Đề tài Hệ thống báo trộm, báo cháy qua đường dây điện thoại

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. 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 48VDC 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. 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. Vd :điện áp vào hiệu. Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp: Vd=V+ - V- ,với hệ số khuếch đại Ao > 0. Do đó, điện áp sẽ là : Vo=AoVd=Ao (V+ - V-) Nếu V- = 0 thì Vo=AoV+, 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. Nếu V+=0 thì Vo= -AoV- , 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+: VI = V+ Phương trình Kiffchoff I ở ngõ vào V-: Theo tính chất của OP – AMP: (3.1) 3.4.2. Mạch khuếch đại đảo: 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-: Theo tính chất của OP – AMP: (3.2) 3.4.3. Mạch khuếch đại đệm: Hình 3 - 13 : Mạch khuếch đại đệm Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V+: VI = V+ Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V-: V- = VO Theo tính chất của OP – AMP: V+ = V- = VI VO = VI Chương 4: GIỚI THIỆU CÁC IC CÓ LIÊN QUAN 4.1. Vi điều khiển AT89S52: 4.1.1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng IC AT89S52: Hình 4 – 1:Cấu trúc phần cứng ICAT89S52 Các thành viên của họ MCS-51 (Atmel) có các đặc điểm chung như sau: Có 4/8/12/20 Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình. Nhờ vậy Vi điều khiển có khả năng nạp xoá chương trình bằng điện đến 10000 lần. 128 Byte RAM nội 4 Port xuất/nhập 8 bit Từ 2 đến 3 bộ định thời 16-bit Có khả năng giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp Có thể mở rộng không gian nhớ chương trình ngoài 64KByte (bộ nhớ ROM ngoại): khi chương trình do người lập trình viết ra có dung lượng lớn hơn dung lượng bộ nhớ ROM nội, để lưu được chương trình này cần bộ nhớ ROM lớn hơn, cách giải quyết là kết nối Vi điều khiển với bộ nhớ ROM từ bên ngoài (hay còn gọi là ROM ngoại). Dung lượng bộ nhớ ROM ngoại lớn nhất mà Vi điều khiển có thể kết nối là 64KByte Có thể mở rộng không gian nhớ dữ liệu ngoài 64KByte (bộ nhớ RAM ngoại) Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ) 210 bit có thể truy xuất đến từng bit. 4.1.2. Sơ lược về các chân của AT89S52: AT89S52 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như các đường xuất nhập hoặc như các đường điều khiển hoặc là thành phần của bus dữ liệu và bus địa chỉ. Hình 4 – 2: Sơ đồ chân AT89S52 4.1.3. Chức năng các chân của 89S52: Port 0: Port 0 là port có hai chức năng ở các chân từ 32-39. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường xuất nhập. Đối với các thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp. Port 1: Port 1 có công dụng xuất nhập ở các chân từ 1-8 trên 89S52. Các chân được ký hiệu là P1.0, P1.1, P1.2,…P1.7, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác vì vậy nó chỉ dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài (chẳng hạn ROM, RAM…). Port 2: Port2 là port có tác dụng kép ở các chân từ 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là các byte cao của Bus địa chỉ đối với các thiết kế cỡ lớn. Port3: Port3 là một port có tác dụng kép từ chân 10 –17. Khi không hoạt động xuất nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng, được liệt kê ở bảng sau: Bảng 4 – 1: Chức năng của các chân port 3 Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Ngõ vào dữ liệu cho phép P3.1 TXD Ngõ ra dữ liệu nối tiếp P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt ngoài thứ 0 P3.3 INT1\ Ngõ vào ngắt ngoài thứ 1 P3.4 T0 Ngõ vào của bộ định thời/đếm thứ 0 P3.5 T1 Ngõ vào của bộ định thời/đếm thứ 1 P3.6 WR\ Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD\ Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Ngõ tín hiệu PSEN\ (Progam store enable): PSEN\ là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối với chân OE\ (output enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội thì PSEN\ sẽ ở mức 1. Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address latch enable): 89S52 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để giải đa hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ. Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/bus dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ. Chân ALE còn được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho EPROM trong 89C52. Ngõ tín hiệu EA\ (External Access: truy xuất dữ liệu bên ngoài) Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1 thì 89S52 thi hành chương trình trong ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4k. Nếu ở mức 0 (và chân PSEN\ cũng ở mức 0) thì 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21v lập trình cho EPROM trong 89S52. Ngõ tín hiệu RST (Reset): Ngõ tín hiệu RST ở chân 9 là ngõ vào xoá chính của 89S52 được dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. Ngõ vào bộ dao động X1, X2: Mạch dao động bên trong chip 89S51 được ghép với thạch anh bên ngoài ở hai chân XTAL1 và XTAL2 (chân 18 và chân 19). Tần số của thạch anh thường là 12Mhz. 4.1.4. Tổ chức bộ nhớ: - RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau: - Các Bank thanh ghi có địa chỉ 00H ÷ 1FH. - RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ 20H ÷ 2FH. - RAM đa dụng có địa chỉ 30H ÷ 7FH - Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 80H ÷ FFH. Bảng 4 – 2: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ 4.1.5. Các Thanh Ghi Thanh ghi từ trạng thái chương trình PSW Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái như bảng tóm tắt sau: Bảng 4 – 3: Các bit trạng thái của thanh ghi PSW Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa PSW.7 CY D7H Cờ nhớ PSW.6 AC D6H Cờ nhớ phụ PSW.5 F0 D5H Cờ 0 PSW.4 RS1 D4H Bit 1 chọn bank thanh ghi 00 = bank 0: địa chỉ 00H-07H 01 = bank 1: địa chỉ 08H-0FH 10 = bank 2: địa chỉ 10H-17H 11 = bank 3: địa chỉ 18H-1FH PSW.2 0V D2H Cờ tràn PSW.1 - D1H Dự trữ PSW.0 P D0H Cờ parity chẵn Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0h được dùng chung với thanh ghi A trong các phép toán nhân chia. Thanh ghi con trỏ SP: Là 1 thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81h chỉ địa chỉ của dữ liệu đang ở đỉnh SP. Thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR: Được dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. DPTR là thanh ghi 16 bit có địa chỉ là 82h(DPL,byte thấp) và 83h (DPH,byte cao). Các thanh ghi port xuất nhập: Các port của 89c51 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 1 ở địa chỉ 90H, port 2 ở địa chỉ A0H và port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port đều được địa chỉ hoá từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi. Thanh ghi TMOD: Chọn chế độ làm việc của T0 và T1 Bảng 4 – 4: Vị trí các bit trong thanh ghi TMOD Gate C/T\ M1 M2 GATE C/T\ M1 M0 TMOD có địa chỉ 89h C/T\:chọn chế độ làm việc của timer. C/T\ = 0 chế độ định thời. C/T\ = 1 chế độ đếm xung ngoài. M1,M0 : chọn mode đếm của bộ timer/counter Bảng 4 - 5: Chức năng của mode đếm M1,M0 M1 M0 0 0 Mode 0 timer/counter 13 bit 0 1 Mode 1 timer/counter 16 bit 1 0 Mode 2 bộ định thời tự độ nạp lại 1 1 Mode 3 bộ định thời tách ra Gate :cổng Gate=0 bộ định thời chạy khi TRx=1(x=0,x=1). Gate=1 bộ định thời chạy khi TRx=1(x=0,x=1) và chân INTRx\ =1 Thanh ghi TCON: Thanh ghi điều khiển timer có định địa chỉ bit ở địa chỉ 88h trên 89C51 Bảng 4 – 6: Vị trí các bit trong thanh ghi TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TR0,TR1: điều khiển bộ định thời. Nếu=1 thì bộ định thời chạy, ngược lại bộ định thời ngưng chạy. TF0,TF1: cờ tràn của bộ định thời. Nếu = 1 thì bộ đếm tràn, ngược lại bộ đếm chưa tràn. IE0, IE1: cho phép ngắt ngoài tác động. IT0,IT1=0 tác động bằng mức, ngược lại tác động bằng cạnh. Thanh ghi THx,TLx: Chứa kết quả của bộ định thời timer/counter. Thanh ghi ngắt IE: Không định địa chỉ bit có địa chỉ là A8h trên 89c51 Bảng 4 – 7: Vị trí các bit trong thanh ghi IE EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA: cho phép hoặc không cho phép ngắt tất cả. ET2 cho phép timer T2 ngắt khi tràn. ES: cho phép ngắt của port nối tiếp. ET1: cho phép ngắt của timer T1. ET0: cho phép ngắt của timer T0. EX1: cho phép ngắt ngoài thứ 1. EX0: cho phép ngắt ngoài thứ 0. Cho phép =1, không cho phép =0. 4.1.6. Liên hệ các họ vi điều khiển: Chip SAB80515 của hãng Siemen của Đức là một cải tiến của 8051 chứa trong một vỏ 68 chân, có 6 port xuất nhập 8 bit, 13 nguồn tạo ra ngắt và một bộ biến A/D 8 bit với 8 kênh ngõ vào. AT89C51 của hãng ATMEL của ĐÀI LOAN tương thích với tập lệnh và các chân ra của chuẩn công nghiệp MCS_51 có 4 k byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ định thời /đếm 16 bit… AT89C52 có 8 k byte . AT89C53 có 13 k byte. AT89C55 co 20 k byte. 4.2. IC thu phát tone MT8888: MT8888 là một IC thu phát DTMF trọn bộ kèm theo một bộ lọc thoại (Call Progress Filter). MT8888 là IC CMOS tiêu thụ nguồn thấp. Bộ thu DTMF dựa trên kỹ thuật chuẩn của IC MT8870, còn gọi là bộ phát DTMF sử dụng phương pháp biến đổi D/A biến dung (Switched Capacitor) cho ra tín hệu DTMF chính xác, ít nhiễu. Các bộ đếm bên trong giúp hình thành chế độ Burst Mode nhờ vậy các cặp tone xuất ra với thời hằng chính xác. Bộ lọc Call Progress cho phép bộ vi xử lý phân tích các tone trạng thái đường dây. Bus chuẩn của nó kết hợp MPU và đặc biệt thích hợp họ 6800 của Motorola. MT8888 có 5 thanh ghi bên trong để giao tiếp với vi xử lý, có thể chia làm 3 loại: Nhận phát dữ liệu: 2 thanh ghi. Thanh ghi trạng thái. Nhận từ điều khiển: 2 thanh ghi. Sơ đồ khối bên trong IC MT8888 Hình 4 – 3: Sơ đồ khối bên trong IC MT8888 4.2.1. Sơ đồ chân: Hình 4 – 4: Sơ đồ các chân của IC MT8888 Bảng 4 – 8: Chức năng các chân của IC MT8888 PIN TÊN MÔ TẢ 1 IN+ Chân vào không đảo của OP-AMP 2 IN- Chân vào đảo của OP – AMP 3 GS Chọn độ lợi cho bộ khuếch đại OP – AMP 4 VREF Đầu ra điện áp tĩnh VDD/2 được dùng để cân bằng tĩnh ở đầu vào. 5 VSS Ground (0V) 6 OSC1 Đầu vào bộ dao động thạch anh. 7 OSC2 Đầu ra của bộ dao động, dao động thạch anh 3.579545 MHz được nối giữa OSC1 và OSC2 tạo thành dao động dòng điện ở bên trong vi mạch. 8 TONE Ngõ ra tone DTMF. 9 WR\ Chân ra để CPU điều khiển trực tiếp viết dữ liệu. 10 CS\ Ngõ vào chip Select, tác động mức thấp 11 RSO Chân chọn Register. 12 RD\ Chân để CPU điều khiển trực tiếp đọc dữ liệu 13 IRQ/CP Yêu cầu ngắt gởi tới MPU (Chân cực máng hở). Khi Mode Call Progress (CP)và Mode Interrupt cùng được chọn, chân IRQ/CP sẽ đưa ra dạng sóng hình chữ nhật đặc trưng cho tín hiệu đầu vào OP.AMP với điều kiện tín hiệu đầu vào này phải nằm trong dải thông của bộ lọc thông dải. 14÷17 D0-D3 Data Bus 18 Est (Early Steering Output). Cho ra mức logic 1 khi phát hiện được một cặp tone hợp lệ. Bất kì trạng thái nào không có tín hiệu hợp lệ đều cho ra logic 0. 19 St/GT (Steering Output/ Guard Time Output 2 chiều). Một cặp điện áp lớn hơn VEST khi xuất hiện tại ST làm cho thiết bị ghi nhận cặp tone và truy cập bộ chốt ngõ ra.Một điện áp nhỏ hơn VEST giải phóng thiết bị để thu nhận cặp tone mới. Ngõ ra GT làm nhiệm vụ reset mạch định thời bên ngoài. Trạng thái của nó là một hàm của VEST theo điện áp tại chân ST. 20 VDD Nguồn cung cấp dương (cỡ 5V) 4.2.2. Mô tả chức năng: MT8888 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại) và một bộ tạo DTMF sử dụng Burst Counter giúp cho việc tổng hợp đóng ngắt Tone được chính xác. Ngoài ra ta có thể chọn chế độ Call Progress để giúp phát hiện các tần số nằm trong giải thông thoại. Đó là các tín hiệu trạng thái đường dây. 4.2.3. Cấu hình ngõ vào: Thiết kế đầu vào của MT8888 cung cấp một bộ khuếch đại OPAMP ngõ vào vi sai cũng như một ngõ vào VREF để điều chỉnh thiên áp cho đầu vào tại VDD/2. Chân GS giúp nối ngõ ra bộ khuếch đại với ngõ vào qua một điện trở ngoài để điều chỉnh độ lợi. Hình 4 – 5: Cấu hình ngõ vào của MT8888 4.2.4. Bộ thu: Hai bộ lọc băng thông bậc 6 giúp tách các tone trong các nhóm tone LOW và HIGH. Đầu ra mỗi bộ lọc điện dung giúp nắn dạng tín hiệu trước khi qua bộ hạn biên. Việc hạn biên được đảm nhiệm bởi bộ so sánh (Comparator) có kèm theo bộ trễ để tránh chọn lầm tín hiệu mức thấp không mong muốn. Đầu ra của bộ so sánh cho ta các dao động có mức logic tại tần số DTMF thu được. Tiếp theo phần lọc là bộ giải mã sử dụng kỹ thuật đếm số để kiểm tra tần số của các tone thu được và bảo đảm chúng tương ứng với các tần số DTMF chuẩn. Một kỹ thuật lấy trung bình phức giúp loại trừ các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi vẫn đảm bảo một khoảng biến động cho tone thu do bị lệch. Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai tone đúng thì đầu ra “early steering” (EST) sẽ lên mức kích hoạt( Active). Lúc không nhận được tín hiệu tone thì EST sẽ ở mức Inactive. Bảng 4 – 9: Bảng mã hóa các tín hiệu quay số DTMF FLOW FHIGH DIGIT D3 D2 D1 D0 697 1209 1 0 0 0 1 697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1 770 1209 4 0 1 0 0 770 1336 5 0 1 0 1 770 1477 6 0 1 1 0 852 1209 7 0 1 1 1 852 1336 8 1 0 0 0 852 1477 9 1 0 0 1 941 1336 0 1 0 1 0 941 1209 * 1 0 1 1 941 1477 # 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 941 1633 D 0 0 0 0 4.2.5. Mạch STEERING: Trước khi thu nhận một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời hằng của tín hiệu có đúng không. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC mắc ngoài. Khi Est lên HIGH làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà Est vẫn còn HIGH trong một thời đoạn hợp lệ( tone) thì Vc tiến tới mức ngưỡng VSTt của logic Steering để nhận một cặp tone và chốt 4 bit mã tương ứng với nó vào thanh ghi Receive Data Register. Lúc này, đầu ra GT được kích hoạt và đẩy Vc lên tới VDD. Cuối cùng sau một thời gian delay ngắn cho phép việc chốt Data thực hiện xong thì cờ của mạch Steering lên HIGH báo hiệu rằng cặp tone thu được đã được lưu vào thanh ghi. Ta có thể kiểm tra bit tương ứng trong thanh ghi trạng thái. Nếu ta cho Mode Interrupt thì chân IRQ/CP sẽ xuống LOW khi cờ này được kích hoạt. Dữ liệu thu được sẽ đi ra Databus (2 chiều) khi thanh ghi Receive Data được đọc. Mạch steering lại hoạt động nhưng theo chiều ngược lại để kiểm tra khoảng dừng giữa hai số được quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua tín hiệu quá ngắn không hợp lệ vừa không chấp nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi là khoảng dừng giữa các số. Chức năng này cũng như khả năng chọn thời hằng Steering bằng mạch ngoài cho phép người thiết kế điều chỉnh hoạt động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của từng ứng dụng. Hình 4 – 6: Mạch Steering 4.2.6. Bộ lọc thoại: Mode Call Progress khi được chọn thì cho phép kiểm tra các tone khác nhau thể hiện trạng thái đường dây. Đầu vào của Call Progress và mode tone DTMF là chung nhưng tone Call Progress chỉ có thể kiểm tra nếu ta chọn mode CP. DTMF tone lại không thể nhận dạng được nếu ta chọn mode CP. Các tần số đưa đến đầu vào +IN và –IN nằm trong giới hạn băng thông chấp nhận của bộ lọc (280-550 Hz) sẽ đưa qua bộ so sánh có độ lợi cao và đến chân IRQ/CP. Dạng sóng ở đầu ra tạo bởi mạch trigger có thể phân tích bởi vi xử lý để xác định tính chất của các tone trạng thái đường dây. Các tần số trong vùng loại bỏ sẽ không được kiểm tra và như vậy sẽ không có tín hiệu nào ở chân IRQ/CP khi gặp các tần số này. 4.2.7. Bộ phát DTMF: Bộ phát DTMF trong MT8888 có khả năng tạo tất cả 16 cặp tone DTMF chuẩn với nhiễu tối thiểu và độ chính xác cao. Tất cả tần số này đều lấy từ dao động thạch anh 3.579545 MHz mắc ngoài. Dạng sóng sin của từng tone được tổng hợp số bằng cách sử dụng bộ phận chia hàng và cột tổng hợp được, và bộ biến đổi D/A biến dung. Các tone hàng và cột được trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao. Để phát một tín hiệu DTMF thì dữ liệu tương ứng với dạng mã ở bảng 1 sẽ phải được viết vào thanh ghi Transmit Data. Chú ý rằng mã phát này phải tương ứng với mã nhận. Các tone riêng lẻ được phân thành hai nhóm là: nhóm thấp và nhóm cao (low và high). Các số trong nhóm tone thấp là 697, 770, 852 và 941 (Hz). Các số trong nhóm tone cao là: 1209, 1306, 1447 và 1663 (Hz). 4.2.8. Burst Mode: Một ứng dụng điện thoại bất kỳ đều đòi hỏi tín hiệu DTMF được tạo ra với một thời hằng hoặc được quy định bởi ứng dụng đó hoặc bởi hệ thống chuyển mạch hiện có. Thời hằng DTMF chuẩn có thể được tạo ra bằng cách sử dụng Burst Mode. Bộ phát có khả năng tổng hợp các tone có khoảng tắt/mở trong thời gian định trước. Thời gian này là 51 ms ± 1ms và là chuẩn cho bộ quay số tự động và tổng đài. Sau khi khoảng tắt/mở tone đã được phát đi, 1 bit tương ứng sẽ được lập trong thanh ghi trạng thái để biểu thị rằng bộ phát đã sẵn sàng cho data kế. Thời hằng 51 ms ± 1ms đóng /mở tone có được khi ta chọn mode DTMF. Tuy nhiên khi CP mode (Call Progress Mode) được chọn thì một thời hằng đóng ngắt thứ hai là 102ms ± 2ms sẽ được sử dụng. Chú ý rằng khi CP mode và burst mode cùng được chọn thì MT8888 chỉ hoạt động ở chế độ phát mà thôi. Trong một ứng dụng nào đó khi ta cần một khoảng thời gian đóng ngắt khác (không theo chuẩn) thì phải dùng vòng lặp phần mềm hay một bộ định bên ngoài và tắt chế độ Busrt Mode đi. IC MT8888 khi khởi động sẽ mặc nhiên chọn chế độ DTMF mode và Burst mode đồng thời. 4.2.9. Tạo Tone đơn (Single Tone): Chế độ tạo tone đơn được dùng khi ta chỉ muốn tạo một tone nào đó trong nhóm thấp hoặc cao. Chế độ nà