Tài liệu Thiết kế mạch điều khiển từ xa qua đường dây thoại

Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi PHAÀN MOÄT Chöông I LYÙ THUYEÁT TOÅNG QUAN I./ Taàm quan troïng vaø öùng duïng cuûa ñieàu khieån töø xa. Ñaát nöôùc ta ñang treân ñaø phaùt trieån vaø hoäi nhaäp vôùi neàn kinh teá theá giôùi. Moät ñaát nöôùc phaùt trieån khoâng theå döïa vaøo moät ngaønh noâng nghieäp, laâm nghieäp, ngö nghieäp maø caàn phaûi coù moät ngaønh coâng nghieàp phaùt trieån maïnh. Moät neàn coâng nghieàp phaùt trieån maïnh luoân ñi ñoâi vôùi caùc thieát bò maùy moùc tinh vi hôn, phöùc taïp hôn. Vôùi neàn coâng nghieäp phaùt trieån nhö theá, ñieàu khieån töø xa ñoùng vai troø quan troïng trong coâng cuoäc coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc. Trong coâng nghieäp, taïi caùc loø phaûn öùng, caùc nhaø maùy, hay taïi nhöõng nôi coù möùc ñoä nguy hieåm cao maø con ngöôøi khoâng theå tieáp caän ñeå ñieàu khieån ñöôïc. Ta phaûi caàn ñeán boä ñieàu khieån töø xa ñeå ñieàu khieån. Trong coâng cuoäc nghieân cöùu vuõ truï, ñieàu khieån töø xa ñöôïc söû duïng trong caùc phi thuyeàn khoâng ngöôøi laùi, caùc taøu do thaùm khoâng gian. Ñieàu khieån töø xa khoâng nhöõng phuïc vuï cho coâng nghieäp, quaân söï, hay nghieân cöùu khoa hoïc, maø noù coøn goùp moät phaàn khoâng nhoû vaøo phuïc vuï cho nhu caàu cuoäc soáng haèng ngaøy cuûa chuùng ta. Trong coâng cuoäc coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoaù ñaát nöôùc. Con ngöôøi phaûi lao ñoäng caän löïc, luoân ôû cô quan, xí nghieäp, hay taïi coâng tröôøng. Neân ít coù thôøi gian ôû nhaø. Vì vaäy ñieàu khieån töø xa giuùp chuùng ta khoâng caàn phaûi veà nhaø maø cuõng coù theå ñieàu ñoùng nhaéc caùc thieát bò, hoaëc töï ñoäng baùo cho ta bieát khi ôû nhaø coù söï coá. II./ Caùc daïng dieàu khieån töø xa. Döïa vaøo caùc öùng duïng thöïc tieån cuûa ñieàu khieån töø xa ta coù theå chia laøm hai daïng . Ñieàu khieån töø xa baèng voâ tuyeán vaø ñieàu khieån töø xa baèng höûu tuyeán. 1./ Ñieàu khieån töø xa baèng voâ tuyeán. Ta coù theå ñieàu khieå töø xa baèng tia saùng hoàng ngoaïi, hay soùng sieâu aâm. Moâi tröôøng truyeàn laø khoâng khí.Vôùi tia hoàng ngoaïi ta chæ coù theå ñieàu khieån caùc thieát bò ôû khoaûng caùch gaàn. Vì vaäy noù ñöôïc öùng döïng nhieàu cho caùc thieát bò daân duïng. 2./ Ñieàu khieån töø xa baèng höûu tuyeán. Vôùi daøng ñieàu khieån naøy ta lôïi duïng vaøo ñöôøng truyeàn cuûa ñieän thoaïiñeå ñieàu khieån caùc thieát bò töø xa. Coù theå söû duïng daây song haønh, caùp ñoàng truïc, caùp quang ñeå truyeàn taûi tín hieäu. a./ Daây song haønh. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -1- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Loaïi daây naøy choáng aåm, choáng ñöôïc nhieåu ñieän töø, Tuy nhieân khi söû duïng daây naøy ôû taàn soá cao seõ bò suy hao. Söï suy hao naøy phuï thuoäc vaøo chieàu daøi vaø ñöôøng kính daây daãn. Vôùi ñieän trôû ñaëc tính laø: R0 = 120 εr ⎡ 2D ⎤ ⎣ d ⎥⎦ ln ⎢ b./ Caùp ñoàng truïc. Caùp ñoàng truïc coù khaû naêng choáng nhieåu cao. Tuy nhieân caùp ñoàng truïc thì khoù gheùp noái, khi nôi phaùt vaø nôi thu quaù xa seõ gaây maát caân baèngveà masse, laøm sinh ra doøng ñieän treân löôùi ngoaøi, seõ taùc ñoäng ñeán laøm nhieãu. Vôùi ñieän trôû ñaët tính laø: R0 = 60 ⎡D⎤ ln ε r ⎢⎣ d ⎥⎦ c./ Caùp quang. Caùp quang coù baêng thoâng raát roäng ( Töø vaøi chuïc MHz ñeán vaøi GHz ). Caùp quang cho pheùp truyeàn thoâng tin vôùi toác ñoä cao, ñoä suy hao thaáp, khoâng bò aûnh höôûng cuûa nhieåu tröôøng ñieän töø, ít thay ñoåi ñaëc tính theo nhieät ñoä, caùch ñieän hoaøn toaøn giöõa phaàn thu vaø phaàn phaùt. III./ YÙ töôûng thieát keá vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng. Döïa vaøo ñöôøng truyeàn cuûa maïng ñieän thoaïi, ta thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây ñieän thoaïi. Heä thoáng naøy thieát keá ñeå ñieàu khieån ñoùng ngaét caùc thieát bò töø xa vôùi söï giuùp ñôû cuûa vi ñieàu khieån. Heä thoáng ñöôïc thieát keá treân moâ hình ñoùng ngaét 4 thieát bò vaø phaûn hoài keát quûa baèng gioïng noùi ñöôïc löu tröû trong chip ISD 2560. Maïch ñieàu khieån töø xa ñöôïc maéc song vôùi ñöôøng daây thoaïi. Khi coù cuoäc goïi vaøo soá thueâ bao. Sau nhöõng hoài chuoâng nhaát ñònh (Soá laàn ñoå chuoâng do ta ñaëc ). Boä söû lyù trung taâm kích hoaït maïch taïo taûi giaû hoaït ñoäng ñeå keát noái thueâ bao. Sau khi hai thueâ bao ñaõ keát noái. Maïch ñieàu khieån seõ phaùt ra caâu thoâng baùo: ” Chöông trình ñieàu khieån töø xa xin chaøo, môøi nhaäp maät maõ “. Khi ñoù ngöôøi ñieàu khieån seõ nhaäp maät maõ. Neáu nhaäp ñuùng, maïch seõ phaùt ra caâu thoâng baùo: “Môøi nhaäp thieát bò” Neáu nhaäp sai maïch seõ phaùt ra thoâng baùo: “ Maät maõ nhaäp sai, môøi nhaäp laïi”. Lieân tieáp nhaäp sai ba laàn thì maïch töï ñoäng thoâng baùo: “ Ñaõ heát laàn nhaäp maät maõ, chöông trình ñieàu khieån keát thuùc. Taïm bieät” vaø ngaéc taûi giaû, trôû veà traïng thaùi ban ñaàu chôø chuoâng. Neáu coù ai muoán thaâm nhaäp vaøo heä thoáng maø khoâng nhaäp ñuùng maät maõ thì heä thoáng seõ thoaùt sau 60 giaây. Khi nhaäp ñuùng maät maõ, ngöôøi ñieàu khieån coù theå taét hoaëc môû caùc thieát bò. ( Coù theå ñieàu khieån caùc thieát bò cuøng moät luùc). Neáu ngöôøi ñieàu khieån muoán kieåm tra taát