مقاله کنترل لوازم خانگی با تلفن

دانلود مقاله کنترل لوازم خانگی با تلفن

مقدمه:
DTMF(1-1 چیست؟
DTMF مخفف Dual-tone multi-frequency بوده و سیستمی جهت ارسال سیگنال از طریق خطوط تلفن به مراکز سوئیچینگ در باند فرکانس صوتی (شنیداری) می باشد که می تواند هم به منظور مشخص کردن شماره ی مورد نظر جهت ایجاد ارتباط از طریق مراکز سوئیچینگ مورد استفاده واقع شود، هم اینکه نقش انتقال فرامین را به این مراکز یا سایر دستگاه های مخابراتی ایفا نماید.
این سیستم نیز کاربرد های دیگری در ایستگاه های تلویزیونی دارا می باشد، بدین نحو که فرستنده ی اصلی می تواند در زمان نمایش تبلیغات، سیگنال های DTMF را برای ایستگاه های واسطه محلی ارسال نماید تا آن ایستگاه بتواند تبلیغات محلی خود را در آن زمان به نمایش در آورد. همچنین در برخی سیستم های جاسوسی نیز می توان فرامین خاموش یا روشن کردن دوربین ها و یا سایر سیستم های واسطه را از این طریق ارسال نمود. ابتدا لازم است با مشخصات خط تلفن و نحوه شماره گیری ان اشنا شویم.

