Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại trên cơ sở của chip DTMF

71 481 0
Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại trên cơ sở của chip DTMF

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  PHẠM ĐỨC TRƢỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XA QUA ĐƢỜNG DÂY THOẠI TRÊN CƠ SỞ CỦA CHÍP DTMF Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60. 52. 02. 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÒNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. ĐỖ XUÂN TIẾN KHOA ĐIỆN TỬ TRƢỞNG KHOA Thái Nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Phạm Đức Trƣờng. Học viên lớp: Cao học Kỹ Thuật Điện Tử - Khoá: 14. Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Xin cam đoan luận văn “Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại trên cơ sở của chíp DTMF” do Thầy giáo PGS.TS. Đỗ Xuân Tiến hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng như nội dung trong đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn. Nếu có vấn đề gì trong nội dung của luận văn, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Học viên Phạm Đức Trƣờng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong Khoa Điện tử - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo và Phòng Đào tạo sau đại học vì sự giúp đỡ tận tình này. Tôi đặc biệt muốn cảm ơn Thầy PGS.TS. Đỗ Xuân Tiến đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp trong thời gian qua. Mặc dù đã cố gắng, song do điều kiện thời gian và kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như của các bạn bè, đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Phạm Đức Trƣờng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔ CHỨC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA ĐƢỜNG ĐIỆN THOẠI 5 1.1. Sơ đồ cấu trúc Hệ thống 5 1.2. Chức năng các khối trong Hệ thống 6 1.2.1. Khối giải mã thu DTMF (Dual Tone Multi Frequency) 6 1.2.2. Khối phát tín hiệu chuông 6 1.2.3. Khối kết nối thuê bao 6 1.2.4. Khối điều khiển thiết bị 6 1.2.5. Khối nút nhấn bên ngoài 6 1.2.6. Khối vi xử lý 6 1.2.7. Khối nguồn 7 1.2.8. Khối phát hiện sự cố và cảnh báo tại chỗ 7 1.2.9. Khối hiển thị 7 Chƣơng 2. TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ – PHƢƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA TỔNG ĐÀI VÀ CÁC THUÊ BAO ĐIỆN THOẠI 8 2.1. Tổng quan về Tổng đài điện tử 8 2.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển tổng đài 8 2.1.2. Khái niệm về tổng đài số 9 2.1.3. Các chức năng của hệ thống tổng đài 10 2.2. Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao 10 2.2.1. Đặc tính của điện thoại cố định 10 2.2.2. Hệ thống DTMF (Dual Tone Multi Frequency) 12 2.2.3. Phương thức quay số 13 2.2.4. Phương thức làm việc giữa tổng đài và các thuê bao 16 Chƣơng 3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii 3.1. Bộ Vi điều khiển AT89S52 18 3.1.1. Sơ đồ khối bộ Vi điều khiển AT89S52 18 3.1.2. Sơ đồ và chức năng các chân vi điều khiển AT89S52 19 3.2. Chíp Giải mã Thu - Phát DTMF MT8888 21 3.2.1. Sơ đồ khối của MT8888 21 3.2.2. Sơ đồ và chức năng của MT8888 21 3.2.3. Bộ Thu - Phát DTMF 23 3.2.4. Kết nối giao tiếp với vi xử lý 25 3.2.4.1. Mô tả chung 25 3.2.4.2. Cách truy cập thanh ghi 26 3.2.4.3. Các thanh ghi 27 3.3. Thiết kế mạch các khối chức năng 28 3.3.1. Mạch phát hiện tín hiệu chuông, kết nối thuê bao 28 3.3.1.1. Sơ đồ nguyên lý 28 3.3.1.2. Nguyên lý hoạt động 28 3.3.2. Khối thu tín hiệu DTMF 29 3.3.2.1. Sơ đồ nguyên lý 29 3.3.2.2. Nguyên lý hoạt động 30 3.3.3. Khối điều khiển thiết bị 31 3.3.3.1. Sơ đồ nguyên lý 31 3.3.3.2. Nguyên lý hoạt động 31 3.3.4. Khối phát hiện và cảnh báo sự cố 31 3.3.4.1. Sơ đồ nguyên lý 31 3.3.4.2. Nguyên lý hoạt động 32 3.3.5. Khối nguồn 32 3.3.5.1. Sơ đồ nguyên lý 32 3.3.5.2. Nguyên lý hoạt động 33 3.3.6. Khối điều khiển trung tâm 33 3.3.6.1. Sơ đồ nguyên lý 33 3.3.6.2. Nguyên lý hoạt động 33 Chƣơng 4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM VẬN HÀNH HỆ THỐNG 34 4.1. Lưu đồ giải thuật vận hành Hệ thống Điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây thoại 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii 4.1.1. Lưu đồ giải thuật 35 4.1.2. Giải thích 35 4.2. Chương trình phần mềm vận hành hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây thoại 37 Chƣơng 5. THỰC NGHIỆM 38 5.