ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỔNG ĐÀI PABX 104
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TỔNG ĐÀI PABX 104
LỜI NÓI ĐẦU
GIỚI THIỆU TỔNG ĐÀI PABX 104
Do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội ngày một tăng cao ,nhu cầu thông tin liên lạc cũng phát triển để phục vụ hỗ trợ trong việc trao đổi thông tin trong kinh doanh vv…Tuy nhiên hệ thống liên lạc của nước ta còn hạn chế về dường dây thuê bao cố định .Đồng thời giá thuê bao và lắp đặt một đường dây còn cao tuy đã có giảm.Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên ,tổng đài 104 được thiết kế nhằm phục vụ cho các toà nhà cao tầng ,các cơ quan ,khách sạn,các căn hộ ,khu chung cư ít người..lắp đặt ở 4 nơi khác nhau.
Tổng đài điện thoại PABX 104 là tổng đài nội bộ có dung lượng tối đa là 4 thuê bao và một trung kế,không cần máy trực tất cả các điện thoại đều có thể gọi liên tỉnh hoặc quốc tế.
Ngoài việc thông thoại ,tổng đài còn cung cấp một số dịch vụ được lập trình như:cầm máy điện thoại gọi liên tỉnh hoặc quốc tế.
Ngoài ra tổng đài còn có thể phát triển thêm một số dịch vụ khác như: gởi lời chào khi có máy ngoài gọi vào và hướng dẫn quay số nội bộ..
Khi tổng đài nội bộ bị mất điện vẫn có thể liên lạc được với bên ngoài bởi một máy định trước.
Phương thức chuyển mạch:chuyển mạch không gian dùng IC chuyển mạch 4051.
Điều khiển :dùng vi điều khiển 8951 kết hợp với vi mạch chốt 74373.
MỤC LỤC
Tổng đài điệnthoại…………………………………………. .trang 5
Sơ đồ khối tổng đài điện thoại ….…………..………………trang 7
Kỹ thuật chuyển mạch trong không gian trong tổng đài điện thoại…….trang 10
Các âm hiệu và tín hiệu trong tổng đài điện thoại …………trang 13
Sơ đồ khối tổng đài PABX 104……………………………....trang 16
I.Giải thích hoạt động các khối………………………. . .….. trang 16
II. Tiến trình xử lý cuộc gọi ……………………………..…...trang 17
III.Giới thiệu các IC đượcsử dụng trong thiết kế phần cứng...trang 18
IV.Thiết kế các khối chức năng………………………...…….trang 29
V. Lưu đồ giải thuật và chương trình……………………….. .trang 46
TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI
1.Định nghĩa:
Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu chủ gọi(calling side)
2.Phân loại:
a)Tổng đài nhân công:
Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin điện thoại.Trong tổng đài này,việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người.Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao tác trực tiếp của con người.Người thực hiện các thao tác này được gọi là các điện thoại viên.Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm
Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông reo, đồng thời định vị được thuê bao gọi.Trực tiếp hỏi thuê bao xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi nào
Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận.Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận ,điện thoại viên sẽ trả lời cho thuê bao gọi biết
Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối thuê bao cho phép đàm thoại.
Nếu một trong hai thuê bao gác máy(thể hiện qua đèn hoặc chuông),điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải toả cuộc gọi,báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt
Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên,các cuộc đàm thoại đều được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khoá di chuyển.Tại tổng đài phải có máy điện thoại và các nguồn điện DC,AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại ,đổ chuông.
Nhược điểm của tổng đài nhân công:
-Thời gian kết nối lâu
-Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay
-Với dung lượng lớn ,kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần có nhiều điện thoại viên làm việc cùng mộit lúc mới đảm bảo chuông thoại cho các thuê bao một cách liên tục
b)Tổng đài tự động
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật,nhất là kỹ thuật điện tử,tổng đài điện thoại đã chuyển sang 1 phương thức hoạt động hoàn toàn mới ,phương thức kết nối thông thoại tự động
c)Tổng đài cơ điện
Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được điều khiển bằng các chuyển mạch điện tử
Trong tổng đài cơ điện viêc nhận dạng thuê bao gọi ,xác định thuê bao bị gọi ,cấp các âm hiệu ,kết nối thông thoại.. đều thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí .So với tổng đài nhân công,tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn như sau:
-Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn
-Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều
-Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên
Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tồn tại một số nhược điểm sau
-Thiết bị khá cồng kềnh
-Tiêu tốn nhiều năng lượng
-Gía thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao,tuổi thọ kém
-Điều kiện kết nối phức tạp
Các nhược điểm càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn
d)Tổng đài điện tử
Cùng với sự phát triển của linh kiên bán dẫn,các thiết bị này càng trở nên thông minh hơn ,giá thành ngày càng giảm.Nó lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện .Việc thay thế làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều,thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn,năng lượng tiêu tốn ít hơn.Dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể.Công tác sửa chửa bảo trì ,phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn.Chính vì vậy tổng đài điện tử nay đã hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng đài cơ điện trên thế giới.
Hiện nay mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau:
-Tổng đài PABX:được sử dụng trong các cơ quan ,khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line
-Tổng đài nông thôn RE(Rural Exchange):được sử dụng ở các khu dân cư đông ,chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế
-Tổng đài nội hạt LE(local Exchange):được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế
-Tổng đài đường dài TE(Toll Exchange);dùng để kết nối các tổng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau ,chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước với nhau.
-Tổng đài cửa ngõ quốc tế GE(Gateway Exchange):tổng đài này dùng để chọn huớng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau,có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang
SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI ĐIÊN THOẠI
Giao tiếp thuê bao Giao tiếp trung kế
1. Khối chuyển mạch
1.1 Chức năng
Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kỳ với một đầu ra bất kỳ. Đối với hệ thống chuyển mạch số,để thiết lập tuyến đàm thoại giữa hai thuê bao cần phải thiết lập tuyến nối cho cả hai đường :đi và về
1.2 Yêu cầu:
Khối chuyển mạch phải đảm bảo được khả năng đấu nối giữa một đầu vào bất kỳ với một đầu ra bất kỳ,nói cách khác là bộ chuyển mạch phải có độ tiếp thông hoàn toàn(chuyển mạch không vướng –NON blocking).
1.3 Cấu tạo:
Bao gồm chuyển mạch điện cơ(chuyển mạch từng nấc,chuyển mạch ngang dọc),chuyễn mạch điện tử analog ,digital…Trong tổng đài số trường chuyển mạch số là trường chuyển mạch mà tín hiệu chuyển mạch qua đó dạng số(digital).Trường chuyển mạch số có cấu trúc khác nhau tuỳ theo dung lượng tổng đài và các nhà sản xuất tổng đài mà trường chuyển mạch có các loại cấu trúc khác nhau
2. Khối báo hiệu:
2.1 Chức năng:
Thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao , thông tin báo hiệu đường trung kế liên đài để phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng các cuộc gọi .Các thông tin này được trao đổi với các hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi ( quá trình chọn và thiết lập ,giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi )
-
Báo hiêu thuê bao đến tổng đài bao gồm những thông tin đặc trưng báo hiệu cho các trạng thái :
- Nhấc tổ hợp – Hook up
- Đặt tổ hợp – Hook on
- Thuê bao phát xung thập phân.
