ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI
NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:
- THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI
- DÙNG VI XỬ LÝ 89C51, DTMF8880
- ĐIỀU KHIỂN TỐI THIỂU BỐN THIẾT BỊ
- BÁO SỰ CỐ QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI
MỤC LỤC Trang
Lời nói đầu………………………………………………………………………..…….8
PHẦN I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ……………………………………………………………………………….9
PHẦN II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI ........................................... ………12
Chương I. PHƯƠNH ÁN THIẾT KẾ ............................................................ ………12
I. Mục đích của đề tài ............................................................................................ ………12
II. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... ………12
III. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ...................................................... ………12
IV. Ý tưởng thiết kế ................................................................................................... ………14
V. Sơ đồ khối............................................................................................................ ………16
Chương II. GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 .......................................... ………19
I. Giới thiệu ............................................................................................................. ………12
II. Lịch sử phát triển của bộ Vi Điều Khiển ........................................................ ………12
III. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ...................................................... ………12
Chương III. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG............................................................... ………34
A. MẠCH ĐIỀU KHIỂN .......................................................................................... ………34
I. Sơ đồ nguyên lý ................................................................................................... ………34
II. Tính toán và thiết kế hệ thống ............................................................................ ………36
1. Khối cảm biến chuông ........................................................................................ ………36
2. Khối kết nối thuê bao .......................................................................................... ………38
3. Khối giải mã DTMF ............................................................................................. ………40
4. Khối điều khiển động lực ................................................................................... ………41
5. Mạch nhận tín hiệu đảo cực ............................................................................... ………42
6. Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển ........................................................ ………44
B. THIẾT KẾ MẠCH ÂM THANH ........................................................................ ………45
I. Khối phát tiếng nói.............................................................................................. ………45
II. Khối khuyếch đại âm tần.................................................................................... ………46
Chương IV. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ................................................................ ………48
I. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................... ………48
II. Chương trình ......................................................................................................... ………51
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..................... ………65
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN I
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan trọng của loài người. Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông tin liên lạc vào lĩnh vực kinh tế, khoa học và đời sống. Chính vì nó mà con người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng. Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người. Ngoài nhu cầu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại,…Vì thế ngành bưu chính viễn thông luôn là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ sư và đông đảo các bạn đọc thuộc các ngành có liên quan đến ngành bưu chính viễn thông. Nhưng trong số các đề tài về bưu chính viễn thông ở nước Việt Nam chưa có đề tài nào dùng mạng điện thoại để: Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây điện thoại
Đối với hệ thống điều khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển và tự động báo động .
Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng ,đồng thời việc gắn các thiết bị điện thoại ngày càng được phổ biến rộng rãi, do đó việc sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc ,vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân do cháy nổ hoặc do chạm chập điện gia dụng gây ra
Ngoài ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người.
Ngày nay, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản quí hiếm, những tài liệu mật … là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân hàng … Nếu ta chỉ sử dụng hệ thống báo trộm tại chỗ thì kẻ trộm có thể tìm cách khống chế tất cả các hệ thống báo động tại chỗ, làm cho chúng ta không phát hiện được hoặc chúng ta đi xa thì hệ thống báo động tại chỗ cũng không có tác dụng. Nếu chúng ta dùng mạng điện thoại để báo động khi có kẻ trộm đột nhập thì rất có hiệu quả. Thông qua mạng điện thoại thì hệ thống báo động sẽ tự động quay số báo động đến các cơ quan chức năng và những người có liên quan để xử lý kịp thời dù chúng ta không có mặt ở hiện trường.
Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại” cho đồ án tốt nghiệp.
Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp điều khiển các thiết bị điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa nhà(hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền sản xuất để thay thế con người.
Chẳng hạn muốn điều khiển các thiết bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa.
Với đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại” gồm 3 phần:
I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:
Giới thiệu về sự phát triển của ngành Điện Tử-Viễn Thông trong Khoa Học Kỹ Thuật và những ứng dụng thực tế của chúng vào các lĩnh vực khoa học, xã hội. Đặc biệt là sự ứng dụng của vi điều khiển vào hệ thống Viễn Thông để tạo ra được một sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điều khiển và báo động trong đời sống hằng ngày của người dân. Sản phẩm có tên gọi “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại”.
II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI:
- Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
- Phương án thiết kế
- Thiết kế và thi công :
- Khối cảm biến chuông.
- Khối kết nối thuê bao.
- Khối cảm biến tín hiệu đảo cực.
- Khối cảm biến phát hiện trộm.
