Đồ án Điều khiển từ xa bằng điện thoại và Thiết kế mạch điều khiển xa bằng điện thoại

vesting op-amp, ngõ vào đảo. PIN 3 (GS) : Gain Select ,giúp truy xuất ngõ ra của bộ khuếch đại vi 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 ký tự A, B, C ở ngõ ra (undelected). PIN 6 (PWDN) : Power down (ngõ vào), tác động mức cao. Khi chân này tác động thì sẽ cấm mạch dao động và IC 8870 họat động . PIN 7 (OSC 1) : Clock gõ vào MHz . PIN 8 (OSC 2) : Clock ngõ ra . Nối hai chân 7 và chân 8 với thạch anh 3,58 MHz để tạo một mạch dao động nội . PIN 9 (Vss) : điện áp mass. PIN 10 (TOE) : Three Stage Output Enable (ngõ vào), ngõ ra Q1 – Q4 hoạt động khi TOE ở mức cao. PIN 11 ¸ 14 : từ Q1 ¸ Q4 ngõ ra, khi TOE ở mức cao các chân này cung cấp mã tương ứng với các cặp tone dò tìm được (theo bảng chức năng), khi TOE ởù 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 dược ghi nhận và gõ ra chốt thích hợp, trở về mức thấp khi điện áp trên ST/ GT ngỏ hơn điện áp ngưỡng VTST . PIN 16 (EST) : Early Steering (ngõ ra), chân này lên mức [1] khi bộ thuật tốn nhận được cặp tone và trở về mức [0] khi mất tone . PIN 17 (ST/GT) : Steering Input /Guard tune output (ngõ ra), khi điện áp VC lớn hơn VTST thì ST sẽ điều khiển dò tìm cặp tone và chốt ngõ ra . PIN 18 (VDD) : điện áp cung cấp, thường là + 5V. Sơ đồ khối và chức năng : 2.1. Sơ đồ khối :(hình vẽ trang bên) 2.2. Chức năng : IC thu tone MT 8870 bao gồm một bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ khuếch đại ) và một bộ tạo DTMF giúp cho việc tổng hợp đóùng ngắt tone được chính xác . 2.2.1. Cấu hình ngõ vào : Thiết kế đầu vào của MT8870 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 ngòai để điều chỉnh độ lợi. 2.2.2. Khối Dial tone filter: Khối này sẽ tách tín hiệu tone thành nhóm tần số tháp và nhóm tần số cao. Thực hiện việc này nhờ 2 bộ lọc thông qua bậc 6. Một từ 697 HZ đến 941 HZ và một từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Cả hai nhóm tín hiệu này được biến đổi thành xung vuông bởi bộ dò Zero Crossing . 2.2.3. Khối High group filter và Low group filter : High group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số cao có băng thông từ 697 HZ đến 941 HZ. Low group filter là bộ lọc 6 để lọc nhóm tần số thấp có băng thông từ 1209 HZ đến 1633HZ . Ngòai ra, có bộ Zero crossing detectors có nhiệm vụ dò mức không để biến đổi tín hiệu thành xung vuông . Bias circuit VRef Bulfer Dial tone Filter Low Group Filter Steering logic process Chip power Chip Bias + - Zero Crossing Detectors Code Converter And Latch Digital Detection Argorithm VRef VDD Vss PDWN IN+ GS IN- To all chip clocks OSC1 OSC2 ST/GT EST STD TOE Q1 Q2 Q3 Q4 Hình 3.7 : Sơ đồ khối MT8870 2.2.4. Khối Digital detection argorethm: Khối này là bộ thuật tóan dùng kỹ thuật số để xác định tần 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 lọai trừ các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi vẫn bảo đảm một khỏang biến động cho tone thực do bị lệch. Khi bộ kiểm tra nhận dạng được hai 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 sẽ ở mức Inactive (không tác động ). 