- Thuê bao phát xung đa tần DTFM.
-
Thuê bao ấn phím Flash (chập nhả nhanh phím tổ hợp)…
-
Báo hiệu tổng đài đến thuê bao.Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau:
- Âm mời quay số .
- Âm báo bận
- Âm báo tắc nghẹn .
- Hồi âm chuông .
- Xung cước tính 12 KHz, 16 Khz từ tổng đài đưa đến .
- Ngoài ra còn có các bản tin thông báo khác và dòng chuông 25 KHz , 75 V – 90 V từ tổng đài đưa đến thuê bao khi thuê bao bị gọi .
-
Báo hiệu tổng đài đến thuê bao.Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau:
v Báo hiệu trung kế : là quá trình trao đổi thông tin về các đường trung kế (rỗi , bận , thông tin địa chỉ , thông tin cước ,…) giữa hai hoặc nhiều tổng đài với nhau. Trong mạng hợp nhất IDN có hai phương pháp báo hiệu trung kế được sử dụng :
- Báo hiệu kênh riêng CAS.
- Báo hiệu kênh chung CAS.
2.2. Yêu cầu:
Hệ thống báo hiệu của khối tổng đài phải có khả năng tương thích với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác nhau trong mạng viễn thông thống nhất, thuận tiện cho sử dụng , dễ dàng cho việc trao đổi theo yêu cầu mạng lưới .
3. Khối Điều khiển :
3.1 . Chức năng :
Phân tích xử ly các thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập hoặc giải phóng cuộc gọi . Các cuộc gọi có thể là cuộc gọi nội hạt , cuộc gọi ra , cuộc gọi vào , cuộc gọi chuyển tiếp … thực hiện tính cước cho cuộcgọi , thực hiện chức năng giao tiếp giữa ngưới - máy ,cập nhật dữ liệu .
Ngoài ra khối điều khiển còn có chức năng thuộc về khai thác bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy.
3.2.Cấu trúc:
Bao gồm tập hợp các bộ xử lý ,bộ nhớ (cơ sở dữ liệu ),các thiết bị ngoại vi: băng từ , đĩa cứng , màn hình , máy in … hệ thống điều khiển có cấu trúc tập trung , phân tán . Các thiết bị điều khiển phải được trang bị dự phòng để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống .
4. Ngoại Vi Thuê Bao , Trung Kế :
4.1. Chức năng :
Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê bao , các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được trang bị có thể là thuê bao analog ,digital tuỳ theo cấu trúc mạng tổng đài .Trung kế được trang bị có thể là trung kế analog , digital.
4.2 .Yêu cầu :
Có khả năng đầu nối các loại thuê bao,trung kế khác nhau : như thuê bao analog thông thường,thuê bao số … đường trung kế analog , đường trung kế digital … có trang thiết bị các thiết bị phụ trợ để phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi (tạo các loại âm hiệu , thu phát xung , bản tin thông báo đo thử … ).
4.3. Cấu trúc :
Ngoại vi thuê bao thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê bao để thực hiện tập trung lưu lượng trên các đường dây thuê bao thành một số ít đường PCM nội bộ có mật độ lưu thoại rất nhiều để đưa tới đường chuyển mạch thực hiện điều khiển kết nối , thiết lập tuyến đàm thoại (đối với cuộc gọi ra).
Ngoại vi trung kế thực hiện sự phối hợp về tốc độ , pha , tổ chức các kênh thoại trên tuyến PCM giứa đường PCM đầu nối liên dài và đường PCM đầu nối nội bộ trong tổng đài
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG KHÔNG GIAN TRONG TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI
Chuyển mạch không gian thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự.Ngoài ra còn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch thời gian trong các hệ chuyển mạch TST,STS,TSTS..
Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận tiếp điểm N đầu vào và M đầu ra .Mỗi đầu vào bất kỳ trong N đầu vào có thể được nối với bất kỳ đầu ra trong M đầu ra.
Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kỳ sẽ có ít nhất 1 tiếp điểm nối với đầu ra bất kỳ.Khả năng thông thoại là 100%
Chuyển mạch tiếp thông không hoàn toàn
Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M, khả năng kết nối đầu vào với đầu ra là: N>M
Chuyển mạch nhiều tầng
.Hệ thống chuyển mạch một tầng dùng ma trận tiếp điểm vuông hay chữ nhật có nhược điểm là:khi kết nối một thuê bao với một âm hiệu hay một thuê bao khác thì phải đóng một tiếp điểm duy nhất tương ứng.Do đó nếu tiếp điểm này hỏng thì thuê bao đó sẽ bị cô lập.Hơn nữa số tiếp điểm tăng theo luỹ thừa bậc hai với số thuê bao nên phần cứng của tổng đài sẽ phức tạp và không có tính kinh tế khi tổng đài có dung lượng lớn.Để giảm số tiếp điểm trong khi vẫn phải tăng dung lượng thuê bao,người ta dùng phương pháp chuyển mạch nhiều tầng .N đầu vào sẽ được chia thành N/n nhóm mỗi nhóm có n kênh.Các nhóm này là ma trận cấp thứ nhất.Các đầu ra của nó thành đầu vào các ma trận cấp thứ hai va 2 cứ như vậy cuối cùng có N đầu ra.Các thiết bị nối đầu vào của nó với cấp 1,đầu ra với cấp cuối cùng
Hình sau đây minh hoạ chuyển mạch 3 tầng
Có k ma trận cấp 2.Mỗi ma trận cấp 1 có N đầu vào và k đầu ra nối vào ma trận cấp 2.Mỗi ma trận cấp 2 có % N/n đầu vào và % đầu ra nối với tất cả các ma trận cấp 1 và 3
Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển mạch
NX=2Nk+k(N/n)2
Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b,trường hợp xấu nhất là(n-1) đầu vào va (n-1) đầu ra của cấp đang dùng.Như vậy có (2n-2)bộ chuyển mạch của tầng trung tâm không cho phép đi từ a đến b.Nếu có thêm 1 bộ chuyển mạch ở tầng trung tâm thì việc nghẽn sẽ không xảy ra .Nghĩa là tổng số ma trận ở tầng giữa để tắc nghẽn không xảy ra là:
K=(2n-2)+1=2n-1
Với k tối thiểu để không tắc nghẽn ở trên ta có:
Nx=2N(2n-1)+(2n-1)(N/n)2
Xác định n để Nx đạt cực tiểu.Lấy đạo hàm bậc nhất của NX theo n rồi cho bằng 0 ta tìm được giá trị n:
N=(N/n)1/2
Vậy giá trị cực tiểu của Nx là:
NXMIN =4n[(2N)1/2-1]
Là các giá trị tối ưu khi phân chia số đường thuê bao trong mỗi nhóm và số tiếp điểm tối thiểu để thoã mãn Non-blocking
Ta nhận thấy số tiếp điểm tăng theo tỷ lệ số mũ 3/2 so với mức tăng dung lượng của tổng đài ,điều này làm giảm số tiếp điểm đáng kể trong quá trình thiết kế các tổng đài có dung lượng lớn và cực lớn
Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian
Mạng chuyển mạch không gian là 1 loại chuyển mạch đầu tiên trong kỹ thuật chuyển mạch.Thế hệ thứ nhất là việc điều khiển kết nối các ma trận chuyển mạch thực hiện bởi con người .Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các tổng đài này dần dần được điện tử hoá
Ưu điểm của phương thức kết nối này là kết cấu đơn giản , chất lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp không đi qua một phương thức điều chế nào cả
- Phương thức làm việc giữa các tổng đài và các thuê bao:
+ Nhận dạng thuê bao máy gọi nhấc máy: tổng đài nhận dạng trạng thái của thuê bao thông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây. Bình thường khi thuê bao ở trạng thái gác máy thì tổng trở đường dây thì vô cùng lớn (hở mạch). Khi thuê bao nhấc máy (offhook) điện trở mạch vòng còn 150W-1500W (thường là 600W) đó là tổng trở vào của điện thoại. Tổng đài nhận biết được sự thay đổi này thông qua bộ cảm biến trạng thái đường dây thuê bao.
