các thiết bị 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 số các thiết bị điều khiển từ xa
phục vụ cho mục đích dân dụng thì những thiết bị được điều khiển thông qua mạng
điện thoại công cộng PSTN hiện đang được sử dụng khá phổ biến vì tính thuận tiện
của nó cũng như nhờvào sự phát triển rộng khắp của mạng điện thoại này.

Chính vì những ứng dụng quan trọng của các thiết bị điều khiển từ xa
qua mạng
PSTN mà tôi đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống
giám sát, điều khiển thiết bị thông qua mạng điện thoại PSTN” để thực hiện đồ
án môn THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI.


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật CAO THẮNG chúng em
đã nhận được sự giảng dạy nhiệt tình và sự giúp đỡ tận tâm của quý thầy cô trong
khoa Điện Tử -Tin Học và nhất là bộ môn Điện Tử Truyền Thông.
Nhận thấy ở chúng em tuổi trẻ đầy nhiệt huyết, sự sáng tạo và cần cù nên
quý thầy cô không quản ngại giờ giấc xắp xếp công việc để dành thời gian và tâm
sức cũng như kinh nghiệm của mình để truyền đạt cho chúng em những kiến thức
mà chúng em còn đang mơ hồ thậm chí không biết gì.Nhờ đó chúng em biết được
những hạn chế của mình để khắc phục cũng như cố gắng hơn nữa.
Không chỉ có kiến thức về chuyên ngành mà quý thầy cô, với kinh nghiệm
sống của mình cũng đã truyền đạt cho chúng em kinh nghiệm sống mà chắc hẳn quý
thầy cô cũng đã đánh đổi phần nào mồ hôi và nước mắt để có được chúng em trân
trọng và sẽ cố gắng hoàn thiện bản thân để sống tốt mỗi ngày.
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa và bộ môn đã
tạo những điễu kiện tốt nhất để chúng em được học tập hầu chuẩn bị những kiến
thức cho công việc sau này khi tốt nghiệp.
Trong đề tài này chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy
NGUYỄN NGỌC TÙNGđã hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này kịp thời
hạn.
Tuy nhiên với năng lực và kiến thức còn hạn chế vì lý do chủ quan và khách
quan, mặc dù chúng em cũng đã cố gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi những
sai sót, mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để chúng em rút kinh nghiệm
và củng cố thêm kiến thức cho bản thân.

Sau cùng chúng em không biết nói gì hơn là gửi tới quý thầy cô lời cảm ơn
sâu sắc và lời chúc sức khỏe chân thành nhất.


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC IC QUAN TRỌNG VÀ
LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH.
1.Vi điều khiển PIC 16F877A
1.1.Những đặc tính quan trọng của PIC
Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng
chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau:
 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi
 Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte
 Các cổng Xuất/Nhập (I/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với
logic 0 và logic 1)
 8/16 Bit Timer
 Công nghệ Nanowatt
 Các chuẩn Giao Tiếp Ngoại Vi Nối Tiếp Đồng bộ/Không đồng bộ USART,

















AUSART, EUSARTs
Bộ chuyển đổi ADC Analog-to-digital converters, 10/12 bit
Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators)
Các module Capture/Compare/PWM
LCD
MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp I²C, SPI, và I²S
Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/xoá lên tới 1 triệu lần
Module Điều khiển động cơ, đọc encoder
Hỗ trợ giao tiếp USB
Hỗ trợ điều khiển Ethernet
Hỗ trợ giao tiếp CAN
Hỗ trợ giao tiếp LIN
Hỗ trợ giao tiếp IrDA
Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC16F639, và rfPIC)
KEELOQ Mã hoá và giải mã
DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)

1.2. Các thông số của PIC 16F877A
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit.
 Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 10

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
 Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns.
 Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ
dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte.
 Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.
 Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
o Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
o Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng
đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở
chế độ sleep.
o Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
 Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.
 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
o Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
o Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều
khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
 Các đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
 Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
o Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
o Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.
o Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được
chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)





thông qua 2 chân.

Watchdog Timer với bộ dao động trong.
Chức năng bảo mật mã chương trình.
Chế độ Sleep.
Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.

