酷闪游戏机 (2)

大学生电子暨机械创新设计大赛电子设计类参赛作品说明书作品名称酷闪游戏机目录摘要31、基本功能简介42、基于ATMEGA128的酷闪游戏机621电路结构及原理622硬件设计及解析7221ATMEGA128主控系统7222ISD4004语音模块7223LCD12864显示模块823硬件系统简要解析93、系统的软件设计1031主程序流程114、硬件、软件调试1241硬件调试方法1242软件调试方法12总结12致谢13参考文献13酷闪游戏机指导老师方琨龙乾新作者谢日云方奕武何正贵摘要酷闪游戏机从实际出发，设计一种多场所用、操作简单、工作稳定可靠的娱乐游戏装置。当人们下班、放学时，往往希望身体能得到更好的娱乐与放松。针对这一需求，研制出了酷闪游戏机。本文将介绍酷闪游戏机，其性能稳定可靠，实用性、适用性强，且具有较高的灵活性，成本低。本产品采用ATMEGA128芯片为主控芯片。利用AVR内部的EEPROW来将数据掉电保存。语音芯片为ISD4004语音录放系统，用来播放相应的音乐。显示芯片用LCD12864来显示各种数字和汉字。敲击的时间不同时分数跟音乐播放也会不同。灯亮部分用LED来控制。通过44键盘来击中LED，灯亮是随机的。此外还能进入调关模式，游戏开始前模式，游戏机高度可调，电源随开随用等功能。操作界面人性化。经过调试各个模块正常工作，最后都达到了我们想要的结果。关键词ATMEGA128AVR内部的EEPROWISD4004LEDLCD1286444键盘可调关可调高度不同时间不同音乐不同分数1、基本功能简介1插上电源后，打开作品左下角的拨动开关启动。如在光线差且2系统启动后，会出现一个过场动画，随后显示游戏等待画面。3按屏幕的从左往右第一个键进入游戏（此键为独立键盘）。4在开场音乐伴随下显示“WELCOME你打我闪健身器”之后正式进入游戏。游戏从LEVEL01开始，共13关。5进入游戏界面后，随机亮灯，按下44矩阵键盘有效。612864液晶分别显示分数（XXX）、生命数（LXX）和关数（GXX）。游戏初始的生命数为3。7若击中按键正常情况下分数加1，播放提示音1；若在较短时间（实际为地鼠产生到消失的前一半时间内）击中，则“快速反应，双倍加分”，即分数加2，播放提示音2，但与正常得分的提示音1不同。8若击错按键，则生命数减1，分数不变，播放提示音3。9每关有10个等亮，击打完成后进入下一关。10每通过两关之后生命数加1（即2，4，810，12关）。11生命数为0时，即为游戏失败，并显示“WELCOME你打我闪健身器”。12顺利通过13关或游戏失败后均导致游戏结束，此时显示你的得分并检测，若比存储的纪录分数高，则刷新纪录，显示“英雄伟绩”并存储。补充说明1本版本进入游戏时必须按开始键控制，否则不能进入游戏。2本版本中进入游戏后只能用按键控制。3在不使用的情况下，请将电源拔下，以免耗电。2、基于ATMEGA128的酷闪游戏机21电路结构及原理基于ATMEGA128的酷闪游戏机由ATMEGA128为控制中心、ISD4004语音模块、AVR内部的EEPROW数据储存模块、44矩阵键盘模块、LCD12864液晶显示模块、LED等控制模块等模块组成。电路结构图21如下LCD液晶显示ATMEGA128语音模块LED控制键盘模块图21总体设计结构22硬件设计及解析221ATMEGA128主控系统ATMEGA128是采用ATMEL公司的高性能、低功耗ATMEGA128，其主要功能特性为128K字节FLASH，4字节内部RAM，4K字节的内部EEPROM，看门狗，工作频率可达16MHZ，53个可编程I/O口线。可选着节能模式和掉电模式。另外，支持ISP功能为调试系统带来极大的便利。该单片机足以满足我们的需求，也不会造成资源浪费，故选择它为主控芯片。EEPROW数据储存模块图221ATMEGA128主控电路222ISD4004语音模块ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口SPI或MICROWIRE送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声“。采样频率可为40,53,64,80KHZ,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年典型值,反复录音10万次。