2.2.5. Mach Steering: Trước khi thu nhậïn 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 ngòai. Khi chân EST lên high (mức logic cao ) làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà chân Est vẩn còn high trong một thời đọan hợp lệ thì Vc tiến mức ngưỡng VTST của logic Steering để nhận một cặp tone . Điện thế VC chính là điện 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 với 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 logic cao báo hiệu rằng cặp tone đã được ghi nhận . Dữ liệu thu được sẽ đi ra 2 chiều (data bus) khi mạch Steering được đọc. Mạch Steering lại họat 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 khỏang ngắt quá nhỏ không thể coi dừng giữa các số. Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng steering bằng mạch ngòai cho phép người thiết kế điều chỉnh họat động cho phù hợp với các đòi hỏi khác nhau của ứng dụng . 2.2.6. Điều chỉnh thời gian bảo vệ: Thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện để đảm bảo cho việc nhận chính xác là : Tpec = tDD+ tGTP tDD : thời gian từ khi có cặp tone ổn định cho đến khi chân EST lên mức logic cao , thời gian này là thời gian dò được cặp tone cố định . tGTP : thời gian bảo vệ bảo đảm sự có mặt của cặp tone . tpec : thời gian tối thiểu cặp tone xuất hiện . thời gian tối thiểu của sự xuất hiện giữa 2 cặp tone là : tID = tDA +tGTA tDA : thời gian dò được sự mất cặp tone . tGTA : thời gian bảo vệ cho việc xác định cặp tone bị mất . tID : thời gian xuất hiện tối thiểu giữa 2 cặp tone . 2.2.7. Mạch clock DTMF : Mạch clock bên trong được sử dụng có tần số cộng hưởng là 3,579545 MHZ . Một nhóm IC MT8870 có thể được nối với nhau dùng chung một dao động thạch anh . GIỚI THIỆU BỘ NHỚ : Bộ nhớ chỉ đọc (ROM 2764) : Loại bộ nhớ này được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu cố định. Trong lúc hoạt động bình thường dữ liệu mới không thể nào ghi được vào ROM, dữ liệu chỉ có thể đọc ra từ ROM. Đối với bộ nhớ ROM : dữ liệu lưu trữ trong ROM gắn liền với quá trình chế tạo ROM. Quá trình đưa dữ liệu vào ROM gọi là lập trình cho ROM. Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của ROM 2764 : Hình : sơ đồ chân ROM 2764 Bảng2 : Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2764 : MODE CE\ OE\ PGM\ VPP VCC OUTPUT Read VIL VIL VIH VCC VCC DOUT Stand by VIH X X VCC VCC High Z Program VIL X VIL VPP VCC DIN Program Verify VIL VIL VIH VPP VCC DOUT Program Inhibit VIH X X VPP VCC High Z Bộ nhớ RAM 6264 : Ram là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên có nghĩa là bất kì ô nhớ nào cũng dễ dàng truy xuất như những ô nhớ khác. Ram được dùng để lưu trữ tạm thời các chương và dữ liệu, nội dung các ô nhớ trong Ram thay đổi liên tục khi thực hiện chương trình. Điều này đòi hỏi chu kì đọc, ghi phải nhanh để Ram không làm giảm tốc độ hoạt động của hệ thống. Khuyết điểm của Ram là dữ liệu lưu trữ trong Ram sẽ mất khi mất nguồn cung cấp, điều này được cải thiện bằng nguồn pin dự phòng. Sơ đồ chân và bảng trạng thái làm việc của RAM 6264 : Hình : sơ đồ chân RAM 6264 Bảng 3 : Bảng trạng