1.3.Các chân xuất nhập (I/O port)
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để
tương tác với thế giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá
trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng.
Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo
cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng
chân trong mỗi cổng có thể khác nhau.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 11


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giao
tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường,một số chân
xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các đặc tính
ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập
trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các
thanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó.
-

Dòng vào và dòng ra lớn (cấu trúc FET):
 25mA dòng vào cho mỗi chân.
 20mA dòng ra cho mỗi chân.

-

Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,

PORTC, PORTD và PORTE.
-

Cấu trúc và chức năng của từng cổng xuất nhập sẽ được đề cập cụ thể trong

phần sau.
a. Port A
-

PORTA(RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều” (bidirectional

pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được.
-

Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h).

Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là input, ta “set” bit điều
khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập
chức năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điều khiển tương
ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA.
-

Thao tác này hoàn toàn tương tự đối với các PORT và các thanh ghi điều

khiển tương ứng TRIS (đối với PORTA là TRISA, đối với

-

PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD là TRISD

vàđối với PORTE là TRISE).
-

Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm: PORTA (địa chỉ 05h) :

chứa giá trị các pin trong PORTA. TRISA (địa chỉ 85h): điều khiển xuất nhập.
CMCON (địa chỉ 9Ch): thanh ghi điều khiển bộ so sánh. CVRCON (địa chỉ

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 12


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp. ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh
ghi điều khiển bộ ADC.
b. Port B
PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trình
nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau.
PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn được tích
hợp chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương trình. Các thanh ghi
SFR liên quan đến PORTB bao gồm: PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị
các pin trong PORTB TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập
OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0.
c. Port C

-

PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là

TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộ
Timer1, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART.
-

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC: PORTC (địa chỉ 07h): chứa

giá trị các pin trong PORTC TRISC (địa chỉ 87h): điều khiển xuất nhập.
d. Port D
-

PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là

TRISD. PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel
Slave Port).
-

Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm: Thanh ghi PORTD: chứa giá

trị các pin trong PORTD.
+

Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập.

+

Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập PORTE và chuẩn giao tiếp

PSP.
e. Port E

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 13


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
-

PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là

TRISE. Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE còn là
các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
+

Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: PORTE : chứa giá trị

các chân trong PORTE. TRISE: điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số
cho chuẩn giao tiếp PSP.
ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 14


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

1.4. Tổ chức nhớ chương trình
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trìn
(Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).
a. Bộ nhớ chương trình
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển
PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ
nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và được phân
thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) .
Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng
chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh
sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1 word (14
bit).
Để mã hóa được địa chỉ của 8K word
bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình có
dung lượng 13 bit (PC<12:0>).
Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm
chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset
vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương
trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt
vector).
Bộ nhớ chương trình không bao

Hình 1.1. Bộ nhớ chương trình PIC16F877A

gồmbộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi
bộ đếm chương trình. Bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau.
b. Bộ nhớ dữ liệu
Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank. Đối
với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung lượng
128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Special Function

Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 15


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
(General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi
SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất
cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm
giảm bớt lệnh của chương trình.

Hình 1.2. Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 16


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
2.IC thu DTMF MT8870
a.Tổng quan MT8870
MT8770 là 1 linh kiện ISO-CMOS bao gồm các mạch lọc và giải mã cho sự
ghi nhận 1 cặp tone ( tần só chuẩn DTMF: Dual tone Multi Frequency) với đầu ra
ngã 4 bit nhị phân. Nó tích hợp cho cá ứng dụng ở các thiết bị điều khiển từ xa, hệ
thống điện thoại nhận số, tổng đài nội bộ PABX, hệ thống thẻ tín dụngmáy tính cá
nhân..
Hình …Sơ đò chân DTMF MT8870
 PIN 1(IN+): Non-Investing op-amp,ngõ vào không đảo

