BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN VIỄN THÔNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Luận văn tốt nghiệp đại học

Đề tài:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN ĐỨC PHÚC
MSSV : 1980704
Lớp : Điện Tử K24

Giáo viên hướng dẫn
Ths . ĐOÀN HÒA MINH
Ks . PHẠM DUY NGHIỆP

--Cần Thơ, Tháng 2/2003--


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

LỜI CẢM TẠ

Trung

Xin chân thành cảm tạ đến :
+ Q thầy cô trong Bộ môn Viễn Thông và Tự Động Hóa cùng tất cả qúi thầy

cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm
cơ sở để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn
tất khóa học.
+ Các anh chò trong phòng thí nghiệm,phòng nghiên cứu viễn thông khoa
Công Nghệ Thông Tin đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình thực
hiện đề tài.
tâm Học
liệuvàhọc
tậpm và
+ Đặliệu
c biệĐH
t ,ThầCần
y ThS.Thơ
Đoàn@
HòTài
a Minh
Ks. Phạ
Duynghiên
Nghiệp –cứu
giáo
viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời chỉ dạy qúi báu,
giúp em đònh hướng tốt trong khi thực hiện luận văn.
+ Thầy Ths.Võ Văn Chín – giáo viên phản biện đề tài đã giúp đỡ và chỉ
những lời dạy quý báo cho em.
+ Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm luận văn tốt
nghiệp.
Cần Thơ, tháng 2 năm 2003
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Phúc


Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

TÓM LƯC
I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1. Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài là thiết kế hệ thống tự động quay số báo động và điều
khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái,
kết quả điều khiển thiết bò và báo động khi có sự cố, 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.
2. Yêu cầu đề ra

Trung

Thiết kế mạch xử lý trung tâm dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế
hệ thống tự động điều khiển tự động quay số báo động khi có sự cố ( nhận được tín
hiệu từ các mạch cảm biến trộm hoặc cảm biến hỏa hoạn ) và có thể nhận lệnh từ
người điều khiển từ xa để phát tín hiệu qua mạch đóng ngắt thiết bò điện, với sự trợ
giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Đồng thời dùng IC nhớ ngoài để lưu số điện thoại gọi
đi và số mật mã xâm nhập hệ thống, các số này có thể thay đổi được và sẽ không bò
mất khi không cấp điện.
Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 8 thiết bò, tự động quay
số báo động khi có hỏa hoạn, có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hồi kết quả
điều khiển. Hệ thống chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mật mã và không thể
xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình hay cố ý quay số
tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

vào hệ thống.
Thiết kế các mạch cảm biến trộm và cảm biến hỏa hoạn độc lập để dễ dàng
lắp đặt vào các chỗ cần thiết. Các mạch điều khiển thiết bò chỉ đơn giản là tắt mở
điện thế cấp nguồn của thiết bò.
Hệ thống giao tiếp với mạng điện thoại cũng như một máy điện thoại bình
thường và có thể mắc song song với điện thoại hiện có nhưng lại không gây ảnh
hưởng đến máy hiện có.
3. Ý tưởng thiết kế
Thiết kế và lắp đặt hệ thống báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
với các chức năng sau:
- Khi có người đột nhập hoặc có hỏa hoạn thì hệ thống phát ra âm thanh báo
động hoặc tự động quay số điện thoại để báo khi chủ nhà đi vắng.
- Sử dụng thiết bò để điều khiển tắt mở các thiết bò khác trong nhà thông qua
mạng điện thoại.
- Số điện thoại được gọi khi có sự cố và mật mã xâm nhập phải thay đổi
được trực tiếp trên hệ thống hoặc thay đổi từ xa và sẽ không mất khi không được cấp
điện.
Công việc cụ thể như sau:
- Thiết kế các mạch cảm biến phát hiện trộm, hỏa hoạn.
- Thiết kế các mạch điều khiển thiết bò điện.
- Sử dụng và lập trình cho vi điều khiển AT89C51.
Bảng tóm lược

Trang 1


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
- Tìm hiểu về thu phát DTMF (Dual Tone Multi Frequency) và sử dụng
IC thu phát DTMF MT8880.
- Hệ thống giao tiếp với tổng đài điện thoại.

- Tìm hiểu và sử dụng bộ nhớ EEPROM AT24C04.
II. PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT
1. Sơ đò khối
GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF
KẾT NỐI
ĐƯỜNG
DÂY
ĐIỆN
THOẠI

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC

CẢM BIẾN
HỎA HOẠN

KHÓA TÍN
HIỆU TRỘM

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM

CẢM BIẾN
TRỘM

HỆ THỐNG
SWITCH

NHẤC GÁC
MÁY

HIỂN THỊ

ĐỆM ÂM
THANH

ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

BỘ NHỚ
EEPROM

Sơ đồ khối
2. Nguyên tắc hoạt động
Khi hệ thống được cấp điện thì khối xử lý trung tâm sẽ khởi động các trạng
thái của hệ thống, sau đó liên tục xem xét các tín hiệu của cảm biến trộm, cảm biến
hỏa hoạn, cảm biến chuông, kế đến là xem xét tín hiệu hệ thống switch, nếu có một
tín hiệu nào đó bò tác động thì khối xử lý trung tâm sẽ cho phục vụ chức năng tương
ứng của tín hiệu đó.
Hoạt động của hệ thống được chia làm ba chế độ hoạt động bao gồm:
a. Tự động quay số điện thoại báo động khi có sự cố.
Nếu khi khối xử lý trung tâm nhận được tín hiệu của khối cảm biến hỏa
hoạn hoặc khối cảm biến trộm thì lập tức phát tín hiệu nhấc máy, sau đó sẽ lấy số