caû caùc traïng thaùi cuûa thieát bò tröôùc khi ñieàu khieån thì nhaán soá 5 ( Soá 5 ñöôïc quy ñònh laø maõ kieåm tra traïng thaùi taát caû caùc thieát bò ). Sau khi nhaán soá 5 ngöôøi ñieàu khieån seõ ñöôïc nghe thoâng baùo veà traïng thaùi cuûa thieát bò. Baây giôø ngöôøi ñieàu khieån coù theå taét hay môû thieát bò. Neáu muoán taét thieát bò thì baám maõ “0” (Maõ “0” ñöôïc quy GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -2- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi ñònh laø taét thieát bò). Neáu muoán baät thieát bò thì baám maõ “1” (Maõ “1”ñöôïc quy ñònh laø môû thieát bò). Coøn muoán taét hoaëc môû thieát bò naøo thì tuøy thuoäc vaøo maõ thieát bò. Trong heä thoáng naøycaùc soá ñöôïc quy ñònh cho caùc thieát bò nhö sau: • Soá 1 töông öùng cho thieát bò 1 • Soá 2 töông öùng cho thieát bò 2 • Soá 3 töông öùng cho thieát bò 3 • Soá 4 töông öùng cho thieát bò 4 Khi ñieàu khieån song, muoán kieåm tra laïi traïng thaùi caùc thieát bò thì baám laïi maõ soá 5. Luùc naøy heä thoáng seõ thoâng baùo laïi traïng thaùi caùc thieát bò. Ví duï: Thieát bò 1 taét, thieát bò 2 taét, thieát bò 3 môû, thieát bò 4 môû. Sau khi ñieàu khieån song vaø gaùc maùy, luùc ñoù toång ñaøi caáp tín hieäu baytone, döïa vaøo tín hieäu naøy maïch töï ñoäng ngaéc taûi giaû, trôû veà traïng thaùi ñaàu. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -3- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Chöông II MAÏNG ÑIEÄN THOAÏI I./ Tìm hieåu veà maïng ñieän thoaïi. 1./ Caùc loaïi toàng ñaøi. Hieän nay treân maïng vieãn thoâng Vieät Nam coù naêm loaïi toång ñaøi. • Toång ñaøi cô quan PABX ( Private Auto matic Branch Exchange ).Ñöôïc söû duïng trong caùc cô quan, khaùch saïn. Thöôøng söû duïng trung keá CO – Line (Centrol office ) • Toång ñaøi noâng thoân ( Rural Exchange ). Ñöôïc söû duïng ôû caùc xaõ, khu ñoâng daân cö, coù theå söû duïng taát caû caùc loaïi trung keá. • Toång ñaøi ñöôøng daøi TE ( Toll Exchange ). Duøng ñeà keát noái caùc toång ñaøi noäi haït ôû caùc tænhvôùi nhau, chuyeån maïch caùc cuoäc goïi ñöôøng daøi trong nöôùc. • Toång ñaøi noäi haït LE ( Local Exchange ). Ñöôïc ñaët ôû trung taâm huyeän, tænh. Söû duïng taát caû caùc loaïi trung keá. • Toång ñaøi cöûa ngoû quoác teá Gateway Exchange ). Toång ñaøi naøy duøng ñeå choïn höôùng vaø chuyeån maïch caùc cuoäc vaøo maïng quoác teá ñeå noái caùc quoác gia vôùi nhau. Coù theå chuyeån taûi quaù gian. Maïng ñieän thoaïi ôû Baéc Myõ söû duïng naêm möùc ( hoaëc caáp ). Toång ñaøi chính hay caùc ñaøi chuyeån maïch ( Switching center ). Möùc cao nhaát laø caáp moät, laø trung taâm mieàn, ñaøi caáp naêm coù möùc thaáp nhaát laø ñaøi cuoái keát noái vôùi thueâ bao. 2./ Chuyeån maïch maïch ( Circuit switching ). Chuyeån maïch maïch laø kyû thuaät quan troïng cho caû truyeàn thoâng thoaïi vaø döõ lieäu, hieän nay vaãn coøn ñöôïc aùp duïng trong maïng ñieän thoaïi. Truyeàn thoâng qua chuyeån maïch maïch laø coù ñöôøng truyeàn thoâng rieâng ñöôïc thieát laäp giöõa hai traïm muoán trao ñoåi thoâng tin. Ñöôøng daãn naøy laø chuoåi cuûa caùc keát noái giöõ caùc nuùt treân maïng. Coù ba giai ñoaïn ñeå thieát laäp söï truyeàn thoâng treân chuyeån maïch maïch (hình 2.1 ) a./ Thieát laäp maïch. Tröôùc khi baát kì moät tín hieäu naøo ñöôïc phaùt ñi, moät maïch noái traïm tôùi traïm phaûi ñöôïc thieát laäp. Ví duï traïm A göûi moät yeâu caàu tôùi nuùt 4, yeâu caàu noái tôùt traïm E. Con ñöôøng noái A vôùi nuùt 4 luoân luoân toàn taïi. Nuùt 4 phaûi tìn moät ñöôøng noái tôùi nuùt 6. Döïa treân thoâng tin taïo tuyeán vaø döïa treân caùc ño löôøn veà giaù caû, nuùt 4 choïn ñöôøng noái tôùi nuùt 5 laø moät keânh roåi. Nhö vaäy ñeå xaùc ñònh ñöôïc ñöôøng noái töø A qua 4 vaø 5. Vì coù nhieàu traïm coù theå noái tôùi nuùt 4, neân coù theå xaùc laäp nhieàu ñöôøng töø nhieàu traïm ñeán nhieàu nuùt. Tieáp tuïc nhö vaäy, nuùt 5 noái tôùt nuùt 6 vaø nuùt 6 noái tôùi E. Ñeå hoaøn thieän vieäc noái naøy, phaûi kieåm tra xem E coù saün saøng nhaän vieäc noái khoâng. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -4- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi C B 1 2 3 F 5 A 4 D 6 E 7 Hình 2.1 Maïng chuyeån maïch toång quaùt b./ Trao ñoåi tín hieäu. Baây giôø caùc tín hieäu coù theå ñöôïc phaùt töø A qua maïng löôùi tôùi E . Tín hieäu naøy coù theå laø tín hieäu töông töï, tín hieäu soá, soá lieäu daïng nhò phaân tuyø thuoäc vaøo caáu truùc cuûa maïng. Trong maïng soá lieân keát (IDN) caû tieáng noùi vaø döõ lieäu ñöôïc truyeàn döôùi daïng tín hieäu soá nhò phaân. Con ñöôøng laø: Ñöôøng noái A ñeán 4, chuyeån maïch noäi taïi qua 4, keânh 4-5; chuyeån maïch noäi taïi qua 5 keânh 5-6; chuyeån maïch noäi taïi qua 6, ñöôøng noái 6-E. Toång quaùt, vieäc noái laø song coâng vaø tín hieäu coù theå ñöôïc truyeàn theo caû hai höôùng moät caùch ñoàng thôøi. c.\ Ngaét maïch(keát thuùc maïch). Sau khi trao ñoåi döõ lieäu ñaõ xong, vieäc noái maïch ñöôïc keát thuùc bôûi haønh ñoäng cuûa moät trong hai traïm. Caùc nuùt 4,5,6 ñöôïc giaûi phoùng ñeå saün saøng noái caùc cuoäc goïi khaùc. Löu yù raèng ñuôøng truyeàn thoâng phaûi ñöôïc xaùc laäp tröôùc khi döõ lieäu naøo baét ñaàu trao ñoåi. Nhö vaäy dung löôïng keânh phaûi ñöôïc daønh rieâng giöõa caùc caëp nuùt chuyeån maïch vaø trong moãi nuùt cuoäc noái naøy phaûi giöõ trong suoát cuoäc ñaøm thoaïi hoaëc truyeàn döõ lieäu cho ñeán khi ñöôïc keát thuùc. 