 PIN 2(IN-):Investing op-amp,ngõ vào đảo.
 PIN 3(GS): Gain Seclect giúp truy xuất ngõ ra của bộ khuếch đại vì sai đầu
cuối qua điện trở hồi tiếp.
 PIN 4(Vref): Reference Voltage(ngõ ra) thông thường bằng VDD/2
 PIN 5(INH) Inhibit (ngõ vào) khi chân này ở mức logic cao thì không nhận
dạng được kí tự A, B, C ở ngõ ra.
 PIN 6(PWDN); Power down(ngõ vào) tác động mức cao. Khi chân này tác
động và IC 8770 hoạt động.
 PIN 7(OSC 1): Clock ngõ vào MHz
 PIN 8(OSC 2):Clock ngõ ra.
 Nối chân 7 và 8 với thạch anh 3.58MHz để tạo thành một mạch dao động
nội.
 PIN 9(Vss): mass.
 PIN 10(TOE): Three Stage Output Enable(ngõ vào), ngõ ra Q1-Q4, hoạt
động khi tone ở mức cao.
 PIN 11-14: từ Q1-Q4 ngõ ra, khi TOE ở mức cao các chân nya cung cấp mã
tuong ứng với các cặp mã dò tìm được, khi TOE ở mức thấp dữ liệu ngõ ra ở
trạng thái trở kháng cao.
 PIN 15(STD): Delayed Steering( ngõ ra), ở mức cao khi gặp tần số tone đã
được ghi nhận và ngõ ra chốt thích hơp trở về mức thấp khi ST/GT nhỏ hơn
điện áp ngưỡng VTST.
 PIN 16(EST): Early Steering (ngõ ra), chân này len mức 1 khi có thuật toán
nhận được cập tone và trở về mức 0 khi mất tone.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 17


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

 PIN 17 (ST/GT): Steering Input/ Guard tone output( ngõ ra), khi điện áp Vc
lớn hơn VTST thì ST sẽ điều khiển cặp tone và chốt ngõ ra.
 PIN 18(VDD): điện áp cung cấp, thường là +5V
IC thu tone MT8870 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại) và
bộ tạo DTMF giúp cho việc đóng ngẳt tone được chính xác.
c.Chức năng
-Cấu hình ngõ vào
Thiết kế đàu thu của DTMF cung cấp bộ khuếch đại OPAMP ngõ vào vi sai
cũng như 1 ngõ vào VREF để điều chỉnh điện áp đầu vào cho VDD/2. Chân GS
giúp nối các ngoz ra khuếch đại vối ngõ vào qua 1 điện trở ngoại để điều chình.
-Dial tone filter
Khối này sẽ tách tone thành nhóm tần số thấp và nhóm tần số cao. Thực hiện
việc này nhờ 2 bộ lọc bậc 6. Một từ 697 Hz đến 941 Hz và một từ 1209Hz đến
1633Hz. Cả hai nhóm tin hiệu này được biến đổi thành xung vuông bởi bởi bộ dò
Zero Crossing.
-High groupfilter và low group filter
High group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số cao có băng thông từ 697Hz
đến 941Hz
Low group folter là bộ lọc tấn số thấp có băng thông từ 1209Hz đến 1633Hz
Ngoài ra, có bộ Zero crossing detectors có nhiệm vụ dò mức không để biến
đổi tín hiệu thành xung vuông
-Digital detetion argorethm
Khối này là bộ thuật toán dùng kỹ thuật số để xác định tấn số của các tone
đến và kiểm tra chúng tương ứng với tần số chuẩn DTMF. Nhờ giải thuật lấy trung
bình phức tạp(complex averaging) giúp loại trừ các tone giả tạo thành tiếng nói
trong khi vẫn đảm bảo một khoản tone đúng thì đầu ra EST(Early Steering) sẽ lên
mức active (tác động). Lúc không nhận được tín hiệu tone thì ngõ ra EST sẽowr
mức Inactive (không tác động)
- Mạch Steering