Bảng tóm lược

Trang 2


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
điện thoại ở bộ nhớ EEPROM để truyền cho bộ phát DTMF. Bộ phát DTMF phát số
tương ứng về tổng đài, tổng đài nhận được và giải mã tín hiệu DTMF trở lại ra các số
tương ứng sau đó tổng đài sẽ xem xét thuê bao vừa được quay có bận không nếu
không bận thì cho phát tín hiệu chuông đến thuê bao được gọi. Nếu thuê bao được gọi
nhấc máy thì khối cảm biến đảo cực nhận biết là bên được gọi đã nhấc máy, lúc này
khối xử lý trung tâm sẽ phát xung âm thanh báo động cho người nghe biết. Người
nghe lúc này có thể điều khiển các thiết bò điện mà không cần phải nhấn mật mã
xâm nhập bằng cách nhấn các số trên bàn phím máy điện thoại thì sẽ có tín hiệu
DTMF của số tương ứng từ máy người nghe truyền thẳng về hệ thống, khối nhận
DTMF nhận và giải mã tín hiệu DTMF này ra số tương ứng đồng thời báo cho khối
xử lý trung tâm biết để nhận số rồi xử lý số để điều khiển thiết bò tương ứng. Khi
người nghe gác máy thì mạch cảm biến tín hiệu đảo cực nhận biết rồi báo về khối xử
lý trung tâm để phát tín hiệu gác máy.
b. Điều khiển thiết bò từ xa qua mạng điện thoại
Người điều khiển (chủ nhà) muốn điều khiển thiết bò điện trong nhà mình từ
xa thì chỉ việc từ thuê bao quay số về nhà, nếu máy không bận thì tổng đài sẽ cấp tín
hiệu chuông đến hệ thống. Lúc này mạch cảm biến chuông sẽ nhận biết được có
người gọi đến, sau đó tác động đến khối xử lý trung tâm. Khối xử ký trung tâm sẽ chờ
một số hồi chuông nhất đònh, nếu không có ai nhấc máy điện thoại thì khối sẽ ra lệnh
nhấc máy (đóng mạch). Sau khi đóng mạch thì hệ thống sẽ chờ người điều khiển
nhấn mật mã xâm nhập và điều khiển.

Trung tâm Học
@uTài

học
tập
Khiliệu
thônĐH
g thoạCần
i nếu Thơ
người điề
khiểnliệu
khi nhấ
n mộ
t sốvà
bấtnghiên
kỳ nào trêcứu
n bàn

phím quay số của máy điện thoại thì sẽ có một tín hiệu DTMF tương ứng truyền
thẳng về hệ thống, khối thu và giải mã DTMF tự nhận biết và nhận tín hiệu DTMF
này rồi sau đó giải mã và báo về cho khối xử lý trung tâm biết và nhận số, sau đó
khối sử lý trung tâm sẽ thực hiện lệnh tương ứng với số vừa nhận .
c. Thay đổi hệ thống
Nếu khối xử lý trung tâm nhận được tín hiệu tác động của các switch hoặc
khi nhận lệnh thay đổi hệ thống từ xa thì khối xử lý sẽ cho thay đổi số điện thoại
hoặc số mật mã tùy theo tác động của switch hoặc lệnh của người điều khiển, sau đó
khối xử lý trung tâm sẽ ghi số mới vào bộ nhớ EEPROM.
III. KẾT LUẬN
Với thiết kế phần cứng và phần mềm như trên thiết bò đã đạt được các vấn
đề đặt ra ban đầu, là có thể gọi đi khi cần và nhận số điều khiển thiết bò, cũng như có
thể thiết lập và sửa chữa số điện thoại gọi đi và mật mã xâm nhập hệ thống thống
trực tiếp trên mạch cũng như từ xa. Thiết bò có thể hoạt động với độ tin cậy cao vì
thiết bò sử dụng vi điều khiển 8951 được thiết kế chóng nhiễu tối đa bằng phần mềm

và IC chuyên dụng với độ chính xác cao, đồng thời việc thiết kế phần cứng được thu
gọi đáng kể. Mật mã xâm nhập có thể thiết lập lên đến 10 số và dễ dàng thay đổi nên
không thê xảy ra tình trạng người ngoài cố tình hay vô tình quay số vào mạch để điều
khiển thiết bò.

Bảng tóm lược

Trang 3


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
Các cảm biến trộm, hỏa hoạn được thiết kế rời và nhỏ nên có thể gắn rất
tiện những nơi cần thiết.
Tuy nhiên qua những khó khăn ở trên, thiết bò không tránh khỏi những khó
khăn như sau:
+ Có thể thiết bò sẽ không hoạt động được với một số tổng đài.
+ Có thể sẽ không nhận được tín hiệu DTMF điều khiển khi gọi quá xa,
truyền qua nhiều tổng đài nên tín hiệu bò biến dạng mạch không nhận ra số.
+ Mạch cảm biến trộm chỉ phát hiện trộm xâm nhập bằng đường cửa, vì vậy
trộm có thể vào nhà bằng các đường khác nên mạch không phát hiện được.
+ Cảm biến hỏa hoạn chỉ phát hiện khi đã có cháy nhiệt độ trong phòng lên
cao, nên đường dây có thể bò đứt mạch không thể hoạt động.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Bảng tóm lược

Trang 4



Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

TÓM TẮT

Trung

Trong thời đại ngày nay thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan
trọng trong xã hội. Việc báo động hỏa hoạn, báo động trộm… kết hợp với việc điều
khiển từ xa hoặc điều khiển tự động các thiết bò trong nhà, cơ quan, nhà kho… là rất
cần thiết. Trong khi đó các hệ thống hiện nay báo động cũng như việc điều khiển hầu
hết chỉ ở tại chổ. Việc ứng dụng mạng điện thoại để báo động và điều khiển từ xa là
là một nhu cầu thực tế.
Đề tài “ Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại ” là
nghiên cứu bước đầu cho việc ứng dụng mạng điện thoại vào việc báo động và điều
khiển từ xa. Hệ thống này có hai chức năng:
+ Tự động quay số điện thoại đến chủ nhân khi có sự cố (cháy, trộm…)
+ Chủ nhân có thể quay số về hệ thống để điều khiển các thiết bò.
Hệ thống này gồm có các bộ phận sau:
+ Mạch chính có nhiệm vụ xử lý thông tin, quay số và nhận tín hiệu từ người
điều khiển.
+ Mạch cảm biến nhiệt có nhiệm vụ báo về mạch chính khi phát hiện cháy.
+ Mạch cảm biến trộm có nhiệm vụ phát báo về cho mạch chính khi phát
hiện có người đột nhập trái phép.
+ Mạch điều khiển nguồn điện của thiết bò nhận lệnh đóng ngắt từ mạch
chính.
Vềliệu
phầnĐH
mềmCần
các chương
trìnhTài

đượcliệu
viết học
cho vitập
điềuvà
khiể
n thích hợcứu
p với
tâm Học
Thơ @
nghiên
phần cứng và có khả năng điều khiển mọi hoạt động của hệ thống cũng như các yêu
cầu đề ra.
Hệ thống này có khả năng mở rộng rất cao như: phản hồi bằng tiếng nói,
gắn thêm nhiều các mạch cảm biến khác…
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Phúc

Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

ABSTRACT

Trung

Nowadays, communication is one of important problems in our society.
Fire alarm, thieves alarm…combined with remote control or auto-control home,
companies, warehouse, … equipments are very necessary. Meanwhile, the
present systems, alarming as well as controlling, are almost used in short

distance. Using telephone network for remote alarming and controlling is very
necessary.
Subject “Alarming and Controlling by Telephone network” is the first
step to use telephone network in remote alarming and controlling. This system
has two functions :
+ Auto-dial to the owner when having fire or thieves.
+ The owner can dial to the system to control the equipments.
This system consitsts of following parts :
+ Main circuit performs : information processing, dialing and getting
signal from manager.
+ Heat sensing circuit performs: sending the signal to main circuit when
having fire.
+ Thieves sensing circuit performs: sending the signal to main circuit
when discovering somone break into the house illegally.
tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
+ Power source controlling circuit of on/off switch receives instructions
from the main circuit.
About software, the programs written for micro-controller are in line with
the hardware and have the ability to control all system activities as well as the
proposed requirement.
This system can also be extended to other domains like : replying by
voice, adding more sensing circuits …
Student
Nguyen Duc Phuc

Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại


MỤC LỤC

Trung

Trang
Lời nói đầu ...................................................................................................................1
Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................... 3
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI ......................................................................... 3
I.
Mục đích của đề tài ....................................................................................3
II.
Yêu cầu đề ra .............................................................................................3
III.
Ý tưởng thiết kế ..........................................................................................3
Chương 2: PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT ........................................................... 5
I.
Sơ đồ tổng quát ...........................................................................................5
II.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ.................................................................5
1. Tính năng các khối ...............................................................................5
2. Nguyên tắc vận hành ............................................................................6
III.
Chọn linh kiện ............................................................................................7
Chương 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN CHÍNH ĐƯC SỬ
DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ............................................................................. 9
I.
Giới thiệu về µc AT89C51 .........................................................................9
1. Miêu tả đặt điểm ..................................................................................9
2. Sơ đồ chân, sơ đồ khối ..........................................................................9
II.

Khảo sát IC thu phát tone MT8880 ............................................................9
1. Sơ đồ khối MT8880 ..............................................................................9
MôĐH
tả chứ
c năngThơ
.................................................................................10
tâm Học 2.liệu
Cần
@ Tài liệu học tập và nghiên cứu
3. Cấu hình ngõ vào ................................................................................10
4. Chức năng các chân ............................................................................15
III.
Giới thiệu về EEPROM AT24C04 ..........................................................17
1. Khái niệm chung.................................................................................17
2. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................17
3. Một số tiêu chuẩn liên quan quá trình đọc, ghi dữ liệu từ EEPROM..21
Chương 4: GIỚI THIỆU PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA TỔNG ĐÀI VÀ
CÁC THUÊ BAO ...................................................................................... 25
I.
Khái quát ..................................................................................................25
II.
Các âm hiệu giao tiếp giữa tổng đài và thuê bao .....................................25
III.
Phương thức làm việc giữa các tổng đài và các thuê bao .........................28
Phần II: THIẾT KẾ .................................................................................................... 29
Chương 1: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG....................................................................... 29
I.
Sơ đồ mạch với AT89C51 ........................................................................29
II.
Tính toán và thiết kế hệ thống..................................................................30

1. Mạch switch........................................................................................30
2. Mạch cảm biến chuông.......................................................................31
3. Mạch nhận tín hiệu đảo cực ................................................................33
4. Mạch giải mã thu và phát DTMF .......................................................34
5. Mạch đóng mở tải giả .........................................................................35
6. Mạch đệm âm thanh phát ra ...............................................................36
Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Trung

7. Mạch giao tiếp với bộ nhớ ngoài IC 2404 (EEPROM) .......................37
8. Mạch đóng, mở nguồn điện của thiết bò bò điều khiển .......................38
9. Mạch cảm biến hỏa hoạn (dùng cảm biến nhiệt) ...............................39
10. Mạch cảm biến trộm ...........................................................................40
11. Mạch khóa tín hiệu trộm.....................................................................41
Chương 2: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ........................................................................ 43
I.
Chương trình chính ...................................................................................43
1. Chức năng và giải thích lưu đồ ...........................................................43
2. Lưu đồ.................................................................................................43
II.
Chương trình phục vụ ngắt ngoài 1 ( INT1 ).............................................45
1. Lưu đồ.................................................................................................45
2. Giải thích lưu đồ .................................................................................46
III.
Chương trình nhận số................................................................................47
1. Lưu đồ.................................................................................................47

2. Giải thích lưu đồ .................................................................................47
IV.
Chương trình xử lý số ...............................................................................47
1. Lưu đồ.................................................................................................47
2. Giải thích lưu đồ .................................................................................48
V.
Điều khiển và chỉnh sửa hệ thống ............................................................49
1. Lưu đồ.................................................................................................49
2. Giải thích lưu đồ .................................................................................50
VI.
Điều khiển thiết bò....................................................................................51
tâm Học 1.liệu
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
LưuĐH
đồ.................................................................................................51
2. Giải thích lưu đồ .................................................................................52
VII. Đổi số điện thoại và mật mã qua hệ thống switch....................................53
1. Lưu đồ.................................................................................................53
2. Giải thích lưu đồ .................................................................................53
Phần III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .......................... 54
I.
Thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài ..............................................54
1. Thuận lợi.............................................................................................54
2. Khó khăn ............................................................................................54
II.
Kết luận ....................................................................................................54
III.
Hướng phát triển đề tài .............................................................................54
Phần IV: PHỤ LỤC .............................................................................................. 56
I.

CÁCH SỬ DỤNG THIẾT BỊ ...................................................................56
1. Sửa số điện thoại và mã mật mã qua hệ thống Switch .......................56
2. Cách thức điều khiển thiết bò và thay đổi mật mã, số điện thoại từ xa
hoặc từ điện thoại mắt song song ở nhà. .............................................56
3. Tự động quay số báo động bảo vệ khi có sự cố ..................................57
II.
VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 .....................................................................58
1. Sơ đồ chân ..........................................................................................58
2. Sơ đồ khối bên trong µc......................................................................59
III.
IC MT8880 ...............................................................................................61
IV.
IC AT24C04 .............................................................................................67
Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
V.
SƠ ĐỒ MẠCH CHI TIẾT ...........................................................................67
VI.
CHƯƠNG TRÌNH .......................................................................................70
Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 93

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại


LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, 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 lónh
vực kinh tế, khoa học và đời sống. Chính nhờ nó mà con người và xã hội loài người
đã phát triển nhanh chóng g. Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu
chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặt quan trọng trong lónh 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 được áp dụng dùng mạng điện thoại để: Báo động và điều khiển qua mạng
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 lónh vực tự động điều khiển và tự động báo động .

