Đồ án: Thiết kế hệ thống quay số điện thoại tự động ứng dụng vi điều khiển AT89S52

Đề tài nghiên cứu Hướng Dẫn Thiết Kế Mạch Quay Số Tự Động Dùng AT89S52 ứng dụng cao trong học thuật và nghiên cứu thực tiễn hỗ trợ đào tạo hiệu quả

• Tác giả: Hoàng Phúc Lục
• Người hướng dẫn: Trần Kim Khôi
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Công Nghiệp Phát Triển Nông Thôn
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Quay Số Điện Thoại Tự Động Ứng Dụng Vi Điều Khiển AT89S52
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Tây

Tóm tắt

I. Khám phá hệ thống quay số điện thoại tự động AT89S52

Hệ thống quay số điện thoại tự động ứng dụng vi điều khiển AT89S52 là một giải pháp công nghệ hiệu quả, đáp ứng nhu cầu cảnh báo khẩn cấp trong đời sống hiện đại. Đây là một mạch điện tử ứng dụng điển hình, tích hợp khả năng xử lý của vi điều khiển để tự động hóa quá trình liên lạc khi có sự cố xảy ra. Trọng tâm của hệ thống là chip AT89S52, một thành viên ưu tú của họ vi điều khiển 8051, nổi tiếng với sự ổn định, chi phí hợp lý và cộng đồng hỗ trợ lớn. Thiết bị này có khả năng nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến (sensor) như cảm biến báo cháy, báo trộm hoặc từ nút nhấn khẩn cấp. Sau khi nhận tín hiệu, bộ vi xử lý trung tâm (CPU) bên trong AT89S52 sẽ thực thi một chương trình được lập trình sẵn. Chương trình này điều khiển các cơ cấu chấp hành, điển hình là các relay hoặc optocoupler, để tạo ra các tín hiệu mô phỏng việc nhấn phím trên một chiếc điện thoại cố định. Quá trình này giúp thực hiện cuộc gọi đến một hoặc nhiều số điện thoại đã được cài đặt trước, chẳng hạn như số của chủ nhà, cơ quan công an, hoặc cứu hỏa. Việc thiết kế một mạch quay số điện thoại như vậy không chỉ là một đồ án vi điều khiển mang tính học thuật cao mà còn có giá trị thực tiễn to lớn, đặc biệt trong các hệ thống an ninh gia đình, văn phòng hay các hệ thống gọi khẩn cấp tự động.

1.1. Vai trò của vi điều khiển 8051 trong các ứng dụng tự động

Họ vi điều khiển 8051, bao gồm các biến thể phổ biến như AT89S52 và AT89C51, đóng vai trò là bộ não của vô số thiết bị điện tử tự động. Nhờ cấu trúc đơn giản, tập lệnh mạnh mẽ và giá thành phải chăng, 8051 trở thành lựa chọn lý tưởng cho sinh viên, kỹ sư và những người đam mê điện tử. Trong hệ thống quay số tự động, AT89S52 chịu trách nhiệm xử lý toàn bộ logic hoạt động: từ việc nhận và phân tích tín hiệu đầu vào, định thời gian trễ giữa các lần nhấn phím, cho đến việc xuất tín hiệu điều khiển chính xác để kích hoạt các phím số. Khả năng lập trình linh hoạt bằng ngôn ngữ Assembly cho 8051 hoặc lập trình C cho 8051 cho phép tùy biến hệ thống để quay nhiều số điện thoại khác nhau, thực hiện các chuỗi hành động phức tạp và giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác. Đây chính là nền tảng cốt lõi giúp biến một ý tưởng đơn giản thành một sản phẩm mạch điện tử ứng dụng hữu ích và hoạt động ổn định.

1.2. Nhu cầu thực tiễn của hệ thống cảnh báo và gọi khẩn cấp

Trong bối cảnh xã hội hiện đại, các sự cố bất thường như hỏa hoạn, trộm cắp hay các tình huống y tế khẩn cấp có thể xảy ra bất cứ lúc nào. Việc phản ứng chậm trễ có thể dẫn đến những thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Một hệ thống báo động tự động, có khả năng quay số ngay lập tức đến các số điện thoại được chỉ định, là giải pháp tối ưu. Nó loại bỏ yếu tố con người trong giai đoạn đầu của sự cố, đảm bảo thông tin được truyền đi nhanh chóng và chính xác. Các ứng dụng thực tế bao gồm mạch báo trộm qua điện thoại, hệ thống cảnh báo cháy tự động cho nhà kho, hoặc nút nhấn gọi cấp cứu cho người cao tuổi. Việc tích hợp vi điều khiển AT89S52 vào các hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn giảm chi phí so với các giải pháp thương mại phức tạp khác, mở ra khả năng tiếp cận công nghệ an ninh cho nhiều đối tượng hơn.

