HE_THONG_DIEU_KHIEN_THIET_BI.DOC

HE_THONG_DIEU_KHIEN_THIET_BI

BO Ä GIÁO DU Ï C VÀ ĐÀO TẠ O

ĐẠI HỌ C QUO Á C GIA TP.HO À CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌ C SƯ PHẠM KỸ

HỆ THO ÁNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA VÀTỰ ĐO ÄNG QUAY SO Á BÁO

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt khóa học (1995-2000) tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM,với sự giúp đỡ của qúi thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui định Em xin chân thành cảm tạ đến :

Bộ môn Điện – Điện tử cùng tất cả qúi thầy cô trong khoa Điện 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.

Đặt biệt, TS Trần Thu Hà – giáo viên hướng

dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời chỉ dạy qúi báu, giúp em định hướng tốt trong khi thực hiện luận văn.

Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp.

TP.HCM _ Tháng 3 năm 2000

Sinh viên thực hiện

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt khóa học (1995-2000) tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM,với sự giúp đỡ của qúi thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui định Em xin chân thành cảm tạ đến :

Bộ môn Điện – Điện tử cùng tất cả qúi thầy cô trong khoa Điện 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.

Đặt biệt, TS Trần Thu Hà – giáo viên hướng

dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời chỉ dạy qúi báu, giúp em định hướng tốt trong khi thực hiện luận văn.

Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp.

TP.HCM _ Tháng 3 năm 2000

Sinh viên thực hiện

Đại Học Quốc Gia TP.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt NamTrường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên : LÊ HUỲNH XUÂN

Lớp : 95KĐĐ

1 Tên đề tài : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA VÀ TƯ ĐỘNG QUAY SỐ BÁO ĐỘNG THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN

………5 Cán bộ hướng dẫn : TS TRẦN THU HÀ

6 Ngày giao nhiệm vụ : 7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

Cán bộ hướng dẫn ký tên Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000

Chủ nhiệm bộ môn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ĐHSPKT, Ngày tháng năm 2000Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

ĐHSPKT, Ngày tháng năm 2000Giáo viên phản biện

PHẦN I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan trọng của loài người Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông tin liên lạc vào lĩnh vực kinh tế, khoa học và đời sống Chính vì nó mà con người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người Ngoài nhu cầu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại,…Vì thế ngành bưu chính viễn thông luôn là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ sư và đông đảo các bạn đọc thuộc các ngành có liên quan đến ngành bưu chính viễn thông Nhưng trong số các đề tài về bưu chính viễn thông ở nước Việt Nam chưa có đề tài nào dùng mạng điện thoại để: điều khiển thiết bị điện và tự động quay số báo động thông qua đường điện thoại.

Đối với hệ thống điều khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển và tự động báo động

Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng ,đồng thời việc gắn các thiết bị điện thoại ngày càng được phổ biến rộng rãi, do đó việc sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc ,vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân do cháy nổ hoặc do chạm chập điện gia dụng gây ra

Ngoài ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người Trong đời sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực rất dễ bị 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 kịp 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 chửa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới Nó trở thành nghĩa 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.

Các vụ cháy thường xảy ra vào mùa khô gây thiệt hại lớn về người và của Ta có thể điển hình một số vụ cháy xảy ra gần đây như : vụ cháy chợ Đồng Xuân ở Hà Nội, khách sạn Cửu Long, và một số vùng dân cư trong thành phố Hồ Chí Minh… Qua đó ta thấy rằng khi một vụ cháy xảy ra gây thiệt hại rất lớn, và thường xảy ra vào ban đêm, tại những nơi có nhiều chất liệu dễ cháy, nhiều phòng ốc, nhà xưởng mà không có người canh gác hoặc sơ ý trong lúc kiểm tra Vì vậy rất khó phát hiện các đám cháy dẫn đến việc cháy lan rộng khó dập tắt Việc đặt một thiết bị báo cháy ở những vùng như vậy là hết sức cần thiết.

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 kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan.

Ngày nay, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản quí hiếm, những tài liệu mật … là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân hàng … Nếu ta chỉ sử dụng hệ thống báo trộm tại chỗ thì kẻ trộm có thể tìm cách khống chế tắt tất cả các hệ thống báo động tại chỗ, làm cho chúng ta không phát hiện được hoăc chúng ta đi xa thì hệ thống báo động tại chỗ cũng không có tác dụng Nếu chúng ta dùng mạng điện thoại để báo động khi có kẻ trộm đột nhập thì rất có hiệu quả Thông qua mạng điện thoại thì hệ thống báo động sẽ tự động quay số báo động đến các cơ quan chức năng và những người có liên quan để xử lý kịp thời dù chúng ta không có mặt ở hiện trường.

Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề tài:

“Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” cho luận án tốt nghiệp.

Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa nhà(hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền sản xuất để thay thế con người Chẳng hạn

muốn điều khiển các thiết bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa.

Mạch quay số báo động: sẽ tự động quay số báo động tới cho các cơ quan chức năng biết khi có cháy hay có kẻ trộm đột nhập.

Với đề tài: “Hệä thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” gồm 3 phần:

PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:

Giới thiệu về sự phát triển của ngành điện tử-viễn thông trong khoa học kỹ thuật và những ứng dụng thực tế của chúng vào các lĩnh vực khoa học, xã hội Đặc biệt là sự ứng dụng của vi điều khiển vào hệ thống viễn thông để tạo ra được một sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điều khiển và báo động trong đời sống hằng ngày của người dân Sản phẩm có tên gọi “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại”

PHẦN II NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI:

- Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước - Phương án thiết kế

- Thiết kế và thi công : + Khối cảm biến chuông + Khối kết nối thuê bao.

+ Khối cảm biến tín hiệu đảo cực + Khối cảm biến cháy.

+ Khối cảm biến phát hiện trộm + Khối thu-phát DTMF.

+ Khối giải mã và hiển thị + Khối xử lí trung tâm + Khối công tấc bên ngoài + Khối công xuất ra.

+ Khối tạo tiếng nói.

từ các khối trên ta kết hợp các khối lại với nhau tạo thành một hệ thống hoạt động hoàn chỉnh để thi công mạch và viết chương trình điều khiển cho mạch hoạt động theo đúng yêu cầu đề ra.

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Tóm tắt toàn bộ nội dung đề tài, nêu ưu-khuyết điểm của đề tài Đưa ra hướng phát triển của đề tài.

Mong rằng hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại mà tôi thực hiện sẽ được mở rộng theo nhiều hướng hoàn chỉnh hơn, ứng dụng rộng rãi trong thực tế để ngày càng cải thiện đời sống vật chất , tinh thần và sinh hoạt của con người Góp phần hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất nước đáp ứng tốt yêu cầu của chính phủ đề ra.

PHẦN II

NỘI DUNG

CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI

CHƯƠNG I

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

I MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái, kết quả điều khiển thiết bị và báo động khi có sự cố bằng tiếng nói, thông báo cho trung tâm điều khiển, trung tâm bảo vệ khi sự cố vừa mới xảy ra hoặc người điều khiển khi hệ thống đã hoàn thành nhiệm vụ, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển.

II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Để thực hiện được đề tài, tôi cần phải xác định được phương pháp nghiên cứu với trình tự nghiên cứu như sau:

- Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động mạng điện thoại, khảo sát IC MT8880, khảo sát vi điều khiển 8951

- Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài - Tính toán thiết kế phần cứng

- Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm

- Thiết kế mạch xử lý tín hiệu phản hồi bằng tiếng nói.

III TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:

Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ 1 vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Điều khiển từ xa rất đa dạng phong phú: trong lĩnh vực quân sự được ứng dụng vào điều khiển máy bay không người lái, tên lửa, phi thuyền, vệ tinh nhân tạo… trong dân dụng điều khiển từ xa làm tăng tính tiện ích và tăng giá trị sử dụng cho các thiết bị.

Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố 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 thành một hướng nghiên cứu và phát triển không nhỏ trong khoa học kỹ thuật Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố thông qua mạÏng điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường Hệ thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường ,đối tượng điều khiển và đối tượng báo động Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối tượng được điều khiển là cố định.

Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua

đường truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những kho lưu trữ tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo động thông qua đường điện thoại để đóng ngắt những nơi cao áp, tự độïng quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy …và cũng tại Nga đã có hệ thống điều khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử

Ở Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt được lắp đặt bí mật thông qua 1 tổng đài nội bộ.

Trên đây là những thành tựu của các nước tiên tiến Còn ở Việt Nam cũng có:

+ Một số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển nhưng chưa thực sự là 1 đề tài hoàn chỉnh bởi vì các đề tài này chỉ điều khiển được 2 thiết bị điện hoặc có đề tài điều khiển được 4 thiết bị nhưng phương pháp phản hồi không chính xác (chỉ phản hồi bằng tiếng nhạc) và không thể tắt thiết bị bằng công tắc bên ngoài

+ Một số đề tài nghiên cưú sử dụng mạng điện thoại để báo động khi có cháy nhưng các đề tài này chỉ được thực hiện trên lý thuyết.

Từ những tình hình thực tế trên, hệ thống điều khiển từ xa và tự động quay số báo động qua mạng điện thoại mặc dù có những đặc trưng nổi bật, nhưng chúng chỉ được ứng dụng ở những công trình có tầm cỡ lớn và chưa thực sự là một sản phẩm phổ biến trong dân dụng là do giá thành sản phẩm còn quá cao.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, tôi thực hiện đề tài : “Hệ thống điều

khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá

thành sản phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

IV Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:

Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống tự động điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố, với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bị, tự động quay số báo động khi có cháy,có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hồi kết quả điều khiển, báo động bằng tiếng nói được lưu trữ và cài đặt sẳn Ngoài ra hệ thống chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mã và không thể xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình quay số ngẫu nhiên

Hệ thống này có 2 chức năng:

1 Điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại:

Để điều khiển, đầu tiên người điều khiển phải gọi số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc song song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều khiển) Sau một thời gian đổ chuông nhất định, nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch Sự đóng mạch này là đóng tải giả để kết nối thuê bao Sau đó người điều khiển sẽ nhấn mãõ passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Khi nhấn đúng mã số passwords mạch sẽ phát ra lời

giới thiệu để người điều khiển biết với nội dung thông báo: “ Đây là hệ thống

điều khiển thiết bị điện từ xa qua điện thoại Xin bạn hãy bấm mã điều khiển” Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh Nếu nhấn sai mã

passwords thì người điều khiển không thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển được

+ Sau khi nhấn đúng mã passwords thì người điểu khiển có thể bắt đầu kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị và điều khiển các thiết bị Nếu muốn kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển và sau khi điều khiển thì người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra Nếu người điều khiển nhấn đúng mã số để kiểm tra thì hệ thống này sẽ báo cho người điều khiển biết trạng thái tất cả các thiết bị điện đang muốn điều khiển ( Ví dụ :sau khi bấm đúng mã passwords 2397, rồi bấm tiếp số 5 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói nội dung như sau: “Thiết bị 1 đã tắt, thiết bị 2 đã tắt,thiết bị 3 đã tắt, thiết bị 4 đã tắt”)

Để tắt,tắt các thiết bị ta sẽ qui định mã tắt tắt các thiết bị như sau : - Số 6 được chọn là lệnh tắt thiết bị

- Số 9 là lệnh tắt thiết bị.

- Số 8 được chọn là lệnh tắt tất cả các thiết bị - Số 1 được chọn là thiết bị 1

- Số 2 được chọn là thiết bị 2 - Số 3 được chọn là thiết bị 3 - Số 4 được chọn là thiết bị 4

Ví dụ: Như vậy muốn tắt thiết bị 1 ta bấm số 21, muốn tắt thiết bị 2 ta bấm số 92 Sau mỗi lần điều khiển mạch sẽ phát ra tiếng nói để báo kết quả cho người điều khiển (ví dụ : nếu ta muốn tắt thiết bị 1 thì ta sẽ bấm số 21 Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 1 đã tắt” Nếu muốn tắt thiết bị 2 thì ta bấm số 92 Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 2 đã tắt” Ví dụ : khi có sự cố ta muốn tắt tất cả các thiết bị điện thì ta gọi điện thoại về nơi điều khiển sau đó bấm mã 2397 để xâm nhập vào hệ thống điều khiển, sau đó bấm số 5 để tắt tất cả các thiết bị điện Sau khi

bấm số 5 xong thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Tất cả các thiết bị đã tắt” để cho người điều khiển biết là tất cả các thiết bị mình muốn điều khiển đã tắt

Sau khi điều khiển xong thì người điều khiển gác máy Lúc này, mạch không còn nhận được lệnh điều khiển Sau một thời gian nhất định 30giây, mạch sẽ tự động ngắt mạch kết nối thuê bao Chú ý, trong thời gian điều khiển, nếu có người nào đó nhấc máy bên máy bị gọi thì vẫn có thể thông thoại với người điều khiển.

2 Tự động quay số báo động khi có sự cố:

Khi có cháy thì từ bộ cảm biến cháy sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có sự cố cháy thì vi điều khiển sẽ điều khiển quay số báo động Số điện thoại này sẽ được nạp trước từ bàn phím điện thoại Hệ thống này sẽ tự động quay số báo động đến những trung tâm như phòng cháy chữa cháy, bộ phận bảo vệ hay những ngưới có trách nhiệm về những vấn đề đó Khi quay số báo động đến phòng cháy chữa cháy xong nếu ở đầu bên kia nhấc máy thì hệ thống này sẽ phát ra câu báo động để báo cho

phòng cháy chữa cháy biết với nội dung :” Hiện nay tại số nhà A, đường B,

phường C, quận D đang có cháy Xin các đồng chí tới chữa cháy.” Nếu

cuộc gọi này không thành công thì hệ thống sẽ tự động tắt tải giả và nhảy sang gọi cuộc gọi thứ 2 Nếu cuộc gọi thứ 2 cũng không thành công thì hệ thống này sẽ nhảy về gọi cuộc gọi thứ 1, cứ luân phiên gọi như vậy đến khi nào 2 cuộc gọi thành công thì thôi Sau khi quay số điện thoại cho phòng cháy chữa cháy xong thì hệ thống này sẽ tự động quay số điện thoại thứ 2 đề báo cho chủ nhà biết hay báo cho bộ phận bảo vệ biết là hiện giờ nhà của mình đang cháy hay xí nghiệp, cơ quan của mình đang cháy để kịp thời chữa cháy.Sau khi quay số cho chủ nhà xong nếu chủ nhà nhấc máy thì hệ thống này sẽ tự động báo cho chủ

nhà với nội dung như sau : “ Hiện nay nhà của bạn đang cháy Xin bạn tìm

cách xử lý” Nếu điện thoại chủ nhà bận hay chưa nhấc máy thì hệ thống này

tự động đợi trong vòng 30giây rồi gọi lại Các cuộc gọi này gọi đến khi nào thành công thì thôi

V PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:

1 Phương án 1 :

Dùng vi mạch số với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nhạc

Hình 1: sơ đồ khối dùng vi mạch số

Đối với phương án thiết kế sử dụng vi mạch số thì đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững phương pháp thiết kế bằng kĩ thuật số và chức năng của các vi mạch tham gia trong mạch điện Mặt khác, nếu thiết kế bằng vi mạch số thì mạch rất phức tạp, to và cồng kềnh Không được mềm dẻo khi muốn phát triển thêm hay khi muốn thay đổi cách điều khiển.

