基于STC51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣游戲機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)

呂達(dá)，池文慧

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014030)

引言

單片機(jī)是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口集成在一個(gè)小的芯片上，形成了芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，該文將使用單片機(jī)對(duì)LED顯示器控制實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED顯示器來顯示圖像的信息。掌握利用STC51型單片機(jī)對(duì)LED顯示器控制方法。輸出信號(hào)頻率控制通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，用8*8LED顯示屏進(jìn)行游戲的設(shè)計(jì)，通過手動(dòng)操控可以顯示圖案等信息。進(jìn)行操控時(shí)，LED顯示屏?xí)鼡?jù)自己編好的程序作出相應(yīng)的游戲體驗(yàn)。

本設(shè)計(jì)需要查閱大量相關(guān)資料，以及掌握熟練的單片機(jī)編程技術(shù)、電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試技術(shù)以及細(xì)致的焊接水平，并進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，最后完成視頻的錄制。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)是基于8*8LED點(diǎn)陣的游戲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，主控芯片是STC51單片機(jī)。本設(shè)計(jì)的目的是為了將電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試、單片機(jī)原理、傳感器技術(shù)等課程的知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)進(jìn)行整合，提高設(shè)計(jì)能力及實(shí)踐動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)8*8LED顯示屏幕且需要有按鍵進(jìn)行內(nèi)容切換，它主要是由中央控制部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1所示:

圖1　單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

顯示方式有兩種，一種是LED點(diǎn)陣塊板，此板塊LED點(diǎn)陣焊接容易，顯示效果好，電子元件數(shù)量少。另一種是普通LED板 (萬用板)，LED焊接工作量大，零件多 (128個(gè)二極管)，適合對(duì)焊接數(shù)量有要求的場(chǎng)合，而我們所需要的是顯示效果好，對(duì)焊接數(shù)量也沒有太大的要求，所以選用第一種點(diǎn)陣塊版的顯示方式。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能主要由三個(gè)部分組成:單片機(jī)控制、顯示功能、操控系統(tǒng)。

這個(gè)設(shè)計(jì)采用單片機(jī)，它支可以直接通過串口線下載程序，對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)而言，顯示文字需經(jīng)常改變，STC51方便很多。所以選擇STC51作為本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)。信息傳遞主要是需要顯示來完成，這個(gè)設(shè)計(jì)顯示功能由2個(gè)LED點(diǎn)陣顯示屏來完成。點(diǎn)陣屏主要僅限于“點(diǎn)陣”顯示的，顯示是比較簡(jiǎn)單、成本比較低的器材。如果壞了一部分，就不會(huì)影響另一部分，而且維修特別簡(jiǎn)單，更換掉那塊壞的就可以了。

圖2　單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3　軟件設(shè)計(jì)

主程序首先進(jìn)行LED和定時(shí)器的初始化，繪制好游戲界面后打開外部中斷并啟動(dòng)定時(shí)器，進(jìn)入主循環(huán)。主循環(huán)需等待蛇體步進(jìn)信號(hào)IsToStep由定時(shí)中斷服務(wù)程序設(shè)置，得到的步進(jìn)信號(hào)后根據(jù)當(dāng)前方向MovDirection控制蛇體向前的步進(jìn)。步進(jìn)后判斷當(dāng)前蛇頭是否碰到一個(gè)食物，若碰到，將食物與蛇體合并完成，并產(chǎn)生新的食物再進(jìn)入首身相碰判斷的;若未碰到食物，直接可以進(jìn)入首身相碰判斷。若首身未相碰則將IsToStep清零、更新得分后可以回到主循環(huán)，否則退出游戲。在軟硬件搭配好，進(jìn)行調(diào)試過程需要注意以下邏輯錯(cuò)誤、器件損壞及可靠性差等，引起系統(tǒng)不可靠的因素許多，如金屬化孔，接插件接觸不良會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞;內(nèi)部和外部干擾，電源紋波系數(shù)過大，器件負(fù)載過大等導(dǎo)致邏輯電平不穩(wěn)定等。

4　總結(jié)

本設(shè)計(jì)以STC51單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為背景，以點(diǎn)陣顯示模塊、鍵盤為人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)貪食蛇游戲機(jī)的設(shè)計(jì)與安裝。當(dāng)我們掌握了利用STC51單片機(jī)開發(fā)制作簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的基本技能，并且熟悉了原理圖得繪制、仿真、軟件設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及系統(tǒng)調(diào)試的基本方法，可以為進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)更為復(fù)雜的嵌入式模擬/數(shù)字混合系統(tǒng)打下一定的基礎(chǔ)。

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