Trung

Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng,
đồng thời việc gắn các thiết bò 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
tâm
Học
liệu
Cần
Thơ
tập
vào cá

nghiên
tiện nhấ
t, tiế
t kiệĐH
m nhiề
u thờ
i gian@
choTài
côngliệu
việchọc
,vừa đả
m bả
c tính năcứu
ng an
toàn cho các thiết bò 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 bò 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.
Trong đời sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực rất dễ bò cháy, nên
việc lắp đặt ,các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn. Nó giúp ta
phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kòp thời ở thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình
yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất.
Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của
nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghóa vụ của mỗi người dân.
Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người
dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiết
xảy ra.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì

việc báo cháy qua điện thoại thì rất cần thiết, nó giúp ta báo kòp thời những thông tin
về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan.

Luận văn tốt nghiệp

Trang 1


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
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 q 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 lợi dụng lúc 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 kòp 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:
“Báo động và điều khiển qua mạng điện thoại” cho luận văn tốt nghiệp.
Mạch điều khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều
khiển các thiết bò 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 bò điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã
lệnh đóng hay ngắt thiết bò 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.
Mạch quay số báo động: có thể dùng mạch để tự động quay số báo động tới
cho chủ nhân hoặc các cơ quan chức năng biết khi có cháy hay có kẻ trộm đột nhập.
Mặliệu

c dù đã
cố Cần
gắng hế
t sức, @
với nỗ
bản thâ
n, cù
ng vớ
i sựnghiên
chỉ dẫn tậcứu
n tình
Trung tâm Học
ĐH
Thơ
Tàilựcliệu
học
tập
và
của các thầy cô và sự giúp đỡ của bạn bè, nhưng chắc chắn rằng tôi sẽ còn nhiều
thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn đọc để đề tài này được hoàn
thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, tháng 2 năm 2003
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Phúc

Luận văn tốt nghiệp

Trang 2



Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG
Chương 1:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
I . MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích của đề tài là thiết kế hệ thống tự động quay số báo động và điều
khiển thiết bò điện từ xa thông qua mạng điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái,
kết quả điều khiển thiết bò và báo động khi có sự cố, 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. YÊU CẦU ĐỀ RA
Thiết kế mạch xử lý trung tâm dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế
hệ thống tự động điều khiển tự động quay số báo động khi có sự cố ( nhận được tín
hiệu từ các mạch cảm biến trộm hoặc cảm biến hỏa hoạn ) và có thể nhận lệnh từ
người điều khiển từ xa để phát tín hiệu qua mạch đóng ngắt thiết bò điện, với sự trợ
giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Đồng thời dùng IC nhớ ngoài để lưu số điện thoại gọi
đi và số mật mã xâm nhập hệ thống, các số này có thể thay đổi được và sẽ không bò
mất khi không cấp điện.

Trung tâm Học
Thơ
liệóhọc
tập
và tnghiên
Hệliệu
thốngĐH
này Cần
được thiế

t kế @
trênTài
mô hình
ng ngắ
t 8 thiế
bò, tự độngcứu
quay
số báo động khi có hỏa hoạn, có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hồi kết quả
điều khiển. Hệ thống chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mật mã và không thể
xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình hay cố ý quay số
vào hệ thống.
Thiết kế các mạch cảm biến trộm và cảm biến hỏa hoạn độc lập để dễ dàng
lắp đặt vào các chỗ cần thiết. Các mạch điều khiển thiết bò chỉ đơn giản là tắt mở
điện thế cấp nguồn của thiết bò.
Hệ thống giao tiếp với mạng điện thoại cũng như một máy điện thoại bình
thường và có thể mắc song song với điện thoại hiện có nhưng lại không gây ảnh
hưởng đến máy hiện có.
III. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
Thiết kế và lắp đặt hệ thống báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
với các chức năng sau:
- Khi có người đột nhập hoặc có hỏa hoạn thì hệ thống phát ra âm thanh báo
động hoặc tự động quay số điện thoại để báo khi chủ nhà đi vắng.
- Sử dụng thiết bò để điều khiển tắt mở các thiết bò khác trong nhà thông qua
mạng điện thoại.

Luận văn tốt nghiệp

Trang 3



Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
- Số điện thoại được gọi khi có sự cố và mật mã xâm nhập phải thay đổi
được trực tiếp trên hệ thống hoặc thay đổi từ xa và sẽ không mất khi không được cấp
điện.
Công việc cụ thể như sau:
- Thiết kế các mạch cảm biến phát hiện trộm, hỏa hoạn.
- Thiết kế các mạch điều khiển thiết bò điện.
- Sử dụng và lập trình cho vi điều khiển AT89C51.
- Tìm hiểu về thu phát DTMF (Dual Tone Multi Frequency) và sử dụng
IC thu phát DTMF MT8880.
- Hệ thống giao tiếp với tổng đài điện thoại.
- Tìm hiểu về bộ nhớ EEPROM AT24C04.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Luận văn tốt nghiệp

Trang 4


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Chương 2:
PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT
I. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT

GIẢI MÃ
THU VÀ PHÁT
DTMF
KẾT NỐI

ĐƯỜNG
DÂY
ĐIỆN
THOẠI

CẢM BIẾN TÍN
HIỆU CHUÔNG
CẢM BIẾN TÍN
HIỆU ĐẢO CỰC

CẢM BIẾN
HỎA HOẠN

KHÓA TÍN
HIỆU TRỘM

KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM

NHẤC GÁC
MÁY

CẢM BIẾN
TRỘM
HỆ THỐNG
SWITCH
HIỂN THỊ


Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
ĐỆM ÂM
THANH

ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ

BỘ NHỚ
EEPROM

Hình I.2.1 Sơ đồ khối
II. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
1. Tính năng các khối
- Khối cảm biến hỏa hoạn có nhiệm vụ phát hiện được hỏa hoạn đang xảy
ra trong nhà rồi báo về khối xử lý trung tâm.
- Khối cảm biến trộm cũng có nhiệm vụ phát hiện ra được có người đột
nhập vào nhà rồi báo về khối xử lý trung tâm.
- Khối khóa tín hiệu trộm dùng để khóa tín hiệu báo trộm từ khối cảm biến
trộm về khối xử lý trung tâm không cho báo động khi ta nhấn đúng mật mã đã cài
đặt.
- Khối hệ thống Switch bao gồm 2 switch dùng để thay đổi số điện thoại gọi
đi và mật mã xâm nhập của hệ thống.
- Khối giải mã thu và phát DTMF thực hiện hai nhiệm vụ:
Luận văn tốt nghiệp

