Thiết kế và thi công mạch tính cước điện thọai giao tiếp bằng máy tính

N XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Dũng Trình Sinh viên thực hiện: Trà Hùng Nhân MSSV: 10101132Ngành: Điện Tử Viễn Thơng Khĩa: 2001 - 2006 Lớp: 01ĐĐT Đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính” Tp. HCM, Ngày … tháng … năm 2008 Giáo viên hướng dẫn TS. Trần Dũng Trình BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện: Trần Duy Cường Sinh viên thực hiện: Trà Hùng Nhân MSSV: 10101132Ngành: Điện Tử Viễn Thơng Khĩa: 2001 - 2006 Lớp: 01ĐĐT Đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính” Tp. HCM, Ngày … tháng … năm 2008 Giáo viên phản biện Trần Duy Cường MỤC LỤC Trang Bìa 3 Lời cảm ơn 4 PHẦN I: DẪN NHẬP 5 Đặt vấn đề 6 Mục đích, yêu cầu của đề tài 6 Giới hạn của đề tài 7 Các phương pháp thực thi đề tài 7 PHẦN II: HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI VÀ NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC 9 CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về mạng điện thoại 10 Phần A: Cấu trúc mạng 10 Mạng chuyển mạch cơng cộng (PSTN) 10 Các dạng của mạng chuyển mạch 11 Phần B: Mạng điện thoại 12 Tổng quát Phân cấp và chức năng trong mạng điện thoại Các chức năng của hệ thống tổng đài Các thơng tin báo hiệu trong điện thoại Tín hiệu điện thoại CHƯƠNG II: Khái niệm chung về máy điện thoại Nguyên lý thơng tin điện thoại Những yêu cầu cơ bản về máy điện thoại Những chức năng cơ bản của máy điện thoại Phân loại máy điện thoại CHƯƠNG III: Máy điện thoại ấn phím Các khối và chức năng của máy điện thoại Kỹ thuật gởi số bằng xung lưỡng âm đa tần (Dual Tone Multi Frequency – DTMF) CHƯƠNG IV: Các phương thức nhận biết và tính cước điện thoại Phương thức quay số Phương pháp tính cước Kỹ thuật ghi cước của tổng đài Mã vùng và giá cước PHẦN III: TÌM HIỂU VỀ 80C51 VÀ PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP QUA RS_232 BẰNG IC 89C51 CHƯƠNG I: Cấu tạo họ vi điều khiển 8051 Tổng quát Sơ đồ khối của chip 8051 Khảo sát sơ đồ chân 8951, chức năng từng chân CHƯƠNG II: Thiết kế và giao tiếp Mở đầu: SBC – 51: Các phương pháp giao tiếp Phương pháp giao tiếp máy tính PHẦN IV: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG PHẦN CỨNG CHƯƠNG I: Sơ đồ khối – nguyên lý hoạt động Sơ đồ khối Chức năng các khối Sơ lược về nguyên lý hoạt động của mạch CHƯƠNG II: Thiết kế và giải thích nguyên lý hoạt động của mạch theo từng khối Khối xử lý trung tâm CPU Khối Ram nhớ ngồi Khối chốt địa chỉ Khối giao tiếp RS_232 Khối cảm biến, nhấc máy, gác máy và đảo cực Khối DTMF Khối hiển thị Led Khối nguồn nuơi Ram Khối nguồn PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ BÀN LUẬN Kết luận và kiến nghị Báo cáo kết quả thi cơng và hướng phát triển đề tài Tài liệu tham khảo Phụ lục PHẦN I: DẪN NHẬP LỜI MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ: Cơng nghệ thơng tin liên lạc ngày nay đã phát triển một cách nhanh chĩng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Nĩ luơn đĩng vai trị cốt lõi trong việc cập nhật thơng tin cho mọi người để liên kết tới mọi vùng lãnh thổ, mọi quốc gia trên thế giới. Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của các mạng thơng tin di động kỹ thuật cao, nhu cầu lắp mới máy điện thoại cố định hàng năm là rất lớn. Mặc dù ngành bưu điện đã cố gắng mở rộng dung lượng thoại nhưng vẫn khơng đáp ứng đủ nhu cầu của khách hàng. Vì vậy nhu cầu sử dụng điện thoại cơng cộng là rất cao, cho nên các điểm điện thoại cơng cộng được mở ra nhằm đáp ứng lợi ích của người dân. Với kiến thức đã được học ở nhà trường, cùng với nhu cầu xã hội, và mong muốn thật sự được khám phá những đam mê về lĩnh vực viễn thơng. Vì vậy tơi đã nguyên cứu và lựa chọn ra đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính”. Nhiệm vụ chủ yếu của đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại” này là tính tốn chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền tương ứng với thời gian đã gọi, khơng những cho ta biết được giá tiền, thời gian mà cịn hiển thị số quay, cuộc gọi liên tỉnh hay ra nước ngồi, nhờ đĩ mà hệ thống tính cước này được đặt ở các đại lý điện thoại cơng cộng, các trung tâm bưu điện thành phố, bưu điện văn hĩa xã nhằm đáp ứng nhu cầu phục vụ khách hàng tốt hơn. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: Với đề tài mạch tính cước điện thoại được đặt ở các thuê bao cơng cộng, thì nhiệm vụ chủ yếu là tính tốn chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi, ngồi ra cịn cĩ thể hoạt động như đồng hồ chỉ thị thời gian. Vì mục đích này nên máy tính cước điện thoại địi hỏi những yêu cầu về kỹ thuật như sau: Hiển thị gọi đi đến thuê bao khác cĩ độ dài 10 số. Nhận số DTMF. Tự động đếm thời gian và tính tiền khi nhận được tín hiệu đảo cực. Hiển thị thời gian, số máy điện thoại gọi đi, số lượng cuộc gọi và số tiền. Lưu được chi tiết (số gọi, thời gian gọi, số tiền) của 254 cuộc gần nhất. Chức năng thống kê, cộng tổng số tiền. Ngắt, khơng cho phép gọi bằng quay số PULSE. Ngắt, nếu sau 60 giây mà cuộc gọi khơng được tính cước. Bảng cước rõ ràng, người khai thác tự cài đặt, sửa đổi phương thức tính cước và giá cước một cách đơn giản, dễ dàng. Chuyển đổi và cài đặt đầu nội hạt thành nội tỉnh dễ dàng. Chuyển đổi vùng tính cước đơn giản. Khách hàng cĩ thể tự quay số gọi. Cĩ chức năng tạo "tín hiệu đảo cực giả" để tính tiền trong trường hợp đường dây khơng cĩ tín hiệu đảo cực. Cĩ mạch cắt sét và chống nhiễu điện áp cao trên đường Line. Sử dụng máy điện thoại bấm phím DTMF (máy điện thoại đang khai thác của giao dịch viên) cài đặt theo bảng mã lệnh và hướng dẫn. Thiết bị sử dụng RAM và pin CMOS. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Mạng điện thoại cơng cộng hiện nay rất phổ biến nhưng với một phạm vi chuyên mơn cịn hạn chế, và trong thời gian ngắn nên cịn nhiều vấn đề em chưa thể khai thác được hết. Do trong quá trình thiết kế và thi cơng cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sĩt. Em mong nhận được những ý kiến đĩng gĩp của thầy cơ và các bạn sinh viên để em cĩ đề tài này hồn thiện hơn. Vì vậy em chỉ tập trung vào giải quyết các vấn đề cụ thể: Thiết kế phần cứng máy tính cước điện thoại Giao tiếp được với máy tính qua RS-232. Xác định chính xác thời gian đàm thoại và quy đổi ra giá tiền. Lưu trữ các giá trị của cuộc gọi và cĩ thể in hĩa đơn cho khách hàng. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI: Với những yêu cầu đã trình bày ở trên, ta cĩ thể đưa ra các phương pháp thực thi đề tài như sau: Phương pháp sử dụng kỹ thuật số. Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi xử lý. Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi điều khiển. Với kỹ thuật số, để cĩ thể đáp ứng nhu cầu trên thì khĩ cĩ thể vì khả năng mở rộng bộ nhớ bị giới hạn và gây khĩ khăn trong việc thiết kế. Cịn kỹ thuật vi xử lý cĩ thể khắc phục được những yếu điểm của kỹ thuật số là bộ nhớ được mở rộng nhưng phần thi cơng phần cứng cịn khĩ, đĩ là trở ngại lớn trong phần thiết kế và thi cơng. Cịn kỹ thuật vi điều khiển là một kỹ thuật tương đối mới, với bộ nhớ mở rộng và phần mềm linh hoạt nên dễ thiết kế phần cứng và phần mềm. Vì vậy em chọn phương pháp “Sử dụng vi điều khiển” để thực thi đề tài trên đối với phần cứng và phần mềm. Bởi vì một lý do đơn giản là kỹ thuật vi điều khiển cĩ thể khắc phục được những nhược điểm mà các phương pháp khác khơng thực hiện được hoặc rất khĩ khăn. Hơn nữa chip vi điều khiển được dùng rất phổ biến và giá cả cũng rất hợp lý. Cĩ rất nhiều họ vi điều khiển, ở đây chọn họ 8031 mà cụ thể là chip AT89C51 của hãng Atmel cùng với các IC chuyên dùng, nhằm để đáp ứng các yêu cầu của đề tài đặt ra. Vi điều khiển AT89C51 được chọn vì cĩ những lợi điểm sau: Vi điều khiển AT89C51 trên thị trường được sử dụng phổ biến và giá thành hợp lý. Các bus địa chỉ và các bus dữ liệu rộng và khả năng chuyển đổi cho nhau linh hoạt bởi phần mềm. Cĩ bộ nhớ nội thuận tiện cho việc thiết kế và lập trình. Đơn giản ở phần cứng cho máy tính cước là khơng cần thêm mạch nhận biết quay số Pulse. Mà dùng trực tiếp mạch nhấc máy đảo cực để nhận biết quay số này. Như vậy phần cứng của máy sẽ bớt cồng kềnh, giảm giá thành máy. PHẦN II: HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI VÀ NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI Cấu trúc mạng: Mạng chuyển mạch cơng cộng (PSTN): Trong kiểu mạng này, chỉ cĩ đường kết nối của thuê bao là riêng của thuê bao đĩ, cịn hệ thống mạng bao gồm các thành phần sau: Một nhĩm các kênh truyền được tiêu chuẩn hĩa, cĩ cùng một nơi xuất phát và đích, cùng một chất lượng thơng tin. Các nhĩm kênh này được gộp thành các “truck”. Các thơng tin chuyển mạch, cĩ khả năng gắn một đường truyền cho một thơng tin nào đĩ, tùy theo nhu cầu của người sử dụng, tùy theo đích đến, nhưng khơng phụ thuộc vào nguồn phát lệnh kết nối. Trung tâm chuyển Mơi trường chuyển Các bộ phận điều khiển và quản lý mà các dịch vụ cĩ thể phục vụ cho bất kỳ người nào sử dụng. Mạng chuyển mạch cơng cộng Người sử dụng Người sử dụng Các dạng của mạng chuyển mạch: Việc thiết lập kết nối giữa nhiều điểm nút trong một mạng cĩ thể được thực hiện bởi nhiều mơ hình khác nhau. Việc lựa chọn sử dụng các mơ hình mạng phụ thuộc vào đặc trưng kinh tế của hệ thống và các yếu tố kỹ thuật sau: Chất lượng truyền thơng: Sử dụng tối đa độ rộng băng thơng của kết nối hoặc tốc độ bit tối đa của kênh truyền; chiều dài đường truyền và chất lượng giao tiếp trên khoảng cách truyền xa. Chất lượng chuyển mạch: Số lượng và kiểu loại của trung tâm chuyển mạch; độ phức tạp của việc báo hiệu lộ trình; giải quyết các nhu cầu kết nối đồng thời; kích thước của các nhĩm kênh. Độ tin cậy: Khả năng hư hỏng của tồn hệ thống và các nhĩm kênh; giám sát bảo trì, khả năng dùng độ dư của hệ thống để tăng độ tin cậy. Mạng dạng lưới (Mesh network): Các nút của mạng được kết nối thành từng cặp bởi các nhĩm kênh nối trực tiếp. Nếu n là số nút của mạng thì số nhĩm kênh N cần dùng để tạo mạng dạng lưới là: N=n(n-1) Số nhĩm kênh N tăng theo tỉ lệ với n2, điều này làm cho số nhĩm kênh N rất lớn. Mặt khác, việc kết nối trực tiếp giữa các nút khơng đạt hiệu suất cao khi lưu lượng thơng tin thấp. Tuy nhiên, trên mỗi kết nối trực tiếp ta cĩ thể tối ưu hĩa chất lượng kênh truyền tùy vào lượng thơng tin và khoảng cách giữa các nút. Mạng dạng lưới hữu hiệu trong các trường hợp sau: Khi lượng thơng tin giữa các nút trong nội bộ mạng lớn. Khi điều kiện chất lượng thơng tin đặt trên hàng đầu. Mạng hình sao (Start network): Mạng hình sao được sử dụng trong các hệ thống sau: Mạng nội hạt (domestical network) kết nối các thuê bao cĩ lượng thơng tin thấp đến trạm đầu cuối trước khi chuyển đến mang chuyển mạch cơng cộng. Mạng vùng (rural network) nối nhiều trạm đầu cuối vào trạm trung tâm để sau đĩ tiếp tục kết nối đến các mạng liên tỉnh (interurban network). Độ tin cậy của mạng hình sao thấp, dễ bị mất liên lạc khi cĩ hư hỏng trên đường truyền hoặc tại các trạm trung chuyển mà khơng cĩ đường kết nối khác thay thế. Mạng tuyến tính (Linear network): Mạng tuyến tính cho phép sử dụng chung băng thơng B (truyền tương tự) hoặc tốc độ bit D (truyền số) của mơi trường truyền thơng nhiều người sử dụng hệ thống, mỗi người chỉ được sử dụng một phần băng thơng (hoặc tốc độ bit) của hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định. Mạng vịng (Ring network): Mạng vịng khép kín cĩ đủ các đặc tính của mạng tuyến tính, thêm nữa chỉ cần một mơi trường duy nhất cho cả hai chiều thơng tin, đường đi và về thực hiện trên một vịng đầy đủ của mạng. Mạng vịng cho phép phân cấp hĩa các lệnh điều khiển và chuyển mạch. Thơng tin truyền trên mạng vịng được tổ chức thành từng khối cĩ ghi rõ địa chỉ của nơi nhận. Tại mỗi trạm thơng tin được lấy mẫu, kiểm tra địa chỉ, nếu đúng địa chỉ của trạm thơng tin sẽ được nhận. Mạng vịng tuy hữu hiệu trong thơng tin đi về, nhưng rất khĩ kiểm sốt hoạt động của mạng, về quá trình thâm nhập mạng và đảm bảo độ tin cậy. Do đặc tính mềm dẻo khi gán địa chỉ lưu lượng thơng tin của mạng cho người sử dụng nên mạng vịng được dùng rộng rãi trong các mạng nội hạt, nơi mà lưu lượng thơng tin và tốc độ biến thiên rất nhiều và bất thường. MẠNG ĐIỆN THOẠI: Tổng quát: Mạng điện thoại cổ điển là một mơ hình của mạng cơng cộng, trong đĩ các thuê bao cĩ các đường liên kết riêng đến mạng. Chúng tập hợp thành một mạng cục bộ (local network). Mạng điện thoại thường cĩ cấu tạo dạng phả hệ. Tức là, mạng cĩ dạng hình sao khi càng đến gần các trạm đầu cuối hoặc thuê bao. Ngược lại, mạng cĩ dạng lưới ở phía đỉnh của hệ thống. Kết nối này tùy theo địa hình, địa lý và điều kiện kinh tế, mật độ thơng tin quốc gia, khu vực. Phân cấp và chức năng trong mạng điện thoại: Trạm nội bộ: Trong trường hợp một thuê bao nào đĩ(thuộc văn phịng, một cơng ty v.v.. ) muốn lắp đặt thêm nhiều thuê bao nội bộ và cĩ thể nối đến mạng ngồi, một “Mạng Chuyển Mạch Nội Hạt” (PABX: Private Automatic Branch Exchange) được sử dụng làm trung gian kết nối. Số thuê bao cho một PABX từ hai cho đến hàng ngàn thuê bao con khi PABX được mở rộng thêm. Mạng nội hạt (Local network): Mạng nội bộ được hình thành chủ yếu bởi mạng cable đồng trục hoặc dây đối xứng, phạm vi hoạt động tùy thuộc vào mật độ người sử dụng trong mạng, kích thước của mạng và hình dạng địa lý của vùng nội hạt. Tuy nhiên, chiều dài lớn nhất khơng quá 10 km. Mạng nội bộ khơng dùng khuyếch đại đường truyền. Mạng dùng “hai dây” cĩ chiều dài tối đa phụ thuộc vào các yếu tố sau: Điện trở một chiều của đường dây, làm tiêu thụ nguồn năng lượng một chiều (48 V đối với mạng điện thoại) cung cấp từ xa cho thuê bao từ trung tâm chuyển mạch. Độ suy hao đường dây tại 800Hz phải đảm bảo các tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên, trong thực tế lưu lượng thơng tin ít, mạng nội hạt cĩ sự lãng phí về cơng suất sử dụng. Do đĩ, để nâng cao chỉ tiêu về kinh tế, người ta phải nâng cao hiệu suất sử dụng đường dây nội hạt, đổi lại phải chấp nhận sự giảm chất lượng chuyển mạch. Nâng cao hiệu suất sử dụng bằng các phương pháp sau: Dùng đường dây chung: dùng đường dây cho hai thuê bao, ứng với mỗi cuộc điện đàm đường dây được kết nối đến một trong hai thuê bao đĩ. Ghép kênh: ghép hai hay nhiều kênh trên một đường truyền vật lý, cách thức ghép là cố định cho mỗi thuê bao. Phương pháp ghép kênh khơng ảnh hưởng đến chất lượng chuyển mạch. Tập trung hĩa thơng tin: dùng bộ tập trung đặt gần các thuê bao, cho phép gán Z kênh vào N thuê bao (N>Z), chỉ khi nào các thuê bao nào trong N thuê bao cần sử dụng kênh. Bộ tập trung này thực tế là một bộ chuyển mạch địa phương nối đến các thuê bao. Ngồi ra, Z kênh ra sau bộ tập trung cĩ thể đưa đến bộ ghép kênh một lần nữa để truyền trên một mơi trường vật lý. Mạng cơng cộng quốc gia: Mạng cơng cộng quốc gia được cấu thành từ các phương tiện truyền thơng sau: Đường song hành đối xứng sử dụng cho các khoảng cách ngắn hoặc trung bình. Tín hiệu trên dây là tín hiệu dải nền, hoặc ghép kênh theo tần số (FDM) hoặc theo thời gian (TDM). Đường cáp đồng trục, dùng cho hệ thống truyền hình tương tự dùng sĩng mang cĩ băng thơng trung bình hoặc lớn hơn; hoặc dùng cho hệ thống truyền số cĩ tốc độ 8 