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 18


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
Trước khi thu nhận một cặp tone giải mã, bộ thu phát phải kiểm tra xem thời
hằng của tín hiệu có đúng không. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi bộ RC mắc
ngoài
Khi chân EST lên high làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà chân EST vẫn
còn high trong một thời gian hợp lệ thì Vc tiến mức ngưỡng VTST của logic Steering
để nhậnmột cặp tone. Điện thế V c chính là điẹn thế ngõ vào ST/GT, do đó ngõ vào
ST/GT có điện thế lớn hơn mức ngưỡng VTST, điều này làm cho cặp tone được ghi
nhận và 4 bit dữ liệu tương ứng được đưa vào ngõ ra của bộ chốt. Lúc đó chân EST
cùng chân ST/GT vẫn tiếp tục ở mức cao. Cuối cùng sau một thời gian trễ ngắn cho
phép việc chốt dữ liệu thực hiện xong thì chân STD của mạch Steering lên mức cao
báo hiện cập tone đã được ghi nhận.
Dữ liệu thu sẽ được đi ra hai chiều (data bus) khi mạch Steering được đọc.
Mạch Steering lại hoạt động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừng
giữa hai số quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua các tín hiệu quá ngắn không hợp lệ lại
vừa chấp nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi 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 ứng dụng.
-Điều chỉnh khả năng bảo vệ
Thời gian tối hiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính xác là:
Tpec=tDD+tGTP
tDD: từ khi có cặp tone ổn định cho tới khi chân EST lên mức cao, thời gian này là
thời gian dò được cặp tone cố định.
tGTP: thời gian bảo vệ đảm bảo cho sự có mặt của tone.
Tpec: thời gian tối thiếu cặp tone xuất hiện.

Thời gian tối thiểu của sự cuất hiện hai cặp tone là: tID =tDA + tGTA
tDA: thời gian dò mất cặp tone.
tGTA: thời gian bảo vệ cho việc xác định cặp tone mất.
tID: thời gian xuất hiện tối thiểu giữa hai cặp tone.
-Mạch clock DTMF

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 19


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
Mạch clock bên trong được sử dụng có tần số cộng hưởng là 3,579545 MHz. Một
nhóm IC MT8870 có thể nối với nhau dùng chung một dao động thạch anh.
flow
697
697
697
770
770
770
825
825
825
941
941
941
697
770
825

941

fhigh
1209
1336
1477
1209
1336
1447
1209
1336
1477
1209
1336
1447
1663
1663
1663
1663

NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9

0
*
#
A
B
C
D

D0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0

D1
0
0
0

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

Bảng 1: giải mã tần số

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 20

D2
0
1
1
0
0
1
1
0
0

1
1
0
0
1
1
0

D3
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

TOE
H
H
H

H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
3. Ic thu phát âm thanh ISD1706
a. Đặc tính chung của ISD1706
 Vi mạch này có thể Record/Playback (ghi âm/phát) tiếng nói một cách
dễ dàng.
 Chất lượng cao, tái tạo âm thanh, tiếng nói một cách tự nhiên.
 Quá trình thu phát có thể điều khiển bằng tay hay PC một cách dễ









dàng.
Thời gian lưu trữ tối đa được 60s.
Sô lần ghi/xóa có thểlà 100.000 lần.
Thông tin lưu trữ không cần nguồn nuôi.
Quá trình tìm địa chỉ tương đối dễ dàng.
Khi truy xuất địa chỉ cho các câu thông báo thì chỉ cần đặt địa chỉ đầu.
Có sẵn mạch AGC trong cấu trúc của IC.
Nguồn cung cấp sử dụng nguồn đơn 5VDC.
Mạch tạo xung clock có sẵn bên trong.

IC ISD1706 cho phép người sử dụng Record và Playback âm thanh chất
lượng cao chỉ trên một vi mạch đơn với thời lượng 60s cho các câu thông báo.
Các câu thông báo sau khi được ghi âm xong được lưu trữ vào các ô nhớ do
đó không cần nguồn nuôi liên tục.
Họ vi mạch ISD không cần dùng đến bộ chuyển đổi A/D và D/A…Tích hợp
bên trong cấu trúc của IC nó chứa tất cả các tính năng cần thiết cho công việc ghi
phát tiếng nói với chất lượng cao. Với cấu trúc bên trong có bộ khử nhiễu và tự
động điều chỉnh độ lợi (AGC) cho phép ghi được các âm thanh lớn hay nhỏ.
ISD1706 điều khiển loa trực tiếp qua các ngõ xuất vi sai.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 21