thái làm việc của RAM 6264 MODE WR\ CS\ CS OE\ OUTPUT Not select X H X X High Z Not select X X L X High Z Output Disable H L H H High Z Read H L H L DOUT Write L L H H DIN CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN BẰNG ĐIỆN THOẠI Ý TƯỞNG THIẾT KẾ : Để đóng ngắt, điều khiển 1 thiết bị nào đó, ta có nhiều cách như : điều khiển xa bằng vô tuyến, tia hồng ngoại,… Nhưng ý tưởng thiết kế này là dùng chính đường truyền có sẵn của điện thoại để điều khiển. Ưu điểm của việc dùng điện thoại điều khiển là phạm vi điều khiển rộng, không bị hạn chế về khoảng cách, hễ ở đâu có điện thoại là có thể điều khiển được. Từ nền tảng của các đề tài cùng tên ở khóa trước, nhóm sinh viênthực hiện nghiên cứu và thấy đề tài này rất có tính khả thi nhưng vì còn rất nhiều tiếu sót, chưa tận dụng và phát huy hết tác dụng của hệ thống điều khiển. Cũng như đề tài khóa trước chỉa mới nêu lên được một hệ thống điều khiển mới phù hợp với sự phát triển mạnh mẽ của KHKT, chưa thể hiện được là 1 hệ thống có tính qui mô phù hợp với nhu cầu sử dụng trong việc điều khiển thiết bị. Nay nhóm sinh viên thực hiện đề tài này nhằm khắc phục những thiếu sót với ý tưởng thiết kế như sau : Để điều khiển, đầu tiên bấm số điện thoại cần gọi. Sau 1 thời gian đổ chuông nhất định, nếu không ai nhấc máy thì mạch sẽ đóng tải giả kết nối thuê bao. Lúc này người điều khiển không nghe thấy âm hiệu hồi chuông thì bắt đầu thực hiện việc điều khiển theo thứ tự như sau : Giai đoạn 1: - bấm mã mở máy (mật mã điều khiển) gồm 4 chữ số do chính người điều khiển quy định trước. Trong giai đoạn này, nếu bấm sai mật mã mạch điều khiển sẽ báo âm hiệu nhạc. Còn nếu bấm đúng mật mã mạch điều khiển sẽ không báo âm hiệu và sẵn sàng nhận lệnh điều khiển. Giai đoạn 2 : - Bấm mã chọn thiết bị cần điều khiển (gồm 8 thiết bị) : số 1 chỉ thiết 1, số 2 chỉ thiết bị 2, …, số 8 chỉ thiết bị 8. Trong giai đoạn này, nếu bấm số 9 thì mạch sẽ tắt khẩn cấp thất cả 8 tải một lúc (trường hợp này chỉ nên sử dụng khi thật cần thiết khẩn cấp). Nếu bấm mã từ 1 ¸ 8 thì khi người điều khiển nhấn chọn thiết bị nào mạch sẽ báo trạng thái hiện thời của thiết bị qua 2 âm hiệu khác nhau tương ứng với trạng thái tắt/mở của thiết bị. Giai đoạn 3 : trong giai đoạn này, sau khi biết được trạng thái hiện thời của thiết bị, người điều khiển sẽ thực hiện việc điều khiển thiết bị như mong muốn theo 1 trong 3 kiểu sau : + Muốn tắt thiết bị : bấm mã 0. + Muốn thiết bị làm việc không định thời gian (tải chỉ tắt khi có lệnh tắt) : bấm mã 00. + Muốn thiết bị làm việc có định thời gian thì bấm số tương ứng với lượng thời gian muốn cài đặt. Sau khi điều khiển xong, người điều khiển gác máy điện thoại thì lúc này không có lệnh điều khiển gởi đến mạch thì sau thời gian khoảng 30 giây mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao. Như đã trình bày ở trên, muốn điều khiển thiết bị nào thì thiết bị đó phải nối vào mạch điều khiển. Do đó nảy sinh ra vấn đề là muốn điều khiển thiết bị mà không cần phải dùng đến điện thoại để điều khiển thì sao? Để giải quyết vấn đề này, nhóm sinh viên thực hiện thiết kế đề