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại 38 5.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ Viết Tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều CMOS Complementary Metal Oxide - Semiconductor Kết hợp ô xít kim loại và chất bán dẫn CP Call Progress Xử lý cuộc gọi CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm CRA Control Register A Thanh ghi điều khiển A CRB Control Register B Thanh ghi điều khiển B D/A Digital/Analog Bộ biến đổi số - tương tự DC Direct Current Dòng điện một chiều DTMF Dual Tone Multi Frequency Cặp tín hiệu đa tần I/O Input/OutPut Đầu vào/Đầu ra IC Integrated circuit Vi mạch tích hợp MCS Microchip Computer Solutions Máy tính cỡ nhỏ OPAMP Operational Amplifier Mạch khuếch đại thuận toán PP Peak To Peak Giá trị đỉnh – đỉnh RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên RMS Root Mean Square Giá trị hiệu dụng ROM Read-Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc S/N Signal/Noise Tín hiệu/Nhiễu V Voltage Đơn vị điện áp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Các cặp tần số DTMF 15 Bảng 3.1. Chức năng riêng các chân Port 3 20 Bảng 3.2. Chức năng các chân của MT8888 22 Bảng 3.3. Bảng giải mã tần số DTMF 24 Bảng 3.4. Cách truy cập thanh ghi 26 Bảng 3.5. Thanh ghi điều khiển CRA 27 Bảng 3.6. Thanh ghi điều khiển CRB 27 Bảng 3.7. Thanh ghi trạng thái 27 Bảng 3.8. Chức năng các chân điều khiển chính 33 Bảng 5.1. Vị trí các khối trong hệ thống điều khiển 38 Bảng 5.2. Mã lệnh điều khiển 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống giám sát điều khiển từ xa 5 Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị từ xa 5 Hình 2.1. Tín hiệu mời quay số 11 Hình 2.2. Tín hiệu báo bận 11 Hình 2.3. Tín hiệu hồi âm chuông 12 Hình 2.4. Tín hiệu chuông 12 Hình 2.5. Tín hiệu đảo cực 12 Hình 2.6. Bàn phím DTMF 13 Hình 2.7. Bàn phím DTMF ma trận vuông 13 Hình 2.8. Dạng sóng quay số kiểu PULSE 15 Hình 3.1. Sơ đồ khối vi điều khiển AT89S52 18 Hình 3.2. Sơ đồ chân của AT89S52 19 Hình 3.3. Cấu trúc của MT8888 21 Hình 3.4. Sơ đồ chân của MT8888 22 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý khối phát hiện tín hiệu chuông và kết nối thuê bao 28 Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lí khối thu tín hiệu DTMF 30 Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển thiết bị 31 Hình 3.8. Khối phát hiện sự cố xẩy ra 31 Hình 3.9. Khối cảnh báo sự cố xẩy ra 32 Hình 3.10. Khối nguồn 32 Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm 33 Hình 4.1. Lưu đồ giải thuật 35 Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa 38 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ một vai trò quan trọng trong việc 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, tàu vũ trụ, 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. Đối với hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, bên cạnh đó mạng internet ngày nay cũng khá phổ biến nhưng chưa thật sự rộng rãi, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới và rất phổ biến, đã mở ra một hướng mới trong lĩnh vực tự động điều khiển. Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng tăng, đồng thời 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 cho công việc, tiết kiệm thời gian, vừa đảm bảo các tính năng tiện ích cho các thiết bị vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và an toàn cho tính mạng, tài sản của con người do cháy nổ hoặc do chạm chập điện 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. Dựa vào mạng điện thoại có sẵn, có thể thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị từ xa với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt các thiết bị, khi có sự cố xẩy ra thiết bị sẽ báo động tại chỗ bằng các tín hiệu cảnh báo. 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. [...]