3.\ Caùc phöông phaùp taïo tuyeán. Taïo tuyeán cho maïng chuyeån maïch maïch laø xaùc ñònh ñöôøng ñi töø thueâ bao goïi ñeán thueâ bao bò goïi qua moät chuoãi chuyeån maïch vaø trung keá. Coù hai phöông phaùp ñuoäc söû duïng laø taïo tuyeán luaân phieân coù phaân caáp vaø taïo tuyeán ñoäng khoâng gian caáp. a./ Taïo tuyeán luaân phieân coù phaân caáp (Alternate Hierarchical Routing). Caáu truùc phaân caáp goàm 5 lôùp (maïng ôû hoa kyø). GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -5- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Lôùp 1: Trung taâm mieàn (Regional center). Lôùp 2: Trung taâm vuøng (sectional center). Lôùp 3: Trung taâm caáp (Primary center ). Lôùp 4: Trung taâm ñöôøng daøi (Toll center). Lôùp 5: Toång ñaøi cuoái , toång ñaøi noäi haït (End office). Trung taâm mieàn Trung taâm vuøng Trung taâm caáp Trung taâm ñöôøng daøi Trung taâm mieàn noäi haït Hình 2.2 Toå chöùc maïng chuyeån maïch coâng coäng ôû Hoa Kyø Caùc thueâ bao ñöôïc noái tröïc tieáp ñeán caùc toång ñaøi noäi haït. Tröôùc ñaây trong maïng ñieän thoaïi coâng coäng ngöôøi ta duøng giaûi thuaät taïo tuyeán ñôn giaûn gioïi laø taïo tuyeán tröïc tieáp (Direct routing) theo quy luaät thieát laäp keát noái sau. • Neáu caû hao thueâ bao ñöôïc noái vôùi cuøng toång ñaøinoäi haït, thì noù seõ taïo keát noái (Switching). • Neáu caû hao thueâ bao ñöôïc noái vôùi cuøng toång ñaøinoäi haït khaùc nhau maø cuøng trung taâm ñöôøng daøi, thì keát noái seõ ñöôïc thieát laäp giöõa caùc toång ñaøi noäi haït thoâng qua trung taïm ñöôøng daøi vaø quaù trình seõ ñöôïc tieáp dieãn nhö vaäy cho ñeán khi tìm thaáy ñieåm chung. Caáu truùc naøy coù nhieàu nhöôïc ñieåm nhö: • ÔÛ giôø cao ñieåm, löu löôïn taäp trung töø caáp döôùi leân caáp treân seõ bò ngheõn. • Chaát löôïng cuûa tín hieäu giaûm neáu nhö soá chuyeån maïch vaø trung keá taêng leân • Chaát löôïng cuûa tín hieäu giaûm neáu nhö soá chuyeån maïch vaø trung keá taêng leân. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -6- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm keå treân coù hai phaàn töû ñöôïc theâm vaøo cho caáu truùc cô baûn ñaõ trình baøy ôû hình 2.2 Chuyeån maïch chuyeån tieáp ñöôïc duøng ñeå keát noáigiöõa caùc toång ñaøi noäi haït keá caän nhau. Nhieàu trung keá tieän ích cao (HU) ñöôïc duøng ñeå keát noái giöõa caùc trung taâm chuyeån maïch vôùi löu löôïng cao giöõa caùc nuùt. FINAL Trung taâm mieàn D (Lôùp 1) Trung taâm mieàn E (Lôùp 1) FINAL FINAL Trung taâm vuøng C (lôùp 2) HU5 FINAL Trung taâm caáp 1(B) (Lôùp3) FINAL Trung taâm caáp 1 (G) (Lôùp 3) HU4 FINAL HU3 Trung taâmñöôøng daøi A (Lôùp 4) Noái ñöôøng daøi HU2 FINA HU1 Trung taâmñöôøng daøi H (Lôùp 4) Noái ñöôøng daøi Noái ñöôøng daøi Trung taâm chuyeån tieáp noäi haït Trung taâm ñaàu cuoái (Toång ñaøi noäi haït) Lôùp 5 Trung taâm vuøng F (Lôùp 2) HU6 Telephone1 Telephone 2 Hình 2.3 Tìm ñöôøng luaân phieân coù phaân caùp Vôùi caùc thaønh phaàn ñöôïc theâm vaøo, ta coù theå duøng duøng giaûi thuaät luaân phieân coù phaân caáp ñeå tìm ñöôøng. Löu löôïng luoân luoân xuaát phaùt töø möùc thaáp nhaát cuûa maïng. Hình 2.3 chæ ra thöù töï cô sôû cuûa vieäc choïn löïa caùc ñöôøng ñi luaân phieân. Ñöôøng trung keá HU kí hieäu baèng caùc ñöôøng neùt ñöùt vaø maïng phaân caáp chính ñöôïc kí hieäu baèng caùc ñöôøng neùt ñaäm. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -7- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Quy luaät cô baûn laø hoaøn taát keát noái ôû möùc thaáp nhaát, coù theå laø cuûa söï phaân caáp. Nhö vaäy töùc laø duøng caùc ñöôøng trung keá ít nhaát trong chuyeån caáp. b./ Taïo tuyeán ñoäng khoâng phaân caáp (Dunamic Nonhhierarchical RoutingDNHR ). Caáu truùc khoâng phaân caáp laø caáu truùc trong ñoù caùc nuùt chuyeån maïch maïch coù quan heä bình ñaúng nhö nhau. • Taát caû caùc nuùt ñeàu thöïc hieän cuøng chöùc naêng • Giaûi thuaät tìm ñöôøng phöùc taïp nhöng seõ meàm deûo hôn Giaûi thuaät taïo tuyeán ñoäng aùp duïng treân caác truùc khoâng nhaân caáp cho pheùp khaû naêng choïn ñöôøng döïa treân löu löôïng, Töùc laø choïn caùc ñöôøng coù löu löôïng ít hôn ñeå traùnh tröôøng hôïp bò ngheõn (Blooking) ñöôøng truyeàn. Löu löôïng coù theå coù theå laø quy luaät (Ví duï nhö giôø trong moät ngaøy, thôøi tieát …) hoaëc coù theå laø ngaãu nhieân. Muoán söû duïng giaûi thuaät taïo tuyeán ñoäng treân moät caáu truùc ñoàng ñaúng, maïng chuyeån maïch maïch coù khaû naêng sau: • Caùc chuyeån maïch phaûi ñöôïc caûi thieän ñeå coù khaû naêng taïo ra caùc quyeát ñònh taïo tuyeán ñoäng vaø phaûi coù khaû naêng truyeàn thoâng laãn nhau caùc thoâng tin traïng thaùi veà löu löôïng cho caùc phaàn khaùc nhau cuûa maïng. • Moät hoaëc nhieàu caùc trung taâm quaûn lyù laø caàn thieát ñeå xaùc ñònh ñöôøng vaø truyeàn ñi tieáp caùc thoâng tin taïo tuyeán ñoù • Kyõ thuaät ñieàu khieån baùo hieäu, hay laø caùc nghi thöùc, laø caàn thieát cho pheùp gôûi thoâng tin traïng thaùiveà löu löôïng ñeán trung taâm quaûn lyù maïng vaø cho caùc trunh taâm naøy phaûn hoài caùc thoâng tin veà taïo tuyeán ñeán caùc chuyeån maïch. 