II. Thách thức khi thiết kế mạch quay số điện thoại tự động

Việc xây dựng một hệ thống quay số điện thoại tự động dựa trên vi điều khiển AT89S52 đặt ra nhiều thách thức cả về phần cứng lẫn phần mềm. Về phần cứng, thách thức lớn nhất là thiết kế giao tiếp đường dây điện thoại một cách an toàn và hiệu quả. Đường dây điện thoại có các mức điện áp và tín hiệu đặc thù (ví dụ tín hiệu chuông có thể lên tới 90V AC), đòi hỏi phải có mạch cách ly quang (sử dụng optocoupler) hoặc cách ly qua relay để bảo vệ vi điều khiển khỏi các cú sốc điện. Một vấn đề khác là việc mô phỏng chính xác thao tác nhấn phím. Mỗi điện thoại có một cấu trúc ma trận phím 4x4 riêng, cần được phân tích kỹ lưỡng để xác định đúng các chân cần kết nối. Về phần mềm, việc lập trình C cho 8051 hoặc Assembly đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối trong việc tạo ra các khoảng thời gian trễ. Thời gian giữ phím và thời gian nghỉ giữa hai lần nhấn phím phải tuân thủ tiêu chuẩn để tổng đài có thể nhận dạng đúng số. Ngoài ra, việc viết code quay số điện thoại AT89S52 phải xử lý được các tình huống như gọi không thành công, bận máy và tự động gọi lại hoặc chuyển sang số tiếp theo. Việc mô phỏng Proteus là một bước quan trọng để kiểm tra logic chương trình và hoạt động của mạch trước khi thi công thực tế, giúp giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian.

2.1. Vấn đề tương thích và giao tiếp với đường dây điện thoại

Giao tiếp giữa một mạch điện tử điện áp thấp (5V) của vi điều khiển AT89S52 với một mạng điện thoại analog là một bài toán phức tạp. Cần phải thiết kế một mạch giao diện có khả năng nhấc máy, đặt máy và tạo tín hiệu quay số mà không làm ảnh hưởng đến đường dây. Giải pháp phổ biến là sử dụng relay để đóng/ngắt cơ học mạch hook-switch (mô phỏng hành động nhấc/đặt máy). Đối với việc quay số, can thiệp trực tiếp vào ma trận phím của điện thoại thông qua các công tắc điện tử như optocoupler là phương pháp an toàn và hiệu quả. Optocoupler cung cấp sự cách ly điện hoàn toàn, đảm bảo vi điều khiển và mạch điện thoại hoạt động độc lập, tránh nhiễu và hư hỏng. Việc lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch in (PCB) cũng cần được tối ưu để đảm bảo tín hiệu ổn định và không bị suy hao.

2.2. Khó khăn trong việc lập trình tạo tín hiệu DTMF chính xác

Mặc dù phương pháp can thiệp vào ma trận phím là phổ biến, một phương pháp nâng cao hơn là tạo tín hiệu DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency) trực tiếp. Đây là tín hiệu âm thanh mà điện thoại tạo ra khi nhấn phím. Việc tạo ra tín hiệu này bằng vi điều khiển 8051 đòi hỏi kiến thức sâu về xử lý tín hiệu số và khả năng lập trình timer/counter chính xác để tạo ra hai tần số âm thanh đồng thời cho mỗi phím. Lập trình viên phải tính toán giá trị nạp cho các bộ định thời của AT89S52 để tạo ra các sóng vuông có tần số gần đúng với chuẩn DTMF. Thách thức nằm ở việc đảm bảo độ chính xác của tần số và biên độ tín hiệu để tổng đài có thể giải mã đúng. Mặc dù phức tạp hơn, phương pháp này mang lại sự linh hoạt cao hơn và không cần can thiệp vật lý vào bàn phím điện thoại.

