Kółko informatyczne stanęło przed nowym zadaniem - stworzenie automatycznego dzwonka szkolnego, ale takiego, który odtwarzałby melodyjki używane do tej pory i odtwarzane za pomocą magnetofonu, wzmacniacza i głośników.
Założenia:
  • w pełni automatyczne, bezobsługowe działanie,
  • uwzględnienie tego, że w soboty i niedziele sygnałów ma nie być,
  • odtwarzanie dwóch różnych melodii - innej dla sygnału na przerwy i innej dla sygnału na lekcje,
  • możliwość bezpośredniego podłączenia 2 zestawów głośnikowych,
  • wewnętrzna regulacja głośności,
  • możliwość łatwego ustawiania wewnętrznego zegara czasu rzeczywistego.
Zgodnie z powyższymi założeniami została zaproponowana konstrukcja składająca się z dwóch modułów:
          1 - moduł sterujący
          2 - moduł wykonawczy.

     Konstrukcję modułu sterującego oparto na mikroprocesorze ATmega8 i zegarze czasu rzeczywistego PCF8583.

     Moduł wykonawczy zawiera w sobie generator melodii zbudowany z wykorzystaniem mikroprocesora AT90S2313 i pamięci EPROM 27C08 oraz akustycznego wzmacniacza mocy TDA1557.

Całość jest zasilana transformatorem sieciowym TS40.

 Melodyjki nagrane na kasetę magnetofonową zostały przegrane do komputera za pomocą programu Audacity do monofonicznego pliku typu WAV. Sygnał dźwiękowy był próbkowany z częstotliwością 22kHz i rozdzielczością 8 bitów. Nagranie zostało poddane korekcji polegającej na zmniejszeniu dynamiki, osłabieniu niskich częstotliwości i zmniejszeniu szumów. Po odrzuceniu części nagłówkowej w tak utworzonych plikach, uzyskaliśmy pliki muzyczne gotowe do wpisania do pamięci EPROM. Dodatkowo dodane zostały komunikaty słowne "lekcja" i "przerwa".

Procesem odtwarzania steruje mikroprocesor AT90S2313, który wysyła w odpowiednim tempie (22kHz) impulsy do dwóch 12-bitowych rejestrów SIPO typu CD4040. Wyjścia rejestrów są podłączone do wejść adresowych pamięci 27C08. Pojawiające się na liniach danych informacje są przekształcane w prostym przetworniku cyfrowo-analogowym typu R-2R na postać analogową a odpowiednio dobrany kondensator filtruje szumy przetwarzania CA przy okazji ograniczając wysokie tony. Takie rozwiązanie przyniosło zaskakująco dobre efekty. Dodatkowo procesor steruje wzmacniaczem akustycznym włączając go tylko na czas odtwarzania melodyjki co zapobiega nadmiernemu nagrzewaniu się wzmacniacza.
Układ sterujący w momencie uruchamiania pobiera aktualny czas z zegara czasu rzeczywistego. Dodatkowo, w celu poprawienia wskazań, czas jest pobierany codziennie o godzinie 730. Zdecydowano się na stałe ustawienie godzin dzwonków bez możliwości samodzielnego programowania. Godziny i minuty dzwonków zostały umieszczone wewnątrz programu sterującego. Bieżący czas jest porównywany z zaprogramowanymi wartościami co 5 minut. W przypadku wykrycia takiej zgodności, procesor sterujący wysyła do układu odtwarzania melodyjek sygnał na jednym z dwóch przewodów i w zależności od tego odtwarzana jest pierwsza lub druga melodia. Do układu dołączony jest także alfanumeryczny wyświetlacz LCD o organizacji 2x16 znaków. Na wyświetlaczu przedstawiana jest bieżąca godzina i dzień tygodnia a także komunikaty ułatwiające ustawianie prawidłowego czasu. Moduł sterujący zawiera także baterię podtrzymującą pracę zegara czasu rzeczywistego w przypadku wyłączenia urządzenia lub zaniku zasilania.

schemat modułu sterującego:

schemat modułu odtwarzacza i wzmacniacza:

wizualizacja 3-D sterownika:

wizualizacja 3-D odtwarzacza:


widok zmontowanego sterownika


widok zmontowanego układu wykonawczego
(zasilacz + generator melodyjek + akustyczny wzmacniacz mocy)

w projekcie maczali palce uczniowie II klasy Gimnazjum:
Marta Gortad - program obsługi odtwarzania dźwięku,
Krzysztof Sadza - program obsługi zegara czasu rzeczywistego,
Krzysztof Lorek - główny program sterujący.

Projekt układu elektronicznego i czuwanie nad całością:
mgr inż. Wiesław Kaczanowski, nauczyciel informatyki

Po wmontowaniu modułów oraz transformatora sieciowego do obudów, od 02.09.2005 automatyczny dzwonek wygrywa regularnie i precyzyjnie melodie dzwonków.
w projekcie wykorzystano programy:
  • Eagle - projektowanie schematów i płytek układów elektronicznych,
  • Eagle 3-D - generowanie pliku źródłowego dla PovRay,
  • PovRay - wizualizacja 3-D
  • Bascom - bardzo przystępny język programowania mikroprocesorów, wersja demonstracyjna ma ograniczenie do 4 kB kodu wynikowego, co w zupełności wystarczyło na potrzeby projektu
  • Audacity - edycja, konwersja i modyfikowanie dźwięków