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1、2011203讲师曾繁政15078159503黄忠南物理与电子信息工程系07106171232007级电气工程及其自动化基于单片机的俄罗斯方块游戏设计基于单片机的俄罗斯方块游戏设计独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年月日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印
2、件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签 名： 年月日指导教师签名： 年月日基于单片机的俄罗斯方块游戏设计摘 要俄罗斯方块是一款风靡全球的益智游戏。它规则简单，容易上手，且游戏过程变化无穷，使用户在游戏中得到乐趣。本文讨论了一种基于增强型单片机硬件平台和实时操作系统的智能俄罗斯方块游戏的设计与实现。该设计选用的处理器型号为STC12C5A60S2的单片机，实时操作系统采用适用于805
3、1处理器的RTX51 Tiny多任务实时操作系统。重点从软件工程角度论述了俄罗斯方块模型构造，图形旋转，坐标变换，双人游戏中多任务实时操作的设计法方，以及背景音乐的处理等技术。同时，该设计的独创性是在8051系列单片机中使用操作系统实现了双人游戏和音效的添加。关键词：单片机；RTX51；LCD；俄罗斯方块ABSTRACTTetris is a section became popular in the world of puzzles.The rules are simple, easy to operate and the game process changes.Users in the
4、game to get fun.This paper discussed a method based on enhanece microcontroller hardware platform and real-time operating system of intelligent Tetris game of design and implementa- tion.This design multi-back STC12C5A60S2 single-chip processor regult and real-time operating system adopt suitable fo
5、r the 8051 processor RTX51 of multi-tasking real- time operating system.This paper mainly discusses the from software engineering tetris model of structure,graphics rotation,coordinate transform,the double game multitasking real-time operating design,and the background music of the formation of tech
6、nology.At the same time,the design originality in the 8051series micro- controller is used in the operating system realizing double game and sound add.Key words： singlechip；RTX51；LCD；TetrisI目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 课题背景11.2 课题的主要研究内容11.3 课题的研究现状及意义12 系统硬件平台设计22.1 STC12C5A60S2单片机概述22.2 STC12C5A60S2
7、最小系统32.3 电源系统32.4 振荡电路32.5 复位系统42.6 程序下载系统52.7 音乐播放系统62.8 LCD液晶显示接口电路62.9 操作控制接口73 系统软件平台构建83.1 Vision简介83.2 LCD12864液晶屏显示原理83.2.1 LCD模块总线选择及时序83.2.2 LCD显示RAM区映射概况93.2.3 LCD的驱动方法103.2.4 LCD驱动程序架构103.3 俄罗斯方块游戏设计113.3.1 俄罗斯方块游戏功能简介113.3.2 系统界面的设计123.3.3 游戏系统“枚举算法”概述143.3.4 俄罗斯方块造型设计的方法153.3.5 随机产生俄罗斯方
8、块的方法153.3.6 俄罗斯方块平移的实现方法173.3.7 俄罗斯方块旋转的实现方法183.3.8 俄罗斯方块下移的实现方法203.3.9 满行检测及消行功能的实现方法213.3.10 游戏积分的计算方法223.4 双人俄罗斯方块游戏设计243.4.1 RTX51 Tiny简介243.4.2 RTX51 Tiny的内核分析243.4.3 游戏开发环境的配置273.4.4 双人单机对战模式的实现流程283.5 系统背景音乐的设计283.5.1音乐的设计原理283.5.2 音乐播放的实现方法303.5.3 音效程序流程303.6 系统主程序流程图314 产品功能说明与系统性能测试324.1 产