III. Phương pháp thiết kế phần cứng cho hệ thống quay số AT89S52

Thiết kế phần cứng là nền tảng quyết định sự ổn định của toàn bộ hệ thống quay số tự động. Trái tim của mạch là vi điều khiển AT89S52, được cấp nguồn ổn định 5V thông qua IC 7805. Xung nhịp cho vi điều khiển thường được cung cấp bởi một bộ dao động thạch anh 11.0592 MHz hoặc 12 MHz, kết hợp với hai tụ gốm để đảm bảo hoạt động chính xác. Phần giao tiếp đầu vào bao gồm các chân của vi điều khiển được kết nối với các sensor (báo cháy, báo trộm) và các nút nhấn. Các tín hiệu đầu vào này sẽ kích hoạt quy trình quay số. Phần quan trọng nhất là khối giao tiếp đầu ra. Sơ đồ nguyên lý cho thấy các cổng I/O của AT89S52 được kết nối đến đầu vào của các optocoupler (ví dụ: PS2501) hoặc các transistor điều khiển relay. Đầu ra của các optocoupler này sẽ được hàn song song với các tiếp điểm của ma trận phím 4x4 trên điện thoại. Khi vi điều khiển xuất tín hiệu mức cao, optocoupler sẽ dẫn, tương đương với việc một phím được nhấn. Một relay riêng biệt được dùng để điều khiển hook-switch, thực hiện thao tác nhấc máy trước khi quay và đặt máy sau khi kết thúc. Toàn bộ thiết kế này phải được thể hiện rõ ràng trên sơ đồ nguyên lý và sau đó triển khai thành mạch in (PCB) để đảm bảo kết nối chắc chắn và giảm nhiễu.

3.1. Phân tích chi tiết sơ đồ nguyên lý mạch quay số tự động

Một sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh bao gồm các khối chính: khối nguồn, khối vi điều khiển, khối đầu vào và khối giao tiếp. Khối nguồn sử dụng biến áp, cầu diode và IC ổn áp 7805 để tạo ra nguồn 5V DC ổn định. Khối vi điều khiển có AT89S52, thạch anh và mạch reset. Khối đầu vào là các chân port (ví dụ P0) được cấu hình để đọc trạng thái từ sensor. Khối giao tiếp là phức tạp nhất, sử dụng các port khác (ví dụ P1, P3) để điều khiển một dãy các optocoupler. Mỗi optocoupler tương ứng với một đường tín hiệu trên ma trận phím của điện thoại. Ví dụ, để nhấn phím '1', vi điều khiển sẽ kích hoạt đồng thời optocoupler nối vào hàng 1 và cột 1 của ma trận. Relay điều khiển hook-switch thường được kích hoạt bởi một chân port riêng biệt qua một transistor đệm như C828 hoặc ULN2003.

3.2. Lựa chọn linh kiện Relay Optocoupler và các cảm biến

Việc lựa chọn linh kiện phù hợp là yếu tố then chốt. Relay 5V là lựa chọn phổ biến để điều khiển hook-switch do khả năng chịu được dòng và áp của đường dây điện thoại. Optocoupler cần có tốc độ đáp ứng đủ nhanh và khả năng cách ly điện áp cao. Các cảm biến đầu vào có thể là cảm biến hồng ngoại (cho báo trộm), cảm biến nhiệt/khói (cho báo cháy), hoặc đơn giản là các công tắc hành trình, nút nhấn. Các cảm biến này phải có đầu ra tín hiệu số (mức 0 và 1) để vi điều khiển AT89S52 có thể đọc trực tiếp. Nếu sử dụng cảm biến analog, cần thêm một mạch so sánh (dùng Op-Amp LM358/LM324) hoặc một bộ chuyển đổi ADC để chuyển đổi tín hiệu.