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

Hình 1.3.Sơ đồ cấu trúc bên trong IC ISD1706
b. Ở chế độ Record

Tín hiệu từ Micro được kết nối với đầu vào của mạch tiền khuếch đại, bộ tiền
khuếch đại này được điều chỉnh bằng mạch AGC (mạch tự động điều chỉnh độ lợi).
Mạch này sẽ tự động điều chình độ khuếch đại của tín hiệu theo mong muốn và lọc
nhiễu những tín hiệu không mong muốn. Tín hiệ sau đó được đưa qua bộ truyền,
ngõ vào của bộ truyền là ngõ ra của bộ lọc và gửi tín hiệu vào bộ nhớ.
Mạch định thời bên trong ISD đồng bộ với bộ nhớ Analog, đồng thời sinh ra
xung lấy mẫu. Tín hiện âm thanh được lấy mẫu xung ở tần số 8KHz và được lưu
trong ô nhớ như một mức điện áp.
c. Ở chế độ Playback
Tín hiệu được lấy từ bộ nhớ Analog và gửi đến ngõ xuất của bộ lọc.Trong lúc
phát thông báo các ô nhớ được lấy mẫu và gữi ra các ngõ xuất của bộ lọc thông qua
bộ truyền nhận Analog. Tín hiệu sau khi được lọc được gữi tới bộ dồn kênh Analog,
các tín hiệu được lưu trữ sẽ được chọn lọc, khuếch đại sau đó xuất ra loa.

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 22


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
d. Sơ đồ chân của ISD1706

Hình 1.4. Sơ đồ
chân của
ISD1706
VCCD
LED
RESET
MISO
MOSI

SCLK
SS
VSSA
Analn
MIC+
MICVSSP2
SPVCCP
SP+
VSSP1
AUD/AUX
AGC
VOL
ROSC
VCCA
FT
PLAY
REC
ERASE
FWD
RDY/INT
VSSD

Digital Power Supply: Nguồn cung cấp cho mạch
Ngõ ra led
Chân reset, xóa dữ liệu trong ô nhớ
Master In Slave Out: chân dữ liệu ra khi giao tiếp SPI
Master Out Slave In: chân dữ liệu vào khi giao tiếp SPI
Serial Clock: Xung clock cung cấp cho SPI
Slave Select: chân chọn slave của SPI
Analog Ground: chân mass

Ngõ vào tín hiện analog
Chân dương của micro
Chân âm của micro
Ground: chân mass
Chân âm của loa
Power Supply for PWM Speaker Driver: nguồn loa
Chân dương của loa
Ground: chân mass
Auxiliary Output: dòng hoặc áp ở đầu ra
Automatic Gain Control (AGC): điều chỉnh độ lợi của mạch
Volume: điều chỉnh 8 mức âm lượng
Oscillator Resistor: điện trở xác định tần số lấy mẫu.
Analog Power Supply: nguoòn cung cấp cho mạc analog
Feed-through: xuất các tín hiệu analog ở ngõ ra.
Playback: phát lại các thông báo đã ghi âm, vòng lập.
Record: bắt đầu ghi âm
Có thể xóa thông báo.
Forward: qua các thông báo tiếp theo
Trạng thái sẵn sàng hay gián đoạn
Digital Ground: chân mass
Bảng 2: Giải thích các chân chức năng

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 23


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

Hình 1.5. Biểu đồ quá trình ghi âm thông báo

Hình 1.6. Biểu đồ quá trình phát thông báo

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 24


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
4. IC ổn áp LM78xx
Là loại IC ổ áp nguồn dương, hai số XX biểu thị điện áp đầu ra của IC.
+ Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là giá trị điện áp đầu
ra nhứ 5V, 6V...
+ Họ 79xx là họ ổn địn điện áp đầu ra là âm. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như :
-5V,-6V
Sự kết hợp của hai con này sẽ tạo ra được bộ nguồn đối xứng.
+ 78xx gồm có 3 chân :
1 : Vin - Chân nguồn đầu vào
2 : GND - Chân nối đất
3 : Vo - chân nguồn đầu ra.

Hình 1.7. Hình ảnh thực thế
Ví dụ:





7805 điện áp đầu ra là +5V
7808 điện áp đầu ra là +8V

7812 điện áp đầu ra là +12V
7824 điện áp đầu ra là +24V

Đây là dòng cho điện áp ra tương ứng với dòng là 1A.Ngoài ra còn các seri khác
chịu được dòng
78xx +5V --> +24V.Dòng 1A

GVHD: NGUYỄN NGỌC TÙNG

Page 25