4./ Truyeàn tín hieäu ñieàu khieån (Control Signaling). Trong moät maïng duøng chuyeån maïch. Tín hieäu ñieàu khieån laø phöông tieän ñeå ñieàu haønh maïng vaø nhôø ñoù coù theå thieát laäp , duy trì vaø keát thuùc caùc cuoäc goïi. Giöõa thueâ bao vaø chuyeån maïch, giöõa caùc chuyeån maïch vôùi nhau, giöõa chuyeån maïch vaø trung taâm ñieàu haønh caàn phaûi trao ñoåi thoâng tin cho nhau ñeå quaûn lyù ñöôïc cuoäc goïi vaø toaøn maïng. Ñoái vôùi moät maïng thoâng tin coâng coäng roäng lôùn thì caàn moät sô ñoà truyeàn tín hieäu ñieàu khieån khaù phöùc taïp. Tín hieäu ñieàu khieån raát caàn thieát cho hoaït ñoäng cuûa moät maïng duøng chuyeån maïch. Moät khi maø maïng trôû neâ phöùc taïp thì chöùc naêng cuûa vieät truyeàn tín hieäu ñieàu khieån cuõng gia taêng theo. Caùc chöùc naêng, nhieäm vuï sau ñaây laø quan troïng nhaát: 1. Cho ta nghe ñöôïc thoâng tin cuûa thueâ bao, keå caû tieáng quay soá, tieáng chuoâng, tín hieäu baùo baän, … . 2. Truyeàn soá ñaõ ñöôïc quay veà traïm chuyeån maïch (Switching offices ) ñeå noù thöïc hieän ñöôøng noái hoaøn taát. 3. Thoâng baùo giöõa caùc chuyeån maïch vôùi nhau raèng cuoäc goïi khoâng thöïc hieän ñöôïc. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -8- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi 4. Truyeàn tín hieäu baùo baän. 5. Tín hieäu laøm rung chuoâng. 6. Truyeàn nhöõng thoâng tin cho muïc ñích thoâng baùo. 7. Thoâng tin veà tình traïng thieát bò hoaëc trung keá trong maïng. Thoâng tin naøy coù theå duøng ñeå taïo tuyeán vaø quaûn lyù maïch. 8. Thoâng tin trong vieät tìm choå hoûng vaø coâ laäp nhöõng phaàn ñoù. 9. Söï ñieàu khieån cuûa vaøi thieát bò ñaëc bieät nhö nhöõng thieát bò duøng keânh veä tinh. II./ Caùc chöùc naêng cuûa heä thoáng toång ñaøi. Maëc duø caùc heä thoáng toång ñaøi ñöôïc naâng caáp raát nhieàu töø khi noù ñöôïc phaùt minh ra, caùc chöùc naêng cô baûn cuûa noù nhö: xaùc ñònh caùc cuoäc goïi cuûa thueâ bao, keát noái thueâ bao goïi vôùi thueâ bao bò goïi vaø sau ñoù tieán haønh phuïc hoài traïng thaùi bang ñaàu khi cuoäc goïi ñaõ hoaøn taát. Heä thoáng toång ñaøi baèng nhaân coâng tieán haønh quùa trình naøy baèng tay, trong khi heä thoáng toång ñaøi töï ñoäng thöïc hieän caùc quùa trình naøy baèng ñieän töû. Cuï theå caùc cuoäc goïi ñöôïc phaùt ra vaø hoaøn thaønh thoâng qua toång ñaøi goàm caùc böôùc sau: • Nhaän daïng thueâ bao goïi: Toång ñaøi nhaän daïng thueâ bao goïi khi thueâ bao nhaát oáng nghe vaø sau ñoù thueâ bao ñöôïc noái vôùi maïch ñieàu khieån. • Tieáp nhaän soá ñöôïc quay: Khi ñaõ noái vôùi maïch ñieàu khieån, thueâ bao chuû baéc ñaàu nghe thaáy tín hieäu môøi quay soá vaø sau ñoù chuyeån soá ñieän thoaïi cuûa thueâ bao bò goïi ñeán toång ñaøi. Toång ñaøi tieáp nhaän soá thueâ bao naøy. • Keát noái cuoäc goïi: Khi thueâ boao bò goïi ñaõ ñöôïc xaùc ñònh, toång ñaøi seõ choïn moät boä phaän caùc ñöôøng trung keá ñeán toång ñaùi thueâ bao bò goïi vaø sau ñoù choïn moät ñöôøng roåi trong soá ñoù ñeå keát noái. Khi thueâ bao bò goïi naèm trong toång ñaøi noäi haït thì cuoäc goïi noäi haït ñöôïc söû duïng. • Chuyeång thoâng tin ñieàu khieån: Khi ñöôïc noái vôùi toång ñaøi cuûa thueâ bao bò goïi hay toång ñaøi trung chuyeån, caû hai toång ñaøi trao ñoåi vôùi nhau caùc thoâng tin caàn thieát nhö soá thueâ bao bò goïi. • Keát noái trung chuyeån: Trong tröôøng hôïp toång ñaøi ñöôïc keát noái ñeán toång ñaøi trung chuyeån, hai böôùc treân ñöôïc laëp laïi ñeå noái vôùi traïm cuoái vaø sau ñoù thoâng tin ñöôïc truyeàn ñi. • Keát noái traïm cuoái: Boä ñieàu khieån traïng thaùi maùy baän cuûa thueâ bao bò goïi ñöôïc hoaït ñoäng (neáu maùy baän) hay keát noái baèng moät ñöôøng trung keá roåi (neáu maùy khoâng baän). • Truyeàn tín hieäu chuoâng: Ñeå keát noái cuoäc goïi, tín hieäu chuoâng ñöôïc truyeàn vaø chôø cho ñeán khi coù traû lôøi töø thueâ bao bò goïi. Khi coù traû lôøi tín hieäu chuoâng bò ngaét vaø thueâ bao goïi ñöôïc chuyeån thaønh traïng thaùi baän. • Tính cöôùc: Toång ñaøi chuû goïi tính toaùn giaù trò cöôùc theo khoaûng caùch vaø theo thôøi gian. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng -9- SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi • Truyeàn tín hieäu baùo baän: Khi taát caû caùc ñöôøng trung keá ñeàu ñaõ bò chieám theo caùc böôùc treân daây hoaëc thueâ bao bò goïi baän thì tín hieäu baùo baän ñöôïc truyeàn ñeán thueâ bao chuû goïi. • Hoài phuïc heä thoáng: Traïng thaùi naøy ñöôïc xaùc ñònh khi cuoäc goïi ñöôïc keát thuùc. Sau ñoù taát caû caùc ñöôøng noái ñeàu ñöôïc giaûi phoùng. Nhö vaäy caùc böôùc cô baûn cuûa heä thoáng toång ñaøi ñeå xöû lyù caùc cuoäc goïi ñaõ ñöôïc trình baøy. Trong heä thoáng toång ñaøi ñieän töû nhieàu dòch vuï môùi ñöôïc theâm vaøo cuøng vôùi caùc chöùc naêng treân. 1./ Phöông thöùc laøm vieäc giöõa caùc toång ñaøi vaø caùc thueâ bao. Nhaän daïng thueâ bao goïi nhaát maùy: Toång ñaøi nhaän daïng traïng thaùi cuûa thueâ bao thoâng qua söï bieán ñoåi toång trôû maïch voøng cuûa ñöôøng daây. Khi thueâ bao ôû traïng thaùi gaùc maùy (on hook) thì toång trôû cuûa ñöôøng daây voâ cuøng lôùn (hôû maïch). Khi thueâ bao nhaát maùy (off hook) ñieän trôû maïch voøng khoaûng töø 150 Ω ñeán 1500 Ω (thöôøng laø 600 Ω ). Toång ñaøi nhaän bieát ñöôïc söï thay ñoåi naøy thoâng qua boä caûm bieán traïng thaùi ñöôøng daây thueâ bao. Khi thueâ bao goïi nhaát maùy thì toång ñaøi seõ caáp tính hieäu môøi goïi (dial tone) treân ñöôøng daây deán thueâ bao, chæ khi nhaän tín hieäu naøy thì thueâ bao môùi quay soá, soá coù theå quay döôùi daïng DTMS hoaëc FULFE. Toång ñaøi nhaän caùc soá do thueâ bao gôûi ñeán vaø kieåm tra, neáu soá ñaàu naèm trong taäp theå soá thueâ bao cuûa toång ñaøi thì toång ñaøi thöïc hieän cuoäc goïinoäi ñaøi. Ngöôïc laïi thì noù thöïc hieän cuoäc goïi lieân ñaøi thoâng qua trung keá giöõ toaøn boä phaàn ñònh vò quay soá toång ñaøi coù thueâ bao bò goïi. Neáu soá ñaàu laø maõ thì chöùc naêng ñaëc bieät cuûa toång ñaøi seõ thöïc hieän caùc chöùc naêng coù theå thöïc hieän thueâ bao. Neáu thueâ bao bò goïi khoâng thoâng thoaïi hoaëc caùc ñöôøng daây keát noái bò baän thì toång ñaøi caáp tín hieäu baùo baän (Busy Tone) veà cho thueâ bao goïi. Ngöôïc laïi, toång ñaøi caáp tín hieäu chuoâng cho thueâ bao bò goïi vaø tín hieäu hoài aâm chuoâng (Ring Back Tone) cho thueâ bao goïi. Khi thueâ bao bò goïi nhaát maùy thì toång ñaøi bieát tín hieäu naøy vaø caét doøng chuoâng kieäp thôøi ñeå traùnh hö hao cho thueâ bao, ñoàng thôøi caét Ring Back Tone ñeán thueâ bao goïi vaø keát noái thoâng thoaïi cho hai thueâ bao. Khi hai thueâ bao thoâng thoaïi, coù moät thueâ bao gaùc maùy, toång ñaøi caét thoâng thoaïi moät thueâ bao vaø caáp aâm hieäu Busy Tone cho thueâ bao coøn laïi, giaûi toûa caùc thieát bò phuïc vuï thoâng thoaïi. Khi thueâ bao coøn laïi gaùc maùy , toång ñaøi ngaét Buisy Tone vaø keát thuùc chöông trình phuïc vuï thueâ bao. 2./ Voøng noäi boä vaø tín hieäu baùo hieäu treân ñöôøng daây thueâ bao. a./ Voøng noäi boä. Voøng noäi boä cuûa thueâ bao laø moät ñöôøng hai daây caân baèng noái vôùi ñaøi cuoái. Trôû khaùng ñaëc tính khoaûng 500 Ω ñeán 1000 Ω (thöôøng laø 600 Ω ). GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 10 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Moät nguoàn chung cuûa ñaøi cuoái cung caáp nguoàn 48VDC cho moãi voøng thueâ bao. Hai daây daãn ñöôïc noái vôùi Tip vaø Ring, thuaät ngöõ duøng ñeå moâ taû jack ñieän thoaïi. Hình 2.4 minh hoïa voøng noäi boä vaø jack caém ñieän thoaïi . Ñöôøng Ring coù ñieän theá – 48V ñoái vôùi Tip. Tip ñöôïc noái ñaát (chæ noái vôùi DC) ôû ñaøi cuoái. « +tip 48 -ring Hình 2.4 Ñöôøng Tip vaø Ring cuûa voøng noäi boä Khi thueâ bao nhaát maùy (off hook) laøm ñoùng tieáp ñieåm chuyeån maïchtaïo neân moät doøng ñieän xaáp sæ 20mA DC chaïy trong voøng thueâ bao. ÔÛ cheá ñoä off hook, ñieän theá rôi treâ ñöôøng tip vaø ring khoaûng töø 4V ñeán 9V ôû thieát bò ñaàu cuoái cuûa thueâ baoñieän thoaïi. Tín hieäu thoaïi aâm taàn ñöôïc truyeàn treâ moãi höôùng cuûa ñöôøng daây khi coù söï thay ñoåi nhoû cuûa doøng ñieän voøng. Söï thay ñoåi cuûa doøng ñieän goàm tín hieäu AC choàng chaäp vôùi doøng ñieän voøng DC. b./ Caùc tín hieäu baùo hieäu cuûa toång ñaøi. • Tín hieäu chuoâng. Tín hieäu chuoâng laø tín hieäu xoay chieàu hình sin thöôøng coù taàn soá 25Hz. Tuy nhieân noù coù theå cao ñeán 60 Hz hoaê6c thaáp hôn 16 Hz. Dieän aùp cuûa tín hieäu chuoâng cuõng thay ñoåi töø 40 VRMS ñeán 130 VRMS , thöôøng laø 90 VRMS. Tín hieäu chuoâng ñöôïc goûi ñeán theo daïng xung, thöôøng laø 1 giaây coù 2 giaây khoâng (nhö hình veõ). Hoaëc coù theå thay ñoåi tuøy toång ñaøi. V 1s 2s 48V S GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 11 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi • Tín hieäu môøi quay soá (Dial Tone): Ñaây laø tín hieäu hình sin taàn soá f = 425Hz ± 25Hz, bieân ñoä saáp xæ 3V treân neàn DC 4V, phaùt lieân tuïc. V S Tín hieäu baùo baän (Busy Tone): Tín hieäu baùo baän laø tín hieäu hình sin taàn soá f = 425Hz ± 25Hz, bieân ñoä khoaûng 3V treân neàn DC 4V ngaét quaõng 0.5s coù, 0,5s khoâng. V 0.5s 0.5s S • Tín hieäu hoài aâm chuoâng (Ring Back Tone): Tín hieäu hoài aâm chuoâng laø tín hieäu hình sin taàn soá f = 425Hz ± 25Hz, bieân ñoä khoaûng 3V treân neàn DC 4V ngaét quaõng 1s coù, 2s khoâng. V 1s 2s 4V S • Goïi sai soá: Neáu baïn goïi nhaàm moät s61 maø soá ñoù khoâng toàn taïi thì baïn se nhaän ñöôïc moät tín hieäu xung coù chu kyø 1Hz vaø taàn soá töø 200Hz ñeán 400Hz. Hoaëc ñoái vôùi caù heä thoáng dieän thoaïi ngaøy nay baïn seõ nhaän ñöôïc caâu thoâng baùo baèng lôøi noùi “ Soá maùy quùy khaùch vöøa goïi khoâng coù thöïc, môøi quùy khaùch kieåm tra laïi hoaëc goïi soá 145” . • Caùc kieåu quay soá Khi ñaøi cuoái phaùt hieän traïng thaùi off hook, xung môøi quay soá (Dial Tone) ñöôïc phaùt ñeán voøng thueâ bao, ñoàng thôøi toång ñaøi nhaän caùc soá cuûa voøng thueâ bao ñöôïc goïi. Tín hieäu baùo coù theå duøng xung (Ñóa quay soá) hoaëc moãi soá coù theå maõ hoùa GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 12 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi taàn soá baèng caùch söû duïng caùc caëp taàn soá hoaëc xung ñaëc bieäc. Phöông phaùp thích hôïp cho vieäc quay soá baèng phím baám (Tuioch Tone) laø DTMF ( Dial Tone Multi Frequency ) quay baèng xung taàn soá keùp. Trong quay soá baèng ñóa quay, maïch voøng ñöôïc ñoùng hoaëc ngaét bôûi moät chuyeån maïch ñöôïc noái vôùi moät cô caáu quay soá. Caùc chuoåi xung ñoàng nhaát ñöôïc taïo ra töông öùng vôùi soá ñöôïc quay (hình 2.5). Thôøi gian cuûa moãi chu kyø thöôøng laø 100ms, trong ñoù 40% chu kyø laøm vieäc. Do ñieàu khieån baèng tay neân thôøi gian giöõa caùc soá lieân tieáp coù theå thay ñoåi töø 0.5 ñeán 1 giaây. 3 20mA 0mA 100ms Hình 2.5 Caùc xung quay soá cuûa soá 2 Khi söû duïng DTMF ñeå quay soá, caùc soá ñöôïc maõ hoùa vôùi töøng caëp taàn soá rieâng bieät böôïc phaùt ñoàng thôøi vôùi moãi soá. Moãi caëp taàn soá xuaát hieän toái thieåu 40ms, thôøi gian toái thieåu giöõa caùc soá laø 60ms. Sai soá cho pheùp cuûa moåi caëp taàn soá laø 1.5%. Quay soá baèng phím baám coù theå nhanh hôn 10 laà so vôùi quay baèng ñóa quay. Low Tone Group High Tone Group 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697HZ 1 2 3 A 4 5 6 B 852HZ 7 8 9 C 941Hz * 0 # D 770HZ Hình 2.6 Caùc caëp taàn soá DTMF GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 13 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi 3./ Caùc ñaëc tính cô baûn cuûa maïng ñieän thoaïi. Ñeå baùo hieäu toát traïng thaùi on/off hook, tín hieäu quay soá vaø aâm hieäu chuoâng, ñieän trôû noái tieáp cuûa maïch voøng khoâng ñöôïc vöôïc quùa 1300 Ω (Bao goàm ñieän trôû maïch voøng, ñieän thoaïi vaø caùc cuoän phuï taûi). Moät voøng 7Km söû duïng daây 24 coù ñieän trôû laø 1200 Ω . Söï maát maùt tín hieäu cho pheùp giöõa thueâ bao vaø ñaøi cuoái lôùn nhaát khoaûng 9dB. Söï maát maùt tín hieäu treân ñöôøng daây côû 24 khoâng coù phuï taûi khoaûng 1.4 dB/Km. • Tieáng doäi (echo): Nghe tieáng doäi doïng noùi cuûa chính mình tong khi söû duïng ñieän thoaïi thì raát khoù chòu. Tieáng doäi laø keát quûa cuûa söï phaûn xaï tín hieäu xaûy ra taïi nhöõng ñieåm khoâng phoái hoäp trôû khaùng doïc theo maïng ñieän thoaïi. Noùi chung thôøi gian treå cuûa tieáng doäi daøi hôn vaø tín hieäu tieáng doäi maïnh hôn seõ laøm nhieãu loaïn ñeán ngöôùi noùi nhieàu hôn. Söï phoái hôïp trôû khaùng treân ñöôøng truyeàn thöôøng xaáu nhaát treân caùc voøng thueâ bao vaø taïi nôi giao tieáp vôùi daøi cuoái. ÔÛ ñaây vieäc phoái hôïp trôû khaùng raát khoù ñieàu khieån vì chieàu daøi cuûa voøng thueâ bao vaø caùc thieát bò cuûa thueâ bao quùa khaùc nhau. Nhöng tieáng doäi nghe ñöôïu bôûi ngöôøi noùi ñaõ ñöôïc suy giaûm hai laàn töø ngöôøi noùi ñeán ngöôøi nghe vaø ngöôïc laïi. Ñeå thôøi gian treå ngaén ngöôøi ta theâm vaøo caùc boä suy hao ñeå laøm giaûm möùc tieáng doäi. Treân caùc ñöôøng truyeàn daøi ngöôøi ta phaûi söû duïng caùc boä trieät tieáng doäi ñaëc bieät. Tín hieäu doäi töø ngöôøi noùi ñöôïc boä suy hao nhaän bieát vaø laøm suy giaûm ñeán 60dB treân ñöôøng veà. Boä trieät tieáng doäi seõ bò voâ hieäu hoùa (khöû hoaït) vaøi phaàn ngaøn giaây sau khi ngöôøi noùi ñaõ ngöng noùi. Boä trieät tieáng doäi cuõng coù theå bò khoùa neáu ngöôøi noùi vaø ngöôøi nghe ôû caùch xa nhau. • Daõi thoâng (Band): Daõi thoâng cuûa maïng ñieän thoaïi xaáp xæ 300Hz ÷ 3400Hz. Daõi taàn soá naøy töông öùng vôùi phoå cuûa tín hieäu tieáng noùi . • Caùc cuoän phuï taûi: Ñoái vôùi moät ñöôøng truyeàn hai daây, khi phaân tích chi tieát ta thaái raèng söï suy hao cuûa moät ñöôøng daây coù theå giaûm neáu cuoän caûm L coù theå taêng leân. Do ñoù, ñeå giaûm söï suy hao cuûa moät ñöôøng daây, ngöôøi ta ñaëc noái tieáp vôùi ñöôøng daây caùc cuoän caûm rôøi raïc hay taäp trung, goïi laø cuoän phuï taûi. Caùc cuoän daây ñöôïc ñaëc ôû caùc dieåm caùch ñeàu nhau ñeå ñaït ñöôïc hieäu quûa mong muoán. Moät daïng saép xeáp ñieån hình laø söû duïng caùc cuoän caûm 88mH daëc caùch nhau 1.8Km. Suy hao tín hieäu caùc möùc coâng suaát vaø nhieãu: Treân maïng ñieän thoaïi coù n chuyeån maïch, söï maát maùt coâng suaát tín hieäu giöõa caùc thueâ bao bieán ñoäng maïnh trong khoaûng töø 10dB ñeán 25dB. Söï bieán ñoäng theo thôøi gian giöõa hai thueâ bao baát kyø nhoû hôn ± 60dB. Tyû soá tín hieäu treân nhieãu S/N cuõng quan troïng nhö ñoä lôùn cuûa tín hieäu thu ñöôïc. Ñeå tín hieäu thu coù theå tin caäy ñöôïc, tyû soá S/N phaûi ít nhaát laø 30 :1 (29,5dB). Haàu heát nhieãu treân maïng ñieän thoaïi coù theå chia laøm ba loaïi: • Nhieãu nhieät vaø taïp aâm: Do söï phaùt xaï cuûa linh kieän boä khueát ñaïi , laø tieáng oàn ngaãu nhieân môû roäng ñöôïc taïo ra do söï chuyeån ñoäng vaø dao ñoäng cuûa caùc haït mang ñieän tích trong caùc thaønh phaàn khaùc nhau cuûa maïng. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 14 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi • Nhieãu ñieàu cheá noäi vaø xuyeân aâm: Laø keát quûa cuûa söï giao thoa tín hieäu mong muoán vôùi caùc tín hieäu khaùc treân maïng. Caùc tín hieäu giao thoa naøy ôû treân moät ñoâi caùp keà caän vôùi ñoâi caùp ñang söû duïng cho tín hieäu mong muoán, hoaëc caùc tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá treân caùc soùng mang keà caän trong heä thoáng DTMF. • Nhieãu xung: Bao goàm caùc xung ñieän aùp hay caùc xung nhaát thôøi ñöôïc taïo ra chuû yeáu bôûi chuyeån maïch cô hoïc trong toång ñaøi, söï taêng voït cuûa ñieän aùp nguoàn hoaëc tia chôùp … Vieäc giaûm toái thieåu aûnh höôûng cuûa tieáng oàn treân tín hieäu thu laø ñieàu coù theå thöïc hieän baèng caùch söû duïng vieäc truyeàn caùc möùc coâng suaát cao coù theå coù. Tuy nhieân caùc möùc tín hieäu cao treân maïng seõ laøm taêng söï ñieàu cheá noäi vaø xuyeân aâm. III./ Khaùi quaùt chung veà maùy ñieän thoïa. 