Đồ án Thiết kế và thi công mạch báo động trong nhà qua đường dây điện thoại

g 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. 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 75VRMS đến 110VRMS. 3.2.4. Nguyên lý thông tín 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 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: Khi moät trong 2 thueâ bao gaùc maùy, thì toång ñaøi nhaän bieát traïng thaùi naøy, caét thoâng thoaïi cho caû 2 maùy ñoàng thôøi caáp tín hieäu baùo baän cho maùy coøn laïi. 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. 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 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU CÁC IC CÓ LIÊN QUAN 4.1.VI ĐIỀU KHIỂN 89C51: 4.1.1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng IC 89C51: IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. Chúng có đặc điểm như sau: 4k byte Flash . 128kbyte RAM. 4port xuất nhập 8 bit. 2 bộ định thời 16 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64k bộ nhớ không gian chương trình mở rộng. 64k bộ nhớ không gian dữ liệu mở rộng. Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). 210 bit được địa chỉ hoá. Nhân/chia trong 4 bit. 4.1.1.1. Sơ lược về các chân của 89C51: 89C51 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 – 1: Sơ đồ chân 89C51 4.1.2. Chức năng các chân của 89C51: 4.1.2.1. 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. 4.1.2.2. Port 1: Port 1 có công dụng xuất nhập ở các chân từ 1-8 trên 89c51. 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…). 4.1.2.3. 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. 4.1.2.4. 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 4.1.2.5. 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 89c51 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội thì PSEN\ sẽ ở mức 1. 4.1.2.6. Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address latch enable): 89c51 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 89C51. 4.1.2.7 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 89c51 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 89c51 thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21v lập trình cho EPROM trong 89c51. 4.1.2.8. Ngõ tín hiệu RST (Reset): Ngõ tín hiệu RST ở chân 9 là ngõ vào xoá chính của 8951 được dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. 4.1.2.9. Ngõ vào bộ dao động X1, X2: Mạch dao động bên trong chip 8951 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. 4.1.3. Tổ chức bộ nhớ: RAM bên trong 89c51 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 4.1.4. Các Thanh Ghi 4.1.4.1. 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 4.1.4.2. Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0h được dùng chung với thanh ghi A trong các phép toán nhân chia. 4.1.4.3. 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. 4.1.4.4. 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). 4.1.4.5. 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. 4.1.4.6. 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 4.1.4.7 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. 4.1.4.8. Thanh ghi THx,TLx: Chứa kết quả của bộ định thời timer/counter. 4.1.4.9. 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. 4.1.5. 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 DTMF MT8880: MT8880 có khả năng thu , phát tín hiệu DTMF , ưu điểm nổi bật so với các loại IC khác là : có thể lập trình giao tiếp với uP , chế độ hoạt động phong phú , Dual Tone , Single Tone , Call Progress … Hình sau là sơ đồ chân linh kiện : 4.2.1 Bảng mô tả chân linh kiện : Chân Tên Chức năng 1 IN+ Ngõ vào không đảo 2 IN- Ngỏ vào đảo 3 GS Gain Select 4 VRef Reference Voltage output (VDD/2) 5 VSS GND 6 OSC1 Oscillator input 7 OSC2 Oscillator output 8 TONE Tone DTMF out put 9 R/W Read/Write 10 /CS Chip Select 11 RS0 Register Select input 12 Ø 2 System clock Input 13 IRQ/CP Interrupt Request 14-17 D0-D3 Data bus 18 Est Early Steering ouput 19 St/Gt Steering input/ Guard Time output 20 VDD Power 4.2.2 Các thanh ghi: Nhà sản xuất cho phép giao tiếp MT8880 với VXL để thu phát tín hiệu DTMF. Có 5 thanh ghi bên trong MT8880 , được chia thành 3 nhóm, bao gồm : nhóm thu phát dữ liệu , nhóm điều khiển và