- Khối thu-phát DTMF.
- Khối xử lí trung tâm.
- Khối công tắc bên ngoài.
- Khối tạo tiếng nói.
Từ các khối trên ta kết hợp các khối lại với nhau tạo thành một hệ thống hoạt động hoàn chỉnh để thi công mạch và viết chương trình điều khiển cho mạch hoạt động theo đúng yêu cầu đề ra.
III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI:
Tóm tắt toàn bộ nội dung Đề Tài, nêu ưu-khuyết điểm của Đề Tài. Đưa ra hướng phát triển của Đề Tài.
Mong rằng, hệ thống “Điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại “mà chúng em thực hiện sẽ được mở rộng theo nhiều hướng hoàn chỉnh hơn, ứng dụng rộng rãi trong thực tế để ngày càng cải thiện đời sống vật chất , tinh thần và sinh hoạt của con người. Góp phần hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất nước đáp ứng tốt yêu cầu của chính phủ đề ra.
PHẦN II
NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I
PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
I . MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:
Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái, kết quả điều khiển thiết bị và báo động khi có sự cố bằng tiếng nói, thông báo cho trung tâm điều khiển, trung tâm bảo vệ khi sự cố vừa mới xảy ra hoặc người điều khiển khi hệ thống đã hoàn thành nhiệm vụ, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển.
II . PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Để thực hiện được đề tài, chúng em cần phải xác định được phương pháp nghiên cứu với trình tự nghiên cứu như sau:
- Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động mạng điện thoại, khảo sát IC MT8880, khảo sát vi điều khiển 8951
- Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài
- Tính toán thiết kế phần cứng
- Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm
- Thiết kế mạch xử lý tín hiệu phản hồi bằng tiếng nói.
III . TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:
Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ 1 vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điều khiển từ xa rất đa dạng phong phú: trong lĩnh vực quân sự được ứng dụng vào điều khiển máy bay không người lái, tên lửa, phi thuyền, vệ tinh nhân tạo… trong dân dụng điều khiển từ xa làm tăng tính tiện ích và tăng giá trị sử dụng cho các thiết bị.
Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây điện thoại. là sự kết hợp giữa các ngành Điện – Điện tử và Viễn thông, sự phối hợp ứng dụng vi điều khiển hiện đại và hệ thống thông tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên cứu và phát triển không nhỏ trong Khoa Học Kỹ Thuật.
Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường. Hệ thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường ,đối tượng điều khiển và đối tượng báo động. Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối tượng được điều khiển là cố định.
Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua đường truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những kho lưu trữ tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo động thông qua đường điện thoại để đóng ngắt những nơi cao áp, tự động quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy …và cũng tại Nga đã có hệ thống điều khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử.
Ở Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt được lắp đặt bí mật thông qua 1 tổng đài nội bộ.
Trên đây là những thành tựu của các nước tiên tiến. Còn ở Việt Nam cũng có:
+ Một số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển nhưng chưa thực sự là 1 đề tài hoàn chỉnh bởi vì các đề tài này chỉ điều khiển được 2 thiết bị điện hoặc có đề tài điều khiển được 4 thiết bị nhưng phương pháp phản hồi không chính xác (chỉ phản hồi bằng tiếng nhạc) và không thể tắt thiết bị bằng công tắc bên ngoài.
+ Một số đề tài nghiên cưú sử dụng mạng điện thoại để báo động khi có cháy nhưng các đề tài này chỉ được thực hiện trên lý thuyết.
Từ những tình hình thực tế trên, hệ thống điều khiển từ xa và tự động quay số báo động qua mạng điện thoại mặc dù có những đặc trưng nổi bật, nhưng chúng chỉ được ứng dụng ở những công trình có tầm cỡ lớn và chưa thực sự là một sản phẩm phổ biến trong dân dụng là do giá thành sản phẩm còn quá cao.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, chúng em thực hiện đề tài : “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua đường dây điện thoại” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá thành sản phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
IV.Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:
Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống tự động điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố, với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bị, tự động quay số báo động khi có kẻ trộm đột nhập là phương pháp phản hồi kết quả điều khiển, báo động bằng tiếng nói được lưu trữ và cài đặt sẳn. Ngoài ra hệ thống chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mã và không thể xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình quay số ngẫu nhiên. Hệ thống này có 2 chức năng:
- Điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại:
Để điều khiển, đầu tiên người điều khiển phải gọi số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc song song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều khiển). Sau một thời gian đổ chuông nhất định, nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch. Sự đóng mạch này là đóng tải giả để kết nối thuê bao. Sau đó người điều khiển sẽ nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Khi nhấn đúng mã số passwords mạch sẽ phát ra lời giới thiệu để người điều khiển biết với nội dung thông báo: “ Đây là hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua điện thoại. Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”. Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh. Nếu nhấn sai mã passwords thì người điều khiển không thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển được.
