Luận Văn Thiết kế và thi công mạch tính cước điện thoại giao tiếp bằng máy tính

ĐẶT VẤN ĐỀ:
Công nghệ thông tin liên lạc ngày nay đã phát triển một cách nhanh chóng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Nó luôn đóng vai trò cốt lõi trong việc cập nhật thông 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 thông 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 không đáp ứng đủ nhu cầu của khách hàng. Vì vậy nhu cầu sử dụng điện thoại công cộng là rất cao, cho nên các điểm điện thoại công 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 thông. Vì vậy tôi đã nguyên cứu và lựa chọn ra đề tài: “Thiết kế và thi công mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính”.

Nhiệm vụ chủ yếu của đề tài: “Thiết kế và thi công mạch tính cước điện thoại” này là tính toán chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền tương ứng với thời gian đã gọi, không những cho ta biết được giá tiền, thời gian mà còn hiển thị số quay, cuộc gọi liên tỉnh hay ra nước ngoài, nhờ đó mà hệ thống tính cước này được đặt ở các đại lý điện thoại công cộng, các trung tâm bưu điện thành phố, bưu điện văn hóa 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 công cộng, thì nhiệm vụ chủ yếu là tính toán chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi, ngoài ra còn có thể hoạt động như đồng hồ chỉ thị thời gian. Vì mục đích này nên máy tính cước điện thoại đòi hỏi những yêu cầu về kỹ thuật như sau:
Hiển thị gọi đi đến thuê bao khác có 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, không cho phép gọi bằng quay số PULSE.
Ngắt, nếu sau 60 giây mà cuộc gọi không 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 có thể tự quay số gọi.
Có chức năng tạo "tín hiệu đảo cực giả" để tính tiền trong trường hợp đường dây không có tín hiệu đảo cực.
Có 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 công cộng hiện nay rất phổ biến nhưng với một phạm vi chuyên môn còn hạn chế, và trong thời gian ngắn nên còn nhiều vấn đề em chưa thể khai thác được hết. Do trong quá trình thiết kế và thi công còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn sinh viên để em có đề tài này hoàn 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 có thể in hóa đơn cho khách hàng.
CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI:

Với những yêu cầu đã trình bày ở trên, ta có 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 có thể đáp ứng nhu cầu trên thì khó có thể vì khả năng mở rộng bộ nhớ bị giới hạn và gây khó khăn trong việc thiết kế. Còn kỹ thuật vi xử lý có thể khắc phục được những yếu điểm của kỹ thuật số là bộ nhớ được mở rộng nhưng phần thi công phần cứng còn khó, đó là trở ngại lớn trong phần thiết kế và thi công. Còn 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 có thể khắc phục được những nhược điểm mà các phương pháp khác không thực hiện được hoặc rất khó khăn. Hơn nữa chip vi điều khiển được dùng rất phổ biến và giá cả cũng rất hợp lý.
Có 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 có 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.
Có bộ nhớ nội thuận tiện cho việc thiết kế và lập trình.
Đơn giản ở phần cứng cho máy tính cước là không 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.


MỤC LỤC
Bìa 3
Lời cảm ơn 4
PHẦN I: DẪN NHẬP

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 .
CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về mạng điện thoại
Phần A: Cấu trúc mạng

Mạng chuyển mạch công cộng (PSTN) . 10
Các dạng của mạng chuyển mạch . 11

Phần B: Mạng điện thoại .

Tổng quát
Phân cấp và chức năng trong mạng điện thoại .
Các chức năng của hệ thống tổng đài .
Các thông tin báo hiệu trong điện thoại .
Tín hiệu điện thoại .

CHƯƠNG II: Khái niệm chung về máy điện thoại

Nguyên lý thông 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 CÔNG 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 ngoài
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 nuôi Ram
Khối nguồn .

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ BÀN LUẬN

Kết luận và kiến nghị
Báo cáo kết quả thi công và hướng phát triển đề tài
Tài liệu tham khảo .
Phụ lục