Mạch này dùng tín hiệu phản hồivà phát đi bằng tiếng nhạc báo động cho nên người điều khiển hay người được thông báo không biết chính xác các trạng thái làm việc của mạch và trạng thái báo động.

2 Phương án 2 :

Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nhạc:

Hình 2 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển

Đối với phương án thiết kế sử dụng vi điều khiển thì đòi hỏi người thiết kế phải biết về cách thiết kế phần cứng và viết chương trình phần mềm cho vi điều khiển Sử dụng phương pháp này để thiết kế thì mạch điện sẽ đơn giản hơn so với dùng vi mạch số và tính mềm dẻo của nó rất cao nếu ta muốn thay đổi cách điều khiển.

Mạch này dùng tín hiệu phản hồi và phát báo động bằng tiếng nhạc cho nên người điều khiển hay người nhận tín hiệu báo động không nhận biết các trạng thái làm việc của mạch và trạng thái báo động.

Mạch này không thể điều khiển tại chỗ bằng công tấc riêng được Chỉ điều khiển tại chỗ ở nhà thông qua điện thoại mà thôi.

3 Phương án 3:

Dùng vi xử lý với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói.

Hình 3 : Sơ đồ khối dùng vi xử lý

Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.

Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản hồi về người điều khiển và phát đi báo động Sự phản hồi và phát đi bằng tiếng nói này do khối vi xử lí trung tâm ra lệnh Nội dung của tín hiệu phản hồi và phát đi được lưu trữ bên trong bộ nhớ EPROM.

Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết chính xác trạng thái các thiết bị và tình hình cần báo động thông qua

4 Phương án 4:

Dùng vi điều khiển với tín hiệu phản hồi và phát đi bằng tiếng nói

Hình 4 : Sơ đồ khối dùng vi điều khiển có phản hồi bằng tiếng nói

Trong phương án này người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài không cần thông qua điện thoại.

Trong phương án này dùng biến đổi D/A để tạo ra tiếng nói để phản hồi về người điều khiển và phát đi báo động Sự phản hồi và phát đi bằng tiếng nói này do khối vi xử lí trung tâm ra lệnh Nội dung của tín hiệu phản hồi và phát đi được lưu trữ bên trong bộ nhớ EPROM.

Ưu điểm của phương án này là người điều khiển và người nhận báo động biết chính xác trạng thái các thiết bị và tình hình cần báo động thông qua tiếng nói.

Trong phương pháp dùng vi điều khiển thì ta tận dụng được ROM nội bên trong nên mạch điện sẽ ít phức tạp hơn so với dùng vi xử lý.

5 Lựu chọn phương án thiết kế:

Qua 4 phương án đã trình bày thì ta thấy phương án 4 là phương án hoàn chỉnh, tiện ích nhất trong khi thiết kế và thi công mach, mang tính hiện đại phù hợp với đề tài tốt nghiệp Vì vậy tôi chọn phuơng án 4 Tuy nhiên đối với phương án này không phải không gặp những khó khăn bởi vì mạch điện phức tạp hơn , nhiều khối, thi công khó khăn đặc biệt là phần lưu trữ tiếng nói vào trong EPROM Vì vậy khi lựa chọn phương án này đòi hỏi phải có một số máy móc hỗ trợ và đặc biệt là kiến thức về xử lí âm thanh.

Tóm lại: Trong đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” tôi chọn phương án 4 để

thiết kế và thi công Vì phương án 4 có nhiều ưu điểm hơn hẳn 3 phương án trên Đây cũng chính là nội dung chính của đề tài.

6 Giải thích mối quan hệ giữa các khối :6.1 Chức năng bộ phận điều khiển:

Khi muốn điều khiển ta chỉ việc gọi về số máy của máy điện thoại được kết nối với bộ phận điều khiển ở nơi cần điều khiển thì tín hiệu chuông của tổng đài sẽ cấp cho thuê bao nếu thuê bao đó không bận Mạch điều khiển được mắc song song vào đường dây của thuê bao Lúc này, khối cảm biến chuông sẽ phát hiện tín hiệu này và ngõ ra thay đổi mức logic từ cao xuống thấp Sự thay đổi mức logic này tác động vào khối xử lý trung tâm Khối xử lý sẽ định thời gian đợi chuông Sau một khoảng thời gian không ai nhấc máy tức vẫn còn tín hiệu chuông thì khối xử lý sẽ tác động vào khối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao sẽ đóng tải giả, lúc này tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông và kết nối cho thông thoại.

Khi đã thông thoại, ta sẽ bấm mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Sau khi bấm đúng mã passwords khối tạo tiếng nói sẽ phát ra lời

giới thiệu “Đây là hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua điện

thoại Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”, để báo cho người điều khiển biết

mạch đã làm việc và chờ lệnh điều khiển Khi người điều khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái các thiết bị thì chỉ việc nhấn đúng mã số kiểm tra của mạch thì khối tạo tiếng nói sẽ báo trạng thái làm việc của các thiết bị nhằm mục đích gợi nhớ cho người điều khiển Sau đó người điều khiển sẽ bấm lệnh điều khiển mở hay tắt, tín hiệu này tác động đến khối động lực đóng ngắt relay đồng thời lại tác động đến khối tạo tiếng nói để báo lại trạng thái thiết bị đã điều khiển với mục đích tạo sự an tâm chắc chắn của công việc điều khiển.

Việc nhận dạng phím nào bấm, được khối giải mã DTMF quyết định Khi người điều khiển nhấn phím, một cặp tần số DTMF truyền trên đường dây thoại Tần số này nằm trên dãy thông của tín thiệu thoại, một tần số cao và một

tần số thấp nên không thể trùng lấp với tín hiệu người nói Khi giải mã DTMF và hiển thị số được nhấn, 4 bit được giải mã được đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lý

Khi không ấn phím, sau một thời gian đợi mà không có phím ấn thì khối xử lý sẽ ngưng kết nối thuê bao Lúc này tổng đài sẽ giải tỏa thuê bao Người điều khiển có thể gác máy bất cứ lúc nào muốn ngừng điều khiển, mạch sẽ tự động ngắt kết nối thuê bao sau một thời gian nhất định để giải tỏa thuê bao.