+ Khi thuê bao nhấc máy thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu Dial Tone trên đường dây đến thuê bao, chỉ khi nhận được tín hiệu này thì thuê bao mới được quay số, có thể quay số dưới dạng DTMF và PULSE.
+ Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm trong tập thể số thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gọi nội đài. Ngược lại nó phục vụ cuộc gọi liên đài thông qua trung kế giữ toàn bộ phần định vị quay số tổng đài có thuê bao bị gọi, nếu số đầu là mã thì chức năng đặc biệt của tổng đài sẽ thực hiện các chức năng có thể phục vụ thuê bao.
+ Nếu thuê bao bị gọi thông thoại hoặc các đường dây kết nối bị bận thì tổng đài cấp tín hiệu BUSY TONE ngược về cho thuê bao gọi.
+ Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì tổng đài biến tín hiệu này và cắt dòng chuông kịp thời để tránh hư hao cho cho thuê bao, đồng thời cắt Ring Back Tone đến thuê bao bị gọi và kết nối thông thoại cho 2 thuê bao.
+ Khi thuê bao đang thông thoại có một thuê bao gác máy, tổng đài ngắt thông thoại 2 thuê bao và cấp Busy Tone cho thuê bao còn lại, giải tỏa các thiết bị phục vụ thông thoại. Khi thuê bao còn lại gác máy tổng đài ngắt Busy Tone và kết thúc chương trình phục vụ thuê bao.
CÁC TÍN HIỆU VÀ ÂM HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI
Âm hiệu là các tín hiệu âm thanh do tổng đài gởi đến các thuê bao để thông báo các trạng thái của thuê bao
ÂM MỜI QUAY SỐ:
Âm mời quay số là tín hệu hình sin ,có biên độ điện áp xấp xỉ 3v ,tần số f trong khoảng 425Hz"25Hz phát nhịp liên tục.Có tác dụng cho thuê bao gọi biết tổng đài sãn sàng nhận quay số từ thuê bao
ÂM BÁO BẬN:
Âm hiệu này được tổng đài gửi đến cho thuê bao gọi biết thuê
bao bị gọi hay trung kế đang bận hay hết thời gian quay số..
Tone busy có biên độ điện áp xấp xỉ 3v,tần số f trong khoảng 425Hz"25Hz, gồm nhịp có 0.5s và nhịp không có 0.5s
ÂM HIỆU HỒI ÂM CHUÔNG(RINH BACK TONE):
Âm hiệu này được tổng đài gởi đến cho thuê bao gọi biết chuông của thuê bao đang rung.Rinh back tone có biên độ điện áp xấp xỉ 3v,tần số f trong khoảng 425"25Hz ,gồm nhịp có 3s và nhịp không có 4s.
TÍN HIỆU CHUÔNG:
Tín hiệu này được cấp bởi tổng đài dùng rung chuông cho thuê bao bị gọi.Có điện áp từ 75¸90 Vrm,tần số f =50Hz.Tín hiệu này được cấp đồng thời với tín hiệu hồi âm chuông .
CÁC KIỂU QUAY SỐ
Quay số bằng xung
Quay số bằng xung thập phân là trường hợp quay số bằng đĩa quay, mạch vòng được đóng hay mở bằng một chuyển mạch được nối với cơ cấu quay số,các chuỗi xung được tạo ra tương ứng như sau:
Số 0: 10 xung
Số 9: 9 xung
Số 8: 8 xung
…………………………
Số 1 : 1 xung
Khoảng cách giữa 2 chuỗi xung
Mỗi chu kỳ thường là 100 ms, trong 33% xung là xung làm việc ,khoảng cách giữa 2 chuỗi xung lớn là 500 ms
Quay số bằng tín hiệu đa tầng DTMF(Dual Tone Multiple Frequency):
Quay số bằng tín hiệu đa tầng DTMF là phương pháp ấn các nút số trên ma trận bàn phím (keypad),mỗi số tương ứng với 1 cặp tần số được quy ước như sau:
Phím 1 : 679 Hz-1209 Hz
Phím 2 : 679 Hz-1336 Hz
Phím 3 : 697 Hz-1477 Hz
Phím 4 : 770 Hz-1209 Hz
Phím 5: 770 Hz-1336 Hz
Phím 6 : 770 Hz-1477 Hz
Phím 7 : 852 Hz-1209 Hz
Phím 8 : 852 Hz-1336 Hz
Phím 9 : 852 Hz-1477 Hz
Phím * : 942 Hz-1209 Hz
Phím 0 : 942 Hz-1336 Hz
Phím # : 942 Hz-1477 Hz
Mỗi cặp tần số xuất hiện tối thiểu là 40 ms, thời gian tối thiểu giữa 2 tần số là 60 ms
Số quay bằng DTMF nhanh hơn nhiều so với quay số bằng xung thập phân.
SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI PABX 104
I.GIẢI THÍCH HOẠT ĐỘNG CÁC KHỐI:
- KHỐI CPU:
Điều khiển mọi hoạt động của tổng đài bằng microcontroller AT89C51 với xug clock là 12MHz và chương trình được ghi trong ROM nội của AT89C51.
v KHỐI I/O:Giúp giao tiêp CPU với các khối trong tổng đài và ngược lại
vKHỐI TẠO CHUÔNG: Cấp tín hiệu chuông cho thuê bao khi cần thiết
vKHỐI TẠO ÂM HIỆU VÀ THU DTMF:Cấp các tone (mời quay số,báo bận ,hồi âm chuông)cho các thuê bao và thu tone quay số từ các thuê bao gọi đến thông qua khối chuyển mạch.
vKHỐI GIAO TIẾP THUÊ BAO:Gồm 4 thuê bao và có nhiệm vụ như sau:
Cấp nguồn dòng cho thuê bao khi nhấc máy
Cảm biến tín hiệu nhấc máy của thuê bao thông qua điểm HSO của thuê bao
Cấp tín hiệu chuông cho thuê bao
vKHỐI GIAO TIẾP TRUNG KE (CO LINE):Gồm 1 mạch trung kế dùng giao tiếp với tổng đài bên ngoài ,mạch có nhiệm vụ như sau:
Giao tiếp được với tổng đài bên ngoài
Tạo trạng thái nhấc máy giả so với tổng đài ngoài
Cảm biến tín hiệu chuông của điện thoại ngoài thông qua điểm RD của mạch trung kế
vKHỐI CHUYỂN MẠCH:Kết nối thông thoại giữa các thuê bao với nhau,hoặc giữa thuê bao với đường trung kế.Kết nối thuê bao,trung kế với mạch thu DTMF.Phương thức chuyển mạch được sử dụng là chuyển mạch không gian dùng analog swich.
II.TIẾN TRÌNH XỬ LÝ CUỘC GỌI
A.Cuộc gọi nội bộ:
Trước khi gọi cả hai thuê bao đều ở trạng thái chờ cuộc gọi
bắt đầu khi một thuê bao nhấc máy.
CPU sẽ nhận biết các trạng thái nhấc máy thông qua mức tích cực HSO của mạch thuê bao(đang ở mức 1->0),nhận dạng thuê bao gọi và điều khiển khối chuyển mạch cấp âm hiệu mời quay số(tone) mời quay số là tone liên tục có tần số 425Hz)thông qua IC4051.
Khi thuê bao quay số tone quay số được IC MT8870 nhận và giải mã tone DTMF sau khi gải mã được đưa tới CPU,CPU nhận biết và kiểm tra số thuê bao bị gọi,có thể có các tình huống sau:
Nếu thuê bao bị gọi bận CPU nhận biết thông qua mức tích cực HSO của thuê bao bị gọi (HSO ở mức 0) và điều khiển khối chuyển mạch cấp âm hiệu báo bận cho thuê bao gọi.
Nếu thuê bao bị gọi rảnh CPU sẽ điều khiển khối chuyển mạch cấp chuông cho thuê bao bị gọi và đồng thời cấp tone hồi âm chuông cho thuê bao gọi.
Bình thường thuê bao gác máy,trở kháng của điện thoại bằng vô cùng ,điện áp trên hai đường tip-ring bằng 24v,khi thuê bao nhấc máy trở kháng điện thoại khoảng 600 Ohm,lúc này dòng điện qua điện thoại vào khoảng 30-50mAV và điện áp rơi trên điện thoại từ 6 đến 9V.
Trường hợp có chuông mà thuê bao bị gọi không nhấc máy thì sau một thời gian định trước CPU sẽ tự động giả tảo cuộc gọi và cấp tone báo bận cho thuê bao gọi.
Trường hợp có chuông ,thuê bao gọi nhấc máy CPU sẽ điều khiển ngắt dòng chuông cho thuê bao gọi và kết nối thông thoại cho cả hai thuê bao thông qua IC CD4051.
Nếu một trong hai thuê bao gác máy,CPU sẽ nhận biết thông qua mức tích cực HSO của thuê bao đó và giải phóng kết nối thông thoại đồng thời cấp tone báo bận cho thuê bao còn lại.
B.Cuộc gọi ra(outgoing):
Cuộc gọi ra là việc 1 thuê bao thực hiện chiếm lấy đường trung kế CO line để gọi đến một máy khác thông qua tổng đài ngoài.
Khi thuê bao trong tổng đài nội bộ muốn gọi ra ngoài trước tiên phải quay số đặc biệt để chiếm lấy CO line.Nếu CO line bận,CPU sẽ cấp tone báo bận cho thuê bao gọi.Ngược lại nếu CO line rảnh CPU sẽ kết nối thuê bao gọi với CO line thông qua IC CD4051 và điều khiển mạch trung kế sang trạng thái nhấc máy đối với tổng đài bên ngoài.Lúc này thuê bao gọi sẽ quay số cần gọi và tiến trình kế tiếp do tổng đài bên ngoài xử lý.
C.Cuộc gọi từ ngoài vào(incoming):
Khi có cuộc gọi từ ngoài vào tổng đài nội bộ PABX,lúc này tổng đài PABX(TĐ PABX)được xem như là một thuê bao so với tổng đải ngoài.
Khi cuộc gọi tới nếu TĐ PABX rảnh thì tổng đài ngoài sẽ cấp chuông qua đường CO line.CPU của TĐ PABX sẽ nhận dòng chuông thông qua mức tích cực RD tại mạch trung kế,và chuyển đến thuê bao trực (máy số 1)của TĐ PABX và máy trực nhận cuộc gọi thực hiện chuyển máy theo yêu cầu của máy từ ngoài gọi vào,và lúc này máy gọi sẽ nhận được tín hiệu nhạc chờ.
III.GIỚI THIỆU CÁC IC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG:
1.OPTO 4N35:
A.Mô tả chung:
Opto 4N35 là bộ ghép quang được cấu tạo bởi led phát quang và photo transistor.Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự các biệt khá lớn về điện áp.Ngoài ra còn được dùng để tránh các vòng đất gây nhiễu trong mạch điện
Thông thường bộ ghép quang gồm một diode loại GaAs phát tia hồng ngoại và 1 phototransistor loại silic.Với dòng điện thuận diode phát ra bức xạ hồng ngoại với bước sóng 900 nm.Năng lượng bức xạ này được chiếu lên bề mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp thông qua một môi trường dẫn quang
Đầu tiên tín hiệu phần phát (led hồng ngoại )trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng,sau đó tín hiệu ánh sáng được tiếp nhận(phototransistor)biến thành tín hiệu điện
Tính chất cách điện : bộ ghép quang thường được dùng để cách điện giữa 2 mạch điện có điện thế cách biệt khá lớn.Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện có tần số khá cao
Điện trở cách điện :đó là điện trở với dòng điện một chiều giữa ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép quang có trị số nhỏ nhất là 1011,như thế đủ yêu cầu thông thường.Nhưng chúng ta cần chú ý dòng điện rò khoảng nA có thể ảnh hưởng đến hoạt động của mạch điện .Gặp trường hợp này ta có thể tạo những khe trống giữa ngõ vào và ngõ ra.Nói chung bộ ghép quang ta cần có mạch in tốt.
B.Hình dạng và mô tả chân:
C.Tính chất :
Nguồn cung cấp Vcc=+5v ở chân số 5
Tín hiêu đưa vào ở chân số 1
Tín hiệu lấy ra ở chân số 4
Hiệu thế cách điện là 3350v
Hệ số truyền đạt là100%
Được ứng dụng trong một số mách cách ly và điều khiển
2.VI MẠCH THUẬT TOÁN TL082:
A.Mô tả chung:
TL082 gồm 2 vi mạch thuật toán 741 trong cùng một vỏ .Vi mạch thuật toán tiêu chuẩn 741 là loại vi mạch đơn khối tích hợp được chế tạo theo công nghệ màng mỏng.Nhờ khả năng tích hợp lớn nên phạm vi ứng dụng trong thực tế rất rộng rãi và đa dạng
Ưu điểm nổi bật của vi mạch này là làm việc tốt ở mức điện áp thấp ±5v ngoài ra còn có các đặc tính chung như sau:
Không cần bù tần số ,tăng độ ổn định ở chế làm việc tuyến tính.
Có mạch bảo vệ ngắn và quá tải ở ngõ ra
Có độ lệch điểm trôi về zero nhỏ
Không bị khoá nên tín hiệu đưa đến ngõ vào không thích hợp
Hệ số nén đồng pha lớn
B.Sơ đồ chân
C. Các tính năng kỹ thuật:
Về mặt nguyên lý tưởng sẽ có tổng trở vào vô cùng lớn ,tổng trở ra vô cùng nhỏ,tốc độ bám giữ tín hiệu ra với tín hiệu vào không bị giới hạn và có băng thông rất rộng.Nhưng thực tế không có chuyện đó.
Độ khuyếch đại điện áp hay độ lợi: mạch dùng vòng hồi tiếp,gọi là vòng hở độ lợi riêng vào khoảng Av=105 dB
Tổng trở vào: vài chục M
Tổng trở ra: 1¸100
Dòng phân cực ngõ vào: khi dùng transistor lưỡng cực ở tầng đầu vào,giá trị IB=0.1÷1.8µA
Nguồn cung cấp :thông thường dùng nguồn lưỡng cực để khai thác hết hiệu suất của vi mạch.Gía trị sử dụng là ±5 v
Tín hiệu vào không vượt quá Vcc.Nó được giơi hạn ở giá trị tối đa bởi Vcc.Gía trị cực đại cho phép thường nhỏ hơn Vcc từ 1 đến 2v
3.VI MẠCH MT8870-MT8870-1:
MT 8870B là một linh kiện ISO-CMOS bao gồm các mạch lọc và giải mã để ghi nhận một cặp tone(tần số chuẩn DTMF với đầu ra là mã số 4 bit số hex).Nó thích hợp cho những ứng dụng ở các thiết bị điều khiển từ xa ,hệ thống điện thoại nhận số,hệ thống thẻ tín dụng ,máy tính cá nhân
A.Mô tả các chân
-Chân 1(IN +): Non inverting op amp(ngõ vào)
-Chân 2 (IN-): Inverting op amp (ngõ vào)
-Chân 3 (GS): Gain select ,giúp truy xuất ngõ vào của bộ khuyếch đại vi sai qua sự nối điện trở hồi tiếp ngõ về.
-Chân 4 (Vref) :Reference Voltage (ngõ ra)thông thường bằng Vdd/2
-Chân 5& 6(IC):Internal conection ,được nối với Vss.
-Chân 7& 8(OSC1 &OSC2):Clock ngõ vào ,được nối với thạch anh 3.579MHz
-Chân 9 (Vss): điện áp cấp âm ,thông thường là 0v
-Chân 10 (TOE):Three state output enable(ngõ vào):ngõ ra Q1÷Q4 hoạt động khi chân này ở mức cao
-Chân 11-14(Q1-Q4) Three state data (ngõ ra ) khi TOE ở mức cao,các chân này cung cấp các mã tương ứng với các cặp tone đã dò tìm được(theo bảng mã chức năng ).Khi TOE ở mức thấp,dữ liệu ra ở trang thái trở kháng cao
-Chân 15(STD) Delayed steering (ngõ ra )ở mức cao khi cặp tần số thu được đã ghi nhận và ngõ ra chốt thích hợp ,trở về mức thấp khi điện áp trên chân ST/GT nhỏ hơn điện áp ngưỡng VTst.
-Chân 16 (EST) Eaely steering (ngõ ra )ở mức cao ngay khi bộ thuật toán số đã dò tìm được cặp tone thích hợp(signal condition).sự mất signal condition tức thời làm cho EST trở về mức thấp
-Chân 17 (ST/GT):Steering input/ Guard tone output(ngõ ra ): khi điện áp ra Vcc lớn hơn Vtst thì ST điều khiển device để ghi nhận dò tìm cặp tone và điều khiển ngõ ra .Khi điện áp Vcc nhỏ hơn Vtdt thì device tiếp nhận cặp tone mới .Ngõ ra GT sẽ xoá thời hằng RC bên ngoài
-Chân 18(Vdd)điện áp cung cấp dương ,thông thường là 5 v
B.Sơ đồ chân
C.Mô tả chức năng:
Filter section:
Tín hiệu analog được đưa qua bộ lọc để loại bỏ tone(350-400 Hz).Sau đó tín hiệu được chia thành 2 bank bởi 2 bộ lọc thông giải.Một từ 697 đến 941 Hz và một từ 1209 đến 1633 Hz.Hai tín hiệu này được biến thành xung vuông bởi bộ dò Zero-Crossing.
Decoder cricuit:
Dùng kỹ thuật điếm số để xác định tần số tone đến và kiểm tra chúng tương ứng với tần chuẩn DTMF.Thuật toán trung bình phức hợp bảo vệ chống lại các tone đồng thời gây ra từ bên ngoài và làm cho sự sai lệch tần số nhỏ.Khi bộ dò công nhận hai tone thích hợp thì EST trở lại trạng thái chủ động.
Steering cricuit:
EST ở mức cao làm tăng sự phóng điện làm cho signal condition vẫn duy trì .Khi Vcc đến ngưỡng Vtst thì cặp tone được ghi nhận và 4 bit giữ liệu tương ứng được đưa ra ngõ ra của bộ chốt.Lúc đó GT tiếp tục ở mức cao .Sau khoảng thời gian trễ ngắn để kết thúc chốt ngõ ra cho đến khi STD ở mức cao thì cặp tone đã được ghi nhận,khi TOE ở mức cao thì 4 bit giữ liệu được xuất ra ngoài bus.