tài theo hướng như sau Thiết kế hệ thống điều khiển qua điện thoại. Thiết kế hệ thống điều khiển thông qua phím nhấn giống như bàn phím điện thoại đặt tại chỗ mạch điều khiển. Cách điều khiển cũng giống như qua điện thoại. Thiết kế phím nhấn điều khiển tại mỗi thiết bị để tiện trong việc điều khiển thiết bị gồm 3 phím nhấn : On – Off – Tắt khẩn cấp. Nhận và giải mã DTMF Khối vi xử lí trung tâm 8085 và bộ nhớ Khối quét phím, giải mã và hiển thị Khối kết nối thuê bao Khối khuếch đại và báo âm hiệu nhạc Cảm biến tín hiệu chuông Tip Ring Khối không định thời Khối reset thiết bị Khối công suất ngõ ra Khối định thời Khối nguồn SƠ ĐỒ KHỐI : Hình 3.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển NHIỆM VỤ CỦA TỪNG KHỐI : Khối cảm biến chuông : Khối cảm biến chuông được mắc song song với hai đường dây Tip và Ring của thuê bao. Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho máy điện thọai thuê bao, thì khối này có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu chuông. Bình thường khi không có tín hiệu chuông thì ngõ ra ở mức logic cao và khi có tín hiệu chuông thì ngõ ra có mức logic thấp. Các tín hiệu khác như : tín điện thọai, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi chuông không tác động đến khối này. Mặt khác, khối cảm biến chuông phải bảo đảm sự cách ly về điện vì tín hiệu chuông có mức điện áp cao từ 75 Vrms 90 Vrms trong khi ngõ ra của khối phải phù hợp với mức logic 0 là 0V và mức logic 1 là 5V . Khối kết nối thuê bao : Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao, thì khối cảm biến chuông nhận biết được tín hiệu chuông và đưa đến khối xử lý trung tâm. Khối xử lý trung tâm điều khiển khối kết nối thuê bao, lúc này khối kết nối thuê bao có vai trò là đóng tải giả cho thuê bao, để tổng đài cho thông thọai 2 thuê bao với nhau. Khi khối này tác động thì điện trở vòng của thuê bao giảm xuống thấp tạo nên động tác như có người nhấc máy để tổng đài cho thông thọai với nhau. Đồng thời khối này cũng phải bảo đảm được sự truyền tín hiệu thọai từ thuê bao gửi đi hoặc nhận tín hiệu thọai từ phía thuê bao bên kia gửi đến. Khối nhận và giải mã DTMF : Khi tổng đài cho thông thọai giữa hai thuê bao, nếu trên đường dây thuê bao có xuất hiện tín hiệu tone, thì khối này sẽ nhận được và giải mã chúng ra thành 4 bit tương ứng. Tín hiệu tone có 2 dãy tần số : một dãy có tần số từ 697 HZ đến 941 HZ, còn dãy kia có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Cả 2 dãy tần số này đều nằm trong dãy thông thọai. Khi một cặp tần số theo tiêu chuẩn DTMF xuất hiện cố định trên đường dây thuê bao thì khối này có nhiệm vụ giải mã thành 4 bit tương ứng. Đồng thời mức logic của chân điều khiển ngõ ra của khối này phải đưa ra một xung ở mức logic cao để tác động đến khối xử lý trung tâm và 4 bit tương ứng đã giải mã được đưa đến khối giải mã và hiển thị. Khuếch đại âm tần : Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé không đủ sức tải trên đường dây thọai vì vậy chúng được khuếch đại đủ lớn, 1 phần đưa ra loa, 1 phần tải trên đường dây điện thọai để phản hồi về người điều khiển . Khối