1./ Nguyeân Lyù Thoâng Tin Ñieän Thoaïi Thoâng tin ñieän thoaïi laø quaù trình tieáng noùi töø nôi xa ñeán nôi khaùc, baèng doøng ñieän qua maùy ñieän thoaïi. Maùy ñieän thoaïi laø thieát bò ñaàu cuoái cuûa caùc maïng thoâng tin ñieän thoaïi. 2./ Sô Ñoà Maïch Ñieän Maïch ñieän thoaïi ñôn giaûn goàm: - OÁng noùi. - OÁng nghe. - Nguoàn ñieän. - Ñöôøng daây. Ñöôøng daây oáng nghe soùng aâm Hình 3.1 Sô ñoà maùy ñieän thoaïi ñôn a./ Nguyeân lyù hoaït ñoäng Khi ta noùi tröôùc oáng noùi cuûa maùy ñieän thoaïi, dao ñoäng aâm thanh cuûa tieáng noùi seõ taùc ñoäng vaøo maøng rung cuûa oáng noùi laøm cho oáng noùi thay ñoåi, xuaát hieän doøng ñieän bieán ñoåi töông öùng trong maïch. Doøng ñieän bieán ñoåi naøy ñöôïc truyeàn qua ñöøng daây tôùi oáng nghe cuaû maùy bò goïi, laøm cho maøng rung cuûa oáng nghe dao ñoäng, lôùp GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 15 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi khoâng khí tröôùc maøng rung dao ñoäng theo phaùt ra aâm thanh taùc ñoäng ñeán tai ngöôøi nghe vaø quaù trình truyeàn daãn ngöôïc laïi cuõng töông töï. b./ Nhöõng yeâu caàu cô baûn veà maùy ñieän thoaïi. Khi thu phaùt tín hieäu chuoâng thì boä phaän ñaøm thoaïi phaûi ñöôïc taùch rôøi ñöôøng ñieän, teân ñöôøng daây chæ coù tín hieäu chuoâng. Khi ñaøm thoaïi boä phaän phaùt vaø tieáp nhaän tín hieäu chuoâng phaûi ñöôïc taùch rôøi ñöôøng ñieän, teân ñöôøng daây chæ coù doøng ñieän thoâng thoaïi. Maùy phaûi phaùt ñöôïc maõ soá thueâ bao bò goïi tôùi toång ñaøi vaø phaûi nhaän ñöôïc tín hieäu chuoâng töø toång ñaøi ñöa tôùi. ÔÛ traïng thaùi nghó maùy thöôøng tröïc ñoùng nhaän tín hieäu chuoâng töø toång ñaøi. Ngoaøi ra maùy caàn phaûicheá taïo ñôn giaûn, goïn nheï, beàn ñeäp, tieän lôïi cho ngöôøi söû döïng c./ Nhöõng chöùc naêng cô baûn cuûa maùy ñieän thoaïi. 1. Chöùc naêng baùo hieäu: baùo cho ngöôøi söû duïng bieát toång ñaøi ñaõ saün saøng tieáp nhaän hoaëc chöa tieáp nhaän cuoäc goïi ñoù baèng caùc aâm hieäu (tone môøi quay soá, tone baùo baän). 2. Phaùt maõ soá thueâ cuûa bao bò goïi vaøo toång ñaøi baèng caùch thueâ bao chuû goïi aán soá hay quay soá treân maùy ñieän thoaïi. 3. Thoâng baùo cho ngöôøi söû duïng ñieän thoaïi bieát tình traïng dieãn bieán vieäc keát noái maïch baèng caùc aâm hieäu chuoâng, aâm hieäu baùo baän. 4. Baùo hieäu chuoâng keâu, tieáng nhaïc, tieáng ve keâu, … cho thueâ bao bò goïi bieát laø coù ngöôøi ñang goïi mình. 5. Bieán aâm thanh thaønh tín hieäu, thaønh phaùt sang maùy ñoái phöông vaø chuyeån tín hieäu ñieän töø maùy ñoái phöông tôùi thaønh aâm thanh. 6. Baùo hieäu cuoäc goïi keát thuùc. 7. Khöû traéc aâm, choáng tieáng doäi, tieáng ken, tieáng clíc khi phaùt xung quay soá. 8. Töï doäng dieàu chænh aâm löôïng vaø phoái hôïp trôû khaùng vôùi ñöôøng daây. Ngoaøi ra coøn coù moät soá chöùc naêng khaùc nhö : Heä thoáng vi xöû lí, heä thi61ng ghi aâm, maøn hình vaø caùc heä thoáng hoå trôï truyeàn daãn laøm cho maùy coù raát nhieàu dòch vuï raát tieän lôïi. Cuï theå nhö: Chuyeån tín hieäu tính cöôùc ñeán toång ñaøi. Goïi ruùt ngaén ñòa chæ. Nhôù soá thueâ bao ñaëc bieät. Goïi laïi … 3./ Phöông phaùp xaây döïng moät maïch ñieän cho moät maùy ñieän thoaïi. Baát kì noät maùy ñieän thoaïi naøo ñeàu phaûi coù hai phaàn maïch ñieän cô baûn, ñoù laø maïch thu, maïch phaùt tín hieäu chuoâng vaø tín hieäu ñaøm thoaïi. Vì vaäy ñeå xaây döïng maïch ñieän cho maùy ñieän thoaïi, ngöôøi ta söû duïng caùc phöông phaùp sau: GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 16 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi a. Phöông phaùp hôû maïch. Phöông phaùp naøy ñöôïc trình baøy ôû sô ñoà sau: 3S2 a 1 N.N T.H b Hình 3.7 Sô ñoà phöông phaùp hôû T.H : Maïch maïch tín hieäu chuoâng . N.N : Maïch ñaøm thoaïi . S : Tieáp ñieåm toå hôïp . Traïng thaùi chôø: Toå hôïp ñaëc treân giaù ñôû cuûa maùy, nuùt 1 gaùc toå hôïp laøm tieáp dieån S2 chaäp S1. Maïch thu chuoân ñöôïc ñaáu thöôøng tröïc leân ñöôøng daây ñeå nhaän tín hieäu chuoâng töø toång ñaøi phaùt ñeán, S3 taùch maïch ñaøm thoaïi ra khoûi ñöôøng daây. Traïng thaùi ñaøm thoaïi. Thueâ bao nhaát toå hôïp leân khoûi giaù ñôû, nuùt gaùt toå hôïp laøm tieáp dieåm S2 chaäp S3, maïch ñaøm thoaïi ñöôïc ñaáu vaøo ñöôøng daây. S1 taùch maïch chôø tín hieäu chuoâng. b. Phöông phaùp chaäp maïch. Phöông phaùp naøy ñöôïc trình baøy nhö sau: T.H 1 S 2 3 N.N Hình 2.9 Phöông phaùp chaäp Traïng thaùi chôø chuoâng. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 17 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Toå hôïp ñaët treân giaù ñôû cuûa maùy, laøm S2 chaäp S3. Maïch thu chuoâng ñöôïc ñaáu leân ñöôøng daây, coøn maïch ñaøm thoaïi bò ñoaûn maïch. Traïng thaùi ñaøm thoaïi. S2 chaäp S1, do vaäy maïch ñaøm thoaïi ñöôïc ñaáu leân ñöôøng daây coøn maïch thu chuoâng bò ñoaûn. 