Mbit/s, 34 Mbit/s hay 140 Mbit/s. Sĩng vi ba, dùng khi điều kiện địa hình cho phép hoặc nơi khơng thể dùng đường truyền hữu tuyến. Sợi quang, đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi vì những đặc điểm vượt trội các chất liệu dây dẫn khác về tốc độ bit, băng thơng v. v. . Mạng quốc tế: Mạng quốc tế cũng sử dụng các mơi trường truyền giống như mạng quốc gia nhưng với cự ly xa hơn. Con đường kết nối thay đổi từng thời điểm, nếu cĩ đường kết nối trực tiếp đang rỗi sẽ được ưu tiên sử dụng, nếu khơng các bộ chuyển mạch chung chuyển ở phả hệ cao hơn sẽ chuyển đường kết nối đi vịng theo hướng khác. Với mạng quốc tế ba mơi trường truyền thường sử dụng: Kết nối vi ba sĩng ngắn (sĩng 10m ) để truyền thoại hoặc truyền hình. Chất lượng bị giới hạn của loại sĩng này khiến chúng chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt. Cáp đồng trục xuyên đại dương, với khả năng truyền thơng lớn. Ngày nay, cáp quang dần chiếm vai trị cáp xuyên đại dương. Kết nối vệ tinh, cho phép số lượng các cuộc liên lạc lớn với chất lượng cao. Các chức năng của hệ thống tổng đài: Mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nĩ được phát minh ra, các chức năng cơ bản của nĩ như xác định các cuộc gọi thuê bao, kết nối với thuê bao bị gọi và sau đĩ tiến hành phục hồi lại khi các cuộc gọi đã hồn thành hầu như vẫn khơng thay đổi. Hệ thống tổng đài dùng nhân cơng tiến hành các quá trình này bằng tay, trong khi hệ tổng đài tự động tiến hành những cơng việc này bằng các thiết bị điện. Trong trường hợp đầu, khi một thuê bao được gởi đi một tín hiệu thoại tới tổng đài, nhân viên cắm nút trả lời đường dây bị gọi vào ổ cắm của dây chủ gọi để thiết lập cuộc gọi với phía bên kia. Khi cuộc gọi đã hồn thành, người vận hành rút dây nối ra và đưa nĩ về trạng thái ban đầu. Hệ tổng đài nhân cơng được phân loại thành loại điện từ và hệ dùng ắc quy chung. Các tín hiệu gọi và tín hiệu hồn thành cuộc gọi được đơn giản chuyển đến người thao tác viên thơng qua các đèn. Đối với hệ tổng đài tự động, các cuộc gọi được phát ra và hồn thành thơng qua các bước sau: Nhận dạng thuê bao gọi: xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đĩ được nối với mạch điều khiển. Tiếp nhận số được quay: khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đĩ chuyển số điện thoại của thuê bao bị gọi. Hệ tổng đài thực hiện các chức năng này. Kết nối cuộc gọi: khi các số quay được ghi lại, thuê bao bị gọi đã được xác định, hệ tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau đĩ chọn một đường rỗi trong số đĩ. Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì một đường gọi nội hạt được sử dụng. Chuyển thơng tin điều khiển: khi được nối đến tổng đài của thuê bao bị gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thơng tin cần thiết như số thuê bao bị gọi. Kết nối trung chuyển: trong trường hợp tổng đài được nối đến là tổng đài trung chuyển, nhân viên điện thoại nối dây đến trạm cuối và sau đĩ thơng tin như số thuê bao bị gọi được truyền đi. Kết nối tại trạm cuối: khi trạm cuối được xem là trạm nội hạt dựa trên số thuê bao bị gọi truyền đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi được tiến hành. Nếu máy khơng ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường trung kế được chọn để kết nối các cuộc gọi. Truyền tín hiệu chuơng: để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuơng được truyền và chờ cho đến khi cĩ trả lời từ thuê bao bị gọi. Khi trả lời, tín hiệu chuơng bị ngắt và trạng thái được chuyển thành trạng thái máy bận. Tính cước: tổng đài chủ gọi xác định câu trả lời của thuê bao bị gọi và nếu cần thiết bắt đầu tính tốn giá trị cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi. Truyền tín hiệu báo bận: khi tất cả các đường trung kế đều đã bị chiếm theo các bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao chủ gọi. Hồi phục hệ thống: trang thái này được xác định khi cuộc gọi kết thúc. Sau đĩ tất cả các đường nối đều được giải phĩng. Trên đây đã trình bày các bước cơ bản mà hệ thống tổng đài thực hiện, để tiến hành xử lý các cuộc gọi. Trong hệ thống tổng đài điện tử, nhiều đặc tính dịch vụ mới được thêm vào cùng với các chức năng trên. Các điểm cơ bản sau đây phải được xem xét khi thiết kế các chức năng của hệ thống: Tiêu chuẩn truyền dẫn: mục đích đầu tiên cho việc đấu nối điện thoại là truyền tiếng nĩi và theo sau đĩ là một chỉ tiêu của việc truyền dẫn để đáp ứng chất lượng gọi phải được xác định bằng cách xem xét sự mất mát khi truyền, độ rộng dãi tần số truyền dẫn và tạp âm. Tiêu chuẩn kết nối: điều này liên quan đến vấn đề dịch vụ đấu nối cho các thuê bao. Đĩ là chỉ tiêu về các yêu cầu đối với các thiết bị tổng đài và số các đường truyền dẫn nhằm đảm bảo chất lượng kết nối tốt. Nhằm mục đích này, một mạng tuyến tính linh hoạt cĩ khả năng xử lý đường thơng tin cĩ hiệu quả với tỷ lệ cuộc gọi bị mất ít nhất phải được lập ra. Độ tin cậy: các thao tác điều khiển phải được tiến hành phù hợp, vì các lỗi xuất hiện trong hệ thống với những chức năng điều khiển tập trung cĩ thể gây hậu quả nghiêm trọng trong thao tác hệ thống. Do vậy, hệ thống phải cĩ được chức năng sửa chữa và bảo dưỡng hữu hiệu bao gồm việc chuẩn đốn lỗi, tìm và sửa chữa lỗi. Độ linh hoạt: số lượng các cuộc gọi cĩ thể xử lý thơng qua các hệ thống tổng đài đã tăng lên rất nhiều và nhu cầu nâng cấp các chức năng hiện nay đã tăng lên. Do đĩ, hệ thống phải đủ linh hoạt để mở rộng và sửa đổi được. Tính kinh tế: do các hệ thống tổng đài điện thoại là cơ sở cho việc truyền thơng đại chúng nên chúng phải đạt hiệu quả về chi phí và cĩ khả năng cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng cao. Căn cứ vào các xem xét trên, một số tổng đài tự động đã được triển khai và lắp đặt kể từ khi nĩ được đưa vào lần đầu tiên. Các thơng tin báo hiệu trong điện thoại: Giới thiệu: Trong mạng điện thoại, việc thiết lập và giải tỏa đường kết nối tạm thời là tùy theo các chỉ thị và thơng tin nhận được từ các đường dây thuê bao. Vì vậy, các tín hiệu báo hiệu trong điện thoại cĩ vai trị quan trọng trong hoạt động của tồn bộ mạng lưới cũng như ở trong một số loại hình dịch vụ của mạng: Phân loại các thơng tin báo hiệu: Thơng tin yêu cầu và giải tỏa cuộc gọi: Thơng báo yêu cầu cuộc gọi: khi đĩ thuê bao gọi nhấc máy tổ hợp và tổng đài sẽ kết nối đến thiết bị thích hợp để nhận thơng tin địa chỉ (số bị gọi). Thơng tin giải tỏa: khi cả hai thuê bao nhấc máy tổ hợp (on hook) tổng đài sẽ giải tỏa tất cả các thiết bị làm bận cho cuộc gọi, và xĩa sạch bất kỳ thơng tin nào khác được dùng cho việc thiết lập và kềm giữ cuộc gọi. Thơng tin chọn địa chỉ: Khi tổng đài đã sẵn sàng nhận thơng tin địa chỉ, nĩ sẽ gởi một tín hiệu yêu cầu. Đĩ chính là âm hiệu quay số đến thuê bao. Thơng tin chấm dứt chọn điạ chỉ: Thơng tin này chỉ dẫn tình trạng của đường dây bị gọi hoặc lý do khơng hồn tất cuộc gọi. Thơng tin giám sát: Chỉ rõ tình trạng nhấc/gác tổ hợp của thuê bao gọi và tình trạng on-off hook của thuê bao gọi sau khi đường nối thoại đã được thiết lập: Thuê bao gọi nhấc tổ hợp. Thuê bao bị gọi đã trả lời và việc tính cước bắt đầu. Thuê bao bị gọi gác tổ hợp. Thuê bao bị gọi đã gác tổ hợp kết thúc cuộc gọi và ngắt đường kết nối cuộc gọi sau một thời gian nếu thuê bao gọi khơng gác máy. Báo hiệu trên đường dây thuê bao: Báo hiệu trên đường dây thuê bao gọi: Trong các mạng điện thoại hiện nay, nguồn tại tổng đài cung cấp đến các thuê bao thường là 48 VDC. Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trở kháng đường dây cao, trở kháng đường dây xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là dịng điện tăng cao. Dịng tăng cao này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc gọi mới và sẽ cung cấp đến thuê bao một âm hiệu mời quay số. Tín hiệu địa chỉ: Sau khi nhận tín hiệu mời quay số, thuê bao sẽ gửi các chữ số địa chỉ. Các chữ số địa chỉ cĩ thể được phát đi bằng hai cách quay số, quay số ở chế độ Pulse và quay số ở chế độ Tone. Tín hiệu chấm dứt việc lựa chọn: Sau khi nhận đủ địa chỉ, bộ phận địa chỉ được ngắt ra. Sau đĩ việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu sau: Nếu đường dây gọi rỗi, âm hiệu hồi âm chuơng đến thuê bao gọi và dịng điện rung chuơng đến thuê bao bị gọi. Nếu đường dây bận hoặc khơng thể vào được thì âm hiệu bận sẽ đến thuê bao gọi. Một thơng báo đã được ghi sẵn gửi đến số thuê bao gọi để chỉ dẫn cuộc gọi hiện tại bị thất bại, khác với trường hợp thuê bao bị gọi mắc bận. Tín hiệu trả lời trở về: Ngay khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp, một tín hiệu đảo cực được phát lên thuê bao gọi. Việc này được sử dụng để kích hoạt thiết bị đặc biệt đã được gắn vào thuê bao gọi (như máy tính cước). Tín hiệu giải tỏa: Khi thuê bao gọi giải tỏa cĩ nghĩa là on hook, tổng trở đường dây lên cao. Tổng đài xác nhận tín hiệu này giải tỏa tất cả các thiết bị liên quan đến cuộc gọi và xĩa các thơng tin trong bộ nhớ đang được dùng để kềm giữ cuộc gọi. Thơng thường tín hiệu này cĩ trong khoảng thời gian 500ms. Báo hiệu trên đường dây thuê bao bị gọi: Tín hiệu rung chuơng: Nếu đường dây thuê bao rỗi nhận cuộc gọi đến, tổng đài sẽ gởi dịng điện rung chuơng đến máy bị gọi. Dịng điện này cĩ tần số 20Hz, 25Hz, 50Hz được ngắt quãng thích hợp. Âm hiệu hồi âm chuơng cũng được tổng đài gửi về thuê bao gọi với nhịp ngắt quãng giống như tín hiệu chuơng nhưng với biên độ nhỏ hơn và cĩ tần số 425Hz. Tín hiệu trả lời: Khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp nhận cuộc gọi, tổng trở đường dây xuống thấp, tổng đài phát hiện việc này sẽ cắt dịng điện rung chuơng và âm hiệu hồi âm chuơng bắt đầu giai đoạn đàm thoại. Tín hiệu giải tỏa: Nếu sau giai đoạn đàm thoại, thuê bao bị gọi ngắt tổ hợp trước thuê bao gọi sẽ thay đổi tình trạng tổng trở đường dây. Khi đĩ tổng đài sẽ gởi tín hiệu đường dây lâu dài đến thuê bao gọi và giải tỏa cuộc gọi sau một thời gian. Tín hiệu gọi lại bộ ghi phát: Tín hiệu gọi trong giai đoạn quay số trong khoảng thời gian thoại được gọi là tín hiệu gọi lại bộ ghi phát. Hệ thống âm hiệu của tổng đài: Đường dây điện thoại hiện nay gồm cĩ hai dây, thường gọi là Tip và Ring cĩ màu đỏ và xanh. Chúng ta khơng cần quan tâm đến dây nào mang tên là Tip và Ring vì điều này thật sự khơng quan trọng. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thơng qua hai dây Tip và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nĩ cũng cĩ thể thấp đến 47 VDC hoặc cao hơn 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài. Ngồi ra, để hoạt động giao tiếp được dể dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặt biệt đến điện thoại như tín hiệu chuơng, tín hiệu báo bận v.v.. Sau đây ta sẽ tìm hiểu về các tín hiệu điện thoại và ứng dụng của nĩ. Tín hiệu chuơng (Ringing signal): Dạng sĩng tín hiệu chuơng 1565Hz 3s 4s Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuơng đến để báo cho thuê bao đĩ biết cĩ người gọi. Tín hiệu chuơng là tín hiệu xoay chiều AC thường cĩ tần số 25Hz tuy nhiên nĩ cĩ thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín hiệu chuơng cũng thay đổi từ 40 VRMS đến 130 VRMS, thường là 90 VRMS. Tín hiệu chuơng được gởi đến dưới theo dạng xung thường là 3 giây cĩ và 4 giây khơng (như hình vẽ). Hoặc cĩ thể thay đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài. Tín hiệu mời gọi (Dial signal): 425Hz Dạng sĩng của tín hiệu Dial Tone. Đây là tín hiệu cĩ dạng liên tục. Tín hiệu này cĩ tần số 425Hz±25% và 2 VRMS được phát dùng để báo cho người nhấc máy quay số. Tín hiệu báo bận (Busy signal): 0,5s 0,5s 0,5s Dạng sĩng của tín hiệu báo bận Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong hai tín hiệu: Tín hiệu mời gọi cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi. Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận khơng thể thực hiện cuộc gọi ngay lúc này. Thuê bao phải chờ đến khi nghe được tín hiệu mời gọi. Khi thuê bao bị gọi đã nhấc máy trước thuê bao gọi thì thuê bao gọi cũng nghe được tín hiệu này. Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều cĩ tần số 425Hz±25%. Tín hiệu này cĩ chu kỳ 1s (0,5s cĩ và 0,5s khơng). Tín hiệu hồi tiếp chuơng (RingBack Signal): 3s 4s Dạng sĩng của tín hiệu hồi tiếp chuơng Thật là khĩ chịu khi bạn gọi đến một thuê bao nhưng bạn khơng biết đã gọi được hay chưa. Bạn khơng nghe một âm thanh nào cho đến khi thuê bao đĩ trả lời. Để giải quyết vấn đề này tổng đài sẽ gởi một tín hiệu chuơng hồi tiếp về thuê bao gọi tương ứng với tiếng chuơng ở thuê bao bị gọi. Tín hiệu chuơng hồi tiếp này cĩ tần số 425Hz±25%, 2 VRMS tín hiệu này cũng cĩ cùng nhịp như tín hiệu chuơng mà tổng đài gởi đến thuê bao bị gọi (3s cĩ, 4s khơng), nhưng cĩ biên độ nhỏ hơn rất nhiều (2 VRMS). Gọi sai số: Nếu bạn gọi nhầm một số mà nĩ khơng tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín hiệu xung cĩ chu kỳ 1s và cĩ tần số 200Hz-400Hz. Hoặc đối với các hệ thống điện thoại ngày nay bạn sẽ nhận được thơng báo rằng bạn gọi sai số. Tín hiệu báo gác máy: Khi thuê bao nhấc ống nghe (Telephone receiver) ra khỏi điện thoại quá lâu mà khơng gọi cho ai thì thuê bao sẽ nhận được một tín hiệu chuơng rất lớn (để thuê bao cĩ thể nghe được khi ở xa máy) để cảnh báo. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz + 2450Hz + 2600Hz được phát dạng xung 0,1s cĩ và 0,1s khơng. Tín hiệu đảo cực: Tín hiệu đảo cực là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài. Khi hai thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đĩ hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi. Ở các trạm cơng cộng cĩ trang bị máy tính cước thì khi đĩ cơ quan bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước. BẢNG TĨM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI Các loại âm hiệu Vùng hoạt động (Hz) Chuẩn (Hz) Dạng tín hiệu Đơn vị Tín hiệu chuơng 16 60 25 Xung 3s on 4s off Hz Tín hiệu mời gọi 425Hz±25% Liên tục Hz Tín hiệu hồi tiếp chuơng 425Hz±25% Xung 3s on 4s off Hz Tín hiệu báo bận 425Hz±25% Xung 0,5s on 0,5s off Hz Tín hiệu báo gác máy 1400+2060+ 2450+2600 Xung 0,1s on 0,1s off Hz Tín hiệu sai số 200400 Liên tục Hz Tần số tín hiệu trong hệ thống tổng đài. Tín hiệu điện thoại: Khi ta nĩi vào ống nĩi, ống nĩi đã biến đổi sĩng âm thanh thành dao động điện, tức là thành tín hiệu điện thoại. Một trong những yêu cầu quan trọng của điện thoại là độ nghe rõ và độ hiểu. Hai chỉ tiêu này liên quan chặt chẽ đến đặc tính của tín hiệu điện thoại là mức động, dải động và băng tần điện thoại. Mức động: Ta biết rằng thính giác cĩ quán tính, tai khơng phản ứng với quá trình tức thời của âm thanh mà chỉ cảm thụ sau một khoảng thời gian nhất định để tích lũy các yếu tố của âm. Vậy tại thời điểm đang xét, cảm thụ thính giác khơng chỉ được xác định bởi cơng suất tín hiệu tại thời điểm đĩ mà cịn bởi các giá trị vừa mới qua khơng lâu của năng lượng tín hiệu. Vậy mức động của tín hiệu điện thoại là cảm thụ thính giác cĩ được nhờ tính bình quân trong khoảng thời gian xác định các giá trị tức thời đã làm bằng tín hiệu đĩ. Dải động: Dải động của tín hiệu là khoảng cách giá trị của mức động nằm giữa mức động cực tiểu và cực đại. Ý nghĩa: Người ta cĩ thể biến đổi dải động bằng phương pháp nén/dãn dải động để tăng tỷ số tín