PHẦN I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

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

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

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

Ngồi ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người.

Trong đời sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực rất dễ bị cháy, nên việc lắp đặt ,các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn. Nó giúp ta phát hiện nhanh chóng ,chữa cháy kịp thời ở thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất.

Ngày nay, việc phòng cháy chửa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân. Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiết xảy ra.

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

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì việc báo cháy qua điện thoại thì rất cần thiết, nó giúp ta báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan.

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

Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” cho luận án tốt nghiệp.

Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa nhà(hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền sản xuất để thay thế con người. Chẳng hạn muốn điều khiển các thiết bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa.

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

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

PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:

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

PHẦN II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI:

- Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước

- Phương án thiết kế

- Thiết kế và thi công :

+ Khối cảm biến chuông.

+ Khối kết nối thuê bao.

+ Khối cảm biến tín hiệu đảo cực.

+ Khối cảm biến cháy.

+ Khối cảm biến phát hiện trộm.

+ Khối thu-phát DTMF.

+ Khối giải mã và hiển thị.

+ Khối xử lí trung tâm.

+ Khối công tấc bên ngồi.

+ Khối công xuất ra.

+ Khối tạo tiếng nói.

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

PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

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

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

I . MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

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

II . PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

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

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

- Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài

- Tính tốn thiết kế phần cứng

- Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm

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

III . TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC:

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

Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố thông qua hệ thống thông tin liên lạc là sự kết hợp giữa các ngành Điện – Điện tử và Viễn thông, sự phối hợp ứng dụng vi điều khiển hiện đại và hệ thống thông tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên cứu và phát triển không nhỏ trong khoa học kỹ thuật. Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố thông qua mạÏng điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường. Hệ thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường ,đối tượng điều khiển và đối tượng báo động. Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối tượng được điều khiển là cố định.

Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua đường truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những kho lưu trữ tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo động thông qua đường điện thoại để đóng ngắt những nơi cao áp, tự độïng quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy …và cũng tại Nga đã có hệ thống điều khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử.

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

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

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

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

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

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, tôi thực hiện đề tài : “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá thành sản phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

IV. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:

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

MỤC LỤC

PHẦN GIỚI THIỆU

Tựa luận văn tốt nghiệp.

Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp.

Bảng nhận xét của giáo viên hướng dẫn.

Bảng nhận xét của giáo viên phản biện.

Lời nói đầu

Lời cảm tạ

PHẦN NỘI DUNG

PHẦN I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

PHẦN II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI 4

Chương I. PHƯƠNH ÁN THIẾT KẾ 5

I. Mục đích của đề tài 5

II. Phương pháp nghiên cứu 5

III. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước 5

IV. Ý tưởng thiết kế 6

V. Phương án thiết kế và sơ đồ khối 9

Chương II. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15

A. MẠCH ĐIỀU KHIỂN 15

I. Sơ đồ nguyên lý 15

II. Tính tốn và thiết kế hệ thống 19

1. Khối cảm biến chuông 19

2. Khối kết nối thuê bao 21

3. Khối giải mã thu và phát DTMF 23

4. Khối giải mã và hiển thị 25

5. Khối điều khiển động lực 26

6. Khối điều khiển thiết bị điện công tắc bên ngồi 27

7. Mạch khuếch đại Tone ra 28

8. Mạch nhận tín hiệu đảo cực 29

9. Khối xử lý trung tâm dùng vi điều khiển 30

B. THIẾT KẾ MẠCH ÂM THANH 31

I. Khối dao động 31

II. Khối tạo địa chỉ 32

III. EPROM và chuyển đổi D/A 32

IV. Khối khuếch đại âm tần 32

Chương III. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 33

I. Chương trình chính 33

II. Chươngtrình phục vụ ngắt 1 EXT1ISR 35

III. Chương trình phục vụ ngắt 0 EXT0ISR 37

IV. Chương trình con mở thiết bị 41

V. Chương trình con tắt thiết bị 43

VI. Chương trình con nhận tín hiệu DTMF 45

VII. Chương trình con RESET_MT8880 46

VIII. Chương trình con chọn chế độ điều khiển 47

IX. Chương trình con gọi lời giới thiệu 48

X. Chương trình con báo mở thiết bị 1-2-3-4 49

XI. Chương trình con báo tắt thiết bị 1-2-3-4 50

XII. Chương trình con báo trạng thái tất cả các thiết bị 51

XIII. Chương trình con tắt tất cả các thiết bị 53

XIV. Chương trình con báo tắt tất cả các thiết bị 55

XV. Chương trình con nạp số điện thoại thứ 1-2-3-4 56

XVI. Chương trình con phát số điện thoại thứ 1-2-3-4 57

XVII. Chương trìng con quay số điện thoại thứ 1-2-3-4 58

XVIII. Chương trìng con quay số báo động 59

XIX. Chương trình con Delay 60

Chương IV. PHẦN THI CÔNG 61

1. Giai đoạn chuẩn bị 61

2. Giai đoạn vẽ mạxh in 61

3. Giai đoạn lắp ráp 61

PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 62

I. Tóm tắt nội dung đề tài 62

II. Hướng phát triển đề tài 65

III. Kết quả đạt được 66

IV. Kết luận 68

PHỤ LỤC