4.VI MẠCH CHUYỂN MẠCH CD4051BC:
Vi mạch chuyển mạch CD4051BC là một bộ dồn kênh/phân kênh 1-8 kênh tương tự ,với 3 ngõ vào điều khiển C,B,A và 1 ngõ vào cho phép INH.1 trong 8 kênh bất kỳ có thể được chọn bằng cách cung cấp 3 tín hiêu nhị phân cho 3 ngõ vào điều khiển C,B,A và chân cho phép INH ở mức logic thấp .
Sơ đồ chân và chức năng
-Chân 16 (Vdd):điện áp cung cấp thông thường từ 5-15 VDC
-Điện áp ngõ vào (Vin):từ 0 –Vdd
-Dãy nhiệt độ hoạt động từ -400C đến +850C
|
INPUT TABLE |
“ON”CHANNES |
|||
|
INHBIT |
C |
B |
A |
X |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
I/O 0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
I/O 1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
I/O 2 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
I/O 3 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
I/O 4 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
I/O 5 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
I/O 6 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
I/O 7 |
5.VI MẠCH CHỐT 74LS373:
A.Sơ đồ chân:
B.Bảng hoạt động:
|
OUT PUTS CONTROL |
ENABLE G |
D |
OUTPUT |
|
L |
H |
H |
H |
|
L |
H |
L |
L |
|
L |
L |
X |
Q0 |
|
H |
X |
X |
Z |
6.VI ĐIỀU KHIỂN 8951
A.Cấu tạo chức năng:
Có 40 chân
Có 4K EPROM nội
Có 128 bytes RAM nội
Có 2 bộ Timer/Counter 16 bit
Có 2 ngõ xuất nhập nối tiếp
Tần số hoạt động từ 4MHz đến 24 MHz
B.Sơ lược về các chân
Port 0
Là cổng có hai chức năng từ chân 32-39 của 8951.Trong các thiết kế có tối thiểu thành phần ,port 0 được sử dụng làm port xuất/ nhập.Trong các thiết kế lớn có bộ nhớ ngoài,port 0 trở thành bus địa chỉ và bus giữ liệu đa hợp (byte thấp của bus địa chỉ nếu là địa chỉ )
Port 1:
Là cổng I/O chuyên dụng từ chân 1-8.Những chân này cho phép nối đến thiết bị ngoại vi khi được yêu cầu.Cac chân port 1 chỉ sử dụng duy nhất cho việc giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
Port 2:
Các chân của port này từ chân 21-28.Port này có 2 chức năng , ngoài chức năng xuất/nhập các chân này còn làm bus địa chỉ cao để truy xuất đến bộ nhớ phương trình ngoài hoặc bộ nhớ RAM có dung lượng lớn hơn 256 byte.
Port 3 :
Từ chân 10-17 cũng là port co 2 chức năng xuất /nhập ,mỗi chân còn có chức năng khác tuỳ theo đặc điểm của 8951.Các chức năng của các chân port 3 được tóm tắt trong bảng:
|
BIT |
TÊN |
CHỨC NĂNG CHUYỂN ĐỔI |
|
P3.0 |
RXD |
Chân nhận giữ liệu của port nối tiếp |
|
P3.1 |
TXD |
Chân xuất giữ liệu của port nối tiếp |
|
P3.2 |
INT0\ |
Ngõ vào ngắt ngoài 0 |
|
P3.3 |
INT1\ |
Ngõ vào ngắt ngoài 1 |
|
P3.4 |
T0 |
Ngõ vào của timer 0,counter 0 |
|
P3.5 |
T1 |
Ngõ vào của timer 1,counter0 |
|
P3.6 |
WR\ |
Điều khiển ghi giữ liệu lên bộ nhớ ngoài |
|
P3.7 |
RD\ |
Điều khiển đọc giữ liệu lên bộ nhớ ngoài |
* Chân cho phép bộ nhớ chương trình ngoài PSEN\ (program store enable)
Là tín hiêu trên chân 29.Tín hiệu này cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài và thường được nối với chân cho phép OE
Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong quá trình tìm lệnh.Mã nhị phân được đọc từ EPROM qua bus giữ liệu và được chốt ở thanh ghi lệch của 8951 để giải mã lệnh.Khi thi hành từ ROM nội chân PSEN ở trạng thái mức cao
Chân cho phép chốt địa chỉ ALE(Address latch enable):
Là tín hiệu trên chân 30 dùng để chọn địa chỉ và bus giữ liệu.Tín hiệu ALE này cho phép chốt giữ liệu vào thanh ghi bên ngoài troing chu kỳ đầu của bộ nhớ .Sau đó trong nữa chu kỳ thứ hai của bộ nhớ các đường của port 0 cho phép xuất và nhập dữ liệu đến nới cần thiết .
Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch giao động cung cấp bên trong chip.Nếu IC 8951 được cung cấp xung clock từ nguồn 12MHz thì ALE có tần số là 2 MHz.Chỉ trừ lệnh MOVX khi đó tín hiệu ALE sẽ được bỏ qua.
*Chân truy suất ngoài EA\(External Access):
Ngõ vào này trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5v)hoặc mức thấp (GND).Khi ở mức cao ,8951 thi hành chương trình trong ROM nội(chương trình nhỏ hơn 4K thấp của bộ nhớ ).Khi ở mức thấp 8951 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng
Chân RESET RST:
Ngõ vào trên chân 9.Khi RST được đưa lên mức cao(trong ít nhất 2 chu kỳ máy ),các thanh ghi bên trong 8951 được nạp lại các giá trị thích hợp để khởi động hệ thống .
Các ngõ vào bộ dao động X1,X2:
Chân 18,19 được nối với thạch anh để tạo dao động cho chip,tần số thạch anh thường được dùng cho 8951 là 12MHz
Nguồn
IC 8951 hoạt động nhờ cung cấp một nguồn đơn +5v ở chân 40 và chân 20(Vss) nối đất .
C.Tổ chức bộ nhớ của 8951:
8951 có nhớ theo cấu trúc Havard:có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu.Cả chương trình và dữ liệu có thể đều ở bên trong 8951 nhưng chúng có thể mở rộng bằng các thành phần ngoài lên đến tối đa 64Kbyte bộ nhớ chương trình và 64Kbyte bộ nhớ giữ liệu.
Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8951:
Bộ nhớ trong 8951 bao gồm EPROM và RAM.RAM trong 8951 bao gồm nhiều thành phần:phần lưu trữ đa dụng,phần lưu trữ địa chỉ hoá từng bit,các Bank thanh ghi và các thanh ghi đặc biệt.
Hai đặc tính cần chú ý là:
Các thanh ghi và các port đã được xắp xếp (xác định )trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác
Ngăn xắp xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài,như trong các bộ microcontroller khác.