图222ISD4004语音电路223LCD12864显示模块12864液晶显示模块是12864点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机8位并行及串行两种连接方式6。具有多种功能光标显示、画面移位、睡眠模式等。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。LCD12864原理图如下所示。图223LCD12864显示电路23硬件系统简要解析以上主控芯片是采用ATMEL公司的高性能、低功耗ATMEGA128，其主要功能特性为128K字节FLASH，4字节内部RAM，4K字节的内部EEPROM，看门狗，工作频率可达16MHZ，53个可编程I/O口线。可选着节能模式和掉电模式。另外，支持ISP功能为调试系统带来极大的便利。语音模块，我们使用ISD4004语音芯片。ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8分钟至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口SPI或MICROWIRE送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声“。采样频率可为40,53,64,80KHZ,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年典型值,反复录音10万次。按键我们选着市面上容易买到的游戏机大按键，将16个按键用导线连接成44矩阵键盘。为了能在光线强的环境下，能看得见LED的亮，我们选着了高亮LED发光二极管。用两片74HC573锁存器来驱动控制16LED。3系统的软件设计系统的软件设计采用语言，对单片机进行编程实现各项功能。程序是在WINDOWSXP环境下采用KEILUVISION4软件编写的。主程序主要起到一个导向和决策功能，决定什么时候整个系统该做什么，系统各种功能的实现主要通过调用具体的子程序。31主程序流程开始系统初始化独立按键扫描YNNYYN假真NY4硬件、软件调试41硬件调试方法由于本系统模块较多，所以不可以一开始就马上就整个系统一起调试，应该分开调试，每个模块上电前必须仔细检查电源极性，否则容易烧掉芯片，具体如下骤（1）控制主板调试，在安全环境下设计开发运行，看是否按要求运作，接着测试所有的IO。（2）语音模块的调试，用程序控制好每个音素的地址与发音时间控制，然后按键被按下开始键被按下调关键被按下生命数大于0且关卡数小于14设置关卡显示排行榜开始键被按下游戏中游戏结束接入按键，逐句调试。（3）音频功放电路设计的调试。我们先用电脑输入音频信号，然后调整放大倍数，在测试音频功率放大器的负载能力的时候，首先要处理好散热问题，我们加大散热片，确保音频功放正常工作。（4）当各个部分模块调试完毕后，进行整体调试，需要注意各个模块间的连接布线的正确性和规范性，还要注意接口电平的匹配；42软件调试方法由于本系统较为庞大，所以软件的调试也采用了分模块的方式来调试，而且有必要时和硬件一起验证，这样可以提高工作效率，首先调试LCD12864液晶模块，采用C语言编写，编写成可以调用并传递数据的形式，传递要写液晶的地址和所显示的内容，多次写入地址和内容，查看是否达到想要的效果；接着调试与ATMEGA128与ISD4004芯片的连接，经过多次试验，最后各个模块都能正常连接，正常工作。这样就完成了系统的全部测试了。总结通过这次酷闪游戏机的制作，我们对电子设计有了更进一步的理解，很多问题开始的时候觉得很简单，但是随着作品的深入，出现的问题就会越来越多，也越来越难以解决，从课本上学到的知识到了实际应用的时候就会发觉课本的知识与实际问题有很大的差别，单单应用课本的知识是不能完全解决实际的问题的，有很多的时候经验比课本知识更重要。比如元器件的选择、电路的走线等等，都需要一定的经验才能做得很好。在以后的电子设计当中，我们会更加注意课本知识与实践的相结合。致谢在参加这次大学生电子暨机械创新设计大赛，非常感谢我们的老师为我们指出了需要查阅的相关书籍以及在后面会遇到的主要问题，使我们受益匪浅在设计过程中遇到了很多我们无法解决的问题，在方老师和龙老师的耐心辅导和同学的热心帮助下，问题才能够得到解决所以，本作品设计的完成，除了我们自己的努力之外，也离不开老师和同学的帮助此外，还要感谢我们的父母，是他们给予了我们学习和锻炼的机会同时也要感谢玉林师范学院，给了我