Trang 5


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
+ Nhận mã BCD từ khối xử lý trung tâm để phát tín hiệu DTMF đến

tổng đài, chức năng dùng để quay số điện thoại khi cần thiết.
+ Thu nhận tín hiệu DTMF từ người điều khiển về mạch và giải mã tín
hiệu DTMF thành mã BCD.
- Khối cảm biến tín hiệu chuông được dùng để nhận biết được dòng chuông
khi tổng đài phát tín hiệu chuông đến thuê bao rồi báo về bộ xử lý trung tâm.
- Khối cảm biến tín hiệu đảo cực dùng để nhận biết được cuộc gọi có được
thông thoại hay chưa thông thoại vì khi thông thoại tổng đài sẽ đảo cực trên hai dây.
- Khối nhấc gác máy có nhiệm vụ như nhấc gác tổ hợp nghe và nói ở máy
điện thoại.
- Khối đệm âm thanh dùng để đệm âm thanh trong khối trung tâm phát ra
và phát trên đường dây.
- Khối hiển thò kết hợp với khối switch dùng để hiển thò số điện thoại hoặc
số mật mã ghi vào bộ nhớ.
- Khối điều khiển dùng để phát và đệm tín hiệu điều khiển tắt mở đến tắt
mở thiết bò điện.
- Khối bộ nhớ EEPROM được dùng để nhớ số điện thoại để gọi đi hoặc mật
mã của hệ thống, dùng EEPROM vì có thể nạp xóa bằng điện và không mất dữ liệu
khi mất điện.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

- Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển để điều khiển tất cả mọi sự vận
hành của hệ thống.
- Các tín hiệu vào của vi điều khiển gồm có:
+ Tín hiệu báo trộm của cảm biến trộm.
+ Tín hiệu báo hỏa hoạn của cảm biến hỏa hoạn.
+ Tín hiệu của hệ thống switch.
+ Tín hiệu cảm biến chuông.
+ Tín hiệu cảm biến đảo cực.
+ Nhận dữ liệu bộ giải mã DTMF

- Các tín hiệu ra của vi điều khiển gồm có:
+ Dữ liệu ra điều khiển thiết bò.
+ Dữ liệu ra hiển thò LED.
+ Tín hiệu nhấc gác máy.
+ Tín hiệu âm thanh phát.
+ Tín hiệu chốt dữ liệu điều khiển.
- Ngoài ra còn có tín hiệu vào ra để ghi, dọc dữ liệu của EEPROM.

Luận văn tốt nghiệp

Trang 6


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
2. Nguyên tắc vận hành
Khi hệ thống được cấp điện thì khối xử lý trung tâm sẽ khởi động các trạng
thái của hệ thống, sau đó liên tục xem xét các tín hiệu của cảm biến trộm, cảm biến
hỏa hoạn, cảm biến chuông, kế đến là xem xét tín hiệu hệ thống switch, nếu có một
tín hiệu nào đó bò tác động thì khối xử lý trung tâm sẽ cho phục vụ chức năng tương
ứng của tín hiệu đó.
Hoạt động của hệ thống được chia làm ba chế độ hoạt động bao gồm:
a. Tự động quay số điện thoại báo động khi có sự cố.

Trung

Nếu khi khối xử lý trung tâm nhận được tín hiệu của khối cảm biến hỏa
hoạn hoặc khối cảm biến trộm thì lập tức phát tín hiệu nhấc máy, sau đó sẽ lấy số
điện thoại ở bộ nhớ EEPROM để truyền cho bộ phát DTMF. Bộ phát DTMF phát số
tương ứng về tổng đài, tổng đài nhận được và giải mã tín hiệu DTMF trở lại ra các số
tương ứng sau đó tổng đài sẽ xem xét thuê bao vừa được quay có bận không nếu

không bận thì cho phát tín hiệu chuông đến thuê bao được gọi. Nếu thuê bao được gọi
nhấc máy thì khối cảm biến đảo cực nhận biết là bên được gọi đã nhấc máy, lúc này
khối xử lý trung tâm sẽ phát xung âm thanh báo động cho người nghe biết. Người
nghe lúc này có thể điều khiển các thiết bò điện mà không cần phải nhấn mật mã
xâm nhập bằng cách nhấn các số trên bàn phím máy điện thoại thì sẽ có tín hiệu
DTMF của số tương ứng từ máy người nghe truyền thẳng về hệ thống, khối nhận
DTMF nhận và giải mã tín hiệu DTMF này ra số tương ứng đồng thời báo cho khối
xử lýHọc
trung liệu
tâm biế
t đểCần
nhận Thơ
số rồi @
xử lý
số liệu
để điềhọc
u khiể
n thiế
t bònghiên
tương ứncứu
g. Khi
tâm
ĐH
Tài
tập
và
người nghe gác máy thì mạch cảm biến tín hiệu đảo cực nhận biết rồi báo về khối xử
lý trung tâm để phát tín hiệu gác máy.
b. Điều khiển thiết bò từ xa qua mạng điện thoại
Người điều khiển (chủ nhà) muốn điều khiển thiết bò điện trong nhà mình từ

xa thì chỉ việc từ thuê bao quay số về nhà, nếu máy không bận thì tổng đài sẽ cấp tín
hiệu chuông đến hệ thống. Lúc này mạch cảm biến chuông sẽ nhận biết được có
người gọi đến, sau đó tác động đến khối xử lý trung tâm. Khối xử ký trung tâm sẽ chờ
một số hồi chuông nhất đònh, nếu không có ai nhấc máy điện thoại thì khối sẽ ra lệnh
nhấc máy (đóng mạch). Sau khi đóng mạch thì hệ thống sẽ chờ người điều khiển
nhấn mật mã xâm nhập và điều khiển.
Khi thông thoại nếu người điều khiển khi nhấn một số bất kỳ nào trên bàn
phím quay số của máy điện thoại thì sẽ có một tín hiệu DTMF tương ứng truyền
thẳng về hệ thống, khối thu và giải mã DTMF tự nhận biết và nhận tín hiệu DTMF
này rồi sau đó giải mã và báo về cho khối xử lý trung tâm biết và nhận số, sau đó
khối sử lý trung tâm sẽ thực hiện lệnh tương ứng với số vừa nhận .
c. Thay đổi hệ thống
Nếu khối xử lý trung tâm nhận được tín hiệu tác động của các switch hoặc
khi nhận lệnh thay đổi hệ thống từ xa thì khối xử lý sẽ cho thay đổi số điện thoại

Luận văn tốt nghiệp

Trang 7


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
hoặc số mật mã tùy theo tác động của switch hoặc lệnh của người điều khiển, sau đó
khối xử lý trung tâm sẽ ghi số mới vào bộ nhớ EEPROM.
III. CHỌN LINH KIỆN
Với thiết kế sơ đồ khối như trên việc chọn linh kiện phải đạt được các tiêu chí
sau đây:
+ Nhất thiết phải có bán trên thò trường ở Việt Nam.
+ Chọn các IC chuyên dụng để hạn chế việc thiết kế mạch quá lớn.
+ Các IC dễ sử dụng.
+ Giá cả phải tương đối phù hợp.

