Đồ án tốt nghiệp: Điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh qua mạng điện thoại

Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
  

Tp.HCM ngày… tháng… năm 2010
Giáo viên hướng dẫn


PHAN DUY ANH
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
  

Tp.HCM ngày… tháng… năm 2010
Giáo viên phản biện

TÔ HOÀNG LỘC
  

Tp.HCM ngày… tháng… năm 2010
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Ngày nay, khi mà cả thế giới như đang nóng lên vì sự vận động, phát triển về
mọi mặt như kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật….v…v Trong đó, những ứng dụng
của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã và đang làm cho thế giới ngày càng thay đổi, văn
minh hơn và hiện đại hơn. Sự phát triển của Kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng lọat những
thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những
yếu tố rất cần thiết góp phần cho họat động của con người đạt hiệu quả cao.
Là một trong những sinh viên theo học ngành điện tử-viễn thông, bản thân cũng

có những mong ước được góp một phần công sức cho xã hội bằng những việc làm có ý
nghĩa thực tế. Từ những kiến thức đã được truyền đạt sau ba năm theo học tại trường
Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, hoà mình vào xu hướng chung của thời đại, cùng
sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, đề tài tốt nghiệp: “Điều khiển và
giám sát ngôi nhà thông minh qua mạng điện thoại” ra đời.
Đề tài là sự kết hợp giữa kiến thức và nhận thức công nghệ trong việc tạo ra
một sản phẩm có giá trị thực tiễn nên có rất nhiều yêu cầu được đặt ra cho sự hoàn
thiện. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài là một quá trình làm việc nghiêm túc và nỗ
lực của bản thân người thực hiện, cùng sự chỉ dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn;
song chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Người thực hiện đề tài
rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu cùng những phê bình, chỉ dẫn của
Thầy Cô và các bạn sinh viên.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang3


Sau ba năm học tại trường, giờ đây cuốn đồ án tốt nghiệp này được hoàn
thành tốt đẹp theo đúng thời gian quy định. Việc đạt được kết quả như trên không
chỉ là sự nỗ lực của bản thân mà còn có sự quan tâm, động viên, giúp đỡ từ gia
đình, bạn bè cùng sự chỉ dạy tận tình của giáo viên hướng dẫn, của quý thầy cô
trong trường.
Nhóm thực hiện đề tài xin gởi lời biết ơn chân thành đến những người thân,
đến quý Thầy Cô trong khoa Điện Tử- Tin Học, đặc biệt là giáo viên hướng dẫn
Thầy Phan Duy Anh, người đã dìu dắt trong suốt quá trình làm đồ án. Xin cám ơn
các bạn sinh viên trong khoa đã giúp đỡ tôi rất nhiều mặt như: phương tiện, sách
vở, ý kiến ……
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang4
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
MỤC LỤC


oOo
TRANG
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG 3
LỜI MỞ ĐẦU 4
LỜI CẢM ƠN 5
MỤC LỤC 6
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 8
1.1 Đặt vấn đề 8
1.2 Tầm quan trọng của đề tài 8
1.3 Giới hạn đề tài 8
1.4 Mục đích nghiên cứu 9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 10
2.1 Đối tượng nghiên cứu 10
2.2 Dàn ý, phương tiện và phương án thực hiện 10
2.3 Lập kế hoạch nghiên cứu 11
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI 12
3.1 Giới thiệu tổng quan về tổng đài điện thoại 12
Chức năng và phân loại của tổng đài 12
3.2 Giới thiệu tổng quan về máy điện thoại 17
Chức năng của máy điện thoại 17
3.3 Phương thức hoạt động giữa tổng đài và máy điện thoại 20
3.4 Lý thuyết về mạch khuếch đại 22
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU CÁC IC CÓ LIÊN QUAN 25
4.1 Giới thiệu về vi điều khiển PIC 16F877A 25
4.2 Khảo sát IC thu phát TONE MT8880 47
4.3 Giới thiệu IC thu phát tiếng nói ISD1420 55
4.4 Opto 4N35 60
4.5 IC 74HC574 61

4.6 IC 74LS47 63
4.7 IC 4051 64
4.8 IC 7805 65
CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 67
5.1 Sơ đồ hệ thống 67
5.2 Chức năng của từng khối 67
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG ĐỒ ÁN 68
6.1 Khối xử lý trung tâm 68
6.2 Khối phát DTMF 69
6.3 Khối phát thông báo 71
6.4 Khối kết nối thuê bao 73
6.5 Khối mạch khuếch đại 76
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang5
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
6.6 Khối cảm biến chuông 77
6.7 Khối cảm biến nhiệt 79
6.8 Khối hiển thị 80
6.9 Khối bàn phím 82
6.10 Khối nguồn 83
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN MỀM ĐỒ ÁN 85
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 85
MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH 85
CHƯƠNG 8: TÓM TẮT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 96
8.1 Tóm tắt đề tài 96
8.2 Hướng phát triển đề tài 96
PHỤ LỤC 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 97
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang6
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
CHƯƠNG 1 : DẪN NHẬP