۲-۱) سرویس خط تلفن شهری (PSTN) :
هر خط تلفن از یک زوج سیم مسی تشکیل شده است.گاه این زوج سیم توسط کابلی سه سیمه به منازل می رسد که سیم فولادی ضخیم تنها نقش استحکام کابل را بر عهده دارد. در اصطلاح این دو سیم را سیمهای Aو B یا TIP و RING می نامند. که نامگذاری دوم به تاریخچه اختراع تلفن باز می گردد.
در حالت عادی که خط مشغول نیست یا وضعیت ON HOOK یک ولتاژ DC بین دو سیم وجود دارد و هیچ جریانی از خط نمی گذرد (یا جریانی با حداکثر ۵µA از ان عبور می کند.) این ولتاژ به طور کلی در حدود ۴۸ ولت است و بسته به عواملی از جمله استاندارد محلی مرکز مخابرات تغییر می کند.
در یک مرکز مخابرات محلی (LEC) منابع تغذیه DC که معمولا از نوع سوئیچینگ هستند‚ولتاژ DC لازم را از برق AC فراهم می کنند . ولتاژ DC تنظیمی , روی ۵۰ ولت یا بیشتر قرار می گیرد. تعدادی باتری بزرگ (برای مثال ۲۴ باتری ۲ولت سری معادل ۴۸ ولت ) نیز به صورت شناور در مدار هستند که در هنگام قطع برق وارد مدار می شوند و از قطع شدن شبکه تلفن جلو گیری می کنند.
با بالا رفتن بار خط در ساعات پر ترافیک شبانه روز , جریان مصرفی برق بالا می رود و در نتیجه از ولتاژ منابع تغذیه کاسته می شود .برای مثال در یک مرکز مخابرات محلی ۴۰۰۰۰ شماره ای ممکن است ۶۰۰ امپر جریان از منابع تغذیه کشیده شود. به محض برقراری ارتباط میان دو نفر, ولتاژ خط از ۴۸ ولت به ۸ ولت کاهش می یابد و جریانی در حدود ۲۰ میلی امپر از خط می گذرد. در حقیقت ولتاژ حالت تماس هنگامی که خط اشغتل می شود به طور کلی بین ۶ تا ۱۵ ولت است.جریانی که در حالت تماس از خط کشیده می شود در حدود ۱۰ تا ۶۵ میلی امپر و مقاومت DC دستگاه تلفن بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ اهم است.
هنگامی که گوشی گذاشته می شود (وضعیتOn Hook ) ولتاژ ۴۸- خط را تغذیه می کند . دلیل استفاده از ولتاژ منفی در مقابل ولتاژ مثبت به مسائل الکتروشیمیایی باز می گردد . هنگامی که سطح ولتاژ سیم نسبت به زمین منفی است , واکنشهای الکتروشیمیایی کمتر باعث خوردگی سیمها می شوند . اندازه این ولتاژ نیز در بعضی کشورها متفاوت است . این کشورها از ولتاژ دیگری در محدوده ۳۶ تا ۶۰ ولت استفاده می کنند . در هر حال این ولتاژ با مشغول شدن خط و شارش جریان افت پیدا می کند . به محض وقوع این رخداد ولتاژ Ring از ۴۸- به ۲۸- ولت و ولتاژ Tip به ۲۰- ولت خواهد رسید و این به این معناست که ولتاژ خطبه ۸۷dc کاهش یافته است .
در این حالت سیگنال صوتی با باند فرکانسی صوتی می تواند روی خط قرار گیرد. پهنای باند خطوط انتقال تلفن شهری در حدود ۳ تا ۴/۳ کیلو هرتز است که در مقایسه با پهنای باند صدای انسان به وضوح کمتر است. اما از انجا که اغلب فرکانسها ی صدای انسان در محدوده ۳۰۰ هرتز تا ۴ کیلو هرتز متمرکز شده اند بیشتر فرکانسهای صوتی انتقال می یابندو تن صدای افراد تغییر چندانی نمی کند .با این حال صداهای زیر دارای فرکانس بالاتر نسبت به صداهای بم تغییر بیشتری می کنند . هر گونه اطلاعات دیگری نیز که بخواهد از طرف مبدا یا مقصد روی خط قرار گیرد به صورت فرکانسهای صوتی انتقال می یابد. برای مثال اگر در حین صحبت کردن دو نفر عددی فشار داده شود این عدد به صورت فرکانس مورد نظر در می اید و متنند صوت و بدون هیچ تداخلی روی خط قرار می گیرد.
فرکانس بوق ازاد و بوق اشغال و بوق انتظار با هم تفاوت دارند ولی معمولا در حدود ۴۰۰ تا ۴۲۵ هرتز در نظر گرفته می شوند. سیگنال رنگ (Ringing Signal) هم یک سیگنال AC با ولتاژ محلی Vrms 90 است که حدودا برابر با Vac 110 می باشد.
در کشورهای مختلف این ولتاژ بین ۴۰ تا Vac 150 متغیر است. این سیگنال در ایران بسته به سوئیچ استفاده شده در مرکز مخابرات بین ۷۰ تا Vac 110 است . این سیگنال روی ولتاژ DC خط سوار شده و با نوسان خود زنگ تلفن را به صدا در می اورد. فرکانس سیگنال زنگ بین ۲۰ تا HZ 40 است که تناوب ان حدود یک ثانیه ممتد و چهار ثانیه قطع می باشد. شایان ذکر است تمتمی مقادیر گفته شده تقریبی هستند و در استانداردهای گوناگون متفاوتند. برای مثال فرکانس زنگ در کشور انگلستان HZ 25 وبا تناوب ۴ ثانیه ممتد و ۲ ثانیه قطع به صدا در می اید.
هر مرکز تلفن محلی محدوده ای دارد که معمولا حد بالای ان ۴ کیلومتر است. از انجا که رشته سیمهای مسی خطوط تلفن شهری (سیم شماره ۰٫۲۲AWG )دارای مقاومت متوسطی در حدود ۵۰ اهم در هر ۱۰۰۰ متر است که مسئله مهم جریان مصرف کننده در انتهای خط است.اگر این جریان به کمتر از mA 8 کاهش یابد ارتباط تلفنی نا ممکن خواهد بود.
۳-۱) نحوه شماره گیری
شماره گیری از روی گوشیهای به دو روش پالس (Pulse) و تن (Tone) صورت می گیرد.
در روش پالس، با گرفتن هر شماره تعدادی پالس متناسب با شماره گرفته شده روی خط فرستاده می شوند. هر پالس ms100 طول می کشد ابتدا خط به مدت ms40 در ولتاژ قطع (v48 ) و سپس به مدت ms60 در حالت مشغول (v8 ) قرار می گیرد .
در روش تن،به جای ایجاد پالس فرکانسهای کاملا مشخصی تولید و در خط تلفن جاری می شوند . این صداها را تن های شماره گیری می گویند . از انجا که هر فرکانسی روی خط قرار می گیرد در حقیقت ترکیبی از دو فرکانس سطر و ستون صفحه کلید گوشی است ، این روش شماره گیری با دو تن چند فرکانسی (DTMF) نام گرفته است با استفاده از ۷ فرکانس به صورت سطری و ستونی می توانیم ۱۲ کد تولید کنیم که شامل ۱۰ عدد و دو کلید * و # است در روش تن ارسال و تفسیر هر شماره به علاوه فاصله لازم بین دو رقم به حداکثر ms100 زمان احتیاج دارد .
۴-۱) ﺁشکار سازی زنگ و اشغال خط
در این مقاله لازم است زنگ تلفن را تشخیص دهیم و بتوانیم خط را اشغال کنیم . بی تردید تا رمانی که خط ازاد (On Hook) است و جریانی از ان نمی گذرد هیچ سیگنالی را دریافت نخواهیم کرد . بنابراین گام اول طراحی یک مدار اشکار ساز زنگ (Ring Detector) است و پس از ان مداری را طراحی کنیم که خط را اشغال (Off Hook) کند
۱-۴-۱) شمای کلی مدار
به طوری که گفته شد سیگنال زنگ یک ولتاژ AC با دامنه Vrms 90 و فرکانس HZ 20 استکه با تناوب یک ثانیه ممتد و چهار ثانیه قطع به صدا در می اید و روی ولتاژ DC خط سوار می شود . وظیفه مدار اشکار ساز زنگ تشخیص وتبدیل سیگنال AC زنگ به سطح ولتاژ منطقی صفر و یک است . خروجی این مدار به عنوان وقفه به میکرو کنترلر می رود . با رسیدن وقفه زنگ به میکرو کنترلر زیر روال مربوط به ان اجرا می شود برای مثال شمارش تعداد زنگها و دستور اشغال کردن خط در این زیر روال انجام می گیرد .
اشغال شدن خط به منزله برداشتن گوشی است که توسط رله انجام می گیرد.جهت اماده مدار برای کارهای بعدی و ارسال یا دریافت سیگنال جریان باید از خط کشیده شود و به همین منظور نیز باید یک مقاومت با دو سر سیم موازی گردد. این مقاومت باعث افت ولتاژ خط از ۴۸ ولت به حدود ۸ ولت می شود و مقدار ان ولتاژ و جریان خط را تعیین میکند. به طور کلی ولتاژ ۶ تا ۱۲ ولت برای خط مشغول بسیار مناسب است . مقدار جریانی که در ولتاژ ۸ ولت از بار (مقاومت موازی) می گذرد در حدود mA 20 است