RAM bên trong 8951 có dung lượng 128 byte từ 00H đến 7FH được phân chia như sau:
-Các Bank thanh ghi có điạ chỉ từ 00F đến 1FH
-RAM điạ chỉ hoa từng bit có điạ chỉ từ 20H đến 2FH
-RAM đa dụng có địa chỉ từ 30H đến 7FH.
Các thanh ghi chức năng đặc biệt:từ 80H đến FFH
ØRAM đa dụng :
Mặc dù ta thấy 80 byte RAM đa dụng chiếm điạ chỉ từ 30H đến 7FH,32 byte dưới từ 00F đến 1FH cũng có thể được dùng với mục đích tương tự(mặc dù các địa chỉ này đã có mục đích khác)
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy suất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp
Ví dụ:Để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của RAM bội vào thanh ghi tích luỹ thì ta sẽ viết lệnh sau: MOV A,5FH
Lệnh này sẽ thực hiện việc di chuyển 1 byte giữ liệu bằng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác định vị trí nguồn (5FH),đích thân giữ liệu được ngầm xác định trong mã lệnh là thanh ghi tích luỹ A
RAM bên trong cũng có thể được truy xuất bằng cách đánh địa chỉ gián tiếp thông qua thanh ghi R0 hay R1.
Ví dụ :Hai lệnh sau thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên
MOV R0,#5FH
MOV A,@R0
Lệnh đầu dùng địa chỉ tức thời để di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 và lệnh thứ 2 dùng định địa chỉ trực tiếp để di chuyển giữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghi tích luỹ A
RAM địa chỉ hoá từng bit:
8951 chứa 210 bit được điạ chỉ hoá ,trong đó có 128 bit là các địa chỉ byte từ 20H-2FH các bit còn lại là trong các thanh ghi đặc biệt
Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là 1 đặc tính mạnh của microcontroller nói chung.Các bit có thể được đặt xoá,AND,OR
..với 1 lệnh đơn.Đa số các microcontroller xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc-sửa-ghi để đạt được mục đích tương tự
Ngoài ra các port cũng có thế truy xuất được từng bit,128 bit truy xuất từng bit này cũng có thể như byte hoặc như các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng.
Ví dụ:Để đặt bit 67H ta dùng lệnh SET 67H
Chú ý rằng “địa chỉ bit 67H” là bit có trọng số lớn nhất (MSB)ở “địa chỉ byte 2CH”.Lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác của địa chỉ này.Các vi xử lý sẽ thi hành nhiệm vụ tương tự như sau:
MOV A, 2CH :Đọc cả byte
ORL A,#10000000 :Set MSB
MOV 2CH,A : Ghi lại cả byte
Các Bank thanh ghi:
32 byte thấp nhất của bộ nhớ nộ được dành cho các bank thanh ghi.Bộ lệnh của 8951 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên R1 đến R7 và theo mặc định ,sau khi reset hệ thống các thanh ghi này có địa chỉ từ 00H-07H.Để đặt nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích luỹ ta thực hiện lệnh sau:
MOV A,05H
Đây là lệnh 1 byte dùng đại chỉ thanh ghi.Tất nhiên thao tác tương tự có thể được thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 2:
MOV A,05H
Các lệnh dùng các thanh ghi r0=r7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp.Các dữ liệu được thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
Do 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có 1 bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi r0=r7(mặc nhiên sử dụng bank 0).Để chuyển việc truy xuất các Bank trong thanh ghi trạng thái ,bằng cách xác lập lại 2 bit RS0 và RS1 trong thanh ghi PSW
Giả sử Bank thanh ghi 3 được tích cực thì lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích luỹ vào địa chỉ 18H:
MOV R0,A
Y tưởng dùng các Bank thanh ghi cho phép chuyển hướng chương trình nhanh và hiệu quả(từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có 1 thanh ghi riêng không phụ thuộc vào các phần khác)
Cấu trúc các thanh ghi chức năng đặc biệt:
Thanh ghi tích luỹ A:
-Thanh ghi A đảm nhận vai trò chứa kết quả(tích luỹ) và vai trò của trong hai toán hạng.
-Ngoài ra thanh ghi A còn đảm nhận vai trò xuất nhập giữ liệu bộ nhớ ngoài hay port và còn có khả năng định vị
Thanh ghi B:
-Dùng với thanh ghi A trong các phép toán 16 bit như nhân và chia
Thanh ghi PWS
-Đây là thanh ghi trạng thái chươngtrình
|
CY |
AC |
F0 |
R1 |
OV |
--- |
P |
-CY là cờ nhớ(carry) CY được set lên 1 sau khi phép cộng có nhớ hay phép trừ có mượn .Cờ CY còn được dùng như thanh ghi tích lũy 1 bit trong các phép toán luận lý
-Cờ AC(Auxilarry Carry) cờ nhớ phụ.AC =1 khi sảy ra nhớ ở bit 3 trong phép cộng số BCD hoặc kết quả đê-cát thấp nằm trong tầm 0AH-0FH.
-Cờ F0 đây là cờ có nhiều mục đích dành cho ứng dụng của người lập trình.
-Cờ OV (Over flow):cờ tràn,cờ OV=1 khi xảy ra tràn trong việc thực hiện phép tính với số có dấu(tràn =vượt quá tầm giá trị )
-Cờ P (Parity): cờ kiểm tra chẵn lẻ.Cờ sẽ tự động bằng 0 hay 1 sao cho tổng số bit 1 của thanh ghi A và cờ P là số chẵn.
Thanh ghi SP(Stack Pointer)
Đây là thanh ghi 8 bit dùng để chứa địa chỉ vùng stack.
Vùng stack là vùng trong bộ nhớ RAM nội,dùng để chứa dữ liệu theo kiểu LIFO(Last In First Out) hay kiểu FILO(Fist In Last Out).
Thanh ghi DPTR (Data Pointer):
Là thanh ghi 16 bit,dùng chứa truy suất bộ nhớ ngoài.
DPTR gồm 2 thanh ghi DPL(8 bit thấp ) và DPH(8 bit cao)
Các thanh ghi port : Các port I/O(0,1,2,3)tương ứng với 4 thanh ghi P0,P1,P2,P3.
Các thanh ghi chuyên dụng:
Thanh ghi timer gồm :TMOD,TCON,TL1,TH1,TL0,TH0
Thanh ghi port nối tiếp gồm:SCON,SBUF.
Thanh ghi INTERRUP gồm:IE,IP
Thanh ghi PCON(Power control) gồm:
|
SMOD |
--- |
--- |
--- |
GF1 |
GF0 |
PD |
IDL |
SMOD: xác lập chế độ nhân 2 cho việc truyền nối tiếp
GF0 và GF1 :là 2 cờ dành cho người sử dụng tuỳ ý
PD: dùng cho việc xác lập chế độ Power down ,tức là tắt tín hiệu và chờ reset
IDL: xác lập chế độ IDLE chỉ cho hoạt d9ộng các liên quan của timer,serial port và Pcon.