Sau khi xem xét và chọn lọc tôi chọn được một số IC cho luận văn này như sau:
+ Khối xử lý trung tâm tôi chọn vi điều khiển AT89C51 rất thông dụng, dễ
sử dụng, có nhiều chức năng và giá cả rất rẻ. Đặc biệt là ROM nội với dung lượng 4
Kbyte có thể nạp xóa được nhiều lần.
+ Khối thu phát DTMF tôi chọn IC chuyên dụng MT8880, IC có khả năng
thu và phát tất cả các số với độ chính xác cao. Giá cũng tương đối rẻ và cũng dễ sử
dụng.

Trung

+ Bộ nhớ EEPROM tôi chọn IC AT24C04 là bộ nhớ EEPROM với 512 byte
có thể ghi xóa bằng điện và không mất dữ liệu khi không cung cấp điện. IC được
2
tâm
Thơ
học
nghiên
cứu
thiết Học
kế theoliệu
giaoĐH
thức ICần
C (giao
diện@
hai Tài
dây) liệu
nên chỉ
cần tập
2 đườvà
ng truyề

n tín hiệ
u và
giá rất rẻ.
+ Bộ cảm biến hỏa hoạn ta dùng IC cảm biến nhiệt LM335, IC có độ nhạy
cao và chính xác. Rất dễ sử dụng và giá cũng rẻ.
+ Và một số linh kiện đơn giản khác.

Luận văn tốt nghiệp

Trang 8


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Chương 3:
GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN CHÍNH
ĐƯC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
I. GIỚI THIỆU VỀ µC AT89C51
1. Miêu tả đặc điểm

Trung

µC AT89C51 là phiên bản phát triển của bộ vi điều khiển 8051. Nó được
tăng cường thêm nhiều tính năng cũng như cấu trúc bên trong nhằm nâng cao khả
năng làm việc, tính mềm dẻo và hiệu quả trong các ứng dụng điều khiển.
Đặc điểm của µc 8951 gồm có :
- Bộ nhớ chương trình nội FLASH (ROM) 4K x 8.
- 128 Bytes RAM nội, trong đó có 210 bits được đòa chỉ hóa.
- 22 Thanh ghi đặc biệt.
- Một bộ làm toán và luận lý ALU 8 bits.

- Một bộ xử lý luận lý thao tác trên các bít đơn.
- 4 Port vào ra song song 8 bits.
- 1 Port vào ra nối tiếp.
- 2 Bộ đònh thời 16 bits.
- 2 Ngắt ngoại.
- Bộ nhân/chia 4µs.
tâm Học
liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
- Tần số hoạt động từ 3MHz đến 24MHz.
- Toàn bộ tập lệnh gồm 255 lệnh.
- Ngoài ra, µc có thể quản lý hai vùng nhớ ngoài riêng biệt (vùng nhớ chương trình
và vùng nhớ dữ liệu), mỗi vùng nhớ có dung lượng tối đa là 64Kbytes.
2. Sơ đồ chân, sơ đồ khối (phần phụ lục)
II. KHẢO SÁT IC THU PHÁT TONE MT8880
MT8880 là một IC thu phát DTMF trọn bộ kèm theo một bộ lọc thoại (Call
Progress Filter). Bộ thu DTMF dựa trên kỹ thuật chuẩn của IC MT8870, còn gọi là
bộ phát DTMF sử dụng phương pháp biến đổi D/A biến dung (Switched Capacitor)
cho ra tín hiệu DTMF chính xác, ít nhiễu. Các bộ đếm bên trong giúp hình thành chế
độ Burst Mode nhờ vậy các cặp tone xuất ra với thời hằng chính xác. Bộ lọc Call
Progress cho phép bộ vi xử lý phân tích các tone trạng thái đường dây. Bus chuẩn
của nó kết hợp MPU (micro-processor unit) và đặc biệt thích hợp họ 6800 của
Motorola.
1. Sơ đồ khối MT8880
loại:

MT8880 có 5 thanh ghi bên trong để giao tiếp với µP, có thể chia làm 3
Nhận phát data: 2 thanh ghi.
Thanh ghi trạng thái.
Nhận từ điều khiển: 2 thanh ghi.


Luận văn tốt nghiệp

Trang 9


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Hình I.3.1 Sơ đồ khối MT8880
2. Mô tả chức năng
IC phát tone MT8880 bao gồm bộ thu DTMF chất lượng cao (kèm bộ
khuếch đại) và một bộ tạo DTMF sử dụng BURST COUNTER giúp cho việc tổng
hợp đóng ngắt tone được chính xác. Ngoài ra ta có thể chọn chế độ CALL
PROGRESS để giúp phát hiện các tần số nằm trong giải thông thoại. Đó là các tín
hiệu trạng thái đường dây.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
3. Cấu hình ngõ vào

Thiết kế đầu vào của MT8880 cung cấp một bộ khuếch đại OP-AMP ngõ
vào vi sai cũng như một ngõ vào VREF để điều chỉnh thiên áp cho đầu vào tại
VDD/2. Chân GS giúp nối ngõ ra bộ khuếch đại với ngõ vào qua một điện trở ngoài
để điều chỉnh độ lợi.
Bộ thu
Hai bộ lọc băng thông bậc 6 giúp tách các tone trong các nhóm tone LOW
và HIGH. Đầu ra mỗi bộ lọc điện dung giúp nắn dạng tín hiệu trước khi qua bộ hạn
biên. Việc hạn biên được đảm nhiệm bởi bộ so sánh (Comparator) có kèm theo bộ trễ
để tránh chọn lầm tín hiệu mức thấp không mong muốn. Đầu ra của bộ so sánh cho ta
các dao động có mức logic tại tần số DTMF thu được.
Tiếp theo phần lọc là bộ giải mã sử dụng kỹ thuật đếm số để kiểm tra tần số
của các tone thu được và bảo đảm chúng tương ứng với các tần số DTMF chuẩn. Một

kỹ thuật lấy trung bình phức giúp loại trừ các tone giả tạo thành do tiếng nói trong khi
vẫn đảm bảo một khoảng biến động cho tone thu do bò lệch. Khi bộ kiểm tra nhận
dạng được hai tone đúng thì đầu ra “early steering” (Est) sẽ lên mức Active. Lúc
không nhận được tín hiệu tone thì Est sẽ lên mức Inactive.
a. Mạch STEERING

Luận văn tốt nghiệp

Trang 10


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại

Trung

Hình I.3.2 Mạch Steering
Trước khi thu nhận một cặp tone đã giải mã, bộ thu phải kiểm tra xem thời
hằng của tín hiệu có đúng không. Việc kiểm tra này được thực hiện bởi một bộ RC
mắc ngoài. Khi Est lên HIGH làm cho Vc tăng lên khi tụ xả. Khi mà Est vẫn còn
HIGH trong một thời đoạn hợp lệ (tone) thì Vc tiến tới mức ngưỡng Vtst của logic
Steering để nhận một cặp tone và chốt 4 bít mã tương ứng với nó vào thanh ghi
Receive Data Register. Lúc này, đầu ra GT được kích hoạt và đẩy Vc lên tới VDD.
Cuối cùng sau một thời gian delay ngắn cho phép việc chốt Data thực hiện xong thì
cờ của mạch Steering lên HIGH báo hiệu rằng cặp tone thu được đã được lưu vào
thanh ghi. Ta có thể kiểm tra bít tương ứng trong thanh ghi trạng thái. Nếu ta cho
Mode Interrupt thì chân IRQ/CP sẽ xuống LOW khi cờ này được kích hoạt.
Dữ liệu thu được sẽ đi ra Databus (2 chiều) khi thanh ghi Receive Data
tâm
Học
liệu

Cần
@ngTài
liệu
học
vàc nghiên
được đọc. Mạ
ch ĐH
steering
lại Thơ
hoạt độ
nhưng
theo
chiềtập
u ngượ
lại để kiểcứu
m tra
khoảng dừng giữa hai số được quay. Vì vậy bộ thu vừa bỏ qua tín hiệu quá ngắn
không hợp lệ vừa không chấp nhận các khoảng ngắt quá nhỏ không thể coi là
khoảng dừng giữa các số. Chức năng này, cũng như khả năng chọn thời hằng
Steering bằng mạch ngoài cho phép người thiết kế điều chỉnh hoạt động cho phù hợp
với các đòi hỏi khác nhau của từng ứng dụng.
b. Bộ lọc thoại
Mode CALL PROGRESS khi được chọn thì cho phép kiểm tra các tone
khác nhau thể hiện trạng thái đường dây. Đầu vào của Call Progress và mode tone
DTMF là chung nhưng tone Call Progress chỉ có thể kiểm tra nếu ta chọn mode CP.
DTMF tone lại không thể nhận dạng được nếu ta chọn mode CP.
Các tần số đưa đến đầu vào (+IN và –IN) nằm trong giới hạn băng thông
chấp nhận của bộ lọc (280-550 Hz) sẽ đưa qua bộ so sánh có độ lợi cao và đến chân
IRQ/CP. Dạng sóng ở đầu ra tạo bởi mạch trigger có thể phân tích bởi vi xử lý để xác
đònh tính chất của các tone trạng thái đường dây. Các tần số trong vùng loại bỏ sẽ

không được kiểm tra và như vậy sẽ không có tín hiệu nào ở chân IRQ/CP khi gặp các
tần số này.
Bộ phát DTMF trong MT8880 có khả năng tạo tất cả 16 cặp tone DTMF
chuẩn với nhiễu tối thiểu và độ chính xác cao. Tất cả tần số này đều lấy từ dao động
thạch anh 3.579545 Mhz mắc ngoài. Dạng sóng sin của từng tone được tổng hợp số
bằng cách sử dụng bộ phận chia hàng và cột tổng hợp được, và bộ biến đổi D/A biến
Luận văn tốt nghiệp

Trang 11


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
dung. Các tone hàng và cột được trộn lại và lọc để cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và
độ chính xác cao. Để phát một tín hiệu DTMF thì dữ liệu tương ứng với dạng mã ở
bảng (.1) sẽ phải được viết vào thanh ghi Transmit Data. Chú ý rằng mã phát này
tương ứng với mã nhận. Các tone riêng lẻ được phân thành hai nhóm là: nhóm thấp
và nhóm cao (flow và high).
Như bảng sau, các số trong nhóm thấp là 697, 770, 852 và 941 Hz. Theo
tiêu chuẩn thì tỷ số biên độ của nhóm cao với nhóm thấp là 2dB để tránh suy hao tần
số cao trên đường truyền.

Trung tâm Học

Flow
697
697
697
770
770
770

852
852
852
941
941
liệu941
ĐH
697
770
852
941

Fhigh
Digit
D0
D1
D2
D3
1209
1
0
0
0
1
1336
2
0
0
1
0

1477
3
0
0
1
1
1209
4
0
1
0
0
1336
5
0
1
0
1
1477
6
0
1
1
0
1209
7
0
1
1
1

1336
8
1
0
0
0
1477
9
1
0
0
1
1029
0
1
0
1
0
1336
*
1
0
1
1
1477
1
0
0
Cần
Thơ #@ Tài 1liệu học

tập
và nghiên
1663
A
1
1
0
1
1663
B
1
1
1
0
1663
C
1
1
1
1
1663
D
0
0
0
0
Bảng mã hóa các tín hiệu quay số DTMF

cứu


Thời hằng của mỗi tone bao gồm 32 thời đoạn giống nhau. Thời hằng của
một tone được điều khiển bằng cách thay đổi độ dài của các thời đoạn trên. Trong
hoạt động ghi vào thanh ghi Transmith Data thì 4 bít data trên bus được chốt và biến
đổi thành 2 trong 8 mã để sử dụng cho mạch chia hàng cột. Mã này được sử dụng để
quyết đònh thời đoạn tần số của một tone.
c. Burst mode
Một ứng dụng điện thoại bất kỳ đều đòi hỏi tín hiệu DTMF được tạo ra với
một thời hằng hoặc được quy đònh bởi ứng dụng đó hoặc bởi hệ thống chuyển mạch
hiện có. Thời hằng DTMF chuẩn có thể được tạo ra bằng cách sử dụng Burst Mode.
Bộ phát có khả năng tổng hợp các tone có khoảng tắt/mở trong thời gian đònh trước.
Thời gian này là 51 ms ± 1ms và là chuẩn cho bộ quay số tự động và tổng đài. Sau
khi khoảng tắt/mở tone đã được phát đi, 1 bít tương ứng sẽ được lập trong thanh ghi
trạng thái để biểu thò rằng bộ phát đã sẵn sàng cho data kế. Thời hằng 51 ms ± 1ms
đóng /mở tone có được khi ta chọn mode DTMF.
Luận văn tốt nghiệp