فهرست
چکیده: ۱
DTMF(1-1 چیست؟ ۲
۲-۱) سرویس خط تلفن شهری(PSTN) : 2
۳-۱) نحوه شماره گیری ۵
۴-۱) ﺁشکار سازی زنگ و اشغال خط ۵
۱-۴-۱) شمای کلی مدار ۶
۲-۴-۱) سخت افزار مدار ۸
فصل دوم: ۱۳
مدار آشکار ساز تن ۱۳
۱-۲) در یافت کننده DTMF توسط MT8870 14
۲-۲) مدار راه انداز MT8870 17
۳-۲) کنترل وسایل برقی با تلفن ۱۸
فصل سوم: ۱۹
ضبط و پخش صدای دیجیتال ۱۹
۲-۳) معرفی تراشه ضبط و پخش صدا ۲۰
۳-۳) مدیریت پیام ها ۲۱
Random Access Mode(3-3-1 22
(۳-۳-۱-۱ضبط پیام در Random Access mode 22
(۳-۳-۱-۲پخش پیام در Random Access mode 23
Tape Mode(3-3-2 24
(۳-۳-۲-۱ ضبط پیام در Tape mode با استفاده از Normal Option 24
(۳-۳-۲-۲پخش پیام در Tape mode با استفاده از Normal Option 25
(۳-۳-۲-۳ ضبط پیام در Tape mode با استفاده از Auto rewind 26
(۳-۳-۲-۴پخش پیام در Tape mode با استفاده از Auto rewind 27
(۳-۴ جدول مربوط به اسامی و عملکرد پایه های APR9600 29
فصل چهارم: ۳۴
میکروکنترلر AVR 34
۴-۲) میکروکنترلرهای AVR 35
(۴-۳محیط برنامه نویسی Codevision AVR 36
ایجاد یک فایل جدید ۳۷
(۴-۵تنظیمات کامپایلر C 40
(۴-۶کامپایل مقاله ۴۲
(۴-۷ ساختن مقاله ۴۳
(۴-۸ وقفه ۴۴
(۴-۸-۱ مراحل اجرای وقفه ۴۴
(۴-۹ شرح برنامه میکرو ۴۵
منابع و ماخذ : ۴۷

شکل ۱-۱ : شماتیک مدار اشکار ساز زنگ و اشغال ساز خط . ۷
شکل ۲-۱ : مدار داخلی پل دیود. ۸
شکل ۳-۱ : مدار داخلی اپتوکوپلر . ۱۰
شکل ۴-۱ : مدار اره انداز رله . ۱۱
۱-۲) در یافت کننده DTMF توسط MT8870 14
شکل ۱-۲ : ترتیب پایه های MT8870 . 15
شکل ۲-۲ : مدار راه انداز MT8870 . 17
شکل ۳-۱ :پایه های APR9600 . 21
جدول ۳-۱ : مدهای عملیاتی APR9600 . 22
شکل ۳-۲ : مدار مربوط به Random Access mode . 24
شکل ۳-۳ : مدار مربوط به Tape mode-normal option 26
شکل ۴-۳: مدار مربوط به tape mode-auto Rewind 28