单片机原理及应用课程设计报告基于MCS-51单片机的俄罗斯方块游戏设计学 号 姓 名 同 组 成 员 专 业 电气工程及其自动化 班 级 0905 班 指 导 教 师 院（系、所） 电气与电子工程学院 华中科技大学教务处制目录一、课程设计的目的4二、题目要求4三、原理概述4四、调试过程4五、验收结果4六、个人体会10七、参考文献10八、致谢10附录一：外电路原理图11附录二：程序清单12一、课程设计的目的1. 加深对单片机的理解，熟悉单片机的原理，掌握单片机的编程方法与技巧2. 灵活运用单片机的基础知识，增强利用理论知识解决实际问题的能力二、题目要求 1.验收时，先在仿真机的LED上显示自己学号的后6位，再进行相应内容验收。 2.能在单片机实验箱通用板上的液晶显示屏（LCD）上玩俄罗斯方块游戏，使用4*4键盘输入，能够完美实现俄罗斯方块的基本游戏内容，界面优美，最后可以显示分数和级别，如果游戏失败显示“GAME OVER”，最后显示本人姓名“YANG XIN”和学号“200911880”。三、 原理概述1. 程序整体思路单片机上的程序设计一般是一个大循环结构，对于俄罗斯方块的程序设计，首先产生一个伪随机数，其范围是0-6，分别对应俄罗斯方块中随机产生的七种方块，然后程序根据此数值所对应的图形模块装入RAM的固定区域内，紧接着将此图像写入LCD所对应的显示缓冲区中，显示程序将缓冲区内的内容显示在显示屏上，如果没有控制键按下，图形将自动向下移动。如果有键按下，程序将根据按下的键来改变图形存储区的值，同时程序将判断图形是否已到达边界，当图形最上层到达显示区顶部，则游戏结束，此时将清除显示缓冲的内容，游戏重新开始。2图形显示 QH12864T液晶显示器一共有128*64个像素点，本程序中每个像素点用一个坐标表示，左上角为（0,0），右下角为（128,64）。对于显示类的基本操作是任意点亮一个点，熄灭一个点，任意点亮n个点，灭掉n个点，如此一来游戏的第一个关键点就完成了。 我们将RAM中选取一段为显示缓冲区，这里面的每一位对应LCD上的的一个点，LCD将实时显示缓冲区的内容，也就是当此缓冲区内容一改变，LCD上看到的也会做出相应的改变。同时游戏中的那些方块被存放在一个类似于一维的数组之中，每一个方块对应四个小方块，根据伪随机数将这四个小方块对应的值装入RAM固定的区域内。如果要显示方块只需将这些方块所对应的点写入缓冲区就可以了。3消层算法 设置循环变量数R2=128，即总共要扫描128次，每一次循环过程中检测此行是否已满，也就是检测这一行所对应的存储单元是否全为1，如果全为1则将此行消去，即将此行对应的RAM清零。同时将此行上面RAM的内容按每列依次下移，下移完之后重新令R2=0，又从第一行开始检测。此行不全为零时只需令R2=R2+1，直到R2=128消层过程结束。4旋转算法首先要确定一个旋转中心，假如旋转中心的编号是n，将n除以64，商是m存入R1余数是l存入R2，及时用商和余数建立坐标系。此时若以此为旋转中心的图形需要旋转，则将每一个小方块对应编号除以64，商减去R1，余数减去R2，而每一个方块一次将旋转90度，所以有公式x1,y1,x2,y2 ， x2= - y1,y2= x1，其中x1，y1为旋转之前的坐标，x2,y2为旋转之后的坐标。旋转完之后将x2加上R1将y2加上R2，然后将x2乘以64再加上y2。执行四次，此过程旋转结束。四、 调试过程1、学号显示部分单独调试 这个在之前的很多实验中都有涉及，程序较为简单，语句也不复杂，本实验中才用的是并行动态显示，调试一次成功。2、 游戏程序调试相关五、 验收结果下图为当时的整个实验装置：实验中，游戏随机产生方块按下控制键，方块旋转：按下控制键，方块加速下落方块下落到底部，最底层被填满：最底层填满后，自动消去这一层：随机产生下一个方块，每次产生方块完全随机：最后一幅图为游戏结束后，显示所得分数，每消去一行得到一分，显示“GAME OVER”和游戏者姓名学号。本次实验默认游戏者为本人YANG XIN（杨欣），学号（U）200911880六、个人体会 在这次实验过程中，特别是调试的时候，如果能够顺利排除BUG实现程序预定功能是最让人开心的，这个过程也会让我很享受。但是如果由于一些搞不清楚的原因迟迟达不到目标，也是最让人烦躁的。而其中的问题，只能漫无目的地去尝试，无法在逻辑中得到答案，我个人遇到了这种状况，确实很无奈。不知道是否是因为我的分析不到位，而实际上有一个合乎逻辑的答案在那里呢？这次课程设计，第一周主要是在修改程序的驱动部分，从第二周开始上机调试，用了差不多半个月的时间，最终也没有成功调试出结果，实在很受打击，让我很沮丧。从单片机课程到单片机实验到如今的单片机课程设计，我感触最深的一点就是：必须有耐心、足够细心。单片机程序前前后后有不少联系，可能前面用的的某个变量跟后面重复、字与字节搞乱等等细小的问题，如果不能耐心、细心地去寻找，很难发现。最后，我还体会到了，硬件学习是编写程序前最重要的部分，只有对所使用的硬件设备完全了解才能编写出适合使用的程序，否则会做很多无用功，浪费很多时间和精力。以后一定要谨记这个道理！七、主要参考文献【1】单片机原理及应用 姜志海主编【2】MCS-51系列单片机原理及应用实验指导书 八、致谢感谢黄劲老师的耐心指导！感谢管理实验室的老师多日来为我们开放实验室！附录一：电路原理图按键与单片机连接：按照4*4键盘上的布置，游戏控制键分别为：Move_Left 8 ，Move_Right A，Add_Speed 9，Change_Shape D，Game_Star C，Game_Pause E液晶显示器与单片机的连接：附录二：程序清单：（因程序繁多，此处只列出.C文件程序，如果老师要看完成程序，请看电子档报告）1. STARPUP.C$NOMOD51;-; This file is part of the C51 Compiler package; Copyright (c) 1988-2005 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.; Version 8.01; * *;-; STARTUP.A51: This code is executed after processor reset.; To translate this file use A51 with the following invocation:; A51 STARTUP.A51; To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following; Lx51 invocation:; Lx51 your object file list, STARTUP.OBJ controls;-; User-defined Power-On Initialization of Memory; With the following EQU statements the initialization of memory; at processor reset can be defined:; IDATALEN: IDATA memory size ; Note: The absolute start-address of IDATA memory is always 0; The IDATA space overlaps physically the DATA and BIT areas.IDATALEN EQU 80H; XDATASTART: XDATA memory start address ; The absolute start address of XDATA memoryXDATASTART EQU 0 ; XDATALEN: XDATA memory size ; The length of XDATA memory in bytes.XDATALEN EQU 0 ; PDATASTART: PDATA memory start address ; The absolute start address of PDATA memoryPDATASTART EQU 0H; PDATALEN: PDATA memory size ; The length of PDATA memory in bytes.PDATALEN EQU 0H;-; Reentrant Stack Initialization; The following EQU statements define the stack pointer for reentrant; functions and initialized it:; Stack Space for reentrant functions in the SMALL model.; IBPSTACK: Enable SMALL model reentrant stack; Stack space for reentrant functions in the SMALL model.IBPSTACK EQU 0