俄罗斯方块设计

1、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、年级电子信息科学与技术 2008级指导教师刘美容二0一年十月基于单片机的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

2、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，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，

3、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

4、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D1D4，滤波电容C1、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D1D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压

5、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）。此百 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，成为日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

6、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。+5V S5 OQiiKC2O TMi22 UF兰:CREST图3 *手动复位电路2）品振电路（提供时钟脉冲）如图4所示，品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。3）点阵显示屏及其驱动电路/ 土如图5所示

7、，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。U3:B图5点阵显示屏及其驱动电路4）独立按键电路如图6、图7所示，按键K1定义为右键，按键K2定义为左键，按键K3定义为下键，按键K4定义为旋转键。图6按键电路图图7按键电路仿真图（5）系统工作原理（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

8、.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。:2233-A4! 5566 7洋9目加0F0.VAD1F0.2AD2XIAL2RQ.3/AD3P0.fi/A06RSTF0.7/AD7P：2.(W 4R2.2/A1O PSENF7 职11 4P2 412 1EAPW胸 14 4P27W15 piP3ELTIXPpi.unasP3imiDP1.2P3.2W0 qpi jP3.3/1NT1 1P1.4P3 4HD 4P1.5P3.S/TMP3 EjWHP37W图88*8俄罗斯方块游戏整机电路原理图四、8*8俄罗斯方块软件设计系统软件的设置主要包含延迟时间设计、方块显示程

9、序设计、判 断按键程序、方块旋转程序、判断在下移，左移，右移，旋转时是否 冲突程序、俄罗斯方块消行程序以及游戏结束界面显示程序设计。（1）主程序流程设计，如图9所示：首先在内存分配八个字节 的空间作为显示内存，每行对应一个字节的内容，一共六十四位与六 十四个LED灯相对应，图形的显示通过循环的行选中，每次分别将对应行内容送到对应端口，从而达到扫描显示的日的。（2）图像的合成，如图10所示：一共七种方块对应于06的 标识。将每个方块分成四个LED，分别对四个LED进行编号（将整个 点阵看成07行，07歹U），编号二行数*8+列数，将每个方块 的四个LED编号列出来，按次序列成表格，通过标识查表得

10、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（将#01H左循环位移列数的次数，再将显示内存首地址+行数+1,再取内容，把的内容相或）便实现了图像合成的日的。图像合成子程序:开始将#04H送R4一第一个恒编号地址送R1把R1送A二了 .由编号求下一行显示内存地址送R0一字节表示厄。状态r将该字节和R1相或R1自加一图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

11、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。*1 RO自减一图11消行子程序;/主程序/MAIN:JNB SS,$;判断中断是否到来CLR SS;中断标志清0ACALL HECHENG;调用移动与背景合成程序ACALL DISPLAY;调用动态显示子程序ACALL JIANPAN ;调用键盘扫描程序INC R3 ;等待1秒CJNE R3,#50,MAINMOVR3,#0ACALL MOVINGDOWN ;1 秒到了下移ACALLJIESHU;调用结束jnbsunjun, llllsunjun555:movr4

12、,#50oooo:calljieshuhoudjnzr4,oooomovr4,#50oooo1: calljieshuhou1djnzr4,oooo1movr4,#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ACALL SUIJI;通过随机数取出积木ACALLTI

13、HUAN3;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：XIANSHOW0-7;输出：SHUCHU;功能：显示DISPLAY:MOVR0,#XIANSHOW0MOVR2,#7fHNEXT_II: MOVPIANXUAN,R2MOVA,R0CPL AMOV SHUCHU,AACALLDELAYMOVSHUCHU,#0FFHINCR0MOV A,R2RrAMOV R2,A;片选CJNER0,#40H,NEXT_IIRET;输入：BACKSHOW0-7;输出：BACKSHOW0-7；功能：消掉全亮的行XIAOHANG:

14、XH:MOV R7,#0;R7赋予初值，一共判8行MOVR0,#BACKSHOW7 ;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0FF），则可以去消行。DECR0;判断下一行需要消行否INCR7CJNER0,#3FH,XH_1RETXIAOCHU:MOVR0,#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MOVR0,

15、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,#08,XH;判断到顶行为止RET;/结束子程序/ JIESHU:MOV R0,#BACKSHOW0MOV A,R0clr liyongzhi cjne a,#00h,lyz RETLYZ:setbliyongzhiRetjieshuhou:；游戏结束后界面一MOV XIANSHOW0,#40HMOV XIANSHOW1,#40HMOV XIANSHOW2,#40HMOV XIANSHOW3,#40HMOV XIANSHOW4,#40HMOV XIANSHOW5,#40HMOV XIANSH

16、OW6,#40HMOV XIANSHOW7,#7fh ACALL DISPLAY Ret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12 8X8led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