IV. Hướng dẫn lập trình hệ thống quay số với ngôn ngữ Assembly

Lập trình là linh hồn của hệ thống, quyết định cách thức hoạt động và phản ứng của mạch. Đối với vi điều khiển 8051, ngôn ngữ Assembly cho 8051 cung cấp khả năng kiểm soát phần cứng ở mức độ thấp nhất, tối ưu về tốc độ và dung lượng bộ nhớ. Quá trình lập trình bắt đầu bằng việc xây dựng lưu đồ giải thuật. Lưu đồ này mô tả tuần tự các bước: khởi tạo hệ thống, quét liên tục các chân đầu vào, phát hiện tín hiệu kích hoạt, thực hiện nhấc máy, tạo trễ, quay từng số trong chuỗi, chờ kết nối, và cuối cùng là đặt máy. Code quay số điện thoại AT89S52 trong Assembly sẽ bao gồm các chương trình con (subroutine) cho từng chức năng: chương trình con tạo trễ (delay), chương trình con bấm một số cụ thể (ví dụ PRESS_1, PRESS_2), và chương trình chính điều phối toàn bộ hoạt động. Ví dụ, để quay số '113', chương trình chính sẽ gọi tuần tự: LCALL NHAC_MAY, LCALL DELAY, LCALL PRESS_1, LCALL DELAY, LCALL PRESS_1, LCALL DELAY, LCALL PRESS_3, sau đó chờ một khoảng thời gian và LCALL DAT_MAY. Môi trường phát triển phổ biến để viết và biên dịch code Assembly là Keil C (với trình biên dịch A51) hoặc các công cụ miễn phí khác. File mã máy (.HEX) sau khi biên dịch sẽ được nạp vào vi điều khiển.

4.1. Xây dựng lưu đồ giải thuật cho quy trình quay số logic

Một lưu đồ giải thuật rõ ràng là kim chỉ nam cho việc lập trình. Bắt đầu với khối 'Start', tiếp theo là khối 'Khởi tạo các Port I/O'. Sau đó, chương trình đi vào một vòng lặp vô tận. Trong vòng lặp, khối quyết định đầu tiên sẽ kiểm tra 'Có tín hiệu từ Sensor không?'. Nếu 'Không', vòng lặp quay lại. Nếu 'Có', chương trình sẽ thực hiện các khối tuần tự: 'Xuất tín hiệu điều khiển Relay nhấc máy', 'Gọi chương trình con tạo trễ', sau đó là một chuỗi các khối 'Gọi chương trình con bấm số_X' tương ứng với số điện thoại cần gọi. Giữa mỗi lần bấm số là một khối 'Gọi chương trình con tạo trễ'. Sau khi quay xong số cuối cùng, một khối trễ dài hơn được thực hiện để chờ cuộc gọi được kết nối. Cuối cùng là khối 'Xuất tín hiệu ngắt Relay đặt máy' và quay trở lại trạng thái chờ ban đầu hoặc reset hệ thống. Lưu đồ này giúp trực quan hóa luồng điều khiển và dễ dàng phát hiện các lỗi logic.

4.2. Phân tích đoạn code quay số điện thoại AT89S52 mẫu

Một đoạn code quay số điện thoại AT89S52 mẫu trong Assembly thường có cấu trúc rõ ràng. Phần đầu định nghĩa các chân port, ví dụ: BAM_1 BIT P1.0. Chương trình chính (MAIN) sẽ thiết lập các port và sau đó đi vào vòng lặp kiểm tra. Một chương trình con bấm số, ví dụ QUAYSO_113, sẽ chứa các lệnh như SETB BAM_1 (để kích hoạt optocoupler nối với phím '1'), theo sau là LCALL WAIT_0.5S (gọi hàm trễ), và CLR BAM_1 (để nhả phím). Đoạn code này được lặp lại cho các số '1' và '3'. Chương trình con tạo trễ WAIT_0.5S thường sử dụng các vòng lặp lồng nhau với các thanh ghi (R2, R3, R4) để tạo ra một khoảng thời gian chờ chính xác, dựa trên chu kỳ máy đã được tính toán từ tần số thạch anh.

4.3. Quy trình nạp chương trình và kiểm thử bằng Keil C và Proteus

Sau khi viết xong code, công cụ Keil C được sử dụng để biên dịch và tạo ra file .HEX. Trước khi nạp vào chip thật, việc mô phỏng Proteus là cực kỳ hữu ích. Trong Proteus, ta có thể xây dựng lại toàn bộ sơ đồ nguyên lý, nạp file .HEX vào mô hình vi điều khiển AT89S52, và quan sát hoạt động của mạch một cách trực quan. Có thể kiểm tra xem các chân port có xuất tín hiệu đúng không, các relay có đóng ngắt không. Sau khi mô phỏng thành công, file .HEX sẽ được nạp vào chip AT89S52 thật bằng một mạch nạp chuyên dụng (như SP200S) và phần mềm nạp (như ProLoad). Quá trình kiểm thử cuối cùng được thực hiện trên mạch thật để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường thực tế.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả từ mô hình nghiên cứu