Khối công tấc bên ngoài để điều khiển khối công suất

6.2 C hức năng bộ phận quay số tự động:

Khi có sự cố thì từ bộ cảm biến sẽ cho ra một tín hiệu tác động đến bộ xử lý trung tâm báo cho bộ xử lý trung tâm biết là có sự cố Bộ xử lý trung tâm lập tức sẽ điều khiển quay số báo động Số điện thoại này sẽ được nạp trước từ bàn phím điện thoại Số điện thoại được xuất từ khối trung tâm dưới dạng mã nhị phân và được truyền tới khối giải mã hiển thị và khối thu_phát DTMF để khối này biến đổi số nhị phân ra tầng số để truyền đến máy được gọi Sau khi quay số xong nếu máy bị gọi được nhấc máy thì trạng thái nhấc máy sẽ được bộ cảm biến nhận dạng tín hiệu nhấc máyvà báo cho bộ xử lý trung tâm biết thuê bao bên kia đã nhấc máy Ngay lập tức bộ xử lý trung tâm điều khiển khối xử lý tiếng nói để phát ra câu báo động

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Hệ thống mạch điện gồm hai phần : mạch điều khiển và mạch âm thanhA MẠCH ĐIỀU KHIỂN :

II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ : (Hình 5)II 1 Nguyên lý hoạt động :

1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ phận điều khiển:

Khi muốn điều khiển, người điều khiển gọi số máy cần điều khiển Tổng đài sẽ xem máy cần điều khiển có bận không Nếu máy này không bận thì tổng đài sẽ cấp chuông cho máy được gọi Tín hiệu chuông được chỉnh lưu thành điện áp DC cấp cho Optron N35 Tín hiệu chuông làm cho optron dẫn Ngõ ra từ mức logic cao xuống mức logic thấp, qua IC 74LS244 khuếch đại đưa đến tác động vào ngắt ngoài 1 của vi điều khiển để gọi chương trình “phục vụ ngắt 1” Chương trình này sẽ định thời gian đợi chuông Sau 1 thời gian nhất định mà không có người nhấc máy thì chương trình của vi mạch điều khiển sẽ cấp mức logic cao ở chân P1.4, qua IC đệm 74LS244 điều khiển relay đóng mạch kết nối thuê bao Khi đóng mạch kết nối thuê bao, điện trở mạch vòng thuê bao giảm xuống còn khoảng 150  1500Ω Lúc đó trên đường dây xuất hiện dòng DC từ 20  100mA Tổng trở giảm xuống tương đương trạng thái nhấc máy của thuê bao Tổng đài nhận biết sự thay đổi này, ngừng cung cấp tín hiệu chuông và cung cấp dòng thông thoại cho thuê bao.

Khi người điều khiển nhấn phím nào thì 1 cặp tone gồm 1 tần số cao và 1 tần số thấp tương ứng sẽ truyền trên đường dây thuê bao Tín hiệu DTMF này sẽ được 1 IC chuyên dùng MT8880 giải mã DTMF ra thành 4 bit tương ứng với số của phím nhấn Đồng thời lúc đó chân IRQ\CP của MT8880 sẽ chuyển trạng thái từ mức logic cao xuống mức logic thấp tác động vào vi điều khiển để vi điều khiển đón lệnh và thi hành lệnh.

Sau khi nhận biết đầu bên kia đã đóng tải giả, người điều khiển bấm mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển Mã passwords trong hệ thống này được qui định 4 số là 2397 Nếu người điều khiển bấm sai mã passwords thì sẽ không xâm nhập được vào hệ thống điều khiển Nếu người điều khiển nhấn sai một trong 4 mã passswords thì hệ thống yêu cầu người điều khiển phải nhấn lại từ đầu mã passwords Sau khi bấm đúng mã passwords 2397, chương trình con được gọi để phát ra lời giới thiệu, chương trình con này cấp mức logic cao ở chân P2.6 để chọn IC4 làm việc,sau đó cấp mức logic thấp cho chân P0.1 để chọn EPROM cần truy xuất (chứa dữ liệu là lời giới thiệu) và cấp mức logic

thấp cho chân P2.7 để khởi động mạch đếm (mạch tạo địa chỉ đếm từ địa chỉ 0000H  FFFFH) trong khoảng thời gian 7s sau đó trở lại mức cao kết thúc việc truy xuất dữ liệu trong EPROM chứa dữ liệu là lời giới thiệu Tiếng nói được khuếch đại, qua biến áp cách ly và được tải trên đường dây điện thoại

Người điều khiển sau khi được gợi nhớ trạng thái của các thiết bị thì có thể tiếp tục điều khiển các thiết bị khác và vi điều khiển cũng sẽ báo trạng thái của thiết bị sau mỗi lần nhấn lệnh điều khiển.

Port 0 , IC2 và chân P2.4 dùng để điều khiển đóng ngắt thiết bị Trong quá trình đóng ngắt, để minh họa rõ ràng, tín hiệu 4 bit sau khi được giải mã tone sẽ được giải mã sang led 7 đoạn để hiển thị số phím được nhấn Trên mạch có led báo hiệu khi có chuông, led báo hiệu đóng mạch kết nối thuê bao và led báo hiệu đóng ngắt thiết bị.

Sau khi nhấn đúng mã passwords 2397, nếu lúc này người điều khiển muốn kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bị trước khi muốn điều khiển thì sẽ bấm mã số 5 (Mã số 5 được qui định là mã kiểm tra tất cả các trạng thái thiết bị trong hệ thống điều khiển).Sau khi nhấn đúng số 5 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về với tiếng nó để báo trạng thái tất cả các thiết bị Lúc này, người điều khiển biết rõ tất cả các trạng thái thiết bị Sau đó, người điều khiển muốn tắt hay tắt thiết bị nào phụ thuộc vào mã lệnh người điều khiển muốn điều khiển tắt hay tắt Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị thì người điều khiển bấm mã số 6 ( Mã số 6 được qui định là mã tắt thiết bị).Còn muốn tắt thiết bị nào là phụ thuộc vào mã số thứ hai

Trong hệ thống này các số được qui định cho các thiết bị như sau: - Số 1 tương ứng cho thiết bị 1

- Số 2 tương ứng cho thiết bị 2 - Số 3 tương ứng cho thiết bị 3 - Số 4 tương ứng cho thiết bị 4

Ví dụ : Muốn tắt thiết bị 1 thì người điều khiển phải bấm mã 61 tức là mã tắt thiết bị 1 (Mã số 6 là mã tắt và mã số 1 là thiết bị 1) Sau khi nhấn đúng mã 61 thiết bị 1 sẽ được tắt và vi điều khiển sẽ cho truy xuất EPROM báo trạng thái thiết bị 1 vừa mới điều khiển với nội dung “Thiết bị 1 đã tắt “ Nếu người điều khiển muốn tắt tiếp thiết bị 4 sẽ bấm mã 64, sau khi bấm đúng mã 64 người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung “Thiết bị 4 đã tắt”.

Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị thì bấm mã số 9 (Mã số 9 được qui định là mã tắt thiết bị) , còn muốn tắt thiết bị nào thì phụ thuộc vào mã bấm tiếp theo của mã số 9 Ví dụ: Muốn tắt thiết bị 1 người điều khiển bấm mã số 9 , sau đó bấm mã số 1 để tắt thiết bị 1 Sau khi bấm đúng mã 91 thì thiết bị 1 sẽ được tắt và sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo cho người điều khiển biết kết quả điều khiển bằng tiếng nói với nội dung

“Thiết bị 1 đã tắt” Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị 3 thì bấm tiếp mã 93 thì lập tức thiết bị 3 được tắt và đồng thời có tín hiệu phản hồi về báo kết qủa điều khiển với nội dung “Thiết bị 3 đã tắt”.

Sau khi điều khiển hết tất cả các thiết bị muốn điều khiển, người điều khiển muốn kiểm tra lại trạng thái tất cả các thiết bị thì chỉ việc bấm mã số 5 (Mã này được qui định là mã kiểm tra tất cả các thiết bị ).Sau khi người điều khiển bấm đúng mã số 5 thì hệ thống sẽ đi kiểm tra tất cả các thiết bị và báo trạng thái hiện tại của tất cả các thiết bị cho người điều khiển biết Ví dụ : “Thiết bị 1 đã tắt, thiết bị 2 đã tắt, thiết bị 3 đã tắt, thiết bị 4 đã tắt”.