hiệu/tạ._.p âm (S/N) đảm bảo tiêu chuẩn. Độ rõ và độ hiểu: Độ rõ là tỷ số giữa số phần tử tiếng nĩi nhận đúng ở đầu thu trên tổng số phần tử tiếng nĩi truyền đạt ở đầu phát. Ví dụ: Ta nĩi vào điện thoại 50 từ mà bên đối phương chỉ nghe 45 từ thì độ rõ là: 45/50 x 100% =90%. Độ hiểu lại tùy thuộc vào chủ quan của từng người. Thơng thường độ rõ đạt 85% thì độ hiểu rất tốt, nếu độ rõ giảm dưới 70% thì độ hiểu rất kém. Độ trung thực truyền tín hiệu thoại: là tỷ số giữa các giọng nĩi mà người nghe nhận biết đúng trên tổng số các giọng nĩi được truyền đạt. Băng tần điện thoại: Qua quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng năng lượng tiếng nĩi của con người tập trung nhiều nhất trong khoảng tần số 500-2000 Hz và người ta hồn tồn nghe rõ, cịn trong khoảng tần số khác năng lượng khơng đáng kể. Song băng tần càng mở rộng thì tiếng nĩi càng trung thực, chất lượng âm thanh càng cao. Đối với điện thoại yêu cầu chủ yếu là nghe rõ, cịn mức độ trung thực của tiếng nĩi thì yêu cầu chất lượng của các linh kiện, thiết bị như ống nĩi, ống nghe, biến áp … phải cao hơn. Đặc biệt với thơng tin nhiều kênh, nếu truyền cả băng tần tiếng nĩi thì sẽ ghép được ít kênh, và thiết bị đầu cuối, các trạm lặp phải cĩ yêu cầu kỹ thuật cao hơn. Cho nên băng tần truyền dẫn của điện thoại hiện nay được chọn từ 300 đến 3400 Hz, được gọi là băng tần truyền dẫn hiệu dụng của điện thoại. CHƯƠNG II: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI NGUYÊN LÝ THƠNG TIN ĐIỆN THOẠI: Thơng tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nĩi từ nơi này đến nơi khác, bằng dịng điện qua điện thoại. Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của mạng thơng tin điện thoại. Quá trình thơng tin đĩ được minh họa như sau: SƠ ĐỒ: Mạch điện thoại đơn giản gồm: Ống nĩi. Ống nghe. Nguồn điện. Đường dây. Hình 2.1. Nguyên lý thơng tin điện thoại. Sĩng siêu âm Ống nghe Ống nĩi Sĩng âm thanh Nguồn Đường dây NGUYÊN LÝ: Khi ta nĩi trước ống nĩi của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nĩi sẽ tác động vào màng rung của ống nĩi làm cho ống nĩi thay đổi, xuất hiện dịng điện biến đổi tương ứng trong mạch. Dịng điện biến đổi này được truyền qua đường dây tới ống nghe của máy đối phương, làm cho màng rung của ống nghe dao động, lớp khơng khí trước màng rung của ống nghe dao động theo, phát ra âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự. NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI: Khi thu phát tín hiệu chuơng thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời đường điện, trên đường chỉ cĩ dịng tín hiệu chuơng. Khi đàm thoại, bộ phận phát và tiếp nhận tín hiệu chuơng phải tách ra khỏi đường điện, trên đường dây chỉ cĩ dịng điện điện thoại. Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được tín hiệu chuơng từ tổng đài đưa tới. Trạng thái nghỉ, máy thường trực đĩn nhận tín hiệu chuơng của tổng đài. Ngồi ra máy cần phải được chế tạo gọn, nhẹ, đơn giản, bền, đẹp, tiện lợi cho mọi người sử dụng. NHỮNG CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI: Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng điện thoại biết tổng đài sẵn sàng tiếp nhận hoặc chưa tiếp nhận cuộc gọi đĩ bằng các âm hiệu: Tone mời quay số, tone báo bận. Phát mã số của thuê bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi ấn phím số … trên máy điện thoại. Thơng báo cho người sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn biến việc kết nối mạch bằng các âm hiệu hồi âm chuơng, âm báo bận. Báo hiệu bằng chuơng kêu, tín hiệu nhạc, tiếng ve kêu … cho thuê bao bị gọi biết là cĩ người đang gọi mình. Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát sang máy đối phương và chuyển tín hiệu điện từ máy đối phương tới thành âm thanh. Báo hiệu cuộc gọi kết thúc. Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiếng keng, tiếng clíc khi phát xung số. Tự động điều chỉnh âm lượng và phối hợp trở kháng với đường dây. | Một số các chức năng khác: Cĩ hệ thống vi xử lý, hệ thống ghi âm, màn hình và các hệ thống hỗ trợ truyền dẫn làm cho máy cĩ rất nhiều tiện lợi như: Chuyển tín hiệu tính cước tới tổng đài. Gọi rút ngắn địa chỉ. Nhớ số thuê bao đặc biệt. Gọi lại … PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN THOẠI: Chức năng: Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối (terminal – equiment), cĩ chức năng: Chuyển đổi qua lại giữa tiếng nĩi và dịng điện truyền trên dây dẫn. Gởi các số quay đến tổng đài xử lý. Nhận các tín hiệu từ đối phương gởi đến (chuơng kêu). Quay lại số máy gọi sau cùng (redial). Ghi âm cuộc đàm thoại đang diễn ra. Cài đặt bức điện thơng báo đến người gọi. (trong trường hợp vắng nhà). Lưu trữ số điện thoại người gọi vào bộ nhớ. Kềm giữ cuộc đàm thoại và phát tín hiệu chờ (tín hiệu nhạc). Phân loại: Máy điện thoại cĩ thể phân làm 2 loại chính như sau: Máy điện thoại cơ điện: Là loại máy dùng đĩa quay số, với loại máy này chức năng cung cấp dịch vụ bị giới hạn. Nĩ cĩ khả năng đàm thoại, quay số, nhận chuơng mà khơng cĩ các chức năng kể trên. Máy điện thoại điện tử: Là loại máy dùng nút ấn để quay số. Loại máy này cung cấp được nhiều chức năng phục vụ hơn, được dùng rộng rãi hiện nay và cĩ rất nhiều chủng loại: Máy điện thoại ấn phím thơng thường (standar – tel) Cĩ chức năng sau: Đàm thoại (Nĩi và nghe) Quay số dùng chế độ + T: Tone + P: Pulse Rung chuơng điện tử Gọi lại số sau cùng (Redial) Đàm thoại khơng dùng tổ hợp Kềm giữ và phát nhạc Lưu trữ số điện thoại vào bộ nhớ. Điền chỉnh âm lượng nghe Điều chỉnh âm lượng chuơng. Lấy lại âm hiệu mời quay số mà khơng cần gác tổ hợp (chức năng của nút Flash) Trong loại máy này cũng tùy từng kiểu mà cĩ thể bớt đi một vài chức năng đã liệt kê. Máy điện thoại ấn phím cĩ màn hình Ngồi các chức năng máy điện thoại thơng thường, loại máy này cĩ thêm các chức năng như sau: Hiển thị thời gian như một đồng hồ trên màn hình tinh thể lỏng. Hiển thị số thuê bao gọi khi tiến hành quay số. Hiển thị khoảng thời gian của cuộc đàm thoại. Hiển thị trạng thái máy trong quá trình sử dụng. Hiện thị số thuê bao gọi. Máy điện thoại ấn phím cĩ phần ghi âm (Cassette – tel) Ngồi chức năng của máy điện thoại thơng thường, loại này cĩ thêm các chức năng như sau: Cài đặt vào máy bức điện báo tin vắng nhà và trả lời tự động khi cĩ máy khác gọi đến. Tự động ghi nhận các thơng tin của đối phương gởi đến, sau khi đã trả lời bức điện báo tin vắng nhà. Điều khiển thay đổi bức điện cài đặt, nghe các bức điện của đối phương ở xa hoặc ở gần. Máy điện thoại ấn phím khơng dây Ngồi chức năng như máy thơng thường, loại máy này cĩ thêm chức năng như sau: Thiết lập cuộc gọi nội bộ giữa máy chính (Base Unit) và máy cầm tay (Portable Unit). Thiết lập cuộc gọi đường dây từ máy cầm tay hoặc từ máy chính. Nhận cuộc gọi từ bên ngồi trên máy chính hay máy cầm tay. Cự ly liên lạc từ máy cầm tay đến máy chính tùy thuộc vào nhà sản xuất và mơi trường liên lạc. Máy điện thoại truyền hình Ngồi chức năng thơng thường của một máy điện thoại ấn phím, loại máy này cịn cho phép thấy hình của đối phương đang đàm thoại với ta trên màn hình tinh thể lỏng. Hệ thống cĩ ống thu hình đặt phía trước máy. Màn hình cĩ kích cỡ 3 inch. CHƯƠNG III: MÁY ĐIỆN THOẠI ẤN PHÍM CÁC KHỐI VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI: Sơ đồ khối: Dây thuê bao Sai động ống nĩi micro Mạch thu phát tín hiệu Diệt tiếng “keng”, “click” Điều chỉnh âm lượng Chuyển mạch nhấc đặt Bảo vệ đảo cực Chuơng Bảo vệ quá áp Mạch cân bằng Tai nghe hay loa Loa Mạch bảo vệ quá áp: Chống điện áp cao do đường dây điện thoại bị chạm vào mạng điện lực hoặc bị sấm