+ Sau khi nhấn đúng mã passwords thì người điểu khiển có thể bắt đầu kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị và điều khiển các thiết bị. Nếu muốn kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển và sau khi điều khiển thì người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra. Nếu người điều khiển nhấn đúng mã số để kiểm tra thì hệ thống này sẽ báo cho người điều khiển biết trạng thái tất cả các thiết bị điện đang muốn điều khiển ( Ví dụ :sau khi bấm đúng mã passwords 2397, rồi bấm tiếp số 5 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói nội dung như sau: “Thiết bị 1 đã tắt, thiết bị 2 đã tắt,thiết bị 3 đã tắt, thiết bị 4 đã tắt”).
Để tắt,tắt các thiết bị ta sẽ qui định mã tắt tắt các thiết bị như sau :
- Số 6 được chọn là lệnh mở thiết bị
- Số 9 là lệnh tắt thiết bị.
- Số 8 được chọn là lệnh tắt tất cả các thiết bị.
- Số 1 được chọn là thiết bị 1.
- Số 2 được chọn là thiết bị 2.
- Số 3 được chọn là thiết bị 3.
- Số 4 được chọn là thiết bị 4.
- Số 5:Lệnh kiểm tra các trạng thái các thiết bị
Ví dụ: Như vậy muốn tắt thiết bị 1 ta bấm số 91, muốn tắt thiết bị 2 ta bấm số 92. Sau mỗi lần điều khiển mạch sẽ phát ra tiếng nói để báo kết quả cho người điều khiển (ví dụ : nếu ta muốn tắt thiết bị 1 thì ta sẽ bấm số 21. Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 1 đã tắt” . Nếu muốn tắt thiết bị 2 thì ta bấm số 92. Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 2 đã tắt” . Ví dụ : khi có sự cố ta muốn tắt tất cả các thiết bị điện thì ta gọi điện thoại về nơi điều khiển sau đó bấm mã 2397 để xâm nhập vào hệ thống điều khiển, sau đó bấm số 5 để tắt tất cả các thiết bị điện. Sau khi bấm số 5 xong thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Tất cả các thiết bị đã tắt” để cho người điều khiển biết là tất cả các thiết bị mình muốn điều khiển đã tắt.
Sau khi điều khiển xong thì người điều khiển gác máy. Lúc này, mạch không còn nhận được lệnh điều khiển. Sau một thời gian nhất định 30giây, mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao. Chú ý, trong thời gian điều khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy bị gọi thì vẫn có thể thông thoại với người điều khiển.
2. Tự động quay số báo động khi có sự cố:
Khi có trộm thì từ bộ cảm biến cháy sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có kẻ trộm thì vi điều khiển sẽ điều khiển quay số báo động. Số điện thoại này sẽ được nạp trước từ bàn phím điện thoại.Sau khi quay số cho chủ nhà xong nếu chủ nhà nhấc máy thì hệ thống này sẽ tự động báo cho chủ nhà với nội dung như sau : “nhà của bạn đang có trộm .”. Nếu điện thoại chủ nhà bận hay chưa nhấc máy thì hệ thống này tự động đợi trong vòng 30 giây rồi gọi lại. Cuộc gọi này gọi đến khi nào thành công thì thôi.
V. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:
Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói
Sơ đồ khối dùng vi điều khiển có phản hồi bằng tiếng nói
Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.
Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết chính xác trạng thái các thiết bị và tình hình cần báo động thông qua tiếng nói.
Trong phương pháp dùng vi điều khiển thì ta tận dụng được ROM nội bên trong nên mạch điện sẽ ít phức tạp hơn so với dùng vi xử lý.
1. Giải thích mối quan hệ giữa các khối :
1.1 Chức năng bộ phận điều khiển:
Khi muốn điều khiển ta chỉ việc gọi về số máy của máy điện thoại được kết nối với bộ phận điều khiển ở nơi cần điều khiển thì tín hiệu chuông của tổng đài sẽ cấp 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 sẽ 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 khối xử lý trung tâm. Khối xử lý sẽ định thời gian đợi chuông. Sau một khoảng thời gian không ai nhấc máy tức vẫn còn tín hiệu chuông thì khối xử lý sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao. Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả, lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối cho thông thoại.
Khi đã thông thoại, ta sẽ bấm mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Sau khi bấm đúng mã passwords khối tạo tiếng nói sẽ phát ra lời giới thiệu “Đây là hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua điện thoại. Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”, để báo cho người điều khiển biết mạch đã làm việc và chờ lệnh điều khiển. Khi người điều khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái các thiết bị thì chỉ việc nhấn đúng mã số kiểm tra của mạch thì khối tạo tiếng nói sẽ báo trạng thái làm việc của các thiết bị nhằm mục đích gợi nhớ cho người điều khiển. Sau đó người điều khiển sẽ bấm lệnh điều khiển mở hay tắt, tín hiệu này tác động đến khối động lực đóng ngắt relay đồng thời lại tác động đến khối tạo tiếng nói để báo lại trạng thái thiết bị đã điều khiển với mục đích tạo sự an tâm chắc chắn của công việc điều khiển.
Việc nhận dạng phím nào bấm, được khối giải mã DTMF quyết định. Khi người điều khiển nhấn phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây thoại. Tần số này nằm trên dãy thông của tín thiệu 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 được đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lý.
Khi không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có phím ấn thì khối xử lý sẽ ngưng kết nối thuê bao. Lúc này tổng đài sẽ 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 thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao.
Khối công tắc bên ngoài để điều khiển khối công suất.
1.2 Chức năng bộ phận quay số tự động:
Khi có sự cố thì từ bộ cảm biến sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến bộ xử lý trung tâm báo cho bộ xử lý trung tâm biết là có sự cố.
Bộ xử lý trung tâm lập tức sẽ điều khiển quay số báo động. Số điện thoại này sẽ được nạp trước từ bàn phím điện thoại.
Số điện thoại được xuất từ khối trung tâm dưới dạng mã nhị phân và được truyền tới khối giải mã hiển thị và khối thu_phát DTMF để khối này biến đổi số nhị phân ra tầng số để truyền đến máy được gọi.
Sau khi quay số xong nếu máy bị gọi được nhấc máy thì trạng thái nhấc máy sẽ được bộ cảm biến nhận dạng tín hiệu nhấc máyvà báo cho bộ xử lý trung tâm biết thuê bao bên kia đã nhấc máy.
Ngay lập tức bộ xử lý trung tâm điều khiển khối xử lý tiếng nói để phát ra câu báo động.
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
I.GIỚI THIỆU:
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại, lò vi-ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng.
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN:
Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lý trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung.Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lý, từ những năm 70 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semicoductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lý 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ chuyển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, khối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lý.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý trung tâm 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các cổng vào và ra Digital trên một chip.
Các công ty khác cũng lần lượt cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-system-48).
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51.
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS-51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các công ty hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty khác như: AMD. SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051:
IC vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
- 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)
- 128 bit RAM
- 4 port 1 108 bit
- Hai bộ định thời 16 bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bit đơn)
- 210 bit được địa chỉ hóa
- Bộ nhân / chia 4
- CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA 8051:
Hình 2.1: Sơ Đồ Khối 8051
Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lý trung tâm (CPU: central processing unit) bao gồm:
- Thanh ghi tích lũy A
- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)
- Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
- Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic.
Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngoài ra còn có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0, port1, port2, port3) sử dụng vào mục đích điều khiển.
Ở cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãy rộng và được ấn định bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi:
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.
- CHỨC NĂNG CÁC CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN:
Hình 2.2: Sơ Đồ Chân 8051
a. port0: là port có 2 chứa năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ (không dùng bộ nhớ mở rộng) có hai chức năng như các đường I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn (với bộ nhớ mở rộng) nó được kết hợp kênh giữa các bus.
b. port1: port1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2 … có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài.
c. port2: port2 là một port công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
d.port3: port3 là một port công dụng kép trên các chân 10 – 17. Các chân của port này có nhiều chức năng.
|
Bit |
Tên |
Chức năng chuyển đổi |
|
P3.0 |
RXD |
Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp |
|
P3.1 |
TXD |
Dữ liệu phát cho Port nối tiếp |
|
P3.2 |
INT0 |
Ngắt 0 bên ngoài |
|
P3.3 |
INT1 |
Ngắt 1 bên ngoài |
|
P3.4 |
T0 |
Ngõ vào của timer/counter0 |
|
P3.5 |
T1 |
Ngõ vào của timer/counter1 |
|
P3.6 |
WR |
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài |
|
P3.7 |
RD |
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài |
e.PSEN (Program Store Enable): 8051 có 4 tín hiệu điều khiển PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM đã cho phép đọc các bytes mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao).
f. ALE (Address Latch Enable): tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó: vừa là bus dữ liệu vừa là bit thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, nội dung ALE sẽ bị mất. trong này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051.
g.EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao(+5V) hoặc mức thấp(GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp(4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Nếu EA được nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bị cấm và chương trình thi hành từ EPROM mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8051.
h.RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ Reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.
i. Các ngõ vào bộ nhớ động trên chip:
Như đã thấy trong các hình trên, 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz.
j. Các chân nguồn:
8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20.
3. TỔ CHỨC BỘ NHỚ:
8051 có những vùng cho bộ nhớ riêng biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phần bên ngoài lên đến tối đa 64Kbytes bộ nhớ chương trình và 64Kbytes bộ nhớ dữ liệu.
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, Ram trên chip bao gồm nhiều thành phần, phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các BANK thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
Hai đặc tính cần lưu ý là:
- Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ nhớ và có thể được truy xuất trực tiếp như các địa chỉ bộ nhớ khác.
- Ngăn xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài như trong các bộ vi xử lý khác.
4.CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT:
Các thanh ghi nội của 8051 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh.
Ví dụ: Lệnh “INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này được ngầm định trong mã lệnh.
Các thanh ghi trong 8051 được định dạng như một phần của RAM trên chip. Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khi đặc chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8051 có nhiều thanh ghi. Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu hết 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa. Chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định nghĩa.
Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp. Chú ý rằng SFR có thể được địa chỉ hóa bit hoặc byte. Người thiết kế phải thận trọng trong khi truy xuất bit và byte. Ví dụ lệnh sau: SETB OEOH
Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng EOH đồng thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏ nhất trong thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, chỉ có địa chỉ bit là có hiệu quả.
A.Con trỏ ngăn xếp :
Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy ra dữ liệu khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ đọc dữ liệu và làm giảm SP.
Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP, #%FH
Trên 8051 ngăn xếp bị giới hạn 32byte và địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH. Sở dĩ cùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ liệu đầu tiên.
Người thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó lấy giá trị mặc định khi reset hệ thống. Giá trị mặc định đó là 07H và kết quả là ngăn đầu tiên để cất dữ liệu có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại SP, bank thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng được vì vùng RAM này đã được dùng làm ngăn xếp.
Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu dữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con (ACALL, LACALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chương trình.
B. con trỏ dữ liệu:
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H.
MOV A, #55H
MOV DPTR, #1000H
MOVX @DPTR, A
Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy, lệnh thứ 2 cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16bit 1000H vào con trỏ dữ liệu. Lệnh thứ 3 dùng địa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H) đến RAM ngoài ở địa chỉ được chứa trong DPTR (1000H).
a,Các thanh ghi port xuất nhập:
Các port của 8051 bao gồm port0 ở địa chỉ 80H, port1 ở địa chỉ 90H, port2 ở địa chỉ A0H và port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port đều được địa chỉ hóa từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi.
b.Các thanh ghi TIMER:
8051 chứa hai bộ định thời đếm 16bit được dùng trong việc định thời hoặd đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc vận hành Timer được set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit.
c. Các thanh ghi port nối tiếp:
8051 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch…). Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận.
Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) (được địa chỉ hóa từng bit) ở địa chỉ 98H.
e.Các thanh ghi ngắt:
8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, hai mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ 8AH. Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit.
5. BỘ NHỚ NGOÀI:
8051 có khả năng mở rộng bộ nhớ đến 64K bộ nhớ chương trình và 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. Do đó có thể dùng thêm ROM và RAM nếu cần.
Khi dùng bộ nhớ ngoài, port0 không còn là một port I/O thuần túy nữa. Nó được hợp kênh giữa bus địa chỉ (A0-A7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port2 thông thường được dùng cho byte cao của bus địa chỉ.
Trong nửa đầu của mỗi chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ được cấp trong port0 và được chốt bằng xung ALE. Một IC chốt 74HC373 (hoặc tương đương) sẽ giữ byte địa chỉ thấp trong phần còn lại của chu kỳ bộ nhớ. Trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ port0 được dùng như bus dữ liệu và được đọc hoặc ghi tùy theo lệnh.
Truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài:
Bộ nhớ chương trình ngoài là một IC ROM được ghép bởi tín hiệu PSEN. Một chu kỳ máy của 8051 có 12 chu kỳ xung nhịp. Nếu bộ dao động trên chip được lái bởi một thạch anh 12MHz thì chu kỳ máy kéo dài 1
.
6.LỆNH RESET:
8051 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy và trả nó về mức thấp. RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C.
..................................................................
BAO1MO:
SETB P1.0
CLR P1.1
CLR P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
SETB P1.0
SETB P1.1
CLR P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
SETB P1.0
SETB P1.1
SETB P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
RET
BAO3MO:
SETB P1.0
CLR P1.1
CLR P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
SETB P1.0
CLR P1.1
SETB P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
SETB P1.0
SETB P1.1
SETB P1.2
CLR P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
RET
THONGBAO:
SETB P1.0
SETB P1.1
SETB P1.2
SETB P1.3
CLR PLAY
JB HETAM,$
JNB HETAM,$
SETB PLAY
RET
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
I. TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động là một hệ thống khá hoàn chỉnh. Hệ thống này có 2 chức năng như sau:
- Điều khiển thiết bị điện từ xa với hệ thống báo trạng thái thiết bị phản hồi bằng tiếng nói:
Các thiết bị điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa bằng đường điện thoại. Muốn điều khiển thiết bị điện ta quay số điện thoại về máy điện thoại có các thiết bị cần điều khiển. Sau khi quay số xong, ta qui định nếu sau 10 hồi chuông không có ai nhấc máy thì mạch này sẽ tự động đóng tải giả để kết nối thuê bao (thông thoại) với thuê bao gọi. Sau khi kết nối thuê bao, hệ thống này sẽ đợi phím nhấn trong khoảng 30giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao.
Sau khi có tín hiệu thông thoại người điều khiển bắt đầu nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Mã passwords trong hệ thống này được qui định 4 số là 2397. Nếu người điều khiển bấm sai mã passwords thì sẽ không xâm nhập được vào hệ thống điều khiển. Nếu người điều khiển nhấn sai một trong 4 mã passswords thì hệ thống yêu cầu người điều khiển phải nhấn lại từ đầu mã passwords. Nếu mã passwords được nhấn đúng 4 số 2397 thì cho phép người điều khiển xâm nhập vào hệ thống điều khiển và đồng thời phát câu báo hiệu bằng tiếng nói với nội dung : “Đây là hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua đường điện thoại . Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”. Sau khi phát xong câu giới thiệu, hệ thống này sẽ chờ lệnh điều khiển trong khoảng 30giây nếu không có phím nhấn thì hệ thống này sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao.
Sau khi nhấn đúng mã passwords 2397, nếu lúc này người điều khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bị trước khi muốn điều khiển thì sẽ bấm mã số 5 (Mã số 5 được qui định là mã kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bị trong hệ thống điều khiển).Sau khi nhấn đúng số 5 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về với tiếng nó để báo trạng thái tất cả các thiết bị. Lúc này, người điều khiển biết được tất cả các trạng thái thiết bị. Sau đó, người điều khiển muốn mở hay tắt thiết bị nào phụ thuộc vào mã lệnh người điều khiển muốn điều khiển mở hay tắt. Nếu người điều khiển muốn mở thiết bị thì bấm mã số 6 ( Mã số 6 được qui định là mã mở thiết bị).Còn muốn mở thiết bị nào là phụ thuộc vào mã số thứ hai.
Trong hệ thống này các số được qui định cho các thiết bị như sau:
- Số 1 tương ứng cho thiết bị 1
- Số 2 tương ứng cho thết bị 2
- Số 3 tương ứng cho thiết bị 3
- Số 4 tương ứng cho thiết bị 4
Ví dụ : Muốn mở thiết bị 1 thì người điều khiển phải bấm mã 61 tức là mã mở thiết bị 1(Mã số 6 là mã mở và mã số 1 là thiết bị 1). Sau khi nhấn đúng mã 61 thiết bị 1 sẽ được mở và vi điều khiển sẽ báo trạng thái thiết bị 1 vừa mới điều khiển với nội dung “Thiết bị 1 đã mở “. Nếu người điều khiển muốn mở tiếp thiết bị 4 sẽ bấm mã 64, sau khi bấm đúng mã 64 người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bị 4 đã mở”.
Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị 1 thì bấm mã số 9 (Mã số 9 được qui định là mã tắt thiết bị) , còn muốn tắt thiết bị nào thì phụ thuộc vào mã bấm tiếp theo của mã số 9. Ví dụ: Muốn tắt thiết bị 1 người điều khiển bấm mã số 9 , sau đó bấm mã số 1 để tắt thết bị 1. Sau khi bấm đúng mã 91 thì thiết bị 1 sẽ được tắt và sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo cho người điều khiển biết kết quả điều khiển bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bị 1 đã tắt”. Nếu người điều khiển muốn tắt thiết
bị 3 thì bấm tiếp mã 93 thì lập tức thiết bị 3 được tắt và đồng thời có tín hiệu phản hồi về báo kết qủa điều khiển với nội dung “Thiết bị 3 đã tắt”.
Sau khi điều khiển hết tất cả các thiết bị muốn điều khiển, người điều khiển muốn kiểm tra lại trạng thái tất cả các thiết bị thì chỉ việc bấm mã số 5 (Mã này được qui định là mã kiểm tra tất cả các thiết bị ).Sau khi người điều khiển bấm đúng mã số 5 thì hệ thống sẽ đi kiểm tra tất cả các thiết bị và báo trạng thái hiện tại của tất cả các thiết bị cho người điều khiển biết. Ví dụ : “Thiết bị 1 đã tắt, thiết bị 2 đã tắt, thiết bị 3 đã tắt, thiết bị 4 đã tắt”.
Trong hệ thống này còn dùng một chức năng là mã khẩn cấp, khi có trộm hay một số sự cố khác v.v.. hay khi người điều khiển muốn tắt hết tất cả các thiết bị cùng một lúc mà không cần phải đi tắt từng thiết bị một mất thời gian.
Ví dụ: Khi có trộm thì hệ thống này sẽ tự động quay số báo động cho người có trách nhiệm bảo vệ khu vực này biết. Khi người có trách nhiệm khu vực này biết sẽ lập tức quay số về thuê bao có gắn mạch điều khiển để tắt tất cả các thiết bị điện để tránh chập mạch điện dẫn đến hư hỏng các thiết bị điện vá tránh chập mạch điện phát ra tia lửa điện để phát cháy các khu vực khác. Khi quay xong và bấm đúng mã passwords 2397 để vào hệ thống điều khiển thì người điều khiển chỉ việc bấm mã số 5 thì tất cả các thiết bị sẽ tắt và có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo trạng thái thiết bị với nội dung “Tất cả các thiết bị đã tắt”
II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI:
Với đề tài: “Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây điện thoại “ là một hệ thống khá hoàn chỉnh. Với chức năng báo động và phản hồi bằng tiếng nói, cho nên sẽ báo chính xác các trạng thái thiết bị và tình hình xảy ra sự cố một cách chính xác tạo cho người nghe thông báo và điều khiển có cảm giác an tâm hơn. Hệ thống này có thể đặt ở nhà riêng, xí nghiệp, cơ quan, nhà xưởng, nhà kho, văn phòng, khách sạn, chung cư .v.v…
Với hệ thống này, chúng ta có thể phát triển theo hướng đưa hệ thống này giao tiếp với máy tính. Sau đó, đưa chức năng điều khiển và báo động lên mạng internet. Tức hệ thống này vẫn hoạt động bình thường ở chế độ như trước nhưng bây giờ hệ thống này được giao tiếp với mạng máy tính. Cho nên, chúng có thể được điều khiển và quay số báo động thông qua mạng internet. Nếu chúng ta sử dụng mạng thì những thông tin về điều khiển, báo động sẽ phong phú và có nhiều chức năng hơn.
Ví dụ: khi đưa hệ thống này lên mạng thì khi điều khiển chúng ta sẽ biết nhiều thông tin về thiết bị mình muốn điều khiển hơn, biết được ngày giờ và tên người điều khiển trước đó.
Còn đối với hệ thống báo trộm thì sẽ được cập nhật ngày giờ có kẻ trộm đột nhập và ghi lại được hình ảnh từ lúc phát hiện được kẻ trộm đột nhập bằng camera thông qua mạng internet để lưu trử vào máy tính muốn quan sát.
Đối với mạch âm thanh ta nên sử dụng những IC chuyên dùng cho việc ghi phát ngữ âm. Để làm giảm kích thước của mạch âm thanh, giảm giá thành và thuận tiện hơn cho người sử dụng.
Nhìn chung đây là hướng phát triển khá lý thú và khả thi trong điều kiện nước nhà như hiện nay. Đó là một hệ thống chức năng đa dụng, tiện ích, hiện đại, kinh tế không ngoài mục đích nâng cao đời sống tiện ích cho con người.
III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:
1 . Tính khoa học:
Thế kỷ 20 – 21 là thế kỷ của Thông Tin Điện Tử - Viễn Thông, là nền tảng quan trọng trong việc điều khiển thông qua mạng thông tin toàn cầu, phù hợp với xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật
Đề tài sử dụng kỹ thuật tiên tiến trong quá trinh biến đổi xử lý tín hiệu âm thanh từ tín hiệu tương tự analog sang thành tín hiệu số digital.
Ngoài ra đề tài còn thể hiện tính ứng dụng đa năng trong kỹ thuật Vi Điều Khiển.
2 . Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tiễn:
Mục tiêu của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại. Đồng thời hệ thống có khả năng phản hồi,báo động trạng thái và kết quả điều khiển thiết bị bằng tiếng nói, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển và người được nghe báo động. Ưu điểm của việc dùng đường truyền có sẵn của mạng điện thoại để điều khiển thiết bị và báo động là phạm vi điều khiển và báo động rộng, không hạn chế. Tại một nơi mà có thể điều khiển và báo động được nhiều nơi khác.
Hệ thống có khả năng điều khiển được nhiều thiết bị. Tuy nhiên, đề tài này chỉ làm trên mô hình cho nên tôi chỉ đưa ra điều khiển 4 thiết bị tượng trưng mà thôi.
Hệ thống này có khả năng báo động được nhiều số điện thoại nhưng trong đề tài này tôi chỉ đưa ra báo động 2 số điện thoại mà thôi.
Ngoài ra trong công tác giảng dạy, hệ thống trở thành một mô hình thực tế dùng để giảng dạy thể hiện sự ứng dụng của mạng thông tin và đặc biệt khả năng ứng dụng đa dạng của Vi Điều Khiển.
Với những đặc điểm và tính năng trên, đề tài có khả năng triển khai ứng dụng rộng rãi trong thực tế và mang tính hiện đại thực tiễn cao.
3 . Hiệu quả kinh tế xã hội:
Nhờ có điều khiển từ xa con người tiết kiệm được thời gian và quá trình đi lại, với điều kiện thi công của đề tài rất khả thi, giá thành thấp, phù hợp với điều kiện hiện tại nước nhà. Song đề tài mang tính tiện ích rất cao được ứng dụng từ dân dụng đến công nghiệp, như nhà máy, kho xưởng và đặc biệt là những môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm, nơi cao áp.
Nhờ có hệ thống báo động từ xa, cho nên việc báo động cho những người và các cơ quan có chức năng kịp thời để xử lý tránh những trường hợp báo động chậm gây ra những hậu qủa không lường. Song với ứng dụng này mang tiện ích rất cao được ứng dụng cho các nhà dân, chung cư, các xí nghgiệp, kho chứa hàng, khách sạn, ngân hàng v.v…
Hơn nữa về tính khả thi trong tương lai, đề tài mang tính kích thích thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghệ Điện Tử Việt Nam. Từ đó góp phần xây dựng đất nước ngày càng phồn vinh, vì ngành Điện Tử là ngành đóng vai trò kinh tế mụi nhọn.
IV. KẾT LUẬN:
Trong thời gian làm đề tài, với sự hạn chế về thời gian vàtài liệu vì vậy chúng em đã phải cố gắng tìm tòi và nhiệt tình trong công việc. Cuối cùng đề tài đã hoàn thành một cách trọn vẹn. Đó là kết quả của một thời gian dài nổ lực của chúng em và dưới sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng với sự giúp đỡ của nhà trường nên đề tài đã hoàn thành đúng thời hạn.
……. 000 ……
1. Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn
Tác giả : Dương Minh Trí - Nhà xuất bản KHKT – 1997
2. Họ vi điều khiển 8051
Tác giả :Tống Văn On – Hoàng Đức Hải . Nhà xuát bản lao động – xã hội-2001.
4. Tra cứu IC TTL
5 Kỹ thuật số
Tác giả : Nguyễn Thuý Vân - Nhà xuất bản KHKT Hà Nội– 1997
6. Kỹ thuật điện tử
Tác giả : Lê Phi Yến – Lưu Phú – Nguyễn Như Anh
7. Bài giảng điện thoại cơ sở
Tác giả : Phạm Đình Nguyên & Phạm Quốc Anh – Trung tâm bưu chính viễn thông TP.HCM
8. Giáo trình vi điều khiển – Trường Đại Học Kỹ Thuật TP.HCM