Trong hệ thống này còn dùng một chức năng là mã khẩn cấp, khi có sự cố cháy hay một số sự cố khác v.v hay khi người điều khiển muốn tắt hết tất cả các thiết bị cùng một lúc mà không cần phải đi tắt từng thiết bị một mất thời gian.

Ví dụ: Khi có cháy xảy ra thì hệ thống này sẽ tự động quay số báo động cho người có trách nhiệm bảo vệ khu vực này biết Khi người có trách nhiệm khu vực này biết sẽ lập tức quay số về thuê bao có gắn mạch điều khiển để tắt tất cả các thiết bị điện để trách chập mạch điện dẫn đến hư hỏng các thết bị điện và tránh chập mạch điện phát ra tia lửa điện để phát cháy các khu vực khác Khi quay xong và bấm đúng mã passwords 2397 để vào hệ thống điều khiển thì người diều khiển chỉ việc bấm mã số 5 thì tất cả các thiết bị sẽ tắt và có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói để báo trạng thái thiết bị với nội dung “Tất cả các thiết bị đã tắt”

Sau khi người điều khiển bấm xong 1 số thì hệ thống này sẽ đợi trong khoảng thời gian 30giây để coi thử có phím nào được bấm tiếp không Nếu có thì sẽ thực hiện tiếp và quay trở lại đợi tiếp 30giây Nếu sau 30giây không có phím nhấn thì hệ thống sẽ tự động mở tải giả tắt kết nối thuê bao,kết thúc việc điều khiển.

1.2 Tự động quay số báo động bảo vệ khi có sự cố:

Mạch có chức năng tự động quay số báo động khi có sự cố (cháy, nổ, trộm ) Khi có tín hiệu cháy từ mạch ngoài tác động vào, tín hiệu này được đưa qua một FlipFlop với mục đích là chốt tín hiệu cháy này để tránh trường hợp khi cháy xảy ra sẽ làm đức dây mất tín hiệu báo cháy Tín hiệu báo cháy này sau khi đi qua FlipFlop sẽ tác động vào chân P3.0 của vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có cháy xảy ra Lúc này vi điều khiển sẽ ra lệnh quay số báo động đến cho phòng cháy chữa cháy Số điện thoại này đã được cài đặt sẵn trước đó thông qua bàn phím trên điện thoại Cách cài đặt số điện thoại sẽ được trình bày ở phần sau Nếu bên thuê bao phòng cháy chữa cháy nhấc máy thì lúc này tổng đài sẽ cấp tín hiệu đảo cực để báo lại cho bên thuê bao gọi là thuê bao đầu bên kia đã nhấc máy Lúc này hệ thống sẽ nhận biết thuê bao bên kia nhấc

máy bằng tín hiệu đảo cực mà tổng đài cung cấp cho nhờ vào một mạch cảm biến tín hiệu đảo cực và đưa tín hiệu đảo cực này đến chân P3.6 để báo cho vi điều khiển biết là đầu thuê bao bên kia (phòng cháy chữa cháy) đã nhấc máy Lúc này, vi điều khiển ra lệnh xuất câu thông báo, báo động cho phòng cháy

chữa cháy biết với nội dung bằng tiếng nói như sau:” Hiện nay tại số nhà A,

đường B, phường C, quận D đang có cháy Xin các đồng chí tới chữa cháy” Sau khi quay báo động cho phòng cháy chữa cháy xong, thì hệ thống

này sẽ tự động quay tiếp số điện thoại báo động thứ 2 để báo cho chủ nhà biết

với nội dung :”Hiện nay nhà của bạn đang có cháy Xin bạn hãy tìm cách

xử lý.” Sau khi xuất xong câu báo động thứ 2 này, hệ thống này sẽ tự động tắt

tải giả, kết thúc việc báo động Sau đó ta phải reset lại cho mạch báo cháy Ở trên là trường hợp 2 cuộc gọi điều thành công Nếu cuộc gọi thứ nhất không thành công thì hệ thống sẽ tự động nhảy sang cuộc gọi thứ 2 Nếu cuộc gọi thứ 2 cũng không thàng công thì nhảy trở về cuộc gọi thứ nhất và tiếp tục gọi luân phiên như vậy cho đến khi nào cả hai cuộc gọi thành công thì thôi.

Khi có trộm thì hệ thống này cũng báo động tương tự như báo cháy ở trên Khi có tín hiệu phát hiện có trộm từ bộ cảm biến thì tín hiệu này được đưa qua 1 FlipFlop để chốt dữ liệu này lại Tín hiệu sau khi chốt sẽ tác động vào chân P3.1 của vi điều khiển, báo cho vi điều khiển biết là có kẻ trộm Sau khi vi điều khiển nhận được tín hiệu này ra lệnh quay số báo động đến cho chủ nhà biết trước, bằng cách đóng tải giả (nhấc máy), sau đó sẽ quay số điện thoại cho chủ nhà Số điện thoại này đã được cài đặt sẵn trước đó thông qua bàn phím trên điện thoại Cách cài đặt số điện thoại sẽ được trình bày ở phần sau Sau khi quay xong số điện thoại xong thì hệ thống sẽ đợi trong khoảng thời gian 30giây, nếu không có ai nhấc máy thì sẽ nhảy sang thực hiện cuộc gọi thứ 2 Nếu cuộc gọi thứ 2 cũng không thành công thì nhảy về cuộc gọi thứ nhất và tiếp tục như vậy cho đến khi nào cả hai cuộc gọi thành công thì thôi Nếu trong khoảng thời gian 30giây có người nhấc máy thì tổng đài cấp tín hiệu đảo cực báo cho thuê bao gọi biết là thuê bao đầu bên kia đã nhấc máy Tín hiệu đảo cực được tổng đài cấp, được hệ thống này nhận bằng một mạch cảm biến tín hiệu đảo cực để báo cho vi điều khiển biết là đầu bên kia đã nhấc máy Lúc này vi điều khiển sẽ cho truy xuất câu thông báo cho chủ nhà với nội dung thông báo bằng tiếng nói :”Hiện nay nhà của bạn đang có trộm Xin bạn về nhà gấp” Sau khi phát thông báo xong mạch sẽ tắt tải giả và nhảy sang thực hiện cuộc gọi thứ hai để báo cho công an địa phương biết Nếu cuộc gọi thứ hai thành công thì sẽ phát

câu thông báo:”Hiện nay tại số nhà A, đường B, phường C,quận D đang có

kẻ trộm Xin mời các đồng chí tới bắt gấp” Sau khi phát thông báo xong hệ

thống này sẽ tắt tải giả để tắt thuê bao, kết thúc cuộc gọi báo động Sau khi kết thúc việc gọi báo động ta phải reset lại mạch báo trộm bằng một nút reset để cho mạch trở lại vị trí ban đầu

Khi muốn cài đặt số điện thoại để báo động, ta có thể ở xa hệ thống cũng có thể cài đặt được và cũng có thể ở tại chỗ để cài số điện thoại Nếu muốn cài số điện thoại cần báo động vào hệ thống ta chỉ việc quay số điện thoại về hệ thống mình muốn cài đặt Sau đó bấm mã passwords của hệ thống để xâm nhập vào hệ thống, tiếp theo sau là bấm lệnh để cài số điện thoại vào Mã lệnh để cài đặt số diện thoại là 21 Sau khi bấm mã 21 thỉ hệthống sẽ cho ta cài đãt số điện thoại báo động thứ nhất cho báo động cháy, sau khi cài đặt xong số điện thoại thứ nhất muốn báo động cho báo động cháy thì người cài đặït bấm phím “