1.1 Đặt vấn đề:
Như chúng ta đã thấy, trong thực tế hiện nay kỹ thuật Điện tử đang trở thành
một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không
ngừng từ các lĩnh vực trong các ngành hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động
điều khiển đặc biệt trong các thiết bị điện tử tự động đòi hỏi sự chính xác cao đã hỗ
trợ con người rất nhiều trong cuộc sống. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã mang
đến cho con người một cuộc sống tiện nghi văn minh và hiện đại.
Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật báo
động điện tử. Các thiết bị báo động điện tử như: hệ thống báo cháy, hệ thống báo nước
đầy, hệ thống báo quá tải trong thang máy, hệ thống báo trộm bằng chuông, hệ thống
đóng mở cửa sử dụng mật mã.…Các thiết bị này đã góp phần rất lớn trong việc bảo vệ
an toàn cho các dụng cụ và tài sản của người sử dụng. Nhưng một khuyết điểm nỗi bật
trong các phương pháp báo động nói trên là không thể truyền xa được.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trong cuộc sống đi cùng với cơ sở vật chất
hiện có, một phương pháp báo động từ xa ra đời có thể khắc phục được khuyết điểm
về khoảng cách và thể hiện được vai trò này chính là phương pháp báo động từ xa qua
mạng điện thoại. Phương pháp này giúp người sử dụng hệ thống có thể linh hoạt hơn
trong việc kiểm tra cũng như có những phương pháp giải quyết hợp lý từ một khoảng
cách không giới hạn tuỳ thuộc vào khả năng phủ kín của mạng lưới điện thoại có sẵn.
Từ những ý tưởng trên và nhìn thấy được nhu cầu thực tế, nhóm thực hiện đề
tài đã mạnh dạn thực thi ý tưởng thiết kế và thi công “Điều khiển và giám sát ngôi
nhà thông minh qua mạng điện thoại”.
1.2 Tầm quan trọng của đề tài:
Hình thành ý tưởng từ nhu cầu thực tế xã hội, nhưng để tạo ra được một sản
phẩm có giá trị ứng dụng cao thì đây chính là một điều kiện tốt nhất để người thực
hiện đề tài có thể tự kiểm chứng lại năng lực của mình trong suốt 6 học kì tích luỹ từ
sự tự lực của bản thân và từ trường lớp. Đòi hỏi người thực hiện đề tài phải nỗ lực
trong vấn đề hệ thống hoá lại toàn bộ các kiến thức liên quan và ứng dụng nó một cách
hiệu quả trong khi thực hiện đề tài.
Đề tài “Điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh qua mạng điện thoại”

hoàn thành sẽ góp phần vào việc ổn định an ninh xã hội, giảm thiểu thời gian và chi
phí cho việc bảo vệ các tài sản cá nhân, tập thể, các cơ quan, xí nghiệp…. Đồng thời
đây là một giải pháp phù hợp với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại ngày
nay, khi mà một người từ một vị trí bất kì nơi đâu đều có thể gián tiếp bảo vệ tài sản
của mình thông qua mạng điện thoại.
1.3 Giới hạn đề tài:
Trong giới hạn thời gian cho phép để hoàn thành đề tài này kết hợp với những
kiến thức tích luỹ được trong suốt khoá học không cho phép người thực hiện đề tài
thực hiện được hoàn chỉnh toàn bộ các yêu cầu tạo ra một sản phẩm ưu việt. Do đó
người thực hiện đề tài chỉ tập trung đi sâu nghiên cứu về :
Dùng vi điều khiển 16f877A để điều khiển quá trình phát hiện và báo cáo.
Dùng MT8880 chuyên dụng thu phát DTMF giao tiếp với vi điều khiển
Dùng ISD1420 phát tín hiệu báo trộm lên Line điện thoại
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang7
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
 Dùng ADC nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến nhiệt LM335
Dùng bàn phím 4x4 nhâp số mật mã mở cửa.
1.4 Mục đích nghiên cứu:
Mục đích của người thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu là: Trước tiên với
bản thân người thực hiện đề tài, đây chính là một cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại
kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên
cứu được với những vấn đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân
nhiều kiến thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống.
Sau khi tạo ra được sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng báo động cho những
nơi như: hệ thống các phòng ban trong cơ quan xí nghiệp, các khách sạn, nhà nghỉ,
hoặc các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng…
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang8
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN
2.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đề tài hướng tới một phương thức báo động từ xa có sự kết hợp của nhiều lĩnh
vực liên quan như: tổng đài điện thoại, vi mạch điện tử …Do đó, để tạo ra được một
sản phẩm hoàn thiện theo mục đích đặt ra của đề tài thì người thực hiện cần phải tập
trung nghiên cứu chủ yếu đến đối tượng: Vi mạch điện tư: là một đối tượng giữ vai trò
trung tâm trong việc liên kết và xử lý tín hiệu từ các đối tượng khác. Trong đề tài có 1
board mạch chính là: mạch giao tiếp giữa tín hiệu đầu vào với đường dây điện thoại.
Board này được thiết kế và thi công từ các linh kiện điện tử đã có sẵn ngoài thị trường
như: điện trở, tụ điện, các IC số,…v…v… với sự điều khiển trung tâm của pic vi điều
khiển lập trình 16f877A. Board này khi nhận tín hiệu báo trộm bàn phím sẽ điều khiển
quá trình phát DTMF. Khi nhận được tín hiệu đảo cực (tức có trạng thái nhấc máy) của
thuê bao nhận, vi xử lí sẽ điều khiển phát câu thông báo báo trộm được ghi sẵn trong
ISD1420.
Tổng đài điện thoại giữ vai trò quyết định đường truyền tín hiệu, mọi tín hiệu sẽ
được truyền trên đường dây điện thoại theo phương thức truyền quy ước của tổng đài
và sự cho phép của tổng đài.
2.2 Dàn ý, phương tiện và phương án thực hiện:
2.2.1 Dàn ý :
Từ những lập luận trên, nhóm thực hiện tiến hành xây dựng đồ án với những
nội dung dàn ý như sau:
 Phần viết báo cáo gồm các nội dung chính:
 Mô hình, sơ đồ khối và phương án thiết kế.
 Lý thuyết thiết kế.
 Thiết kế phần cứng.
 Thiết kế phần mềm.
 Tóm tắt – Kết luận – Đề nghị và hướng phát triển đề tài.
 Tài liệu tham khảo – Phụ lục (lưu đồ và chương trình phần mềm).
 Phần thi công mô hình và mạch điện gồm:
 Thi công tất cả các mạch điện trong đồ án.
2.2.2 Phương tiện và phương án thực hiện:
Nhóm thực hiện xây dựng phương án tiến hành công việc dựa trên những

