本科课程设计题目：基于单片机的8*8LED俄罗斯方块设计姓名孙俊学号2008130346院（系）物理与信息科学学院电子系专业、年级电子言息科学与技术2008级指导教师刘美容二O—一年十月PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#基于单片机的8x8俄罗斯方块设计一、设计任务《俄罗斯方块》是一款世人皆知，看似简单实则变化无穷的小游戏。本次设计以51单片机为基础，设计一款功能简单的8*8点阵俄罗斯方块游戏，我们将以汇编语言编程实现以下操作：图形的显示合成，通过按键控制图形的移动和旋转，满格消行，手动复位等。本次设计俄罗斯方块功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计，由于系统功能不同所以要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。其中，硬件设计包括初始的设计原理和原理图介绍，到最终的电路图实际焊接以及布局，软件设计我们会给出具体的设计
方案
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，比如图形的显示合成，通过按键控制图形的移动和旋转，满格消行等的设计流程图，以及具体的汇编程序。二、设计方案本次设计初期是在eil和proteus联合仿真中进行编程语言为1汇编语言，后期是进行实物焊接。本次我们采用单片机C89C52控制模块提供电源，以点阵式LED显示，采用独立按键，直接在I/O口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是旋转键，下键，左键，右键。这种方案实现可行，既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。而由于STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业
标准
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的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。三、8*8俄罗斯方块硬件电路设计及原理图（1）选用设备AT89C51芯片一片，USB数据线一根，共阳极的点阵屏一个，驱动三极管八个，开关按键五个，导线，限流电阻若干。（2）硬件电路系统总框图如图所示电源电路—》CPU控制电路|—按键电路———（、显示电路<>图1硬件系统总框图1）电源（5v的稳压电源，通过整流，滤波，稳压得到）如图2所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器B,桥式整流电路D1〜D4，滤波电容Cl、C2,防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器（7805）极为简捷方便地搭成的。220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1〜D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。2）复位电路本设计采用手动复位电路，如图4所示，按键后：电容器被短路放电、CREST直接和VCC相连，就是高电平，此时进入“复位状态”松手后：电源开始对电容器充电，此时，充电电流在电阻上，形成高电平送到CREST,仍然是“复位状态”稍后，充电结束，电流降为0,电阻上的电压也将为0,CREST降为低电平，开始正常工作。艮tCREST…手动复位电路2）晶振电路（提供时钟脉冲）3）点阵显示屏及其驱动电路/全:如图4所示，晶振其实是一个频率产生器，他主要把传进去的电压转化为频率信号。提供给分频率一个基准的14.318MHZ的振荡频率，它是一个多谐振荡器的正回馈环电路，也就是说它把输入作为输出，把输出作为输入的回馈频率，象这样一个永无休止的循环自激过程。如图5所示，三极管采用PNP型，发光二极管采用共阳型。单片机的P1口作为数据端，P2口作为片选端。13213941151365738—LJ；047纠£04
工作原理
数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理
（整个电路如图8所示）1）编程设置好游戏规则，通过编程器写入89C52单片机系统。2）由89C52单片机通过P1口输送数据，P2口片选。3）通过89C52单片机的RESET位来控制系统是工作或设置初值，为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作；通过STC89C52单片机的P3.2,P3.3,P3.4位来控制游戏方块的右移，左移，下移，P3.5位来控制俄罗斯方块的旋转。I22"33"44"755"s6"77"8H-31■XIAL2F0.VAD1F0.24D2RQ.3/AD3FSTFZADdFO.船D5P0.fi/A06F0.7/AD7PSENP2.(W*P2.1倔彳R2.2/A1OiALEP24^121EAPICTOP1.1/T2EXP1.2P11PM的4彳P27W15hP3ILFRXP眄皿DP3.2丽厂P3.34NTT耳P1.4P1.5P34HD片P3.S/T1”P3刃而P37WLJ■25■,■157JESO4订E
表