* ” để kết thúc số điện thoại thứ nhất Nếu muốn kết thúc việc nạp số điện

thoại luôn thì bấm tiếp phím “ # “ thì hệ thống sẽ cho kết thúc việc nạp số điện

thoại Nếu người điều khiển muốn cho nạp tiếp số điện thoại thứ 2 thì sau khi

bấm phím “ * “ thì bấm tiếp số điện thoại thứ 2 muốn cài đặt Sau khi bấm xong số điện thoại thứ 2 muốn cài đặt thì bấm phím “ * “ để kết thúc việc nạp số

điện thoại thứ 2 và bắt đầu cho số điện thoại thứ 3 Nếu muốn cài đặt số điện thoại thứ 3 thì bấm tiếp số điện thoại thứ 3 muốn cài đặt vào Sau đó bấm phím

“ * “ để kết thúc số điện thoại thứ 3 và bắt đầu cho việc nạp số điện thoại thứ

4 Nếu muốn nạp số điện thoại thứ 4 thì bấm số điện thoại thứ 4 vào và bấm

phím “ * “ để kết thúc việc việc nạp số điện thoại thứ 4 cũng là số điện thoại

để báo động cuối cùng trong hệ thống báo động này Để kết thúc việc nạp số

điện thoại thì ta bấm tiếp phím “ # “ để thoát khỏi chương trình nạp số điện

thoại

II TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG1 KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG:

1.1

Sơ đồ nguyên lý :

Hình 6: Mạch cảm biến chuông

1.2 Nguyên lý hoạt động:

Khi tổng đài cấp tín hiệu chuông cho thuê bao Tín hiệu chuông có các thông số 75Vrms ÷ 90 Vrms, f = 25 Hz, 3 giây có 4 giây không Tín hiệu này qua tụ C1, tụ C1 có nhiệm vụ ngăn dòng DC chỉ cho tín hiệu chuông đi qua Đồng thời, C1 tạo ra sụt áp AC làm giảm biên độ tín hiệu chuông Sau đó tín hiệu chuông qua cầu diode để chỉnh lưu toàn kỳ Mục đích của cầu diode không những là tạo ngõ ra của cầu diode tín hiệu điện áp có cực tính nhất định mà còn

tăng đôi tần số gợn sóng, nhấp nhô của tín hiệu,như vậy tần số gợn sóng sau khi qua cầu diode là 50Hz Khi tần số lớn hơn thì việc triệt tiêu độ nhấp nhô của tín hiệu dễ hơn Tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhô này Tín hiệu đi qua diode zener qua R1 phân cực thuận cho diode optron Dz có tác dụng chống nhiễu, nếu nhiễu có mức điện áp nhỏ hơn điện áp ngưỡng Vz thì Dz không dẫn, không cấp dòng cho diode phát quang của optron.

Khi diode optron phân cực thuận, diode này sẽ phát quang kích vào cực B của transistor có cực C được nối điện trở lên nguồn +5V thông qua điện trở R2

phân cực cho transistor Khi có tín hiệu chuông transistor dẫn bảo hòa tạo ngõ ra tại cực C mức logic thấp Khi không có tín hiệu chuông transistor ngưng dẫn tạo mức logic cao ở cực C Mức logic này được khuếch đại bởi IC 74244 và đưa vào chân ngắt ngoài của vi điều khiển (P3.3 – INT1)

Tóm lại khi có tín hiệu chuông, mạch này cho ra là mức logic 0, khi không có tín hiệu chuông thì mạch này cho ra là mức logic 1 Ngoài ra khi thông thoại, các tín hiệu thoại khác có biên độ nhỏ nên không đủ tác động đến mạch, như vậy mạch sẽ không ảnh hưởng đến các tín hiệu khác ngoại trừ tín hiệu chuông Chú ý, optron dùng để cách ly điện áp của tín hiệu chuông, chuyển đổi chúng thành mức logic phù hợp cho các IC số.

1.3 Thiết kế và tính toán:

Tín hiệu chuông của tổng đài cấp cho thuê bao có điện áp hiệu dụng khoảng 75Vrms đến 90Vrms, tần số 25HZ

Chọn dòng qua Optron là IOptron = 4mA, sụt áp trên led Optron khoảng 1,1V.

Chọn C1 là tụ không cực tính có thông số C1 =0,47 µF/250V Ơû tần số của tín hiệu chuông, tụ C1 có trở kháng:

Như vậy, điện áp trên tụ C1 là : V(C1) = IC1Iopto =13,6K.4mA =54,4V Chọn điện áp tín hiệu chuông là : 75Vrms

Điện áp qua diode cầu là : Vdiode cầu = 75 – VC1 –VD =

= 75 – 54,4 – 1,1 = 19,5V Chọn diode Zener có : VZ = 15V

Tính điện trở R1 : Chọn R1 = 1K

Tụ C2 , C3 là tụ lọc cầu diode, chọn C2 = C3 =10µF/50V

Chú ý : Điện áp chịu đựng của C1 phải chọn sao cho lớn hơn 2 lần điện áp của tín hiệu chuông, tức

Ta chọn optron là N35 có các thông số

- IF = 10mA (dòng điện qua diode bên trong optron coupler)

- Hệ số truyền đạt 100%.

- Mạch điện ngõ ra dùng transistor

- Hiệu điện thế cách điện VDC = 3350V

- Điện thế của diode bên trong optron là 1,5V tại IF = 10mA

- VCE = 0,3V tại ngõ ra là IC=5mA

Thông số được chọn để tính toán R2 : IC = 2mA Dòng colector Giá trị của R2 là Diode zener có Vz = 15V

2 KHỐI KẾT NỐI THUÊ BAO:

III 2.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7: Khối kết nối thuê bao

2.1 Nguyên lý hoạt động:

Diode cầu được mắc song song vào 2 đường dây điện thoại Trên đường dây này không những có tín hiệu âm thoại AC mà còn có hiệu điện thế DC, do đó diode cầu này không có chức năng chỉnh lưu mà có tác dụng chống đảo cực Khi khóa K1 đóng xuất hiện dòng chảy qua diode cầu, nhưng chỉ có 2 diode được phân cực thuận nên dẫn Còn 2 diode kia bị phân cực nghịch nên không dẫn và chỉ dẫn khi tổng đài có cấp dòng điện đảo cực (phục vụ cho việc tính cước điện thoại) hay mắc lộn dây Tip và Ring.

Khối tạo trở kháng giống như 1 thuê bao nhấc máy gồm Q1, R5, C4 và R6

được mắc như hình vẽ tạo thành 1 nguồn dòng để lấy dòng đổ vào mạch giống như của một thuê bao của bưu điện Q1 có nhiệm vụ thay thế một thuê bao trên lĩnh vực trở kháng Điện trở DC của một máy điện thoại là ≤ 300Ω , điện trở xoay chiều tại tần số f = 1 KHz là 700Ω ± 30% Tổng trở vào của mạch này phải phù hợp các thông số trên, tụ C4 nhằm lọc xoay chiều Nên về mặt xoay chiều Q1 xem như hở mạch Tín hiệu AC không ảnh hưởng đến trở kháng DC của mạch Tụ C5 có nhiệm vụ cách ly DC chỉ cho tín hiệu âm tần đi qua, tín hiệu âm tần này được tải qua biến áp suất âm Cuộn sơ của biến áp này được mắc làm tải của tầng khuếch đại công suất âm tần.