phương tiện vật chất sẵn có (máy vi tính, các dụng cụ làm mạch điện) như sau:
 Giai đoạn 1:
Tìm hiểu về các hệ thống báo trộm, báo cháy, đóng mở cửa sử dụng mật mã, đo
và hiển thị ngôi nhà cục bộ rồi đưa ra mô hình dự kiến về thiết bị điều khiển và giám
sát ngôi nhà thông minh qua mạng điện thoại, từ đó lựa chọn ra kiểu mẫu phù hợp nhất
với khả năng để thực hiện. Sau đó, trình lên giáo viên hướng dẫn duyệt.
 Giai đoạn 2:
Sau khi đưa ra được mô hình dự kiến, được giáo viên hướng dẫn đồng ý, nhóm
tiến hành thực hiện từng phần của mô hình đó là :
1. Thiết kế, thi công mạch điện.
2. Viết chương trình và cho chạy thử nghiệm.
 Giai đoạn 3:
Thử nghiệm lại chương trình và viết báo cáo.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang9
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
 Giai đoạn 4:
Kiểm tra lại toàn bộ những gì đã làm được và báo cáo với thầy hướng dẫn về
những kết quả của đề tài.
2.3. Lập kế hoạch nghiên cứu:
Ngày nhận đề tài: 28/06/2010.
Ngày nộp đề tài: 26/07/2010.
Để hoàn thành đề tài đúng tiến độ, người thực hiện đề tài định sẵn kế
hoạch thực hiện theo từng giai đoạn trong toàn quỹ thời gian như sau:
 Tham khảo tài liệu: từ 28/06/2010 đến 02/07/2010.
 Thi công phần cứng: từ 03/07/2010 đến 10/07/2010.
 Thi công phần mềm: từ 11/07/2009 đến 25/07/2009.
 Chạy thử nghiêm và khắc phục sai xót: từ 25/07/2009 đến 27/07/2009.
 Làm báo cáo lý thuyết: từ 03/07/2009 đến 17/07/2009.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang10
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ
MẠNG ĐIỆN THOẠI
3.1. Giới thiệu tổng quan về tổng đài điện thoại:
3.1.1. Định nghĩa về tổng đài:
Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc
từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (Calling Side) đến thiết bị đầu cuối bị gọi (Called Side).
Hay nói cách khác: tổng đài là một hệ thống chuyển mạch có hệ thống kết nối
các cuộc liên lạc giữa các thuê bao với nhau, với số lượng thuê bao lớn hay nhỏ tùy
thuộc vào từng loại tổng đài, từng khu vực.
3.1.2. Chức năng của tổng đài:
Tổng đài điện thoại có các chức năng sau:
Nhận biết được khi thuê bao nào có nhu cầu xuất phát cuộc gọi.
Thông báo cho thuê bao biết minh sẵn sàng tiếp nhận các yêu cầu của thuê bao.
Nhận dạng thuê bao gọi: xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó được
nối với mạch điều khiển.
Tiếp nhận số được quay: khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu
nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyển số điện thoại của thuê bao bị gọi.
Kết nối cuộc gọi: khi các số quay được ghi lại, thuê bao bị gọi đã được xác
định, tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau
đó chọn một đường rỗi trong số đó. Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì
một đường gọi nội hạt được sử dụng.
Chuyển mạch thông tin điều khiển: khi được nối với tổng đài của thuê bao bị
gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi vối nhau các thông tin cần thiết
như số thuê bao bị gọi.
Kết nối trung chuyển: trong trường hợp tổng đài được nối đến tổng đài trung
chuyển, trên dây được nhấc lại để nối với trạm cuối và sau đó thông tin như số thuê
bao bị gọi được truyền đi.
Kết nối trạm cuối: khi trạm cuối được đánh giá là trạm nội hạt dựa trên số thuê
bao bị gọi được truyển đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi được
tiến hành. Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường

trung kế được chọn để kết nối các cuộc gọi.
Truyền tín hiệu chuông: để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuông được truyền và
chờ cho đến khi có trả lời từ thuê bao bị gọi. Khi trả lời, tín hiệu chuông bị ngắt và
trạng thái được chuyển thành trạng thái máy bận.
Tính cước: tổng đài chủ gọi xác định câu trả lới của thuê bao bị gọi và nếu cần
thiết bắt đầu tính toán giá trị cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi.
Truyền tín hiệu báo bận: khi tất cả các đường trung kế đều đã bị chiếm theo các
bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao
chụ gọi.
Hồi phục hệ thống: trạng thái này được xác định khi cuộc gọi kết thúc. Sau đó
tất cả các đường nối đều được giải phóng.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang11
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Giao tiếp được với những tổng đài khác để phối hợp điều khiển.
3.1.3. Phân loại tổng đài:
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tổng đài điện thoại ngày nay phù
hợp với yêu cầu phát triển của xã hội. Quá trình hình thành của tổng đài bao gồm các
loại tổng đài sau:
 Tổng đài công nhân:
Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dựa vào con người.
 Tổng đài cơ điện:
Bộ phận thao tác chuyển mạch là hệ thống cơ khí, được điều khiển bằng hệ
thống mạch từ. Gồm hai hệ thống chuyển mạch cơ khí cơ bản: chuyển mạch từng nấc
và chuyển mạch ngang dọc.
 Tổng đài điện tử:
Quá trình điều khiển kết nối hoàn toàn tự động, vì vậy người sử dụng cũng
không thể cung cấp cho tổng đài những yêu cầu của mình bằng lời nói được. Ngược
lại, tổng đài trả lời cho người sử dụng cũng không thể bằng lời nói. Do đó, cần qui
định một số thiết bị cũng như các tín hiệu để người sử dụng và tổng đài có thể làm việc
được với nhau.

* Phương thức chuyển mạch của tổng đài điện tử
Tổng đài điện tử có những phương thức chuyển mạch sau :
• Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM :Space Devision
Multiplexer)
• Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM :Timing Devision
Multiplexer) : có hai loại.
- Phương thức ghép kênh tương tự theo thời gian (Analog TDM) gồmcó:
+ Ghép kênh bằng phương thức truyền đạt cộng hưởng.
+ Ghép kênh PAM (PAM : Pulse Amplitude Modulation).
Trong kỹ thuật ghép kênh PCM người ta lại chia 2 loại : điều chế Delta và điều
chế PCM.
Ngoài ra, đối với tổng đài có dung lượng lớn và rất lớn (dung lượng lên đến cỡ
vài chục ngàn số) người ta phối hợp cả hai phương thức chuyển mạch SDM và TDM
thành T – S – T, T – S, S – T – S ….
Ưu điểm của phương thức kết hợp này là tận dụng tối đa số link trống và giảm
bớt số link trông không cần thiết, làm cho kết cấu của toàn tổng đài trở nên đơn giản
hơn. bởi vì, phương thức ghép kênh TDM luôn luôn tạo ra khả năng toàn thông, mà
thông thường đối với tổng đài có dung lượng lớn, việc dư link là không cần thiết.
Người ta đã tính ra thông thường chỉ có tối đa 10% các thuê bao có yêu cầu cùng 1
lúc, nên số link trống chỉ cần đạt 10% tổng số thuê bao là đủ.
• Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM :Frequence
Devision Multiplexer).
3.1.4 Các loại tổng đài điện tử hiện có:
Cùng với sự phát triễn của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên
thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm. Nó lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại
của tổng đài cơ điện. Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian
kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn. Dung lượng tổng đài tăng
lên đáng kể. Công tác sửa chữa bảo trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn. Chính vì
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang12
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh

vậy tổng đài điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và
tổng đài cơ điện trên thế giới.
Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau :
- Tổng đài cơ quan PABX: được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và
thường sử dụng trung kế CO-Line(central office).
- Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu dân cư
đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế.
- Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử
dụng tất cả các loại trung kế.
- Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tỗng đài nội hạt
ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước.
- Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này dùng để chọn
hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau,
có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang.
3.1.5. Các âm hiệu:
Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây và thường gọi đó là Tip và Ring.
Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thông qua hai dây Tip
và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48VDC, nhưng nó cũng có thể thấp đến 47 VDC
hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài.
Ngoài ra, để hoạt động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc
biệt đến điện thoại như tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận v.v Để tìm hiểu về các tín
hiệu điện thoại và ứng dụng của nó, nhóm thực hiện khảo sát một số tín hiệu sau:
Tín hiệu chuông (Ring Signal)
Hình 3.1: Dạng sóng tín hiệu chuông
Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuông đến để báo cho thuê
bao đó biết có người được gọi. Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều AC thường có tần
số 25Hz tuy nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín
hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 VRMS đến 130 VRMS thường là 90 VRMS. Tín hiệu
chuông được gửi đến theo dạng xung ngắt quãng tùy thuộc vào từng loại tổng đài
thường là 2 giây có và 4 giây không (như hình vẽ trên). Hoặc có thể thay đổi thời gian

tùy thuộc vào từng tổng đài.
Tín hiệu mời quay số (Dial Tone)
Đây là tín hiệu liên tục không phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác được sử
dụng trong hệ thống điện thoại. Khi thuê bao nhấc tổ hợp để xuất phát cuộc gọi sẽ nghe
âm hiệu mời quay số do tổng đài cấp cho thuê bao gọi, là tín hiệu hình sin có tần số liên
tục. . Tín hiệu mời quay số là tín hiệu sin tần, được tạo ra bởi hai âm thanh (Tone) có tần
số số 350Hz và 440Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC. Tín hiệu này có dạng sóng sau:
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang13
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Hình 3.2: Dạng sóng tín hiệu mời quay số
Tính hiệu báo bận (Busy Tone):
Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong
hai tín hiệu:
Tín hiệu mời gọi cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi.
Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận không thể thực hiện
cuộc gọi ngay lúc này. Thuê bao phải chờ đến khi nghe được tín hiệu mời gọi. Khi thuê
bao bị gọi đã nhấc máy trước khi thêu bao gọi cũng nghe được tín hiệu này.
Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có dạng xung được tổng hợp bởi hai âm
có tần số 480Hz và 620Hz. Tín hiệu này có chu kỳ 1s (0.5s có và 0.5s không).
Hình 3 – 3: Dạng sóng tín hiệu báo bận
Hình 3.3: Dạng sóng tín hiệu bận
Tín hiệu chuông hồi tiếp:
Khi người gọi gọi đến một thuê bao nhưng không biết đã gọi được hay chưa thì
thật là khó chịu . Người gọi không nghe một âm thanh nào cho đến khi thuê bao đó trả
lời. Để giải quyết vấn đề này tổng đài sẽ gửi một tín hiệu chuông hồi tiếp về cho thuê
bao gọi tương ứng với tiếng chuông ở thuê bao bị gọi. Tín hiệu chuông hồi tiếp này do
tổng đài cấp cho thuê bao bị gọi, được tổng hợp bởi hai âm có tần số 440Hz và 480Hz.
Tín hiệu này cũng có dạng xung như tín hiệu chuông gửi đến cho thuê bao bị gọi, là tín
hiệu hình sin có tần số khoảng 425 ± 25 Hz la hai tín hiệu ngắt quãng tương ứng nhịp
chuông, biên độ 2VRMS trên nền DC 10V, phát ngắt quãng 2s có 4s không.

Hình 3.4: Dạng sóng tín hiệu hồi tiếp
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang14
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Gọi sai số:
Nếu người gọi gọi nhầm một số mà nó không tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín
hiệu xung có chu kỳ 1Hz và có tần số 200Hz–400Hz. Hoặc đối với các hệ thống điện
thoại ngày nay bạn sẽ nhận được thông báo rằng bạn gọi sai số.
Tín hiệu đảo cực:
Hình 3.5: Dạng sóng tín hiệu đảo cực
* Tín hiệu đảo cực chính là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai thuê bao
bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đó hệ thống tính cước
của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi. Ở các
trạm công cộng có trang bị máy tính cước, khi cơ quan bưu điện sẽ cung cấp một tín
hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước.
3.1.6. Phương thức chuyển mạch của tổng đài điện tử:
Tổng đài điện tử có 3 phương thức chuyển mạch sau:
* Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM :
Space Devision Multiplexer)
* Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM :
Timing Devision Multiplexer) : có hai loại.
* Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM:
Frequence Devision Multiplexer).
3.1.7. Trung kế:
Trung kế là đường dây liên lạc giữa hai tổng đài
Hình 3.6: Trung kế
Các loại trung kế:
Trung kế CO-Line (Central Office Line):
Hình 3.7: Trung kế CO - Line

