碰数电子玩具的设计设计766047.docx

本科生毕业设计报告 设计题目： 碰数电子玩具的设计 碰数电子玩具的设计 物理与电子工程学院 电子信息工程 [摘要]该碰数电子玩具设计以数字电子技术为基础、at89c51单片机为核心，结合数码管、语音芯片等制作形成。两位数码管进行一分钟的计时显示，计时结束后播放结束的语音；三个一位数码管以不同速率运转，并用两个按键控制数码管的运行与停止，当显示的三个数据一样时产生成功的语音，反之播放失败的语音。一分钟计时时间内，若没有成功可重复进行游戏，一旦成功或时间停止游戏结束。正文着重将设计的原理与过程进行了详细的解释与说明。 [关键词]碰数电子玩具; 单片机at89c51；语音芯片 1 设计任务与要求 1．1任务提出 设计一个碰数电子玩具。 1．2设计要求 1)、玩具面板上有三位LED数码显示管和两个按键：“开始”、“停止”。 2)、按下“开始”键，系统开始计时，同时三位数码管开始按不同速度循环显示“0~9”十个数字，并停留3秒，直到按下“停止”键或计时结束。游戏时间（计时时间）设为1分钟。 3)、计时开始1分钟内按下“停止”键，停止计时，三个数码管显示的数字停留在最后一次显示的数字上，若三位数码管显示的数字一样，比如：222,444,666等，则游戏胜利，播放欢快的音乐；若三位数字不完全一样，则游戏失败，播放悲伤的音乐。 4)、重新按下“开始”键后，重新计时，三位数码管重新从0开始显示。 5)、若1分钟到了，还没有按下“停止”键，停止计时，同时系统发出“game over”的语音。 2设计方案 2．1基本方案 按照实验设计[1] 李坚、朱嘉贤.计算机应用基础(第一版) [M],科学出版社, 2007.9. 的要求，采用at89c51单片机 [1] 李坚、朱嘉贤.计算机应用基础(第一版) [M],科学出版社, 2007.9. [2] 邓兴成.单片机原理与实践指导（第一版） [M],机械工业出版社, 2010.2. [3] 阎石.数字电子技术基础（第五版） [M],高等教育出版社, 2009.12. 通过对单片机的编程，实现一分钟的定时效果并显示出来，三个数码管以不同的速率运转，循环显示0-9十个数字，通过对相应端口的按键控制使其能够重复利用，控制单片机端口条件控制语音芯片。 具体的来说，一个两位的数码管显示出一分钟的计时情况，计时结束后单片机激活语音芯片，使其发出游戏时间结束的语音；三个一位的七段数码管以不同的速率运行，循环显示出0-9，并用一个按键控制该三个数码管的运行与停止，另一个数码管进行清零操作。当按键按下是三个数码管停止时，若显示的三个数据相同则播放游戏成功的语音；反之播放游戏失败的语音。一分钟计时时间内，可重复进行碰数游戏，一旦游戏成功或游戏时间结束则该游戏结束。这样就基本能够实现该碰数电子玩具的相应功能。 系统原理框图[4] [4] 陆应华.电子系统设计教程（第二版） [M],国防工业出版社,2011.3. 数码管显示单片机at89c51发出语音 数码管显示 单片机 at89c51 发出语音 按键2 按键2进行清零 按键1控制运行/停止 图1 原理框图 2．2适度发挥 1)、将一个开始按键和一个停止按键改为一个按键控制游戏的开始与停止，另一个按键进行清零操作； 2)、将一分钟的定时采用两位数码管实时显示出来，效果清晰可见； 3)、不用蜂鸣器而改用语音芯片，效果更好。 3 设计原理分析 3.1主要硬件介绍 3.1.1 at89c51单片机 本次设计我们采用的是单片机AT89C51作为主芯片。Atmel公司的AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4kB快闪可编程/擦除只读存储器(FPER—OM)的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储器技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。 AT89C51具有40管脚，有P0，P1，P2，P3四个主要I/O口，每个口都分为八位，其中以P3口功能最强大，是单片机的主要功能口，AT89C51的引脚图如图1所示： 图2　AT89C51的引脚图 3.1.2 语音芯片 图3 语音芯片引脚图 本芯片工作电压宽1.8V---5.5V 的工作范围静态电流小于等于1UA 1 脚 是去耦（可以接一个104 对地）可以不接 4 脚电源正极 5 脚电源负极 6 脚可以定义输入（来控制语音）也可以定于输出 7 脚只能作为输入 8 脚可作为输入也可以作为输出 6 脚7 脚和8 脚都可以定义一下功能 1：触发脚和正电源接触一次播放一编，在播放的时候重新触发[5] [5] 童诗白、华成英.模拟电子技术基础(第五版) [M]）,高等教育出版社, 2009.12. 2：触发脚和正电源接触一次播放一编，在播放的时候重新触发会打断然后重