Trang 12


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
Tuy nhiên khi CP mode (Call Progress Mode) được chọn thì một thời hằng
đóng ngắt thứ hai là 102ms ± 2ms sẽ được sử dụng. Khoảng thời hằng dài hơn này sẽ
hữu ích khi thời gian xuất hiện tone là 51 ms. Chú ý rằng khi CP mode và burst mode
cùng được chọn thì MT8880 chỉ hoạt động ở chế độ phát mà thôi. Trong một ứng
dụng nào đó khi ta cần một khoảng thời gian đóng ngắt khác (không theo chuẩn) thì
phải dùng vòng lặp phần mềm hay một bộ đònh bên ngoài và tắt chế độ Burst Mode
đi. IC MT8880 khi được khởi động sẽ mặc nhiên chọn chế độ DTMF mode và Burst
mode đồng thời.
d. Tạo tone đơn (Single tone)
Chế độ tạo tone đơn được dùng khi ta chỉ muốn tạo một tone nào đó trong

nhóm thấp hoặc cao. Chế độ này dùng để kiểm tra thiết bò DTMF và để tính toán
nhiễu, và được chọn thanh ghi Control Register B.
e. Mạch Clock DTMF
Mạch clock được sử dụng kết hợp với tần số màu chuẩn tivi có tần số cộng
hưởng là 3.579545 Mhz. Một nhóm IC MT 8880 có thể nối với nhau dùng chung một
dao động thạch anh.
f. Bộ giao tiếp với vi xử lý

Trung

MT8880 sử dụng một bộ giao tiếp vi xử lý cho phép điều khiển một cách
chính xác với chức năng thu và phát. Có tổng cộng 5 thanh ghi chia làm ba loại:
Thanh ghi dữ liệu thu /phát, thanh ghi điều khiển thu /phát và thanh ghi trạng thái.
tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Có hai thanh ghi dữ liệu: thanh ghi Receive data chứa mã xuất ra của cặp tone
DTMF hợp lệ gần nhất và là thanh ghi chỉ đọc. Data đưa vào thanh ghi Transmith
Data sẽ qui đònh cặp tone nào được phát đi, Data chỉ có thể được vào thanh ghi này.
Điều khiển thu phát tone được đảm nhận bởi 2 thanh ghi Control Register A
và Control Register B (CRA và CRB) có cùng một đòa chỉ. Muốn ghi vào thanh ghi
CRB thì trước đó phải có set một bít tương ứng ở CRA. Chu kỳ ghi kế tiếp vào cùng
đòa chỉ với CRA sẽ cho phép truy cập tới CRB. Và chu kỳ ghi kế tiếp nữa sẽ trở lại
CRA. Khi cấp điện mạch điện reset nội sẽ xóa các thanh ghi điều khiển. Tuy vậy, để
ngăn ngừa thì chương trình phần mềm nên có một dòng lệnh để kích khởi các thanh
ghi này. Giả sử rằng thanh ghi phát rỗng sau khi reset, ta xem qua các bảng (3, 4, 5
và 6) để thấy rõ chi tiết về các thanh ghi điều khiển. Chân IRQ/CP có thể được lập
trình sao cho nó có thể cung cấp tín hiệu yêu cầu ngắt sau khi nhận xung DTMF hợp
lệ hay khi bộ phát đã sẵn sàng cho data kế tiếp (chỉ trong Burst mode). Chân IRQ/CP
là ngõ ra cực máng hở và vì thế cần có một điện trở kéo lên.
Thanh ghi nhận data chứa mã lệnh xuất của giá trò cuối cùng cặp tone

DTMF được giải mã và chỉ là thanh ghi đọc data vào. Tín hiệu data vào trong thanh
ghi phát sẽ được đònh rõ với cặp tone nào mà được phát sinh ra. Data chỉ có thể được
viết với thanh ghi phát.
Hai thanh ghi điều khiển CRA và CRB chỉ chiếm chỗ trong một khoảng đòa
chỉ tương ứng ghép ghi với CRB có thể được thực hiện bằng cách đặt dành riêng bít
trong CRA phép ghi tiếp theo tới đòa chỉ tương tự sẽ được trực tiếp đưa tới CRB và
tiếp theo sau cho chu kỳ ghi sẽ được trực tiếp trở lại CRA.
Luận văn tốt nghiệp

Trang 13


Thiết bò báo động và điều khiển qua mạng điện thoại
Cách truy cập thanh ghi:
RSO
0
0
1
1

R/W
0
1
0
1

CHỨC NĂNG
Ghi vào thanh ghi Data phát
Đọc từ thanh ghi data thu
Ghi vào thanh ghi điều khiển

Đọc từ thanh ghi trạng thái

Trạng thái thanh ghi CRA:
B3

B2

B1

B0

REGISTER
SELECT

INTERRUPT
ENABLE

CP/ DTMF
MODE

TONE OUT

CRA (Control Register A):
BIT
B0

B1

Trung tâm Học


B2

B3

TÊN
TONE
OUTPUT

CÁCH SỬ DỤNG
Mức logic 1 cho phép tone được phát ra. Chức năng này
có thể được thực hiện trong Burst mode hoặc None- Burst
mode
CP/ DTMF Chọn mode DTMF (mức 0) cho phép thu và phát tone
MODE
đồng thời. Khi chọn mode CP (mức1 bộ lọc dãi bậc 6)
CONTROL
được kích hoạt cho phép kiểm tra các tone trạng thái
đường dây (call progress tone). Các tone này nếu nằm
dãi@
thônTài
g quiliệu
đònh học
thì đượ
c thểvà
hiệnghiên
n ở chân IRQ/CP
liệu ĐH Cầntrong
Thơ
tập
cứu

ở dạng sóng hình chữ nhật nếu bít IRQ được chọn (B2=1).
Ngoài ra khi cả hai CP mode và burst mode được chọn,
bộ phát sẽ phát tín hiệu DTMF với khoảng tắt mở là 102
ms, gấp đôi khi ta chọn mode DTMF. Chú ý rằng tone
DTMF sẽ được thu khi mode CP được chọn.
INTERRUPT Logic 1 cho phép mode Interrupt. Khi mode này mức tích
ENABLE
cực và mode DTMF được (B1=0), chân IRQ/CP sẽ bò kéo
xuống mức 0 khi:
+ Một tín hiệu DTMF hợp lệ được nhận và đã hiện hữu
được trong khoảng thời gian an toàn.
+ Bộ phát sẵn sàng cho data kế tiếp ( chỉ trong Burst
mode).
REGISTER
Logic 1 cho phép CRB trong chu kỳ ghi kế tiếp trên cùng
SELECT
đòa chỉ này. Chu kỳ ghi kế sau nữa sẽ trở lại ghi vào
CRA.

Trạng thái thanh ghi CRB:
B3
COLUMN /ROW
TONE

Luận văn tốt nghiệp

B2
SINGLE /DUAL
TONE


B1
TEST MODE

B0
BURST MODE

Trang 14