4./ Sô löôïc veà maùy aán phieâm thoâng thöôøng. Maùy aán phím thoâng thöôøng goàm caùc boä phaän sau. a. Maïch choáng quaù aùp. Choáng ñieän aùp do ñöôøng daây ñieän thoaïi traïm vaøo maïng ñieän löïc hoaëc saám seùt aûnh höôûng laøm hoûng maùy. b. Maïch chuoâng. Thu tín hieäu chuoâng do toång ñaøi göûi ñeán, naén thaønh doøng moät chieàu, loäc phaúng vaø caùch ñieän cho maïch dao ñoäng taàng soá chuoâng aâm taàng, khueách ñaïi roài ñöa ra loa hoaëc ñóa phaùt aâm baùo hieäu cho thueâ bao bieát coù cuoäc goïi ñeán. Maïch chuoâng coù tín choïn loäc taàn soá vaø tín phi tuyeán sao cho noù chæ laøm vieäc vôùi doøng chuoâng maø khoâng lieân quan ñeán doøng moät chieàu, doøng ñaøm thoaïi, tín hieäu nhaän soá ñeå traùnh ñoäng taùc nhaàm. c. Maïch choáng ñaûo cöïc . Ñeå caáp ñieän aùp moät chieàu töø toång ñaøi ñöa ñeán caùc khoái cuûa maùy ñieän thoïai maø luoân luoân coù cöïc tính coá ñònh, ñeå choáng ngöôïc nguoàn laøm hoûng IC trong maùy ñieän thoaïi. Maïch thöôøng duøng caàu diode. d. Chuyeån maïch nhaác, ñaët ñöôïc ñieàu khieån baèng nuùt gaùc toå hôïp ÔÛ traïng thaùi nghæ, toå hôïp ñaët treân maùy ñieän thoaïi (on hook), maïch thu chuoâng ñöôïc ñaáu leân ñöôøng daây thueâ bao ñeå thöôøng tröïc chôø ñoùn doøng chuoâng töø toång ñaøi goïi tôùi, coøn caùc maïch khaùc (aán phím, choïn soá, ñaøm thoaïi…) bò ngaét ra khoûi ñöôøng daây. Trôû khaùng moät chieàu ôû traïng thaùi on –hook RDC=20K Ω ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc, toå hôïp ñöôïc nhaác leân (off-hook), maïch thu chuoâng bò ngaét, caùc maïch khaùc ñaáu vaøo maïch daây thueâ bao (choïn soá vaø ñaøm thoaïi…) RDC < 2 K Ω , thöôøng laø 100 Ω ñeán 400 Ω . Chuyeån maïch nhaác, ñaët coù theån baèng cô khí , töø quang… tuyø theo loaïi maùy. e. Boä phaùt aâm hieäu. Laøm baèng ñóa quay soá hay baèng baøn phím ñeå phaùt hieän tín hieäu choïn soá cuûa thueâ bao bò goïi tôùi toång ñaøi ôû daïng xung thaäp phaân (pluse) hay tone (tín hieäu DTMF). f. Maïch dieät tieáng keng , clíc. Khi goïi soá, do aûnh höôûng cuûa tín hieäu xung choïn soá vaøo maïch thu chuoâng keâu leng keng. Vì vaäy caàn phaûi dieät tieán ñoäng naøy baèng caùch ngaét maïch thu chuoâng khi phaùt tín hieäu choïn soá. Khi phaùt tín hieäu choïn soá coøn xuaát hieän caùc xung soá caûm öùng GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 18 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi vaøo oáng nghe laøm noù keâu loïc coïc, ñoù laø tieán clíc. Do vaäy khi choïn soá caàn ngaét maïch ñaøm thoaïi. g. Maïch ñieàu chænh aâm löôïng. Do ñoä daøi cuûa ñöôøng daâythueâ bao bieán ñoån neân suy hao cuûa noù cuõng bieán ñoåi, neáu ñöôøng daây thueâ bao caøng daøi thì suy hao tín hieäu thoaïi caøng lôùn daãn ñeán ñoä nghe roõ bò giaûm. Hoaëc ñöôøng daây quaù ngaén, tín hieäu thoaïi qua maïch coù theå gaây töï kích. Vì vaäy, ñeå khaéc phuïc hieän töôïng ñoù trong caùc maùy ñieän thoaïi nguôøi ta thieát keá caùc boä khueách ñaïi noùi, nghe coù boä phaän AGC (töï ñoäng ñieàn chænh ñoä lôïi) ñeå ñieàu chænh heä soá khueách ñaïi phuø hôïp. Neáu maùy ôû xa toång ñaøi, ñieän trôû voøng ñöôøng daây lôùn thì heä soá khueách ñaïi nghe, noùi phaûi lôùn. Coøn maùy ôû gaàn toång ñaøi thì heä soá khueách ñaïi nghe, noùi phaûi giaûm xuoáng. h. Maïch ñaøm thoaïi. Goàm oáng noùi, oáng nghe, maïch khueách ñaïi noùi, nghe duøng cho vieäc ñaøm thoaïi giöõa hai thueâ bao. i. maïch sai ñoäng. Phaân maïch noùi nghe, keát hôïp vôùi maïch caâng baèng ñöôøng daây ñeå khöû traéc aâm. GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 19 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong Luaän Vaên : Thieát keá maïch ñieàu khieån töø xa qua ñöôøng daây thoaïi Chöông III KHAÛO SAÙT VI ÑIEÀU KHIEÅN 8951 I./ Giôùi thieäu caáu truùc phaàn cöùng. 1./ Giôùi thieäu hoï MCS-51 vaø caáu truùc MCS-51. MCS-51 laø hoï IC vi dieàu khieån do haõng Inter saûn xuaát. Caùc IC tieâu bieåu cho hoï laø 8051 vaø 8031. Caùc saûn phaûm MCS-51 thích hôïp cho nhöõng ñieàu khieån. Vieäc xöû lyù treân Byte vaø caùc toaùn soá hoïc ôû caáu truùc döõ lieäu nhoû ñöôïc thöïc hieän baèng nhieàu cheá ñoä truy xuaát döõ lieäu nhanh treân RAM noäi. Taäp leänh cung caáp moät baûn tieän duïng cuûa nhöõng leänh soá hoïc 8 Bit goàm caû leänh nhaân vaø leänh chia. Noù cung caáp nhöõng hoå trôï môû roäng treân Chip duøng cho nhöõng bieán moät Bit nhö laø kieåu döõ lieäu rieâng bieät cho pheùp quaûn lyù vaø kieåm tra Bit tröïc tieáp trong ñieàu khieån vaø vaø nhöõng heä thoáng logic ñoøi hoûi xöû lyù luaän lyù. 8951 laø moät vi ñieàu khieån 8 Bit, cheá taïo theo coâng ngheä CMOS chaát löôïng cao, coâng suaát thaáp vôùi 4KB PEROM (Flash Progammable And Erasable Read Memory). Thieát bò naøy ñöôïc cheá taïo baèng caùch söû duïng boä nhôù khoâng boác hôi maät ñoä cao cuûa ATMEL vaø töông thích vôùi chuaån coâng nghieäp MCS-51 veà taäp leänh vaø caùc chaâng ra. PEROM ON-CHIP cho pheùp boä nhôù laäp trình trong heä thoáng hoaëc bôûi moät laäp trình vieân bình thöôøng. Baèng caùch keát hôïp moät CPU 8 Bit vôùi moät PEROM treân moät Chip ñôn, ATMEL AT89C51 laø moät vi ñieàu khieån maïnh (coù coâng suaát lôùn ) maø noù cung caáp moät söï linh ñoäng cao vaø giaûi phaùp veà giaù caû ñoái vôùi nhieàu öùng duïng vi ñieàu khieån. Caùc ñaëc ñieåm cuûa 8951 ñöôïc toùm taét nhö sau: Boä nhôù coù theå laäp trình laïi nhanh. Coù khaû naêng tôùi 1000 chu kyø ghi xoùa. Taàn soá hoaït ñoäng töø 0Hz ñeán 24Hz. 2 boä Timer/counter 16 Bit. 128 Byte RAM noäi. 4 Port xuaát/ nhaäp I/O 8 bit Giao tieáp noái tieáp. 64 Kb vuøng nhôù maõ ngoaøi. 64 Kb vuøng nhôù döõ lieäu ngoaïi. Xöû lyù Boolean (hoaït ñoäng treân bit ñôn). 210 vò trí nhôù coù theå ñònh vò bit µs cho hoaït ñoäng nhaân hoaëc chia. * Sô ñoà khoái cuûa AT89C51 ñöôïc trình baøy nhö sau GVHD: Nguyeãn Huy Huøng - 20 - SVTH : Phaïm Hoàng Phong