Hệ thống quay số điện thoại tự động sử dụng vi điều khiển AT89S52 không chỉ là một đề tài học thuật mà còn có khả năng ứng dụng rộng rãi. Kết quả từ các mô hình nghiên cứu và đồ án vi điều khiển cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và đáng tin cậy. Khi được kết nối với các cảm biến phù hợp, nó trở thành một mạch báo trộm qua điện thoại hiệu quả cho gia đình và cửa hàng. Trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy, hệ thống có thể tự động gọi đến số cứu hỏa ngay khi cảm biến khói hoặc nhiệt được kích hoạt, rút ngắn thời gian phản ứng quý giá. Một ứng dụng nhân văn khác là xây dựng hệ thống gọi khẩn cấp cho người già hoặc bệnh nhân. Chỉ với một nút bấm, hệ thống sẽ tự động liên lạc với người thân hoặc cơ sở y tế. Quá trình kiểm nghiệm thực tế, kết hợp với mô phỏng Proteus, đã chứng minh rằng thời gian từ khi nhận tín hiệu đến khi hoàn tất quay số là rất nhanh. Độ trễ giữa các lần bấm phím được lập trình chính xác, đảm bảo tương thích với hầu hết các tổng đài điện thoại cố định. Thành công của mô hình này mở ra tiềm năng phát triển các mạch điện tử ứng dụng thông minh hơn, tích hợp thêm các tính năng như gửi tin nhắn SMS (nếu kết hợp module SIM) hoặc giao tiếp LCD 16x2 để hiển thị trạng thái hoạt động.

5.1. Triển khai mạch báo trộm qua điện thoại trong thực tế

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là mạch báo trộm qua điện thoại. Hệ thống được lắp đặt với các cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR) hoặc cảm biến từ ở cửa. Khi có kẻ gian đột nhập, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến vi điều khiển AT89S52. Mạch sẽ ngay lập tức kích hoạt còi báo động tại chỗ, đồng thời thực hiện cuộc gọi đến số điện thoại của chủ nhà hoặc công an. Ưu điểm của hệ thống là hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào internet, và chi phí triển khai thấp. Đây là một giải pháp an ninh hiệu quả, đặc biệt cho những khu vực chưa có hạ tầng mạng internet mạnh.

5.2. Xây dựng hệ thống gọi khẩn cấp cho người dùng đặc biệt

Đối với người cao tuổi, người khuyết tật hoặc những người sống một mình, một hệ thống gọi khẩn cấp đơn giản có thể là cứu cánh. Hệ thống có thể được thiết kế dưới dạng một hộp nhỏ với một nút bấm lớn, dễ thao tác. Khi cần trợ giúp, người dùng chỉ cần nhấn nút. Vi điều khiển AT89S52 sẽ tự động quay số đến danh sách liên lạc khẩn cấp đã được lập trình sẵn, chẳng hạn như con cái, hàng xóm, hoặc dịch vụ cấp cứu 115. Hệ thống này mang lại sự an tâm cho cả người sử dụng và người thân của họ, là một ví dụ điển hình về việc ứng dụng công nghệ vi điều khiển vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trong cuộc sống hàng ngày có rất nhiều chuyện bất thƣờng xảy ví dụ: cháy rừng, nhà, công sở xí nghiệp, trộm cƣớp nhà băng - ngân hàng vv… Rất nhiều hiện tƣợng khi xảy ra nếu không đƣợc báo kịp thời thì đó sẽ là một thảm hoạ. Việc cho ra đời một hệ thống tự động quay số báo động kịp thời kết hợp với các thiết bị phát hiện có sẵn và hệ thống truyền thông là rất cần thiết. Nó cho phép ta phát hiện kịp thời sự cố và có thể đƣa ra biện pháp xử lí kịp thời nhằm giảm thiểu thiệt hại không muốn. Để giải quyết bài toán trên có thể dùng nhiều cách khác nhau.