... tâm điều khiển, đường dây truyền dẫn tín hiệu, hệ thống và thiết bị cần điều khiển giám sát từ xa Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống giám sát điều khiển từ xa Từ sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển từ xa, bộ giải mã thu - phát tín hiệu DTMF được sử dụng là chíp MT8888 Tác giả thiết kế sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa qua đường dây thoại: Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị từ xa. .. chức hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua đường điện thoại, xây dựng thiết bị đáp ứng được yêu cầu đặt ra Các mục tiêu cụ thể là: - Xây dựng các khối chức năng của hệ thống điều khiển từ xa qua đường dây thoại sử dụng chíp DTMF - Dùng chíp vi điều khiển AT89S52 để điều khiển chíp MT8888 thu tín hiệu DTMF - Thông qua kết nối bằng đường dây điện thoại, người điều khiển sẽ điều khiển các thiết bị từ xa. .. vậy mà tác giả đã lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đƣờng dây thoại trên cơ sở của chíp DTMF cho luận văn của mình 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài + Ý nghĩa khoa học: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua hệ thống thông tin liên lạc 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... Tổng Quan Về Tổng Đài Điện Tử – Phương Thức Làm Việc Của Tổng Đài Và Các Thuê Bao Điện Thoại Chương 3: Thiết Kế Phần Cứng Hệ Thống Chương 4: Thiết Kế Phần Mềm Vận Hành Hệ Thống Chương 5: Thực Nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 5 NỘI DUNG Chƣơng 1 TỔ CHỨC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA ĐƢỜNG ĐIỆN THOẠI 1.1 Sơ đồ cấu trúc Hệ thống Một hệ thống điều khiển từ xa bao... và phát triển trong khoa học kỹ thuật Điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa thông thường Hệ thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường, đối tượng điều khiển Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển) và đối tượng được điều khiển là cố định + Ý nghĩa thực tiễn:... thiết bị Kết luận chƣơng 1: Tác giả đã xây dựng tổ chức hệ thống điều khiển từ xa qua đường dây điện thoại Hệ thống điều khiển gồm các khối cơ bản như: khối trung tâm, khối thu tín hiệu DTMF, khối tải giả, khối điều khiển thiết bị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 8 Chƣơng 2 TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ – PHƢƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA TỔNG ĐÀI VÀ CÁC THUÊ BAO ĐIỆN THOẠI 2.1 Tổng quan... một điều kiện tốt nhất để người thực hiện đề tài có thể tự kiểm chứng lại năng lực của mình trong suốt khoá học tích luỹ từ kiến thức của bản thân và từ trường lớp Người thực hiện đề tài phải nỗ lực trong vấn đề hệ thống hoá lại toàn bộ các kiến thức liên quan và ứng dụng nó một cách hiệu quả trong khi thực hiện đề tài Đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại trên cơ sở của chíp DTMF ... khiển giữa người điều khiển và thiết bị và quá trình kết nối giữa thiết bị và người điều khiển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 18 Chƣơng 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 3.1 Bộ Vi điều khiển AT89S52 3.1.1 Sơ đồ khối bộ Vi điều khiển AT89S52 Vi điều khiển AT89S52 thuộc họ vi điều khiển MCS-51 của Atmel Tóm tắt cấu trúc của chíp AT89S52 như sau: Là bộ vi điều khiển CMOS – 8bit Bộ... năng các khối trong Hệ thống 1.2.1 Khối giải mã thu DTMF (Dual Tone Multi Frequency) Chức năng chính của khối này là thu và giải mã tín hiệu DTMF cho hệ thống khi thực hiện nhận cuộc gọi đến (yêu cầu hệ thống thực hiện điều khiển thiết bị) Khối này sử dụng Chíp giải mã thu phát DTMF MT8888 1.2.2 Khối phát tín hiệu chuông Khi có cuộc gọi đến yêu cầu hệ thống điều khiển thiết bị thì hệ thống lúc này được... cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện Khi đó hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi 2.2.2 Hệ thống DTMF (Dual Tone Multi Frequency) Hệ thống DTMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thoại hiện nay Hệ thống được hình thành vào những năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi Hệ thống DTMF giờ . thống điều khiển thiết bị từ xa qua đường dây thoại 37 Chƣơng 5. THỰC NGHIỆM 38 5.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển xa qua đường dây thoại 38 5.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 38 KẾT LUẬN. tài: Thiết kế hệ thống điều khiển xa qua đƣờng dây thoại trên cơ sở của chíp DTMF cho luận văn của mình. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài + Ý nghĩa khoa học: Điều khiển thiết. TỔ CHỨC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA ĐƢỜNG ĐIỆN THOẠI 1.1. Sơ đồ cấu trúc Hệ thống Một hệ thống điều khiển từ xa bao gồm ba thành phần chính: Trung tâm điều khiển, đường dây truyền

Ngày đăng: 02/11/2014, 22:35

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan