Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 1 MỤC LỤC. PHẦN :GIỚI THIỆU NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ. LỜI MỞ ĐẦU. LỜI CẢM ƠN. PHẦN 2 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG DẪN NHẬP 1. Tầm quan trong của đề tài______________________________________ 6 2. Mục đích nghiên cứu. __________________________________________ 7 3. Giới hạn đề tài. _______________________________________________ 7 CHƯƠNG 2 MẠNG DI ĐỘNG 2.1 Mạng GSM. _________________________________________________ 9 2.1.1 Tổng quan về mạng GSM . _________________________________ 9 2.1.2 Lịch sử phát triển mạng GSM. ______________________________ 9 2.1.3 Cấu trúc mạng di động . __________________________________ 10 2.1.4 Tái sử dụng tần số. _______________________________________ 11 2.1.5 Các giao diện vô tuyến .___________________________________ 13 2.1.6 Điều khiển công suất phát của máy di động . _________________ 13 2.1.7 Thực hiện cuộc goi từ thiết bị di động đến thiết bị di động. _____ 15 2.2 Máy di động. _______________________________________________ 16 2.2.1 Lịch sử phát triển. _______________________________________ 16 2.2.2 Các khối và chức năng từng khối. __________________________ 17 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 2 2.2.3 Hoạt động của điện thoại di động. _________________________________22 CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT MÃ ĐA TẦN 3.1 Hệ thống DTMF.____________________________________________ 24 3.2 IC nhận DTMF MT8870. _____________________________________ 25 3.2.1 Sơ đồ chân. _____________________________________________ 25 3.2.2 Đặc tính kỹ thuật.________________________________________ 27 CHƯƠNG 4 THU PHÁT ÂM THANH 4.1 IC thu phát tiếng nói ISD 1420.________________________________ 32 4.2. Sơ đồ chân. ________________________________________________ 33 3. Đặc tính kỹ thuật. ____________________________________________ 34 CHƯƠNG 5 VI ĐIỀU KHIỂN 5.1 Giới thiệu chung về Pic. ______________________________________ 37 5.2 PIC 16F877A. ______________________________________________ 42 CHƯƠNG 6 LCD _______________________________________________ 64 6.1 Sơ đồ chân. ________________________________________________ 65 6.2 Đặc tính kỹ thuật. ___________________________________________ 66 CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 7.1 Phương pháp nghiên cứu. ____________________________________ 84 7.2 Phương án thiết kế phần cứng. ________________________________ 84 7.3 Sơ đồ khối. _________________________________________________ 86 7.4 Mạch cảm biến bắt máy. _____________________________________ 88 7.4.3 Nguyên lý hoạt động. _____________________________________ 90 7.5 Mạch thu phát âm thanh._____________________________________ 91 7.5.1 Sơ đồ nguyên lý. _________________________________________ 91 7.5.2 Nguyên lý hoạt động. _____________________________________ 91 7.6 Mạch điều khiển thiết bị. _____________________________________ 93 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 3 7.6.1 Sơ đồ nguyên lý. _________________________________________ 93 7.6.2 Tính toán. ______________________________________________ 94 7.6.3 Nguyên lý hoạt động _____________________________________ 94 7.7 Mạch giải mã DTMF. ________________________________________ 95 7.7.1 Sơ đồ nguyên lý. _________________________________________ 95 7.7.2 Tính toán. ______________________________________________ 95 7.7.3 Nguyên lý hoạt động. _____________________________________ 95 7.8 Mạch nguồn. _______________________________________________ 97 7.8.1 Sơ đồ nguyên lý. _________________________________________ 97 7.8.2 Nguyên lý hoạt động. _____________________________________ 97 7.9 Mạch LCD. ________________________________________________ 98 7.9.1 Sơ đồ nguyên lý. _________________________________________ 98 7.9.2 Hoạt động.______________________________________________ 98 7.10 Mạch điều khiển trung tâm. _________________________________ 99 7.10.1 Sơ đồ nguyên lý. ________________________________________ 99 7.10.2 Nguyên lý hoạt động. ___________________________________ 100 CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH 8.1 Lưu đồ giải thuật. __________________________________________ 102 8.2 Chương trình. _____________________________________________ 104 CHƯƠNG KẾT LUẬN 1. Hướng phát triển đề tài.______________________________________ 116 2. Kết quả đạt được. ___________________________________________ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO. _________________________________________ 117 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 4 PHẦN 2 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 5 CHƯƠNG DẪN NHẬP ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 6 1. Tầm quan trong của 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 thôngtin 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… 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 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 từ 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. Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, nên em chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại” cho luận văn 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 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 7 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. 2. Mục đích nghiên cứu. Mục đích của người thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu là: Trước tiên với bản thân người thực hiện đề tài, đây chính là một cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu được với những vấn đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân nhiều kiến thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống. Sau khi tạo ra được sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng báo điều khiển thiết bị cho những nơi như: hệ thống các phòng ban trong cơ quan xí nghiệp, các khách sạn, nhà nghỉ, hoặc các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng… 3. Giới hạn đề tài. Do thời gian và khả năng nên đề tài chỉ tập trung nghiên sơ lược về các vấn đề liên quan như: tổng đài di động, sơ đồ khối điện thoại di động, các đặc điểm cơ bản của các loại ic sử dụng trong đề tài. Mọi thứ đều làm bằng phương pháp thủ công nên board mạch không được đẹp, kết nối các khối không được ngăn nắp và do chất giọng nên các câu thông báo không được chuẩn. ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 8 CHƯƠNG 2 MẠNG DI ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 9 2.1 Mạng GSM. 2.1.1 Tổng quan về mạng GSM . GSM là viết tắt của từ " Global System for Mobile Communication" - Mạng thông tin di động toàn cầu. Một trong những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Là tiêu chuẩn chung cho các thuê bao di động di chuyển giữa các vị trí địa lý khác nhau mà vẫn giữ được liên lạc. Các mạng điện thoại GSM sử dụng công nghệ TDMA (Time Division Multiple Access " - Phân chia các truy cập theo thời gian).Đây là công nghệ cho phép 7 máy di động có thể sử dụng chung 1 kênh để đàm thoại , mỗi máy sẽ sử dụng 1/8 khe thời gian để truyền và nhận thông tin. 2.1.2 Lịch sử phát triển mạng GSM. Vào đầu những năm 1980 tại châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hoá bởi (CEPT : European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Special Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu. Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi nhà khai thác Radiolinja ở Finland. Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển cho viện viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)), các tiêu chuẩn, đặc tính của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990. Đến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia. ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 10 2.1.3 Cấu trúc mạng di động . Cấu trúc mạng thông tin di động. EIR ( Equipment Indentity Register) : Chứa số liệu phần cứng của thiết bị. Trung tâm xác thực (AuC) là một cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được dùng để xác thực và mã hoá trên kênh vô tuyến Hệ thống trạm gốc ( Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động. Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần: Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC: là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC). Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định. Trạm di động (Mobile Station) được người thuê bao mang theo. Hệ thống trạm gốc ( Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động. [...]... hoạt động: CPU, IC âm thanh, IC trung tần… SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 16 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 2.2.2 Các khối và chức năng từng khối 2.2.2.1 Sơ đồ khối của điện thoại di động 2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động : Điện thoại di động có 3 khối chính đó là: - Khối nguồn - Khối điều khiển - Khối Thu - Phát tín hiệu SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 17 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN... TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 29 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 697 1663 A 1 1 0 1 H 770 1663 B 1 1 1 0 H 825 1663 C 1 1 1 1 H 941 1663 D 0 0 0 0 H Bảng mã chức năng: SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 30 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG CHƯƠNG 4 THU PHÁT ÂM THANH SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 31 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Khoa học kỹ thuật ngày càng... dạng thiết bị, gửi số được gọi cho mạng, kiểm tra thuê bao có đăng ký dịch vụ cấm gọi ra… + Nếu hợp lệ MSC/VLR báo cho BSC một kênh đang rỗi + MSC/VLR sẽ phân tích số điện thoại di động bị gọi để tìm ra vị trí đăng ký gốc trong HLR SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 15 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG - HLR phân tích số điện thoại di động để tìm ra MSC/VLR đang phục vụ cho thiết bị - HLR... phát - Điều khiển đồng bộ sự hoạt động giữa các IC SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 19 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG - Điều khiển khối thu phát sóng - Quản lý các chương trình trong bộ nhớ - Điều khiển truy cập SIM Card - Điều khiển màn hình LCD - Xử lý mã quét từ bàn phím - Điều khiển sự hoạt động của Camera - Đưa ra tín hiệu dung chuông và chiếu sáng đèn Led ♦ Memory ( Bộ nhớ ) bao... suất phát được điều khiển thay đổi công suất phát thông qua lệnh APC ra từ IC cao trung tần SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 21 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG - Một phần tín hiệu phát được lấy ra trên bộ cảm ứng phát => hồi tiếp về IC cao trung tần qua đường DET để giúp mạch APC tự động điều chỉnh công suất phát APC ( Auto Power Control ) 2.2.3 Hoạt động của điện thoại di động SVTH: TÔN... 2.2.3 Hoạt động của điện thoại di động SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 22 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT MÃ ĐA TẦN SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 23 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 3.1 Hệ thống DTMF Hệ thống DTMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thoại hiện đại hiện nay Hệ thống này còn gọi là hệ thống Touch-Tone, hệ thống... THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG ♦ Sơ đồ khối : Hình: Sơ đồ khối của điện thoại ♦ Nguyên lý hoạt động của điện thoại khi mở nguồn: - Bước1 : Lắp Pin vào máy, máy được cấp nguồn V.BAT - Bước 2 : Bật công tắc ON-OFF, chân PWR-ON chuyển từ mức cao xuống mức thấp - Bước 3 : IC nguồn hoạt động và cho ra các điện áp VKĐ cung cấp cho khối điều khiển bao gồm dao động 13MHz, CPU và Memory - Bước 4 : Khối điều khiển. .. của bạn phát lại tự động ) tổng đài sẽ điều khiển các trạm BTS tìm kênh còn rỗi để thiết lập cuộc gọi => lúc này máy của bạn mới có rung và chuông 2.1.7 Thực hiện cuộc goi từ thiết bị di động đến thiết bị di động - Thiết bị gửi yêu cầu một kênh báo hiệu - BSC sẽ chỉ định kênh báo hiệu - Thiết bị gửi yêu cầu thiết lập cuộc gọi cho MSC/VLR Thao tác đăng ký trạng thái tích cực cho thiết bị vào VLR, xác thực,... thông 200KHz ♦ Kênh đàm thoại Lưu lượng kênh đàm thoại sẽ được truyền đi trên các kênh Logic, mỗi kênh vật lý có thể hỗ trợ 7 kênh đàm thoại và một kênh điều khiển ♦ Kênh điều khiển Mỗi kênh vật lý sử dụng 1/8 thời gian làm kênh điều khiển, kênh điều khiển sẽ gửi từ Đài phát đến máy thu các thông tin điều khiển của tổng đài 2.1.6 Điều khiển công suất phát của máy di động Phải điều khiển công suất phát... TRUNG HIẾU 14 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Khi không có cuộc gọi thì điện thoại sẽ thu được tín hiệu ngắt quãng đủ cho điện thoại giữ được sự liên lạc với tổng đài ♦ Khi thuê bao di chuyển giữa các ô ( Cell ): Khi bạn đứng trong Cell thứ nhất, bạn bật máy và tổng đài thu được tín hiệu trả lời tự động từ điện thoại của bạn => tổng đài sẽ lưu vị trí của bạn trong Data Base Khi bạn di chuyển . thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại cho luận văn tốt nghiệp. Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, . điều khiển các thiết bị điện ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG SVTH: TÔN THẤT BÌNH & TRẦN TRUNG HIẾU 7 trong nhà khi vắng người, ta quay