công suất ra : Khi nhận được lệnh tắt – mở – định thời của khối xử lý trung tâm, thì khối công suất sẽ kết nối tải. Khối công suất có nhiệm vụ khuếch đại và chuyển đổi mức điều khiển có dòng nhỏ thành tín hiệu điều khiển có dòng điện lớn hơn để đóng ngắt được relay và kết nối tải. Khối quét phím, giải mã và hiển thị : Khối này có nhiệm vụ quét phím, giải mã và hiển thị khi có phím bị tác động. Đồng thời khi khối vi xử lí trung tâm có tín hiệu tác động thì khối này kết hợp với khối vi xử lý trung tâm giải mã và hiển thị dữ liệu điều khiển. Khối định thời : Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc có định được thời gian. Khối không định thời : Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển thiết bị làm việc không định thời gian. Khối reset thiết bị : Khối này nhận lệnh điều khiển tắt từng thiết bị hoặc tắt khẩn cấp đồng loạt 8 thiết bị. Khối nguồn : Khối nguồn đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện áp cho tồn mạch. Trong đó : nguồn +5V cung cấp cho các IC và relay đóng thuê bao. Nguồn +12V cung cấp cho 8 relay 12VDC điều khiển thiết bị điện. GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI : Khi người điều khiển từ xa gọi số máy của điện thoại ở nơi cần điều khiển thì tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận. Mạch điều khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao. Lúc này, khối cảm biến chuông phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống thấp. Sự thay đổi mức logic này tác động vào bộ đếm tín hiệu chuông. Sau khi khối cảm biến tín hiệu chuông nhận đủ số lần chuông qui định sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao. Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả vào đường dây điện thoại. lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối thông thoại cho 2 thuê bao. Khi đã thông thoại, người điều khiển nhấn đúng mã password thì hệ thống sẽ sẵn sàng nhận lệnh điều khiển. Nếu nhấn sai mã password thì khối tạo âm hiệu sẽ phát ra âm hiệu nhạc để báo rằng mã password bị sai. Sau khi người điều khiển bấm đúng mật mã, người điều khiển sẽ bấm mã chọn thiết bị muốn điều khiển. Lúc này khối nhận và giải mã DTMF sẽ giải mã số bấm thành mã nhị phân 4 bit gởi vào khối vi xử lý trung tâm. Khối vi xử lý nhận mã thiết bị, đọc cơ sở dữ liệu của thiết bị đó và điều khiển khối báo nhạc báo trạng thái hiện thời của thiết bị nhằm mục đích gợi nhớ cho người điều khiển. Khi biết được trạng thái của thiết bị người điều khiển sẽ nhấn lệnh tắt – mở - định thời gian làm việc. Tùy theo mã lệnh điều khiển mà các khối : định thời, không định thời, reset thiết bị sẽ nhận lệnh và thực hiện việc điều khiển khối khối công suất đóng ngắt relay. Đồng thời lệnh điều khiển đượt khối quét phím giải mã và hiển thị dữ liệu lên 10 led 7 đoạn. Việc nhận dạng phím nào bị nhấn được khối giải mã DTMF quyết định. Khi người điều khiển nhấn 1 phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây điện thoại. Tần số này nằm trên dãy thông của tín hiệu thoại, một tần số cao và một tần số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói. Khi giải mã DTMF và hiển thị số được nhấn, 4 bit được giải mã đưa vào khối vi xử lý trung tâm để xử lí. Khi không nhấn phím (tức là không còn tín hiệu điều khiển), bộ đếm trong khối cảm biến chuông sẽ thực hiện việc đếm thời gian. Sau khi đếm đủ số thời gian qui định khối kết nối thuê bao thực hiện việc giải tỏa thuê bao. Người điều khiển có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch sẽ tự động ngắt kết nối thuê bao sau một khoảng thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao. CHƯƠNG VI : TÍNH TỐN – THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG SƠ ĐỒ MẠCH CPU – GIAO TIẾP ĐƯỜNG TRUYỀN – BÀN PHÍM HIỂN THỊ: KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG : Sơ đồ mạch : xem hình trang bên 1.2. Nguyên lí hoạt động : Khi tổng đài cấp chuông cho thuê bao. Tín hiệu chuông có các thông số 75Vrms ¸ 90Vrms, f = 25 Hz, 3 giây có 4 giây không. Tín hiệu này qua tụ C1, tụ C1 có nhiệm vụ ngăn dòng DC chỉ cho tín hiệu chuông đi qua. Đồng thời C1 tạo ra sụt áp AC làm giảm biên độ tín hiệu chuông. Sau đó tín hiệu chuông qua cầu diode để chỉnh lưu tồn kì. Mục đích của cầu diode không những tạo ngõ ra của cầu diode tín hiệu điện áp có cực tính nhất định mà còn tăng đôi tần số gợn sóng, nhấp nhô của tín hiệu, như vậy tần số gợn sóng sau khi qua cầu diode là 50Hz. Khi tần số lớn hơn thì việc triệt tiêu độ nhấp nhô của tín hiệu dễ hơn. tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhô này. tín hiệu đi qua diode Zener, qua R1 phân cực thuận cho diode OPTRON. DZ có tác dụng chống nhiễu, nếu nhiễu có mức điện áp nhỏ hơn điện áp ngưỡng Vz thì Dz không dẫn, không cấp dòng cho diode phát quang của Optron. Khi diode optron phân cực thuận, diode này phát sáng kích vào chân B của BJT quang làm cho BJT quang dẫn bão hòa, làm điện áp cực E của BJT quang lên mức [1], mức logic này được qua 2 mạch tích phân và vi phân kết hợp với 2 cổng đảo để điều khiển bộ đếm (4518) đếm số lần đổ chuông. Hình : mạch nhận tín hiệu chuông 1.3. Thiết kế và tính tốn : Tính tóan : Tín hiệu chuông của tổng đài cấp cho thuê bao có điện áp hiệu dụng khỏang 75Vrms đến 90Vrms , tần số 25 HZ . Chọn dòng qua optron là Ioptron = 4mA ,sụt áp trên led optron khỏang 1,1V Chọn C1 là tụ không cực tính có thông số C1 = 0,47 F /250 V Ơû tần số của tín hiệu chuông ,tụ C1 có trở kháng : Z (c) = == 13,6 K Như vậy ,điện áp trên tụ C1 là : V(c1) = Ic1 * Iopto = 113,6 K *4mA =54.4V Chọn điện áp tín hiệu chuông là 75 Vrms Điện áp qua diode cầu là : Vdiode cầu = 75 –Vc1 –VD =75 –54,4 –1,1 = 19,5V Chọn diode zener có Vz = 15 V Tính điện trở R20 : R20 = == 850 Chọn R20 = 1K Tụ C6 ,C7 là tụ lọc cầu diode, chọn C6 = C7 =10F / 50 V Chú ý : điện áp chịu đựng của C1 phải chọn sao cho lớn hơn 2 lần điện áp đỉnh của tín hiệu chuông, tức là : Vc > 2 *90250V Chọn cầu có diode có dòng chịu đựng 1A. Ta chọn optron là 4N35 có các thông số : IF = 10mA ( dòng điện qua diode bên trong optron coupler) VCEO = 30V Hệ số truyền đạt 100%. Mạch điện ngõ ra dùng transistor Hiệu điện thế cách điện VDC =3350V Điện thế của diode bên trong optron là 1,5V tại IF =10mA