sét ảnh hưởng làm hỏng máy. Mạch tín hiệu chuơng: Thu tín hiệu chuơng do tổng đài gọi đến cĩ tần số 25± 3 Hz, điện áp 90± 15V phát 2 giây ngắt quãng 4 giây được nắn thành dịng một chiều, lọc phẳng và cấp điện cho mạch dao động tần số chuơng âm tần, khuyếch đại rồi đưa ra loa hoặc đĩa phát âm báo hiệu cho thuê bao biết cĩ cuộc gọi tới. Mạch chuơng cĩ tính chọn lọc tần số và cĩ tính phi tuyến sao cho nĩ chỉ làm việc với dịng chuơng mà khơng liên quan đến dịng một chiều, dịng đàm thoại, tín hiệu chọn số để tránh động tác nhầm. Mạch bảo vệ đảo cực: Để cấp điện áp một chiều từ tổng đài đưa đến các khối của máy luơn luơn cĩ cực tính cố định, chống ngược nguồn làm hỏng IC trong máy điện thoại. Mạch thường dùng cầu diode. Chuyển mạch nhấc đặt được điều khiển bằng nút gạt tổ hợp: Ở trạng thái nghỉ, tổ hợp đặt trên máy điện thoại, mạch thu chuơng được đấu trên đường dây thuê bao để thường trực chờ đĩn dịng chuơng từ tổng đài gọi tới, cịn các mạch khác (ấn phím, chọn số, đàm thoại …) bị ngắt ra khỏi đường dây. Ở trạng thái làm việc, tổ hợp được nhấc lên, mạch thu chuơng bị ngắt, các mạch khác đấu vào đường dây thuê bao (chọn số và đàm thoại …). Chuyển mạch nhấc đặt cĩ thể bằng cơ khí, từ, quang, … tùy theo loại máy. Mạch thu phát tín hiệu: Gọi bằng đĩa quay số hay bằng bàn phím để phát tín hiệu chọn số của thuê bao bị gọi tới tổng đài ở dạng xung thập phân (pulse) hay Tone (tín hiệu song âm đa tần DTMF_Dual Tone Multi Frequency). Mạch diệt tiếng keng, click: Khi gọi số, do ảnh hưởng của tín hiệu xung chọn số vào mạch thu chuơng làm cho chuơng kêu leng keng. Vì vậy cần phải diệt tiếng động này bằng cách ngắt mạch thu chuơng khi phát tín hiệu chọn số. Khi phát tín hiệu chọn số cịn xuất hiện các xung số cảm ứng vào ống nghe làm nĩ kêu lọc cọc, đĩ là tiếng click do vậy khi chọn số cần ngắt mạch đàm thoại. Mạch điều chỉnh âm lượng: Do độ dài của đường dây thuê bao biến đổi nên suy hao của nĩ cũng biến đổi, nếu đường dây thuê bao càng dài thì suy hao tín hiệu thoại càng lớn dẫn đến độ nghe rõ càng giảm. Hoặc đường dây quá ngắn, tín hiệu thoại quá mạnh cĩ thể gây tự kích. Vì vậy, để khắc phục hiện tượng đĩ, trong các máy điện thoại người ta thiết kế các bộ khuyếch đại nĩi, nghe cĩ bộ phận AGC (Auto Gain Control – tự động điều chỉnh độ lợi) để điều chỉnh hệ số khuyếch đại phù hợp. Nếu máy ở xa tổng đài, điện trở vịng đường dây lớn thì hệ số khuyếch đại nghe, nĩi phải lớn, cịn máy ở gần tổng đài thì hệ số khuyếch đại nghe, nĩi phải giảm bớt. Mạch đàm thoại: Gồm ống nĩi, nghe, mạch khuyếch đại nĩi, nghe, dùng cho việc đàm thoại giữa hai thuê bao. Cầu sai động: Phân mạch nĩi nghe, kết hợp với mạch cân bằng trở kháng đường dây để khử trắc âm. KỸ THUẬT GỞI SỐ BẰNG XUNG LƯỠNG ÂM ĐA TẦN (Dual Tone Multi Frequency – DTMF): Hệ thống DTMF: Hệ thống DMF đang phát triển và đã trở thành phổ biến trong hệ thống điện thoại ngày nay. Hệ thống này cịn gọi là hệ thống Touch-Tone, hệ thống được hình thành vào năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi. Hệ thống DTMF giờ đây trở thành chuẩn thay thế cho hệ thống xung kiểu cũ. DTMF (Dual Tone Multi frequancy) là tổng hợp của hai âm thanh. Nhưng điểm đặc biệt của hai âm này là khơng cùng âm nghĩa là: tần số của hai âm thanh này khơng cĩ cùng ước số chung với âm thanh kia. Ví dụ như 750 và 500 thì cĩ cùng ước số chung là 250 (750 = 250 x3, 500 = 250x2) vì vậy 750 và 500 là hai thanh cùng âm khơng thể kết hợp thành tín hiệu DTMF. * 0 # 9 1 2 8 4 5 6 7 3 A B C D 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz 770Hz 852Hz 941Hz Hình 2.2 : Bàn phím chuẩn 16 phím DTMF Lợi điểm của việc sử dụng tín hiệu DTMF trong điện thoại là chống được nhiễu tín hiệu do đĩ tổng đài cĩ thể biết chính xác được phím nào đã được nhấn. Ngồi ra nĩ cịn giúp cho người ta sử dụng điện thoại thuận tiện hơn. Ngày nay hầu hết các hệ thống điện thoại đều sử dụng tín hiệu DTMF. Bàn phím chuẩn của loại điện thoại này cĩ dạng ma trận chữ nhật gồm cĩ 3 cột và 4 hàng tạo nên tổng cộng là 12 phím nhấn: 10 phím cho chữ số (0-9), hai phím đặc biệt là “*” và “#”. Mỗi một hàng trên bàn phím được gán cho một tần số tone thấp, mỗi cột được gán cho tần số hợp bởi hai tần số tương ứng với hàng và cột mà phím đĩ đang đứng. Những tần số này đã được lựa chọn rất cẩn thận. Ngày nay để tăng khả năng sử dụng điện thoại người ta phát triển thêm một cột nữa cho bàn phím điện thoại chuẩn tạo nên bàn phím ma trận 4x4. Tiếp nhận âm hiệu DTMF: Tần số DTMF được chọn kỹ ở tổng đài khơng lẫn với những âm hiệu khác cĩ thể xuất hiện trên đường dây thuê bao. Bộ thu cĩ những mạch lọc rất tốt chỉ để tiếp nhận các tần số DTMF và cĩ những mạch đo thời gian để đảo bảo âm hiệu xuất hiện trong thời gian ít nhất 50ms trước khi nhận lại âm hiệu DTMF. Sau khi được nối thơng đến người gọi, bộ thu đã được tách ra khỏi đường dây và thuê bao cĩ thể dùng bằng nút ấn để chỉnh tín hiệu DTMF đến người bị gọi như là mạch truyền đưa số liệu tốc độ thấp. So sánh thời gian giữ số: Gởi số bằng lưỡng âm tần DTMF nhanh hơn cách quay số rất nhiều về mặt nguyên tắc cũng như trên thực tế. Với DTMF thời gian nhận được mỗi chữ là 50ms và thời gian nghĩ giữa hai số là 50ms, tổng cộng là 100ms cho mỗi số. Giả sử gửi đi 10 số: Với DTMF mất 100 ms x 10 = 1s. Với đĩa quay số : 5x10x100ms + 9x700ms = 11,3 s. Ngồi ưu điểm sử dụng dể dàng, nhẹ, DTMF giảm thời gian chiếm dụng bộ thu số rất nhiều, do đĩ giảm dung lượng bộ thu số dẫn tới giảm giá thành tổng đài. Yêu cầu đối với bộ phát âm hiệu DTMF: Để kết nối tốt đối với đường dây cần: Điện áp nguồn nuơi một chiều (DC) và mạch vịng phải giữ ở mức ổn định dù máy ở xa hay ở gần tổng đài. Âm hiệu phải cĩ mức điện ổn định. Bộ phát âm hiệu DTMF phải hịa hợp tổng trở tốt đối với đường dây. Vấn đề nguồn nuơi đặt ra cho hai trường hợp đặc biệt: đường dây xa và đường dây gần. Đường dây xa làm giảm dịng và điện áp đến máy để nuơi bộ tạo dao động, do đĩ máy này cần hoạt động ở điện áp thấp đến 3V. Đối với đường dây gần, máy phải cĩ khả năng nuốt bớt điện áp và dịng nếu tổng đài khơng cĩ trang bị khả năng này (khả năng phát hiện thuê bao ở gần và cung cấp dịng điện, điện áp vừa đủ cho thuê bao hoạt động). CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG THỨC NHẬN BIẾT VÀ TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI PHƯƠNG THỨC QUAY SỐ: Hiện nay cĩ dịch vụ viễn thơng (cụ thể là điện thoại) ngày càng phát triển, các nhà cung cấp liên tục tung ra thị trường nhiều dịch vụ mới, mỗi dịch vụ tương ứng với phương thức quay số với từng dịch vụ mà người sử dụng cần phải biết. Sau đây là các phương thức quay số trực tiếp ứng với từng dịch vụ hiện cĩ trên thị trường Việt Nam chúng ta hiện nay: Khi nhấc máy và nghe âm hiệu mời quay số (Dial Tone), ta thực hiện như sau: Quay số trong tỉnh, nội hạt: Ví dụ: muốn gọi đến số máy 9902726 ở Thành phố Hồ Chí Minh ta nhấn gọi trực tiếp số đĩ. Quay số liên tỉnh: Cách quay số: 0 + AC + SN 0: là mã gọi đi tỉnh AC (Area Code): Mã tỉnh cần gọi (mã vùng). SN: số thuê bao Quay số đi quốc tế: 00 + CC + AC + SN 00: là mã gọi quốc tế. CC (Country Code): mã quốc gia cần gọi. Quay số thơng qua dịch vụ VoiP: Các dịch vụ này được cung cấp bởi cơng ty dịch vụ viễn thơng quân đội (Viettel), cách thức quay số giống như quay số bình thuờng nhưng cĩ thêm mã của nhà cung cấp: Gọi tỉnh thơng qua dịch vụ 171: 171 + 0 + AC + SN Ví dụ: để gọi một máy ở Bình Thuận cĩ số 819935, ta bấm: 171 + 0 + 62 + 819935 Gọi quốc tế: 171 + 00 + CC + AC + SN Dịch vụ điện thoại cố định trả tiền trước 1717: Nội hạt, nội tỉnh: 1717 + SC + SN Liên tỉnh: 1717 + SC + 0 + AC + SN Trong đĩ SC: mã số của thẻ gọi. Quay số gọi thuê bao di động: Hiện nay trên thị trường cĩ 6 nhà cung cấp dịch vụ di động, mỗi nhà cung cấp cĩ một mã số riêng nhưng cách thức quay số là như nhau: 09 + X + SN 0168 + X + SN 0122 + X + SN Trong đĩ: X là số của nhà cung cấp. + 0: Mobiphone + 1: Vinaphone + 2: HT-phone + 5: S-phone + 8: Viettel PHƯƠNG PHÁP TÍNH CƯỚC: Việc tính cước được tiến hành theo đơn vị thời gian gọi nhân với giá tiền của một đơn vị thời gian. Tính bằng giá: theo cách tính này thì dù thuê bao cĩ gọi 1 cuộc hay nhiều cuộc một ngày thì vẫn phải trà tiền như nhau. Tính theo đơn vị: thuê bao được tính theo số lần gọi, bất kể nơi đâu, xa hay gần. Tính theo thời gian: cĩ kết hợp tính cước theo khoảng cách vì khoảng cách càng dài thì số thiết bị chiếm dụng càng nhiều. Tính cước theo dịch vụ: lưu ý rằng đây khơng phải là phương thức tính cước theo cuộc gọi mà là tính cước cho các dịch vụ đặc biệt như: Kết nối điện đàm qua điện thoại viên Thơng báo vắng nhà. Quà tặng âm nhạc cũng như các dịch vụ hỏi đáp qua 1080 hay 108, …. Với các dịch vụ này cĩ thể tính theo thời gian hay đơn vị. Trong thực tế ta cĩ thể áp dụng theo nguyên tắc sau: Cuộc gọi nội hạt: tính cước theo đơn vị. Cuộc gọi đường dài: tính cước theo thời gian. Đối với các cuộc gọi tự động đường dài, tuy thiết bị kỹ thuật lúc nào cũng cĩ sẵn nhưng để trang trải đều lưu thoại ra trong ngày, nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị người ta dùng phương pháp giảm tiền cước ở các khoảng thời gian ngồi giờ làm việc. Điều này cĩ tác dụng khơng những khuyến khích thuê bao sử dụng điện thoại tăng lên mà cịn dời các cuộc điện thoại đường dài đến các thời điểm ngồi giờ hành chính. Do đĩ các thiết bị kỹ thuật trong tổng đài sẽ chịu lượng tải đồng đều và sử dụng cĩ hiệu quả. Tuy nhiên đối với thiết bị tính cước tại các điểm cơng cộng để xác định thời gian tính cước được bắt đầu từ lúc nào thì ta phải cĩ những tín hiệu nhận biết. Vì vậy, ta cĩ các phương pháp nhận biết sau: Nhận biết nhờ tín hiệu đảo cực: Đối với những máy cĩ đăng ký dịch vụ đảo cực thì ta tiến hành tính cước khi thuê bao bị gọi bắt đầu nhấc máy. Lúc này bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực trên hai dây line nối vào thuê bao, nhờ vào tín hiệu này thiết bị tính cước sẽ tính chính xác thời gian cuộc gọi. Nhận biết nhờ tín hiệu RingBack: Thơng thường khi khơng đăng ký dịch vụ đảo cực ta thường bắt đầu tính cước sau khi thuê bao gọi nhấn số xong 10s, như vậy thì việc tính cước khơng thật sự chính xác. Để việc tính tốn trở nên chính xác hơn ta cĩ thể dùng phương pháp nhận biết RingBack tone và tính tốn khi hết tín hiệu này trong khoảng 4s. Ta cĩ 2 cách sau: Sử dụng vịng khĩa pha: trong phương pháp này ta dùng các loại IC vịng khĩa pha như: LM567, 566, … để bắt tín hiệu RingBack tone với tần số 425Hz. Sử dụng chế độ CP (Call Process) của IC MT8888: trong chế độ CP bộ thu tín hiệu DTMF (IC 8888) sẽ bỏ qua các tần số lớn hơn 550Hz và nhỏ hơn 250 Hz. Lợi dụng đặc điểm này ta dùng chúng để nhận biết tín hiệu RingBack. KỸ THUẬT GHI CƯỚC CỦA TỔNG ĐÀI: Trong một hệ thống tổng đài nhân cơng, các cuộc gọi thành cơng đều được ghi nhận cước cho thuê bao chủ yếu là khi kết thúc cuộc gọi. Về mặt lý thuyết thể theo nguyên tắc mà các mạch trong hệ thống điện thoại tự động bằng cách sắp xếp cho các tín hiệu giải tỏa từ thuê bao trong các cuộc gọi thành cơng khởi đầu việc tính cước ngay sau khi giải tỏa dãy bộ chọn. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ tăng thời gian kềm giữ, giám sát và sẽ ngăn chặn thuê bao tiếp nhận cuộc gọi thứ hai ngay sau khi thuê bao thứ nhất được giải tỏa. Trong hệ thống trả lời tự động một số phương thức tiêu chuẩn là tính cước cuộc gọi khi thuê bao bị gọi trả lời, nghĩa là khi thuê bao bị gọi trả lời, nghĩa là khi bắt đầu thời gian đàm thoại, các đồng hồ tính cước sẽ hoạt động và được lập trình để ghi nhận “một đơn vị tính cước”. Điều quan trọng là các mạch tính cước của tổng đài điện thoại tự động phải cĩ độ tin cậy cao và phải đảm bảo tránh tình trạng hoạt động bất thường của đồng hồ tính cước do nhiều nguyên nhân khách quan. Kỹ thuật tính cước: Cĩ hai phương pháp tính cước: tính theo xung và tính theo hĩa đơn chi tiết. Tính cước theo xung: Theo phương pháp này vào thời điểm tính cước cuộc gọi, nguồn xung được nối đến đồng hồ đếm xung và xung bắt đầu được đếm. Đĩ là phương thức đếm xung theo nguyên lý karlsson. Theo phương pháp này thì cĩ một xung vào lúc khởi đầu hay kết thúc cuộc gọi và xung đầu tiên khơng được tính. Hĩa đơn chi tiết: Theo phương pháp này thì số cuộc gọi được liệt kê: số của thuê bao gọi, số của thuê bao bị gọi, ngày, giờ, loại dịch vụ và giá cước. Ngồi ra tổng đài tự động cịn cĩ 4 phương pháp tính cước: Tính cước bằng phương pháp đảo cực nguồn điện: một tín hiệu giám sát được gởi đến điện thoại viên bằng cách đảo cực dịng điện trên đường dây bằng tín hiệu ngược lại khi thuê bao trả lời. Tính cước bằng phương pháp dùng dây thứ 4 trong mạch: đây là phương pháp dùng nguồn âm trên dây thứ 4. Phương pháp này được ưa chuộng do cĩ xác suất thấp trong việc đặt ngẫu nhiên tín hiệu tính cước trên đường dây thứ 4. Tính cước bằng phương pháp đếm xung: sau khi tổng đài thực hiện việc kết nối giữa hai thuê bao, tổng đài sẽ cấp các tone gián đoạn cĩ tần số quy định trước. Trong khoảng thời gian quy định là đơn vị cơ bản để tính cước thì số tone hiện diện trong một đơn vị thời gian cơ bản sẽ tỷ lệ với giá cước. Như vậy tùy theo khoảng cách của hai thuê bao mà số tone trong một đơn vị thời gian sẽ khác nhau. Khi ta gọi đến một vùng càng xa thì số tone nhận được trong một đơn vị thời gian càng nhiều. Bộ phận tính cước cĩ nhiệm vụ đếm số tone này và quy ra thành tiền. Tính cước bằng phương pháp phát hiện Ring Back Tone: trong hai cách tính trước thuê bao phải được tổng đài cấp cho dịch vụ: tín hiệu đảo cực hay xung tuần hồn. Tại những thuê bao khơng cĩ hai dịch vụ trên ta cĩ thể phát hiện thơng thoại bằng cách kiểm tra tín hiệu hồi âm chuơng (RingBack). Ta biết rằng khi quay số xong tổng đài sẽ gởi tín hiệu chuơng đến thuê bao được gọi (cĩ tần số 25Hz) và tín hiệu hồi âm chuơng về thuê bao gọi (tần số 425Hz) với chu kỳ bằng nhau: 2s cĩ 4s khơng. Khi thuê bao nhấc máy thì tín hiệu RingBack sẽ bị mất. Do đĩ phát hiện hồi âm chuơng sẽ là phát hiện thơng thoại, và ta sẽ tính cước kể từ lúc này. MÃ VÙNG CỦA CÁC TỈNH, THÀNH PHỐ TRONG CẢ NƯỚC: STT Tên Tỉnh/ Thành Phố Mã Vùng STT Tên Tỉnh/ Thành Phố Mã Vùng 01 An Giang 076 33 Kiên Giang 077 02 Bạc Liêu 0781 34 Kom Tum 060 03 Bà Rịa – Vũng Tàu 064 35 Lai Châu 0231 04 Bắc Cạn 0281 36 Lạng Sơn 025 05 Bắc Giang 0240 37 Lào Cai 020 06 Bắc Ninh 0241 38 Lâm Đồng 063 07 Bến Tre 075 39 Long An 072 08 Bình Dương 0650 40 Nam Định 0350 09 Bình Định 056 41 Nghệ An 038 10 Bình Phước 0651 42 Ninh Bình 030 11 Bình Thuận 062 43 Ninh Thuận 068 12 Cao Bằng 026 44 Phú Thọ 0210 13 Cà Mau 0780 45 Phú Yên 057 14 Cần Thơ 0710 46 Quãng Bình 052 15 Đà Nẵng 0511 47 Quãng Nam 0510 16 Đắc Lắc 0500 48 Quãng Ngãi 055 17 Đắc Nơng 0501 49 Quãng Ninh 033 18 Điện biên 0230 50 Quãng Trị 053 19 Đồng Nai 061 51 Sĩc Trăng 079 20 Đồng Tháp 067 52 Sơn La 022 21 Gia Lai 059 53 Tây Ninh 066 22 Hậu Giang 0219 54 Thái Bình 036 23 Hà Nam 0351 55 Thái Nguyên 0280 24 Hà Nội 04 56 Thanh Hố 037 25 Hà Tây 034 57 Thừa Thiên Huế 054 26 Hà Tỉnh 039 58 Tiền Giang 073 27 Hải Dương 0320 59 Trà Vinh 074 28 Hải Phịng 031 60 Tuyên Quang 027 29 Hà Giang 0711 61 Vĩnh Long 070 30 Hịa Bình 0218 62 Vĩnh Phúc 0211 31 Hưng Yên 0321 63 Yên Bái 029 32 Khánh Hịa 058 PHẦN III: TÌM HIỂU VỀ 8051 VÀ PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP QUA RS_232 BẰNG IC 89C51 CHƯƠNG I: CẤU TẠO HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 TỔNG QUÁT: MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ là 8051. Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên Byte và các thuật tốn số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nĩ cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên Chip dùng cho những biến một Bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra Bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ thống logic địi hỏi xử lý kiểu luận lý. 8951 là một vi điều khiển 8 Bit, chế tạo theo cơng nghệ CMOS chất lượng cao, cơng suất thấp với 4KB EPROM (Flash Programmable And Erasable Read Only Memory). Thiết bị này được chế tạo bằng cách sử dụng bộ nhớ khơng bốc hơi mật độ cao của ATMEL và tương thích với chuẩn cơng nghiệp MCS-51 về tập lệnh và các chân ra. EPROM ON-CHIP cho phép bộ nhớ được lập trình trong hệ thống hoặc bởi một lập trình viên bình thường. Bằng cách kết hợp một CPU 8 Bit với một EPROM trên một Chip đơn, ATMEL 8951 là một vi điều khiển mạnh (cĩ cơng suất lớn) mà nĩ cung cấp một sự linh động cao và giải pháp về giá cả đối với nhiều ứng dụng vi điều khiển. 8951 cung cấp những đặc tính chuẩn như sau: 4KB bộ nhớ chỉ đọc cĩ thể xĩa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 véctơ ngắt cĩ cấu trúc ngắt, một Port nối tiếp bán song cơng, một mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP. Thêm vào đĩ, 8951 được thiết kế với logic tĩnh cho họat động đến mức khơng tần số và hỗ trợ 2 phần mềm cĩ thể lựa chọn những chế độ tiết kiệm cơng suất, chế độ chờ (IDLE MODE) sẽ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, timer/counter, port nối tiếp và hệ thống ngắt liên tục hoạt động. Chế độ giảm cơng suất sẽ lưu nội dung RAM nhưng sẽ treo bộ dao động làm mất khả năng hoạt động của tất cả những chức năng khác cho đến khi Reset hệ thống. Các đặc điểm của 8951 được tĩm tắt như sau: 4KB bộ nhớ cĩ thể lập trình nhanh, cĩ khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xĩa. Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz. 3 mức khĩa bộ nhớ lập trình. 2 bộ timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất/nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngồi. 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại. Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn). 210 vị trí nhớ cĩ thể định vị bit. 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA CHIP 8051: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN 8951, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN: Sơ đồ chân 8951: Như ta đã thấy trong hình, 32 trong số 40 chân của 8051 cĩ cơng dụng xuất/nhập, tuy nhiên 24 trong 32 đường này cĩ 2 mục đích. Mỗi một đường cĩ thể hoạt động xuất/nhập hoặc hoạt động như một đường điều khiển hoặc hoạt động như một đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp. Các đặc trưng đã đề cập ở trên được trình bày trong sơ đồ khối ở hình trước. 32 chân nêu trên hình thành 4 port 8-bit. Ta cĩ thể sử dụng các port này làm nhiệm vụ xuất nhập, 8 đường cho mỗi port cĩ thể được xử lý như một đơn vị giao tiếp với các thiết bị song song như máy in, bộ biến đổi D-A, v.v.. hoặc mỗi đường cĩ thể hoạt động độc lập giao tiếp với một thiết bị đơn bit như chuyển mạch, LED, BJT, FET, cuộn dây, động cơ, loa v.v.. Các Port: Port 0: Port 0 là port cĩ port 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 8951. Trong các thiết kế cỡ nhỏ khơng dùng bộ nhớ mở rộng nĩ cĩ chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn cĩ bộ nhớ mở rộng, nĩ được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: Port 1 là port IO trên các chân 1 - 8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … cĩ thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngồi nếu cần. Port 1 khơng cĩ chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngồi. Port 2: Port 2 (các chân từ 21 đến 28 trên 8051) cĩ port 2 cơng dụng: hoặc làm nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16-bit cho các thiết kế bộ nhớ chương trình ngồi hoặc các thiết kế cĩ nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu ngồi. Port 3: Port 3 là port cĩ tác dụng kép trên các chân 10- 17. Các chân của port này cĩ nhiều chức năng, các cơng dụng chuyển đổi cĩ liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau: Chức năng của port 3 và 2 chân P1.0, P1.1 của port 1: Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngắt ngồi 0 P3.3 INT1 B3H Ngõ vào ngắt ngồi 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1 P3.6 WR B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngồi P3.7 RD B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngồi P1.0 T2 90H Ngõ vào của bộ nhớ định thời/đếm 2 P1.1 T2EX 91H Nạp lại/thu nhận của bộ định thời 2 Các ngõ tín hiệu điều khiển: Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN 8051 cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển bus. Tín hiệu cho phép bộ nhớ chương trình PSEN (program store enable) là tín hiệu xuất trên chân 29. Đây là tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất bộ nhớ chương trình ngồi. Chân này thường nối với chân cho phép xuất OE(output enable) của EPROM( hoặc ROM) để cho phép đọc các byte lệnh. Tín hiệu PSEN ở logic 0 trong suốt thời gian tìm nạp lệnh. Các mã nhị phân của chương trình hay opcode (mã thao tác) được đọc từ EPROM, qua bus dữ liệu và đuợc bus vào thanh ghi lệnh IR của 8051 để được giải mã. Khi thực thi một chương trình chứa ở ROM nội, PSEN được duy trì ở logic khơng tích cực (logic 1). Chân cho phép chốt địa chỉ ALE 8051 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE (address latch enable) để giải đa hợp (demultiplexing) bus dữ liệu và bus địa chỉ. Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ (byte thấp của địa chỉ 16-bit) vào một thanh ghi ngồi trong suốt 1/2 đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau khi điều này đã được thực hiện, các chân của port 0 sẽ xuất/nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt 1/2 thứ hai của chu kỳ bộ nhớ. Tín hiệu ALE cĩ tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong chip vi điều khiển và cĩ thể được dùng làm xung clock cho phần cịn lại của hệ thống. Nếu mạch dao động cĩ tần số 12 MHz, tín hiệu ALE cĩ tần số 2 MHz. Ngoại lệ duy nhất là trong thời gian thực thi lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bị bỏ qua. Chân ALE cịn được dùng để nhận xung ngõ vào lập trình cho EPROM trên chip đối với các phiên bản của 8051 cĩ EPROM. Chân truy xuất ngồi EA Ngõ vào chân 31 cĩ thể được nối với 5V (logic 1) hoặc với đất GND(logic 0). Nếu chân này nối lên 5V, 8051/8052 thực thi chương trình trong ROM nội (chương trình nhỏ hơn 4K/8K). Nếu chân này nối GND( và chân PSEN cũng ở mức 0), chương trình cần thực thi chứa ở bộ nhớ ngồi Chân RESET(RST) Ngõ vào chân 9 là ngõ vào xĩa chính(master reset) của 8051 dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt là reset hệ thống. Khi ngõ vào này được treo ở logic 1 tối thiểu 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong của 8051 được nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống. Các chân XTAL1 và XTAL2 Như đã đề cập ở trên, mạch dao động bên trong chip 8051 được ghép với thạch anh bên ngồi ở hai chân XTAL1 và XTAL2 (chân 18 và chân 19). Các tụ ổn định cũng được như trên hình này. Tần số danh định của thạch anh là 12 MHz cho hầu hết các chip của ho MCS-51, nguồn xung clock TTL cĩ thể được nối với chân XTAL1 và XT._.