cuối cùng là thanh ghi trạng thái . Thanh ghi dữ liệu thu (Receive Data Register ) chứa mã nhị phân của cặp tone vừa thu được và là thanh ghi chỉ đọc. Thanh ghi dữ liệu phát (Transmit Data Register) , chỉ ghi , VXL đưa mã nhị phân của cặp tone cần phát lên thanh ghi này. Việc thu phát tone , định chế độ hoạt động được thiết lập bởi 2 thanh ghi điều khiển CRA & CRB , đặc biệt , 2 thanh ghi này có cùng địa chỉ truy cập , việc xác định thanh ghi nào đang được dùng được set bởi bit thứ 3 (RSEL) của CRA. Bảng sau chỉ ra địa chỉ truy cập các thanh ghi của MT8880: Các mode hoạt động của MT8880 được quy định bởi các bit trong thanh ghi điều khiển CRA & CRB . 4.2.2.1 Thanh ghi CRA: Bit Tên Chức năng 0 Tone Out 0 : Ngưng phát tone 1 : Phát tone 1 Mode Control 0 : Thu và phát DTMF 1 : Phát DTMF (chiều dài bursts 104 ms) Thu nhận tone báo hiệu xử lý cuôc gọi. 2 Interrupt Enable 0 : Kiểm tra việc thu DTMF 1 : Cho phép ngắt trên chân 13 3 Register Select 0 : Lần ghi kế tiếp sẽ là thanh ghi CRA 1 : Lần ghi kế tiếp sẽ là thanh ghi CRB 4.2.2.2 Thanh ghi CRB: Bit Tên Chức năng 0 Burst 0 : Bursts mode (52 ms hoặc 104 ms) 1 : Phát DTMF liên tục 1 Test 0 : Hoạt động bình thường 1 : Test timing bit trên chân 13 2 Single/Dual 0 : Phát cặp tone 1 : Phát đơn tone , hàng hay cột (tuỳ thuộc bit 3) 3 Colum/Row 0 : Phát đơn tone cho hàng 1 : Phát đơn tone cho cột 4.2.2.3 Thanh ghi trạng thái : Bit Tên Thiết lặp Cờ Trạng Thái Xoá Cờ Trạng Thái 0 IRQ Ngắt xảy ra , bit 1 và bit 0 được set Cấm ngắt , được xoá sau khi đọc thanh ghi trạng thái 1 Thanh ghi dữ liệu phát rỗng (burst) Thời gian pause chấm dứt , thanh ghi dữ liệu phát sẵn sàng cho tone kế tiếp . Được xoá sau khi đọc thanh ghi trạng thái , hoặc không đang ở chế độ burst 2 Thanh ghi dữ liệu thu đã đầy . Dữ liệu hiện diện trên thanh ghi dữ liệu thu . Được xoá sau khi đọc thanh ghi trạng thái . 3 /Delay /Steering Set khi chưa nhận nhận được tín hiệu DTMF Xoá khi nhận dạng được tín hiệu DTMF 4.2.2.4 QUÁ TRÌNH GHI VÀ ĐỌC CÁC THANH GHI : Bắt đầu với CS=1 , quá trình ghi dữ liệu trong thanh ghi thông qua các bước sau : Chuyển bus dữ liệu (của VXL) ở chế độ xuất . Đưa dữ liệu ra bus Thiết lập cho bit RS0, RS0=1 :ghi dữ liệu , = 0 ghi lệnh Xoá bit R/W , thông báo cho việc ghi dữ liệu . Xoá bit CS , tích cực chip . Set bit CS , ngưng quá trình ghi dữ liệu , ngưng chọn chip . Tương tự cho quá trình đọc thanh ghi , bắt đầu với CS=1 : Chuyển bus dữ liệu sang chế độ nhập . Set bit R/W , thông báo cho việc đọc dữ liệu Thiết lập bit RS0 , RS0=1 : đọc dữ liệu , =0 : đọc trạng thái . Xoá bit CS, tích cực MT8880 Đọc dữ liệu trên bus Set bit CS , ngưng quá trình đọc dữ liệu , ngưng chọn chip . 4.2.3 QUÁ TRÌNH THU , PHÁT DTMF : Để phát di một cặp tone , cần phải kiểm tra xem tone trước đó đã được phát xong chưa , điều này thực hiện được bằng cách đọc bit b1 của thanh ghi trạng thái , nếu bit này được set lên 1 -> thanh ghi dữ liệu phát sẵn sàng cho việc phát cặp tone kế tiếp. Việc thu tín hiệu DTMF cũng tương tự , trước tiên kiểm tra bit b2 của thanh ghi trạng thái , nếu bit này được set , tức là thanh ghi dữ liệu thu đã đầy , VXL có thể đọc được mã từ thanh ghi này .  Quaù trình phaùt Quaù trình thu 4.3. IC TL082: TL082 là một IC gồm hai vi mạch thuật toán 741 nằm trong cùng một vỏ. Vi mạch thuật toán tiêu chuẩn 741 là loại vi mạch đơn khối tích hợp lớn được chế tạo theo công nghệ màng mỏng. Nhờ khả năng tích hợp lớn nên vi mạch loại này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Ưu điểm nổi bật của vi mạch là làm việc tốt ở mức điện áp thấp đến 5VDC. Vi mạch thuật toán có các đặc tính chung như sau: Không cần bù tần số,tăng độ ổn định ở chế độ làm việc tuyến tính. Có bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải. Có độ lệch điểm trôi về zero quá nhỏ. Không bị khoá nếu tín hiệu đưa vào không thích hợp. Hệ số nén dòng pha lớn. Tiêu hao công suất nhỏ. 4.4.1. Sơ đồ chân: Hình 4 – 8: Sơ đồ chân IC TL082 4.4.2. Chức năng các chân: Bảng 4 – 16: Chức năng các chân của IC TL082 Chân Chức năng 1 Ngõ ra chân 1 2 Ngõ vào đảo 1 3 Ngõ vào không đảo 1 4 -Vcc 5 Ngõ vào không đảo 2 6 Ngõ vào đảo 2 7 Ngõ ra 2 8 +Vcc 4.4.3. Thông số: Nguồn cung cấp: VCC = ± 18V. Điện áp ngõ vào: Vi = ±15V. Điện áp ngõ vào sai biệt: Vid = ± 30V.