Trên thế giới tồn tại nhiều chƣơng trình, thiết bị và phƣơng pháp để giải quyết bài toán. Trên tinh thần mang tính học thuật, dựa trên sự nghiên cứu về vi điều khiển, tôi nhận thấy rằng ứng dụng vi điều khiển vào việc quay số tự động điện thoại là phƣơng pháp tối ƣu. Đƣợc sự đồng ý của Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, Khoa Công Nghiệp Phát Triển Nông Thôn, Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật tôi thực hiện khoá luận: “Thiết Kế hệ thống quay số điện thoại tự động ứng dụng vi điều khiển AT89S52” dƣới sự hƣớng dẫn của thầy Trần Kim Khôi. Mục tiêu thiết kế của đề tài Mục tiêu của đề tài này nhằm đƣa ra hệ thống quay số điện thoại tự động.

Quan điểm thiết kế của đề tài Tính toán, thiết kế, cải tiến bƣớc đầu đƣa ra một sản phẩm có khả năng làm việc ổn định, dễ sử dụng. Giới hạn của đề tài Đề tài chỉ đƣa ra mô hình tính toán và thiết kế lựa chọn các thông số của hệ thống. Nội dung Chƣơng 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Chƣơng 2: Giới thiệu về vi điều khiển.

Chƣơng 3: Tính toán thiết kế chọn sơ đồ khối cho hệ thống. Chƣơng 4: Kết luận và khuyến nghị. 3 Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 2. Giới thiệu về điện thoại - Tổng đài điện thoại 2.

Giới thiệu về tổng đài a) Định nghĩa tổng đài Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến thiết bị đầu cuối bị gọi (called side). b) Các loại tổng đài - Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin điện thoại. Trong tổng đài này, việc định hƣớng thông tin đƣợc thực hiện bởi sức ngƣời. Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao đƣợc thực hiện bởi các thao tác trực tiếp của con ngƣời.

Ngƣời thực hiện các thao tác này đƣợc gọi là điện thoại viên. Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm: Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu, đồng thời định vị đƣợc thuê bao gọi. Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi nào. Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận.

Trong trƣờng hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên sẽ trả lời cho thuê bao gọi biết. Khi thuê bao bị gọi nghe đƣợc âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại. Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt. 4 Nhƣ vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều đƣợc thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển.

Tại tổng đài phải có một máy điện thoại và các nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại, đổ chuông. - Tổng đài cơ điện, kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí đƣợc điều khiển bằng các mạch điện tử. Hay nói cách khác Các hệ thống chuyển mạch thực hiện kết nối vật lý bằng các rơle điện cơ. So với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ƣu điểm lớn sau: + Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn.

+ Dung lƣợng tổng đài có thể tăng lên nhiều. + Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên. - Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tồn tại một số nhƣợc điểm: + Thiết bị khá cồng kềnh. + Tiêu tốn nhiều năng lƣợng.

+ Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém. + Điều khiển kết nối phức tạp. - Tổng đài điện tử, cùng với sự phát triển của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm. Nó lần lƣợt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện.

Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lƣợng tiêu tán ít hơn. Dung lƣợng tổng đài tăng lên đáng kể. Công tác sửa chữa bảo trì, phát hiện hƣ hỏng cũng dễ dàng hơn. Chính vì vậy tổng đài điện tử hiện nay đã hầu nhƣ thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng đài cơ điện trên thế giới.

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau: + Tổng đài cơ quan PABX: đƣợc sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thƣờng sử dụng trung kế CO-Line(central office). 5 + Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): đƣợc sử dụng ở các xã, khu dân cƣ đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế. + Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): đƣợc đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế. + Tổng đài đƣờng dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tỗng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đƣờng dài trong nƣớc.

+ Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này dùng để chọn hƣớng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau. Giới thiệu về điện thoại Điện thoại là thiết bị điện dùng để đàm thoại. Giúp con ngƣời có thể liên lạc với nhau, trao đổi thông tin trực tiếp với nhau tuy rằng không gặp mặt trực tiếp. Cấu tạo điện thoại gồm 3 phần: a) Switch (chuyển mạch): Để kết nối hoặc xoá kết nối điện thoại từ mạng tổng đài.

Chuyển mạch này gọi là Hookswitch. Mạng đƣợc kết nối khi ngƣời dùng nhấc tổ hợp. c) Microphone (Ống nói): trong quá khứ ống nói làm rất đơn giản từ các hạt Carbon và đƣợc nén giữa hai tấm kim loại mỏng. Giọng nói đƣợc nén lại thành các sóng âm thanh làm thay đổi theo điện trở của các hạt than và điều chế thông qua Microphone.