2.3 Thiết kế và tính toán:

Chọn Q1 là C2383 có các thông số

- PCmax = 900mW

- ICmax = 1A- β = 60 ÷ 230

Dòng thông thoại của tổng đài cấp đến mạch có dòng từ 20mA ÷ 100mA Điện trở vòng qua mạch tác giả khoảng 150Ω ÷ 1500Ω

Ta chọn :

- β = 60

- Dòng DC của tổng đài cấp : IDC = 20mA - Chọn tổng trở DC của tải là 9V

- Điện áp do sụp áp của cầu diode là 1V

Tụ C5 có tác dụng ngăn DC, thông AC Chọn C5 = 10µF/50V  Các thông số mạch đã được tính toán sau:

Q1 là transistor C2383 R5 = 18K, R6 = 100Ω C4 = C5 = 10 µF/50V

3 KHỐI GIẢI MÃ THU VÀ PHÁT DTMF:

3.1 Sơ đồ nguyên lý :

32.1 Bộ nhận DTMF:

Điện áp tại ngõ vào ST/GT gọi là điện thế VC Ban đầu, cặp tần số của mã tone được qua bộ lọc tần số (dial tone filter) Bộ này sẽ tách tín hiệu thành 2 nhóm Một nhóm tần số thấp, một nhóm tần số cao Việc này thực hiện được nhờ bộ lọc thông dãy bậc 6 Nhóm thứ nhất sẽ lọc thông dãy tần số từ 697 Hz đến 941 Hz và nhóm thứ hai sẽ lọc thông dãy tần số từ 1209 Hz đến 1633 Hz Hai nhóm tín hiệu này được biến đổi thành xung vuông bởi bộ dò Zero crossing Sau khi có được xung vuông, xung này được xác định tần số và kiểm tra chúng có tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay không Nhờ thuật toán trung bình phức hợp (complex averaging) Nhờ kỹ thuật này mà mạch sẽ bảo vệ được các tone gây ra từ tín hiệu bên ngoài mà tín hiệu này làm cho sai lệch tần số nhỏ Khi bộ dò cũng nhận đủ có 2 tone thích hợp thì ngõ ra EST sẽ lên mức cao EST lên mức cao sẽ làm cho VCtăng đến ngưỡng nào đó mà lớn hơn VTST thì sẽ tác động vào ngõ ST/GT làm cặp tone được ghi nhận Lúc này điện thế tại VC tiếp tục tăng lên Sau một thời gian trễ nhất định, thì ngõ ra IRQ sẽ chuyển xuống mức cao Lúc này, cặp tone đã được ghi nhận và sẵn sàng truy xuất ở ngõ ra nếu ngõ θ2 ở mức tích cực cao thì 4 bit mã đã giải mã được sẽ truy xuất ra bên ngoài Sau một thời gian chuyển trạng thái xuống mức thấp, ngõ IRQ sẽ chuyển lên mức cao và VC giảm xuống, khi VC < VTST thì sẽ điều khiển thanh ghi dò cặp tone mới.

Như vậy khi xuất hiện 1 cặp tần số tone trên đường dây, qua tụ C10 đưa vào ngõ vào IN- thì ngõ ra sẽ xuất hiện dạng nhị phân 4 bit tương ứng.

3.2.2 Bộ phát DTMF:

Bộ phát DTMF trong MT 8880 có khả năng tạo tất cả 16 cặp tone DTMF chuẩn tối thiểu và độ chính xác cao Tất cả tần số này đều lấy từ dao động thạch anh 3,579545 MHz mắc ngoài Để phát 1 tín hiệu DTMF thì dữ liệu tương ứng dưới dạng mã nhị phân 4bit được đưa đến D0, D1, D2 , D3 của IC MT 8880 Dữ liệu này được viết vào thanh ghi nhận dữ liệu, sau đó được đưa đến bộ phận chia hàng và cột lập trình được Sau đó đưa đến bộ biến đổi D/A biến dung

Sau khi qua bộ biến đổi D/A biến dung các tone hàng và cột được trộn lại và lọc đề cho ra tín hiệu DTMF với ít hài và độ chính xác cao Tín hiệu DTMF này được đưa ra ở chân số 8 của IC MT 8880 và được khuyếch đại để phát đến thuê bao nhận.

3.3 Thiết kế và tính toán mạch giải mã thu và phát DTMF :

Các thông số của MT8880 do nhà sản xuất hướng dẫn, các giá trị điện trở, tụ điện, thời gian an toàn , bảo vệ được nhà sản xuất đưa ra như sau :

4 KHỐI GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ: 4.1 Sơ đồ nguyên lý :

Hình 9: Khối giải mã và hiển thị.

4.2 Nguyên lý hoạt động:

Mã 4 bit sau khi được giải mã từ mã DTMF đưa vào ngõ ABCD của 74LS247 4 bit này được IC giải mã để kích led 7 đoạn sáng Led 7 đoạn hiển thị được những số mà 4 bit tính theo BCD Led 7 đoạn là led anode chung, được điện trở hạn dòng xác định dòng ngõ vào mạch này nhằm giúp người lắp đặt, sử dụng dễ dàng kiểm nghiệm được những phím được nhấn và những số được phát đi Trong khi đang điều khiển, người bên thuê bao được gọi sẽ theo dõi được sự điều khiển mạch.Trong khi nạp số điện thoại từ bàn phím , kiểm tra số điện thoại đã nạp và số điện thoại được phát đi thì người điều khiển có thể theo dỏi dễ dàng số điện thoại của mình cần nạp và cần phát đi trên led 7 đoạn để tránh trường hợp nạp nhầm số điện thoại.

4.3 Thiết kế và tính toán:

Chọn IC 74LS247 có ngõ ra tác động nữa âm , qua điện trỡ hạn dòng kích led 7 đoạn anode chung

Dòng qua mỗi nhánh của led khoảng 10mA

Sụt áp trên mỗi nhánh của led khoảng 1,6V ÷ 1,8V Dòng ra tối đa của IC 74LS247 là 24mA

Giá trị điện trở R22 ÷ R28

Chọn R22 ÷ R28 = 330Ω IC có nguồn cung cấp + 5V

5 KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC:5.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 10: Khối điều khiển động lực.

5.2 Nguyên lý hoạt động:

Tín hiệu điều khiển từ ngõ ra được đưa đến IC 74LS244 để khuếch đại lớn lên Tín hiệu này tác động đến transistor làm đóng ngắt rơle Các tiếp điểm của rơle được kết nối ra bên ngoài để kết nối thiết bị cần đóng ngắt.

5.3 Thiết kế và tính toán :

Chọn Relay 5v, có điện trở 100 Ω, điện áp chịu đựng của tiếp điểm là

 Các thông số mạch đã được tính toán sau:

Q2 ÷ Q5 là C1815 có dòng IC khoảng 400mA R14 = 220Ω R13 = 1kΩ

6 KHỐI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG TẮC BÊN NGOÀI.:6.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 11 Tín hiệu điều khiển

6.2 Nguyên lý hoạt động:

Bình thường IC 74573 không làm việc chân C và OC được nối xuống mức thấp nhất thì dữ liệu được chốt ở Q1- Q4 Khi muốn điều khiển thiết bị thì chân C sẽ lên mức cao dữ liệu xuất từ vi điều khiển sẽ được qua IC 74573 với mức logic tương ứng của vi điều khiển Mức logic này sau khi qua IC 74573 sẽ đi qua một cổng EXOR để xác định trạng thái đóng hay ngắt của thiết bị Chân số 2 của EXOR được nối đến 1 công tắc bên ngoài để điều khiển bên ngoài Vậy trạng thái mở hay tắt thiết bị phụ thuộc vào 2 trạng thái ngõ vào của cổng EXOR, một tín hiệu từ vi điều khiển đưa tới 1 tín hiệu từ công tắc bên ngoài Tín hiệu từ công tắcbên ngoài cũng sẽ được đưa đến Port2 của vi điều khiển xác định xuất lệnh mở hay tắt thiết bị.