VCE = 0,3V tại dòng ngõ ra là Ic =5mA KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO : 2.1. Sơ đồ mạch : 2.2. Nguyên lí hoạt động : Diode cầu được mắc song song vào 2 đường dây Tip – Ring. Trên đường dây này không những có tín hiệu âm thoại AC mà còn có hiệu điện thế DC , do đó diode cầu này không có chức năng chỉnh lưu mà có tác dụng chống đảo cực. Khi relay đóng mạch xuất hiện dòng chảy qua diode cầu nhưng chỉ có 2 diode được phân cực thuận nên dẫn. Khối tạo trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm T12, R11, R12, C5 được mắc như hình vẽ tạo thành 1 nguồn dòng để lấy dòng đổ vào mạch giống như của một thuê bao của bưu điện. T12 có nhiệm vụ thay thế 1 thuê bao trên lĩnh vực trở kháng. Điện trở DC của một máy điện thoại là » 300W, điện trở xoay chiều tại tần số f = 1 KHz là 700W ± 30%. Tổng trở vào của mạch phải phù hợp với các thông số trên tụ C5 nhằm lọc xoay chiều. Nên về mặt xoay chiều xem như T12 hở mạch. Tín hiệu AC không ảnh hưởng đến trở kháng DC của mạch. 2.3. Thiết kế và tính tốn : Chọn T12 là C2383 có các thông số : Pc= 900mW IC = 1A = 60 320 Dòng thông thọai của tổng đài cấp đến mạch có dòng từ 20mA 100mA .Điện trở vòng qua mạch tải giả khỏang 1501500. Ta chọn : = 60 Dòng DC của tổng đài cấp :IDC =20mA Chọn tổng trở DC của tải là:9V Điện áp do sụt áp của cầu diode là 1V. Chọn VCE =6V R4 ==100 dòng IB ====0,3333mA R11 ===16,2K Chọn R11 =18K Tụ C5 triệt tiêu tín hiệu thọai được chọn sao cho: ZC4 << << với =2=300HZ là tần số thấp nhất của tín hiệu thọai ,thay vào ta được : C5 >> C5 >>=0,09 Chọn C5 =10/50V. KHỐI NHẬN VÀ GIẢI MÃ DTMF : 3.1. Sơ đồ mạch : 3.2. Nguyên lí hoạt động : Điện áp tại ngõ vào ST/GT gọi là điện thế VC. Ban đầu cặp tần số của mã tone được qua bộ lọc tần số (dial tone filter). Bộ này sẽ tách tín hiệu thành hai nhóm. Một nhóm tần số thấp, một nhóm tần số cao. Việc này thực hiện được nhờ bộ lọc thông dãy bậc sáu. Nhóm thứ nhất sẽ lọc thông dãy tần số từ 697HZ đến 941HZ và nhóm thứ hai sẽ lọc thông dãy tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ. Hai nhóm tín hiệu này được biến đổi thành xung vuông bởi bộ dò Zero crossing. Sau khi có được xung vuông, xung này được xác định tần số và kiểm tra chúng có tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay không nhờ thuật tóan trung bình phức hợp (complex averaging). Nhờ kỹ thuật này mà mạch sẽ bảo vệ được các tone gây ra từ tín hiệu bên ngòai mà tín hiệu này làm cho sai lệch tần số nhỏ. Khi bộ dò cũng nhận đủ có hai tone thích hợp thì ngõ ra EST sẽ lên mức cao. EST lên mức cao sẽ làm cho VC tăng đến ngưỡng nào đó mà lớn hơn VTST thì sẽ tác động vào ngõ ST/GT làm cặp tone được ghi nhận. Lúc này điện thế tại VC tiếp tục tăng lên. Sau một thời gian trễ nhất định thì ngõ ra STD sẽ chuyển lên mức cao. Lúc này cặp tone đã được ghi nhận và sẵn sàng truy xuất ở ngõ ra nếu ngõ TOE ở mức tích cực cao thì 4 bit mã đã giải mã được sẽ truy xuất ra bên ngòai. Sau một thời gian chuyển trạng thái lên mức cao ngõ STD sẽ chuyển xuống mức thấp và VC giảm xuống, khi VC <VTST thì sẽ điều khiển thanh ghi dò cặp tone mới . Như vậy khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đườøng dây ,qua tụ C6 đưa vào ngõ vào INthì ngõ ra sẽ xuất hiện dạng nhị phân 4 bit tương ứng . 3.3. Thiết kế và tính tóan mạch nhận và giải mã DTMF : Các thông số của 8870 do nhà sản xuất hướng dẫn. Các giá trị điện trở, tụ điện, thời gian an tòan, bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra : R5 =R6=100K R7 =300K C6 =C7=100nF Xtal =3,579545 MHZ Các thông số kỹ thuật của mạch nhận và giải mã DTMF: Iol =2,5mA IoH=0,8mA Illl =0,1 VCC =+5V IDD =3mA, dòng nguồn cung cấp P =15mW KHỐI QUÉT PHÍM, GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ : 4.1. Sơ đồ mạch :(hình vẽ trang bên) 4.2. Thiết kế : Do yêu cầu của đề tài nên trong đề tài có thiết kế khối này nhằm mục đích có thể điều khiển thiết bị tại chỗ không cần thông qua điện thoại. Trong khối này chủ yếu sử dụng IC 8279 có chức năng quét phím, giải mã và hiển thị led 7 đoạn. Khối này được thiết kế như sau : IC 8279 thực hiện chức năng quét phím và hiển thị. IC 74154 thực hiện chức năng giải mã 4 đường thành 16 đường để mở rộng số lượng phím nhấn. IC 7414 đảo mức logic từ [1] ® [0] đưa vào các chân của led 7đoạn Anode chung. Sử dụng 10 led để hiển thị : 2 Led hiển thị số chỉ thiết bị. 4 Led hiển thị số thời gian cài đặt. Đồng thời hiển thị mã password mới khi thực hiện việc thay đổi mã. 4 Led hiển thị số thời gian còn lại của thiết bị trong quá trình đếm. Bàn phím điều khiển gồm có 15 phím nhấn. Trong đó gồm có : 10 phím số từ [0..9]. 2 phím chức năng *, #. 1 phím reset vi xử lý 8085. 1 phím thay đổi password. 1 phím reset bộ đếm tín hiệu chuông. KHỐI CPU VÀ BỘ NHỚ : 5.1. Sơ đồ nguyên lí : 5.2. Nguyên lí hoạt động : Khi mạch hoạt động, vi xử lý kiểm sốt hệ thống bằng cách quét từ địa chỉ đầu đến địa chỉ cuối trong vùng nhớ 64Kbyte (vì 8085 có 16 đường địa chỉ A0 ¸ A15). Vì vi xử lý không có bộ nhớ trong nên cần phải có bộ nhớ ngồi để lưu trữ những chương trình để vi xử lý hoạt động. vì vi xử lý trung tâm là cầu nối trung gian giữa các thiết bị ngoại vi với nhau cùng chung trên Data Bus. Trong một hệ thống vi xử lý, ngồi các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi xử lý còn phải thông tin với các I/O ngoại vi (8253, 74LS573, 8279 ….). để vi xử lý hiểu rằng, nó đang hay cần thông tin với bộ nhớ nào (ROM hay RAM), hoặc với I/O nào và với phần tử nào trong một thiết bị (ô nhớ nào, thanh ghi nào, trạng thái, điều khiển hay thanh ghi dữ liệu). Bắt buộc, vấn đề giải mã địa chỉ phải được thực thi. Theo thiết kế, hệ thống gồm có 10 phần tử I/O ngoại vi và 2 phần tử nhớ (ROM, RAM). Hệ thống sử dụng 2 IC 74138 để thực hiện việc giải mã, trong đó 1 IC dùng giải mã theo bộ nhớ, 1 IC dùng giải mã theo I/O. Vì IC 74138 có chức năng giải mã 3 đường thành 8 đường nên có 8 phần tử ngoại vi được giải mã theo kiểu I/O, 2 phần tử ngoại vi được giải mã theo kiểu bộ nhớ cùng vớ ROM và RAM. Bản đồ giải mã IO/ được trình bày trong bảng sau : Bảng 2 : bảng đồ giải mã kiểu bộ nhớ: KHỐI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ : Trong khối này bao gồm các mạch như : định thời, khô