Kết nối hai dây cáp.
Sử dụng đường dây thuê bao của tổng đài khác làm trung kế của tổng đài mình.
Có chức năng như máy điện thoại (nhận khung quay)
Trung kế tự động 2 chiều E & M (Ear and Mouth Trunk):
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang15
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Hình 3.8: Trung kế hai chiều
Kết nối dây trên bốn dây Cable.
Hai dây để thu tín hiệu thoại.
Một dây để thu tín hiệu trao đổi.
Một dây để phát tín hiệu trao đổi.
3.2. Giới thiệu tổng quan về máy điện thoại:
3.2.1. Giới thiệu:
Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của hệ thống điện thoại, nó được lắp đặt tại
đơn vị thuê bao để 2 người ở xa liên lạc được với nhau. Hiện nay tuy có nhiều loại
khác nhau nhưng nói chung máy điện thoại vẫn có 3 phần chính:
Phần chuyển đổi mạch điện:
* Phần này gồm hệ thống lá mía tiếp điểm và có các cơ điện phụ có nhiệm vụ
đóng mở mạch điện khi có yêu cầu.
Phần thu phát tín hiệu gọi:
* Phần này gồm 2 phần chính: máy phát điện quay tay và chuông máy phát điện
có nhiệm vụ phát tín hiệu gọi lên đường dây và chuông có nhiệm vụ biến dòng tín
hiệu gọi thành tín hiệu gọi.
Phần thu phát thoại :
* Gồm ống nói và ống nghe, ống nói có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu âm thanh
thành tín hiệu điện và ống nghe ngược lại biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu âm
thanh. Cả 2 được lắp chung trong một bộ phận gọi là tổ hợp.
* Bất cứ loại máy điện thoại nào về nguyên lý cũng phải thoã mãn các yêu cầu
sau:
Khi máy điện thoại không làm việc phải ở trạng thái sẵn sàng tiếp nhận cuộc gọi.

Khi thu phát tín hiệu gọi bộ phận thu phát tín hiệu gọi phải tách rời đường dây
điện thoại, lúc đó trên đường dây chỉ còn tín hiệu gọi.
Khi thu phát tín hiệu đàm thoại bộ phận thu phát tín hiệu gọi lại tách ra khỏi đường
điện, lúc đó trên đường dây chỉ còn dòng tín hiệu thoại.
3.2.2. Chức năng của máy điện thoại:
- Bất cứ máy điện thoại nào cũng phải hoàn thành các chức năng sau:
- Báo hiệu cho người sử dụng điện thoại biết hệ thống tổng đài đã sẵn sàng hay chưa
sẵn sàng tiếp cuộc gọi. Chức năng này thể hiện ở chỗ phải báo hiệu cho người sử dụng
điện thoại bằng âm hiệu mời quay số hay âm hiệu báo bận.
- Phải gởi được mã số thuê bao bị gọi vào tổng đài. Điều này được thực hiện bằng cách
quay số hay nhấn phím.
- Chỉ dẫn cho người sử dụng biết tình trạng diễn biến kết nối bằng các âm hiệu hồi âm
chuông hay báo bận.
- Báo hiệu cho người sử dụng biết thuê bao đang bị gọi thường là bằng tiếng chuông.
- Chuyển đổi tiếng nói thành tín hiệu điện truyền đi đến đối phương và chuyển đổi tín
hiệu điện từ đối phương đến thành tiếng nói.
- Có khả năng báo cho tổng đài khi thuê bao nhấc máy.
- Chống tiếng gọi lại, tiếng keng, tiếng clic khi phát xung số.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang16
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
- Ngoài ra người ta còn chú ý đến tính năng tự động điều chỉnh mức âm thanh
nghe, nói. Tự động điều chỉnh nguồn nuôi, phối hợp trở kháng với đường dây.
Ngoài chức năng trên người ta còn chế tạo các máy điện thoại có khả năng sau:
- Gọi bằng số rút gọn.
- Nhớ số thuê bao đặc biệt.
- Gọi lại tự động: Khi gọi một thuê bao nào đó mà thuê bao này đang bận, ta có thể đặt
máy trong khi số thuê bao vừa được lưu trữ trong bộ nhớ máy điện thoại. Sau đó ta
nhấn một nút tương ứng, số điện thoại vừa gọi này được phát đi, hoặc sau thời gian
nào đó dù không nhấn nút gọi thì số điện thoại này cũng tự động phát đi, khi thuê bao
rảnh thì máy tự động reo chuông từ hai phía.

Tổng đài được nối với các thuê bao qua 2 đường truyền TIP và RING. Thông
qua 2 đường dây này thông tin từ tổng đài qua các thuê bao được cấp bằng nguồn dòng
từ 25 mA đến 40 mA đến cho máy điện thoại.
3.2.3. Các thông số liên quan:
Tổng trở DC khi gác máy lớn hơn từ 20 KΩ.
Tổng trở AC khi gác máy từ 4KΩ đến 10KΩ.
Tổng trở DC khi nhấc máy khoảng 300Ω.
Tổng trở AC khi nhấc máy khoảng 600Ω.
Các thông số giới hạn của mạch thuê bao cơ bản.
Bảng 3 - 1 : Bảng các thông số của mạch thuê bao điện thoại
Thông số Các giá trị mẫu Giá trị sử dụng
Dòng điện làm việc 20 – 80 mA 20 – 120 mA
Nguồn tổng đài 48 – 60 V 47 – 109 V
Điện trở vòng 0 – 1300 Ω 0 – 1600 Ω
Suy hao 8 dB 17 dB
Méo dạng Tổng cộng 50dB
Dòng chuông 90 VRMS / 20 Hz 75 – 90 VRMS / 16 – 25 Hz
Thanh áp ống nối 70 – 90 dB < 15 dB
Nguồn dòng điện thoại 25 – 40 mA 35 mA
Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy của thuê bao hay gác máy bằng cách sử
dụng nguồn một chiều 48VDC.
Khi gác máy tổng trở DC bằng 20KΩ rất lớn xem như hở mạch.
Khi nhấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ hơn 1KΩ và hai tổng đài nhận biết
trạng thái này thông qua dòng DC xuất hiện trên đường dây. Sau đó, tổng đài cấp tín
hiệu mời gọi lên đường dây đến thuê bao.
Dòng điện cấp chuông: Tổng đài cấp dòng chuông cho thuê bao bị gọi, dòng
chuông tổng đài cấp là dòng điện xoay chiều hình sin hoặc xung có tần số f = 25Hz, có
áp từ 75V
RMS
đến 110V

RMS
.
3.2.4. Nguyên lý thông tin điện thoại:
Thông tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nói từ nơi này đến nơi khác,
bằng dòng điện qua máy điện thoại. Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của mạng
thông tin điện thoại.
Khi ta nói trước ống nói của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nói
sẽ tác động vào màng rung của ống nói làm cho ống nói thay đổi, xuất hiện dòng điện
biến đổi tương ứng trong mạch. Dòng điện biến đổi này được truyền qua đường dây
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang17
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
tới ống nghe của máy đối phương, làm cho màng rung của ống nghe dao động, lớp
không khí trước màng rung dao động theo, phát ra âm thanh tác động đến tai người
nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự.
3.2.5 Quay số:
Người gọi thông báo số mình muốn gọi cho tổng đài biết bằng cách gởi số máy
điện thoại của mình muốn gọi đến cho tổng đài. Có hai cách gởi số đến tổng đài:
Quay số bằng xung (Pulse – Dialing): Được thực hiện bằng cách thay đổi tổng
trở DC của mạch thuê bao tạo nên xung dòng với số xung tương đương với số muốn
quay.
Các số quay của thuê bao được truyền đến tổng đài bằng cách ngắt dòng đường
dây theo tỉ số thời gian qui định tạo thành chuỗi xung quay số. Số quay số là là xung
trên đường dây nên phương pháp này được gọi là phương pháp quay số bằng xung
thập phân.
Quay số bằng Tone (Tone – Dialing): 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). Khi sử dụng DTMF để quay số, các cặp tần số DTMF như sau:
Bảng 3 - 2 : Phân loại tần số tín hiệu Tone
Phím Tần số thấp (Hz) Tần số cao (Hz)
1 697 1209

2 697 1336
3 697 1477
4 770 1209
5 770 1336
6 770 1477
7 852 1209
8 852 1336
9 852 1477
* 941 1209
0 941 1336
# 941 1477
Sự quay số bằng phương pháp DTMF có thể nhanh gấp 10 lần so với phương
pháp quay số bằng xung thập phân.
3.2.6. 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 bị bận 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 300 mV đỉnh – đỉnh. Tín
hiệu ra khỏi máy điện thoại chịu sự suy hao trên đường dây với mất mát công suất
trong khoảng 10 dB ÷ 25 dB. Chẳng hạn suy hao là 20dB, suy ra tín hiệu ra khỏi máy
điện thoại có giá trị khoảng 3 V đỉnh – đỉnh.
Ngưng thoại:
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang18
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Khi một trong 2 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 điện 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.
3.3. Phương thức hoạt động giữa tổng đài và máy điện thoại:
3.3.1. Nguyên tắc hoạt động:
Khi thuê bao nhấc máy làm đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo nên một dòng điện
khoảng 20-80mA chạy trong vòng thuê bao. Ở chế độ nhấc máy, điện thế DC rơi trên
đường dây giữa Tip và Ring khoảng 6VDC ở thiết bị đầu cuối 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 có chức năng kiểm tra xem còn có link nào rãnh hay không. Nếu link
còn rỗi thì tổng đài cấp âm hiệu mời quay số (Dial Tone) cho thuê bao.
Dial Tone là tín hiệu mời quay số hình sin có tần số 425 ± 25 Hz. Khi thuê bao
nhận biết được tín hiệu Dial Tone, 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 nút 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. Tín hiệu này có tần số f = 425 ± 25Hz
ngắt nhịp 0,5s có 0,5 s không. Tổng đài nhận biết các số thuê bao gọi đến và kiểm tra,
xem xét

Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao thì tổng đài sẽ phục vụ như cuộc gọi nội đài.
Nếu số đầu là số qui ước gọi ra thì tổng đài phục vụ như một 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 gọi các chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các chức
năng đó theo yêu cầu của thuê bao. Thông thường, đối với loại tổng đài nội bộ có dung
lượng nhỏ từ vài chục đến vài trăm số, có thêm nhiều chức năng đặc biệt làm cho
chương trình 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, với chu kỳ 3s có 4s không. Đồng thời cấp âm hiệu
hồi chuông (Ring Back Tone) cho thuê bao gọi, âm hiệu này là tín hiệu sin, tần số f =
425 ± 25Hz cùng chu kỳ nhịp với tín hiệu chuông gởi cho thuê bao được gọi.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang19
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Khi thuê bao được gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy này,
tiến hành cắt dòng chuông cho 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 kết nối thông thoại cho 2 thuê bao.
Tổng đài giải toả 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 1 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 tỏa 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.
Điện thoại viên có thể trực tiếp điều khiển các hoạt động của tổng đài qua các

thao tác trên bàn phím, hệ thống công tắc….các hoạt động đó có thể bao gồm : nghe
xen vào các cuộc đàm thoại, cắt cưỡng bức các cuộc đàm thoại có ý đồ xấu, tổ chức
điện thoại hội nghị…. Tổng đài điện tử cũng có thể được liên kết với máy điện toán để
điều khiển hoạt động hệ thống. Điều này làm tăng khả năng khai thác, làm tăng dung
lượng, cũng như khả năng hoạt động của tổng đài lên rất nhiều.
3.3.2. Qui trình vận hành của hệ mạch điện thoại để bàn:
Hệ thống vận hành của điện thoại bàn như sau:
Hình 3.9: Sơ đồ qui trình vận hành điện thoại bàn
Khi tất cả các máy điện thoại để bàn đều gác tay thoại. Lúc này mức áp trên
đường dây sẽ là trên dưới 48V
DC
và không có dòng điện chạy trên đường dây.
Khi máy điện thoại A nhấc tay thoại: Nội trở nhỏ của máy sẽ tạo ra dòng điện
chạy trên đường dây, dấu hiệu này sẽ báo cho tổng đài điện thoại điện tử biết máy A
đã nhấc tay thoại. Tổng đài điện thoại sẽ gửi tín hiệu mời tín hiệu mời quay số đến
máy A.
Tín hiệu mời quay số có dạng Sin, tần số trong khoảng 350 ÷ 440 Hz, phát liên
tục. Lúc này người ở máy A sẽ nhấn các phím số trên bàn phím để xin liên thông với
máy cần gọi.( Ví dụ xin liên thông với máy B).
Nếu máy điện thoại bên A đang đặt ở mode Tone, thì mỗi phím số sẽ tương ứng
với một tín hiệu âm thanh song tần, tín hiệu nhận dạng số này sẽ theo dây nối gửi về
tổng đài điện thoại.
Nếu máy điện thoại đặt ở mode Pulse, thì mỗi phím số, mạch điều khiển bàn
phím sẽ cho ngắt dây nối bằng số lần của phím số. Tổng đài sẽ ghi nhận số điện thoại
mà máy A gửi về. Tổng đài sẽ tiến hành tìm số điện thoại mà máy A xin liên thông.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang20
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Nếu tổng đài điện thoại điện tử phát hiện máy B đang bận ( như đang nhấc tay
thoại), thì tổng đài sẽ phát tín hiệu báo bận đến máy A. Tín hiệu báo bận này có dạng
Sin, tần số khoảng 480Hz ÷620Hz, phát theo nhịp 0.5s ngưng 0.5s (nhịp nhanh)

Nếu tổng đài điện thoại điện tử phát hiện máy B không bận ( chưa nhấc tay
thoại), thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu báo chuông đến máy B. Lúc này bên máy B sẽ đổ
chuông. Cùng lúc tổng đài cũng gửi tín hiệu hồi chuông đến máy A. Tín hiệu hồi
chuông có tần số khoảng từ 440Hz ÷ 480Hz, phát theo nhịp 2s ngưng 4s. Tín hiệu này
cho biết máy B đang trong trạng thái đổ chuông và chờ người đến nhấc tay thoại.
Khi ở máy B đã có người nhấc tay thoại: Lúc này dòng điện chạy trên dây sẽ
báo cho tổng đài điện thoại điện tử biết là máy B đã có người đến tiếp nhận. Tổng đài
điện thoại sẽ cho ngắt ngay tín hiệu báo chuông và cho nối dây, tạo sự liên thông giữa
máy A và máy B.
Bảng 3 – 3: Các tín hiệu thường nghe thấy trên đường dây điện thoại để bàn
Tín hiệu mời quay
số
350 Hz ÷ 440 Hz Phát liên tục
Tín hiệu báo bận 480 Hz ÷ 620 Hz Phát theo nhịp 0.5 s ngưng 0.5 s
Tín hiệu đổ chuông 440 Hz ÷ 480 Hz Phát theo nhịp 2 s ngưng 4 s
Tín hiệu hồi chuông 440 Hz ÷ 480 Hz Phát theo nhịp 1 s ngưng 3 s
Tín hiệu báo chuông 25 Hz Phát theo nhịp 2 s ngưng 4 s
3.4. Lý thuyết về mạch khuếch đại:
Bộ khuếch đại thuật toán và các bộ khuếch đại thông thường về cơ bản không
có sự khác nhau. Cả hai loại này đều dùng để khuếch đại điện áp, dòng điện hoặc công
suất. Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thông thường phụ thuộc vào kết cấu bên
trong của mạch thì tác dụng của bộ khuếch đại thuật toán có thể thay đổi được và chỉ
phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở mạch ngoài. Để thực hiện được điều đó, bộ khuếch
đại thuật toán phải có độ khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và trở kháng ra rất
nhỏ.
Hình 3.10: Bộ khuếch đại thuật toán (BKĐTT)
Bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như hình vẽ trên. Trong đó:
V
+
, I

+
:điện áp và dòng điện ngõ vào không đảo.
V
-
, I
-
:điện áp và dòng điện ngõ vào đảo.
V
d
:điện áp vào hiệu.
Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp:
V
d
=V
+
- V
-
,với hệ số khuếch đại A
o
> 0.
Do đó, điện áp sẽ là :
V
o
=A
o
V
d
=A
o
(V

+
-
V
-
)
Nếu V
-
= 0 thì V
o
=A
o
V
+
, lúc này điện áp ra đồng pha với điện áp vào V
+
. Vì vậy
người ta gọi ngõ (+) là ngõ vào không đảo hoặc ngõ vào thuận của bộ khuếch đại thuật
toán.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang21
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Nếu V
+
=0 thì V
o
= -A
o
V
-
, dấu trừ thể hiện điện áp ra ngược pha với điện áp vào
nên người ta gọi cửa (-) là cửa vào đảo của bộ khuếch đại thuật toán.

Ngoài ra, một bộ khuếch đại thuật toán thường có 3 tính chất để trở thành một
OP-AMP lý tưởng:
Độ lợi vô hạn.
Trở kháng vào vô cùng lớn.
Trở kháng ra bằng 0
Theo lý thuyết, nếu op-amp có độ lợi vô hạn thì một điện áp ngõ vào cực nhỏ
thì ngõ ra tương ứng phải có điện áp ra lớn vô hạn. Thực sự thì độ lợi cũng không thể
nào vô hạn, ngay cả trường hợp độ lợi rất lớn cũng không thể có. Tuy nhiên, nếu nó
đúng khi ngõ vào rất nhỏ sẽ tạo điện áp ngõ ra đến gần giá trị cực đại (dương hay âm).
Trong thực tế, chúng ta ít khi được như vậy mà thường dùng thêm những điện trở bên
ngoài nối với Op-Amp để tạo ra những độ lợi mà chúng ta mong muốn. Những độ
khuếch đại như mong muốn, những điện trở tạo ra độ lợi giảm thông qua tín hiệu hồi
tiếp.
Khi dùng bộ khuếch đại thuật toán, người ta dùng hồi tiếp âm mà không dùng
hồi tiếp dương, vì hồi tiếp dương làm cho bộ khuếch đại thuật toán làm việc ở trạng
thái bảo hoà. Hồi tiếp âm làm giảm độ khuếch đại nhưng làm cho bộ khuếch đại thuật
toán làm việc ổn định. Trong một số trường hợp, người ta dùng cả hồi tiếp âm lẫn hồi
tiếp dương nhưng lượng hồi tiếp âm phải lớn hơn lượng hồi tiếp dương.
3.4.1. Mạch khuếch đại không đảo:
Hình 3.11 : Mạch khuếch đại không đảo
Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V
+
:
V
I
= V
+
Phương trình Kiffchoff I ở ngõ vào V
-
:

0
V
=
−
+
−
−
R
VV
R
F
O
I
Theo tính chất của OP – AMP:
V
R
RR
V
R
VV
R
V
VVV
I
I
IF
O
F
O
I

I
0
⋅








+
=
=
−
+
==
−
−
+−
(3.1)
3.4.2. Mạch khuếch đại đảo:
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang22
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
Hình 3.12 : Mạch khuếch đại đảo
Phương trình Kirchoff I cho ngõ vào V
+
:
V
+

= 0
Phương trình Kirchoff II cho ngõ vào V
-
:
0
R
VV
R
VV
F
O
I
I
=
−
+
−
−
−
Theo tính chất của OP – AMP:
V
R
R
V
R
V
R
V
VV
I

I
F
O
F
O
I
I
0
0
⋅−=
=+
==
+−
(3.2)
3.4.3. Mạch khuếch đại đệm:
Hình 3.13 : Mạch khuếch đại đệm
Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V
+
: V
I
= V
+
Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V
-
: V
-
= V
O
Theo tính chất của OP – AMP: V
+

= V
-
= V
I
V
O
= V
I
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang23
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU CÁC IC CÓ LIÊN
QUAN
4.1. Giới thiệu về vi điều khiển PIC 16F877A:
4.1.1. Giới thiệu chung:
4.1.1.1. Tổng quan về họ Vi điều khiển PIC:
PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip
Technology. Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics
Division thuộc General_Instrument. PIC bắt nguồn từ chữ viết tắt của “Programmable
Intelligent Computer” (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng
General Instruments đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC
1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vì
vậy, người ta cũng gọi PIC với tên “Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển
giao tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các hoạt động xuất
nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt động
xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù,
cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thực sự là một vi điều khiển
với kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). Năm
1985 General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy bỏ
hầu hết các dự án – lúc đó quá lỗi thời. Tuy nhiên, PIC được bổ sung EPROM để tạo
thành 1 bộ điều khiển vào ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng

với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC…), với bộ
nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word. ưng chúng ta có thể điểm qua một vài
nét như sau :
• 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến truc 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
4.1.1.2. Một số đặc tính của Vi điều khiển PIC:
Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nh Các
chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ/ khung đồng bộ USART
• Bộ chuyển đổi ADC Analog-to-digital converters, 10/12 bit
• Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparator)
• Các module Capture/ Compare/ PWM
• LCD
• MSSP Peripheral dựng cho các giao tiếp I
2
C, SPI, I
2
S
• Bộ nhớ nội EPROM – có thể ghi/ xoá lớn tới 1 triệu lần
• Module Điều khiển động cơ, đọc encoder
• Hỗ trợ giao tiếp USB
• Hỗ trợ giao tiếp CAN
• Hỗ trợ giao tiếp LIN
• Hỗ trợ giao tiếp IrDA
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang24
Đồ án tốt nghiệp GVHD : Phan Duy Anh
• Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC16f639, và rfPIC)
• KEELOQ mờ hoá và giải mờ

• DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)
Đặc điểm thực thi tốc độ cao của RISC CPU của họ vi diều khiển PIC16F87XA :
• Chỉ gồm 35 lệnh đơn.
• Tất cả các lệnh là 1chu kỳ ngoại trừ chương trình con là 2 chu kỳ.
• Tốc độ hoạt động :
*DC- 20MHz ngõ vào xung clock.
*DC- 200ns chu kỳ lệnh.
• Độ rộng của bộ nhớ chương trình Flash là 8K x 14word, của bộ nhớ dữ liệu
(RAM) là 368 x 8bytes, của bộ nhớ dữ liệu là EPROM (RAM) là 256 x 8bytes.
4.1.1.3. Những đặc tính ngoại vi:
Timer0 : 8- bit định thời/ đếm với 8- bit prescaler
- Timer1 : 16- bit định thời/ đếm với prescaler, có thể được tăng lên trong suốt
chế độ Sleep qua thạch anh/ xung clock bên ngoài.
- Timer2 : 8- bit định thời/đếm với 8- bit, prescaler và postscaler
- Hai module Capture, Compare, PWM
* Capture có độ rộng 16 bit, độ phân giải 12.5ns
* Compare có độ rộng 16 bit, độ phân giải 200ns
* Độ phân giải lớn nhất của PWM là 10bit.
- Có 13 ngõ I/O có thể điều khiển trực tiếp
- Dòng vào và dòng ra lớn :
* 25mA dòng vào cho mỗi chân
* 20mA dòng ra cho mỗi chân
4.1.1.4. Đặc điểm về tương tự:
10 bit, với 8 kênh của bộ chuyển đổi tương tự sang số (A/D).
- Brown – out Reset (BOR).
- Module so sánh về tương tự.
* Hai bộ so sánh tương tự.
* Module điện áp chuẩn VREF có thể lập trình trên PIC.
- Có thể lập trình ngõ ra vào đến từ những ngõ vào của PIC và trên điện áp bên
trong.

- Những ngõ ra của bộ so sánh có thể sử dụng cho bên ngoài.
4.1.1.5. Các đặc điểm đặc biệt:
Có thể ghi/ xoá 100.000 lần với kiểu bộ nhớ chương trình Enhanced Flash.
- 1.000.000 ghi/ xoá với kiểu bộ nhớ EPROM.
- EPROM có thể lưu trữ dữ liệu hơn 40 năm.
- Có thể tự lập trình lại dưới sự điều khiển của phần mềm.
- Mạch lập trình nối tiếp qua 2 chân.
- Nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp.
- Watchdog Timer (WDT) với bộ dao động RC tích hợp sẵn trên Chip cho hoạt
động đáng tin cậy.
- Có thể lập trình mờ bảo vệ.
- Tiết kiệm năng lượng với chế độ Sleep.
- Có thể lựa chọn bộ dao động.
SVTH : Nguyễn Đức Vĩnh – Đồng Kỳ Phúc Trang25