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格，通过标识查表得LED灯编号，然后将编号存入对应的LED内存，然后通过一定变换，将此表示此LED的内容与相应的下一行进行逻辑或操作（①将#01H左循环位移列数的次数，②再将显示内存首地址+行数+1,再取内容，③把①②的内容相或）便实现了图像合成的目的。开始图像合成子程序:将#04H送R4图10图像合成子程序（3）消行处理，如图11所示：查询显示内存的各个字节是否有为#0FFH，若有则将其前面的显示内存各字节内容循环下移，最后在显示内存首地址补零。注意：方块在下落的过程中会自动判断每一行方块是否满行，如果满行时,就会将这一行小方块的隐藏，在将上面的小方块向下移动。当有多行同时出现这样情况时使用递归调用，实现连续消行。消行子程序：#08H送R7搐显示末地址送RO把@尺0送A前面的内容下移一字节显示内存首地址区补零*1R0自减一图11消行子程序；/////////主程序/////MAIN:JNBSS,$;判断中断是否到来CLRSS;中断标志清0ACALLHECHENG;调用移动与背景合成程序ACALLDISPLAY;调用动态显示子程序ACALLJIANPAN;调用键盘扫描程序INCR3;等待1秒CJNER3,#50,MAINMOVR3,#0ACALLMOVINGDOWN;1秒到了下移ACALLJIESHU；调用结束jnbsunjun,llllsunjun555:movr4,#500000：calljieshuhoudjnzr4,oooo1o1omovr4,#50ooool:calljieshuhouldjnzr4,oooolmovr4,#50oooo2:calljieshuhou2djnzr4,oooo2ljmpsunjun555llll:JBCHONGTU,LEE_A；判断是否冲突JNBCHONGHE,MAIN；判断是否需要合成LEE_A:ACALLBACKHECHENG；移动合成到背景ACALLXIAOHANG；调用消行子程序ACALLQINGCHU；清除移动区数据ACALLCHUSUIJI；出随机数ACALLSUIJI；通过随机数取出积木ACALLTIHUAN3；新积木送旋转区ACALLTIHUAN；再送移动区MOVSHUCHU,#00H；关屏幕AJMPMAIN1;/////////////显示子程序///////////////;输入：XIANSH0W0—7;输出：SHUCHU；功能：显示DISPLAY:MOVMOVNEXT_II:MOVMOVRO,#XIANSHOWOR2,#7fHPIANXUAN,R2A,@R0;输入：BACKSHOW0--7;输出：BACKSHOW0--7；功能：消掉全亮的行XIAOHANG:XH:MOVR7,#0CPLAMOVSHUCHU,AACALLDELAYMOVSHUCHU,#OFFHINCR0MOVA,R2RrAMOVR2,A;片选CJNER0,#40H,NEXT_IIRET;R7赋予初值，一共判8行iPAGE\*MERGEFORMAT#iPAGE\*MERGEFORMAT#MOVR0,#BACKSH0W7;从最底行开始判断，但当消了一行后，37H内的数据即为XH_1:；上一行的数据，即继续判断上行需要消行否MOVA,@R0；首先判断每行是否为0FFCPLA；数据取反JZXIAOCHU;如果为0（原来就为OFF），则可以去消行。DECR0；判断下一行需要消行否INCR7CJNER0,#3FH,XH_1RETXIAOCHU:MOV@R0,#0；把需要消行的那一行数据清0X_H:MOVA,R0；消行当前行赋予ACC，暂存MOVR1,ADECR1；上一行往下移MOVA,@R1；上一行数据移下来，移到消行所在行MOV@R0,ADECR0；整体往下移动一格CJNER0,#2FH,x_H;30H为最上行，判断移完没有CJNER7,#0&XH;判断到顶行为止RET；////////////////结束子程序////////////////////JIESHU:MOVR0,#BACKSHOW0MOVA,@R0clrliyongzhicjnea,#00h,lyzRETLYZ:setbliyongzhiRetjieshuhou:；游戏结束后界面一MOVXIANSH0W0,#40HMOVXIANSH0Wl,#40HMOVXIANSH0W2,#40HMOVXIANSHOW3,#4OHMOVXIANSHOW4,#40HMOVXIANSHOW5,#4OHMOVXIANSHOW6,#4OHMOVXIANSHOW7,#7fhACALLDISPLAYRet1PAGE\*MERGEFORMAT#1PAGE\*MERGEFORMAT#五、8*8俄罗斯方块测试结果、分析1）按键测试当电路连接完毕后，将写好的测试程序刷写到芯片内，K1、K2、K3、K4以及复位按键分别给端口送高电平和低电平，通电观察即可检测。2）点阵显示屏的测试将串口的和电路板上的接口连接，将写好的测试程序刷写到芯片内，开电源即可测试。3）整体电路测试系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测一次游戏从开始到结束的周期的显示状态是否正常，同时观察是否达到预期的显示功能。图128X8led俄罗斯方块游戏实际效果六、结论与体会通过这次的8*8led俄罗斯方块设计与制作，从很大程度上培养了我的动手能力以及理论到实践的一种思维转换能力，让我接触到STC89C52,了解了其内部结构与工作原理，更加深刻的认识了解了单片机产品的开发设计流程。本系统采用MSC-52系列单片机89C52为中心器件来设计实现8*8led俄罗斯方块游戏，显示方块直接通过Pl、P2输出。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。系统不足之处不能计分、游戏级别的不能自由选择，游戏速度的不能自由选择等等。同时本次设计与制作让我在对锡焊工具的熟悉程度、硬件电路的调试、焊接技术等方面都有所提高。更重要的是让我学到了一种新的编程思维模式，让我对汇编语言的熟练度以及运用能力得到了一定的提升。
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