6.3 Tính toán và thiết kế :

Gọi A là trạng thái của tín hiệu từ vi điều khiển Goị B là trạng thái của tín hiệu từ công tắc bên ngoài Goị C là trạng thái mở hay tắt của thiết bị.

Goị mức logic 0 là tắt thiết bị Gọi mức logic 1 là mở thiết bị

Ta có bảng sự thật tín hiệu được đưa đến IC 7486 như sau :

7 MẠCH KHUẾCH ĐẠI TONE RA :7.1 Sơ đồ nguyên lý :

Hình 12 : Khuếch đại Tone ngõ ra7.2 Nguyên lý hoạt động :

Tín hiệu Tone ra từ MT8880 không đủ để truyền tải đi cho nên ta phải khuếch đại tín hiệu này Tín hiệu này được qua IC TL084 để khuếch đại lên, hệ số khuếch đại này phụ thuộc vào R20, R18 và VR1.

7.3 Thiết kế và tính toán :

Chọn hệ số khuếch đại của mạch là AVO = 2

8 MẠCH NHẬN TÍN HIỆU ĐẢO CỰC :1 Sơ đồ mạch :

Hình 13 : Mạch cảm biến tín hiệu đảo cực

8.2 Nguyên lý hoạt động:

Bình thường dây Ring mang điện thế âm, dây Tip mang điện thế dương cho nên Diode khong dẫn⇒ ngỏ ra tại cực C của transistor là mức logic cao Khi thuê bao thực hiện 1 cuộc gọi đi nếu thuê bao đầu bên kia nhấc máy thì tổng đài sẽ cấp một tín hiệu đảo cực báo cho thuê bao gọi biết là thuê bao đầu bên kia đã nhấc máy (thông thoại) Lúc này dây Tip mang điện thế âm, dây Ring mang điện thế dương ⇒ Diode dẫn ⇒ tại cực C của transistor xuống mức thấp tác động vào chân P3.7 của vi điều khiển báo cho vi điều Keihin biết đầu bên kia đã nhấc máy để vi điều khiển ra lệnh xuất câu báo động.

8.3 Tính toán và thiết kế :

Ta chọn mạch cảm biến tín hiệu đảo cực là option N35 Option N35 có các thông số kỹ thuật sau:

+ IF =10 mA (Dòng điện qua deode bên trong option coupler)

+ Hệ số truyền đạt 100%

+ Mạch điện ngõ ra dùng transistor + Hiệu điện thế cach điện VDC = 3350 V

+ Điện thế của deode bên trong option là 1,5V tại IF = 10mA + VCE = 0,3 V tại dòng ngõ ra là IC = 5mA

Thông số được chọn để tính toán R40 : IC = 2mA , dòng colector giá trị của R40 là :

9 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 8951:

Hình 14: IC8951

Các chân điều khiển:

- P0.0 ÷ P0.7 và P2.4 ÷ P2.6 : điều khiển các thiết bị và truy xuất các EPROM.

- P1.0 ÷ P1.3: ngõ vào nhận và phát dữ liệu 4 bit - P1.4 : điều khiển mạch kết nối thuê bao.

- P1.5 : điều khiển chân Φ2 của IC MT8880 - P1.6 : điều khiển chân RSO của IC MT8880 - P1.7 : điều khiển chân R/W của IC MT8880

- P2.0 ÷ P2.3 : nhận tín hiệu phản hồi từ công tắt bên ngoài - P2.7 : điều khiển mạch tạo địa chỉ

- P3.0 : nhận tín hiệu báo cháy - P3.1 : nhận tín hiệu báo trộm

- P3.2 : nhận tín hiệu từ chân IRQ\CP của IC MT8880 - P3.3 : nhận tín hiệu chuông

- P3.6 : điều khiển chân CS của IC MT8880 - P3.7 : nhận tín hiệu đảo cực

B THIẾT KẾ MẠCH ÂM THANH :

I KHỐI DAO ĐỘNG:

Vi Mạch 555 là loại vi mạch được cấu tạo chuyên dụng, thường dùng để tạo các mạch dao động có dạng sóng ra là sóng vuông

Hình 10: Sơ đồ trong của IC 555

Ta có công thức tính tần số như sau: f = (RA1+.244RB)C  Các thông số mạch đã được tính toán sau:

II KHỐI TẠO ĐỊA CHỈ:

Khối tạo địa chỉ sử dụng 2 IC 4040 IC này được cấu tạo bởi các Flip Flop JK nối tiếp với nhau chia đôi tần số tạo thành mạch đếm nhị phân đếm lên với tần số vào của xung CK

III EPROM VÀ CHUYỂN ĐỔI D/A:Sơ đồ mạch: (Hình 15)

Nguyên lý hoạt động:

Có 14 EPROM chứa dữ liệu tiếng nói được mắc song song với nhau với các đường địa chỉ từ A0  A15 được nối chung với nhau đưa đến mạch địa chỉ Các đường dữ liệu từ D0  D7 cũng được nối chung với nhau đưa đến chuyển đổi D/A

Khi cần truy xuất một câu nói nào đó thì tại mỗi thời điểm chỉ có 1 chân điều khiển xuống thấp cho phép đọc dữ liệu bên trong EPROM Các EPROM còn lại được xem như không có trong mạch Vì vậy chỉ có dữ liệu của EPROM đó được đưa đến DAC0808 để chuyển đổi D/A Ngõ ra chân số 4 là tín hiệu âm tần tiếng nói sau khi được lọc bỏ cao tần bởi R4 và C4 đưa đến khuếch đại và tải lên đường dây điện thoại.

IV KHỐI KHUẾCH ĐẠI ÂM TẦN:

Hình 12: Khuéch đại âm tần.

Nguyên lý hoạt động:

Mạch khuếch đại dùng 1 transistor mắc theo kiểu EC với tải cực C là 1 biến áp cách ly có hệ số vòng dây 1:1 Transistor được phân cực hạng A với điện trở phân cực dòng R6 và R7 Tín hiệu sau khi chuyển đổi D/A thành tín hiệu âm tần analog đưa tới cực B transistor khuếch đại qua tụ C5. Ngõ ra mạch khuếch đại là cuộn thứ cấp của biến áp được mắc vào 2 dây thoại và tín hiệu thoại sẽ tải trên đường dây điện thoại để tới người điều khiển.

 Các thông số mạch đã được tính toán sau:

Sử dụng biến áp cách ly loại có tỉ số vòng 1:1, C5 = C4 = 10uF: tụ liên lạc;

R7 = 22k, R6=10k : điện trở phân cực dòng

Khi reset CPU hay khi mới cấp điện thì chương trình chính bắt đầu Đầu tiên chương trình sẽ khởi tạo các giá trị ban đầu cho các timer, các ngắt bên ngoài và xóa các port P0, P1, P2 về mức logic 0 Định nghĩa timer 0 hoạt động ở mode 1 tức mode đếm 16 bit Định nghĩa ngắt ngoài 0, ngắt ngoài 1, ưu tiên ĐẶT NGẮT CẠNH ÂM

ƯU TIÊN NGẮT 0

CHO PHÉP NGẮT 1