IV .THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI CHỨC NĂNG:
A.MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO:
Khối mạch giao tiếp thuê bao trong tổng đài 104 gồm 4 card giao tiếp với 4 thuê bao.Trong đó có 1 card có thiết kế thêm bộ Relay K2 để cho một thuê bao nối mạch trực tiếp với tổng đài bên ngoài khi tổng đài nội bộ bị mất điện.
I.CHỨC NĂNG KHỐI GIAO TIẾP THUÊ BAO:
-Cấp nguồn dòng cho thuê bao khi nhấc máy
-Nhận biết thuê bao nhấc máy thông qua điểm HSO.
-Cấp tín hiệu chuông cho thuê bao.
II.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH THUÊ BAO:
Khi thuê bao chưa nhấc máy ,trở kháng trên hai đầu dây tip,ring lớn(khoảng 10K Ω)không có dòng đổ qua Led IC4N35=>HSO ở mức cao(5v).
Khi thuê bao nhấc máy,trở kháng hai đầu dây tip,ring vaò khoảng 600Ω/30mA lúc này Led IC4N35 dẫn điện =>Opto transistor dẫn=>HSO xuống mức thấp(mức tích cực 0v).Khi HSOxuống mức thấp,vi xử lý sẽ nhận biết được thuê bao đã nhấc máy và sẽ cấp tín hiệu mời quay số cho thuê bao.Các âm hiệu thoại,tone được nhận từ RX qua U1A=>C1.2=>R1.6=>BC transistor=>LS1=>4N35=>R1.11=>thuê bao;Các âm hiêu thoại được phát ra từ thuê bao đến khoá K1=>C1.5=>R1.4=>ÚB=>Tx.Như vậy U1A và U1B là khối phân kênh và đệm tín hiệu có lọc thông thấp qua dải tầng 4KHz.
Khi thuê bao bị gọi ,khối vi xử lý sẽ điều khiển đóng Relay ¬ khối thuê bao để cấp chuông cho thuê bao ,khi thuê bao nhấc máy,vi xử lý sẽ nhận biết mức tích cực HSO để ngắt Relay ngưng cấp chuông , Relay trở về trạng thái đóng mạch thông thoại bình thường
III.THIẾT KẾ MẠCH:
Sơ đồ khối :
KHỐI CẤP NGUỒN:
Gồm các linh kiện: Q2.1,R2.7
Nhiệm vụ các linh kiện:R2.7 phân cực cho transistor,Q1 cấp nguồn dòng
Thiết kế:
Khi thuê bao nhấc máy có trở kháng 600 Ω,dòng 30mA.
Chọn nguồn 24VDC cung cấp cho thuê bao thông qua Q1.
Phân cực cho transistor:để cho transistor hoạt động bảo hoà thì : IB>I CBÃO HOÀ
IC ≈IE=30 mA(dòng của thuê bao)
Chọn nguồn 24 VDC cung cấp cho thuê bao co:
bmin=100=>IB=30Ma/100=0.3mA
=>để transistor dẫn mối nối VBE>=0.7 V
=>VB=VE-VBE=24-0.7=23.3V
=> về mặt AC tín hiệu từ U1A co điện áp gần bằng với nguồn cấp cho U1A,điện áp này xấp xỉ ±4V do đó để trans dẫn bão hoà ổn định khi có các tín hiệu âm hiệu,thoại(xoay chiều )đi qua cực B trans làm thay đổi điện áp phân cực ta chọn VB=19V
=>RB=19V/0.3mA=63K Ω
KHỐI NHẬN BIẾT THUÊ BAO NHẤC MÁY
Gồm các linh kiện: D3,R10.R11,LED D2,OPTO4N35,
Nhiệm vụ các linh kiện :D3 bảo vệ đĩen áp ngược cho IC 4N35,R12 gánh dòng cho IC ,IC 4N35 cảm biến thuê bao nhấc máy,R11điễn trơ’ hạn dòng cho 4N35 ,R10 điện trở hạn dòng cho led d2,ledD 2 báo hiệu thuê bao nhấc máy.
Thiết kế:
IC 4N35 có IMAX(EMITER)=3A,VR=6V
Dòng qua máy điện thoại khoảng 30mA ,trở kháng 600Ω
Ap ở hai đầu Tip-Ring =600Ω*30mA=18v.
Ap ở khối nhận biết khối thuê bao nhấc máy là 24-18=6V
.........................................
MOV P0,#07H
SETB EQ1
MOV R1,#00H
LCALL D
CLR EQ1
MOV TOE,C
RET
CTHOAI2:
MOV C,TOE
CLR TOE
MOV P0,#07H
SETB EQ2
MOV R2,#00H
LCALL D
CLR EQ2
MOV TOE,C
RET
CTHOAI3:
MOV C,TOE
CLR TOE
MOV P0,#07H
SETB EQ3
MOV R3,#00H
LCALL D
CLR EQ3
MOV TOE,C
RET
CTHOAI4:
MOV C,TOE
CLR TOE
MOV P0,#07H
SETB EQ4
MOV R4,#00H
LCALL D
CLR EQ4
MOV TOE,C
RET
D:MOV R7,#00H
DELAY:INC R7
CJNE R7,#100,DELAY
RET
END
HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hạn chế:
Mạch chạy chưa ổn định do mức HSO chưa chuẩn
Chưa thiết kế được mạch lọc xung tính cước từ tổng đài ngoài nên không xử lý được trường hợp tổng đài ngoài báo bận
Hướng phát triển:
Tồng đài có thể hiển thị số gọi đến gọi đi, lắp đồng hồ tính cước phí cuộc gọi, ngăn quay số quốc tế và liên tỉnh,có thể mời quay số nội bộ bằng giọng nói thông qua IC âm ngữ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Giáo Trình Điện Tử Thông Tin
PTS. Phạm Hồng Liên
NXBKH-KT
- Tính Toán và Ứng Dụng Mạch Lọc Tích Cực
KS. Ngô Anh Ba
NXBKH-KT
- Linh Kiện Quang Điện Tử
Dương Minh Trí
NXBKH-KT
- Luận văn tốt nghiệp Tổng Đài Chuyển Mạch PAM
- Electronic Design Circuits and Systems
Savant-Roden-Carpenter
- Kỹ thuật Mạch Điện Tử
Phạm Minh Hà
NXBKH-KT
- Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn
Dương Minh Trí
NXBKH-KT
- Electronic Filter Design Handbook
Arthur B . Williams – Fred J . Taylor
9. Máy Điện Thoại An Phím
PTS Đỗ Kim Bằng
KS Phùng Công Hùng
KS Nguyễn Bá Phương
KS Trịnh Thế Vinh
NXBKH-KT