9、品功能说明324.2 系统性能测试335 结束语33参考文献35致 谢III贺州学院本科生毕业论文（设计）1 绪 论1.1 课题背景如今，计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展，这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。对于解决复杂计算和高速数据处理的问题仍然是巨型机在起作用，因而，目前巨型机正在朝高速及高处理能力的方向发展。单片机在出现时Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器4。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。单片机在内部已集成了趆来趆多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，EEPROM，D/A转换器，串行通信
10、接口，Watchdog电路等。 同时，俄罗斯方块是一款风靡全球的电视游戏机和掌上游戏机游戏，目前在网络单机游戏和kele8等上都有它的身影。而它曾经造成的轰动与经济价值可以说是游戏史上一件大事。因此，对它的研究，无论从技术上，还是社会意义上看都是很有价值的。单片机在游戏上的应用是具有非常大的潜力的，它能将游戏带入到另一个阶段。此次设计仅仅是为了举一个单片机在游戏应用方面的简单例子，它可以很好的说明单片机功能的强大，体现其更高的可控性和高集成度的好处，因此它可以在电子游戏方面成为一个不可计量的明日之星。1.2 课题的主要研究内容本课题研究和实现了基于8051+RTX51到Tiny平台下的智能俄罗
11、斯方块游戏系统。主要研究内容是实现智能俄罗斯方块游戏系统软硬件平台的搭建；本系统以8051微处理器为核心来运行RTX51 Tiny多任务实时操作系统，利用KEIL C51开发工具进行软件开发，通过LCD12864液晶屏显示游戏界面。该设计能实现单人单机游、双人单机对战游戏、游戏背景音乐的播放和单人最高积分存储等功能。在俄罗斯方块游戏系统开发过程中，本文作者首先进行硬件平台的搭建，包括单片机最小系统的搭建、电源系统的搭建、串口下载器的设计、游戏手柄的设计、音效播放模块的设计以及LCD液晶显示接口的设计。然后，作者才开展软件平台的构建，这也是本设计的重要部分，主要包括对RTX51 Tiny操作系统
12、的配置、俄罗斯方块模型的设计、模型图块的旋转及坐标变换设计、双人单机对战游戏设计和音效系统设计等。最后，从硬件和软件两方面对完成的智能俄罗斯方块游戏系统进行调试及运行试验。1.3 课题的研究现状及意义现今国内外的俄罗斯方块游戏设计主要有基于PC机上Windows平台的俄罗斯方块游戏、基于手机平台的智能俄罗斯方块游戏以及基于单片机平台的俄罗斯方块游戏等。前两种属于高端游机，性能优越，但成本高，而且计算机编程已不是新命题，VB、VC、Delphi版本的俄罗斯方块游戏都有发布9。从学术角度来看，针对俄罗斯方块游戏的开发，国内外也有不少学者展开过研究，比如Niko将进化算法引入到俄罗斯方块中并验证了其
13、有效性，Hoogeboom探讨了俄罗斯方块游戏的构造问题，王宇等针对存在于俄罗斯方块中的两个数学问题提出解决方案，高凌琴探讨游戏功能要求、数据结构、图形旋转、坐标变换等关键技术，胡代弟在SPCE061A单片机实现了俄罗斯方块游戏10。综上，国内外的研究多着重于游戏数学原理的讨论，也有部分文献涉及游戏的具体实现，但多是在Windows操作系统下实现的，在单片机平台下的开发俄罗斯方块游戏鲜少有文献刊载。而单片机由于具有体积小、性能突出、价格低廉等特点，应用领域不断扩大，除了工业控制、智能化仪表、家用电器外，在智能化高档电子玩具产品也大量采用单片机芯片作为核心控制部件。曾经80年代非常流行的掌上游戏
14、机便是单片机在电子玩具中的应用之一，其中的俄罗斯方块游戏现已被我们所熟知。本文探讨基于8051单片机硬件平台和RTX51 Tiny多任务实时操作系统的俄罗斯方块游戏的设计与实现，将理论与实践相结合。其主要目标是再现经典的俄罗斯方块游戏，并在此基础上实现双人单机对战游戏模式，以丰富产品功能，增强游戏的趣味性。2 系统硬件平台设计2.1 STC12C5A60S2单片机概述STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051系列单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快812倍。用户程序空间为60KB，片上集成1280字节
15、RAM，具有EEPROM功能，能够额外储蓄1KB的数据。该单片机共有4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器，即16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，此两路可编程计数器阵列（PCA）可用来再实现2个定时器。此外，STC12C5A60S2内部还集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速度10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场地合。综上所述,STC12C5A605S2单片机具有许多强大的功能，能够满足大多数用户对8位单片机的要求。2.2