6 Ngoài ra, Điện thoại còn bộ phận chặn giọng nói vọng lại khi đàm thoại là cuộn dây kép (Duplex) hoặc thiết bị có chức năng tƣơng tự. Các máy điện thoại ngày nay có cấu tạo phức tạp hơn. Đƣợc tích hợp thêm nhiều bộ phận với mục đích tăng tính năng hoạt động của điện thoại, giúp việc sử dụng đƣợc dễ dàng, nhanh chóng hơn. Gồm một bộ chuông, một bộ tạo xung từ bàn phím (Touch-tone Keypad) và bộ phát tần số (Frequency Generator).

Máy điện thoại hiện đại rất đơn giản với Microphone điện tử, một bộ phận khuếch đại và mạch thay thế các hạt Carbon. Chuông cơ học đƣợc thay thế bởi một loa và mạch điện tử để sinh ra các âm báo chuông. Điện thoại là một thiết bị đơn giản nhƣng việc kết nối giữa chúng còn đơn giản hơn nhiều. Trong thực tế có thể tạo ra hệ thống liên lạc nội bộ với việc sử dụng hai điện thoại, một pin 9V và một điện trở 300 Ôm.

Để kết nối điện thoại với nhau cần hai sợi dây đồng, thƣờng là màu đỏ xanh. Dây xanh là dây chung, dây đỏ dùng để cung cấp nguồn điện 6-12V DC, 30mA. Loại này làm việc đƣợc trong khoảng cách vài mét. Điều duy nhất trong mạng nội bộ này là không tạo đƣợc tiếng chuông điện thoại tới thiết bị đầu cuối kia để nhấc máy vì tín hiệu chuông là 90V AC, tần số 20Hz.

- Dải tần của điện thoại: Để cho phép truyền cuộc gọi tới khoảng cách dài, tần số đƣợc giới hạn trong dải tần 3 kHz. Tần số giọng nói bị giới hạn ở mức dƣới 400Hz và trên 3400 Hz. Các điện thoại đƣợc kết nối với nhau thông qua tổng đài điện thoại. Với việc thực hiện chuyển mạch cuộc gọi là chuyển mạch cơ, khi có cuộc gọi đến trung tâm 7 chuyển mạch, ngƣời điều khiển bảng mạch ngồi phía trƣớc bảng mạch nhận biết thông qua đèn báo.

Ngƣời điều khiển sẽ kết nối tổ hợp và hỏi số máy cần liên lạc. Sau đó, ngƣời điều khiển gửi tín hiệu chuông tới phía số máy cần gọi và đợi cho phía nhận nhấc máy lên. Khi phía nhận nhấc máy ngƣời điều khiển đóng kết nối cho phép thông thoại. Ở hệ thống máy điện thoại hiện đại, hệ thống chuyển mạch cơ đƣợc thay thế bởi hệ thống chuyển mạch điện tử.

Khi ngƣời gọi nhấc điện thoại, tổng đài nhận ra yêu cầu kết nối và nó sẽ gửi âm mời quay số. Vì vậy ngƣời gọi biết tổng đài và điện thoại của mình đang làm việc. Âm quay số tích hợp ở tần số 350 kHz và 440 Khz. Khi quay số sử dụng Touch-tone Keypad, các âm quay số khác nhau đƣợc tạo bởi từng đôi âm tần nhƣ sau: 1,209 Hz 1,336 Hz 1,477 Hz 697 Hz 1 2 3 770 Hz 4 5 6 852 Hz 7 8 9 941 Hz * 0 # Nếu ta gọi cho ai đó trong cùng một khu vực, Switch sẽ tạo ra vòng lặp giữa điện thoại của ngƣời gọi và của ngƣời nhận.

Nếu là cuộc gọi đƣờng dài, giọng nói sẽ đƣợc số hoá (số hoá giọng nói với tốc độ 64.000 bit/giây) và đƣợc kết hợp với nhau rồi truyền đi thông qua đƣờng truyền thông thƣờng hoặc cáp sợi quang và cũng có thể đƣợc truyền bởi vệ tinh hay Viba số. Giới thiệu chung về vi điều khiển Vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình đƣợc, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập 8 lệnh của chƣơng trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lƣu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành xuất tín hiệu điều khiển ra các bít cổng gián tiếp điều khiển các thiết bị chấp hành.