基于STC51单片机的LED点阵游戏机的设计开发

吕达，池文慧

(包头职业技术学院，内蒙古包头014030)

引言

单片机是随着大规模集成电路的发展，将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成在一个小的芯片上，形成了芯片级计算机，该文将使用单片机对LED显示器控制实例化，设计一个LED显示器来显示图像的信息。掌握利用STC51型单片机对LED显示器控制方法。输出信号频率控制通过单片机来实现，用8*8LED显示屏进行游戏的设计，通过手动操控可以显示图案等信息。进行操控时，LED显示屏会更据自己编好的程序作出相应的游戏体验。

本设计需要查阅大量相关资料，以及掌握熟练的单片机编程技术、电子产品安装与调试技术以及细致的焊接水平，并进行设计、安装与调试，最后完成视频的录制。

1　系统设计方案

本设计是基于8*8LED点阵的游戏系统的设计与开发，主控芯片是STC51单片机。本设计的目的是为了将电子产品安装与调试、单片机原理、传感器技术等课程的知识点与技能点进行整合，提高设计能力及实践动手能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力。

本系统要求设计一个8*8LED显示屏幕且需要有按键进行内容切换，它主要是由中央控制部分，LED显示部分以及电源部分组成，如图1所示:

图1　单片机控制系统结构图

显示方式有两种，一种是LED点阵块板，此板块LED点阵焊接容易，显示效果好，电子元件数量少。另一种是普通LED板 (万用板)，LED焊接工作量大，零件多 (128个二极管)，适合对焊接数量有要求的场合，而我们所需要的是显示效果好，对焊接数量也没有太大的要求，所以选用第一种点阵块版的显示方式。

2　系统硬件设计

系统功能主要由三个部分组成:单片机控制、显示功能、操控系统。

这个设计采用单片机，它支可以直接通过串口线下载程序，对于这个设计而言，显示文字需经常改变，STC51方便很多。所以选择STC51作为本设计所用的单片机。信息传递主要是需要显示来完成，这个设计显示功能由2个LED点阵显示屏来完成。点阵屏主要仅限于“点阵”显示的，显示是比较简单、成本比较低的器材。如果坏了一部分，就不会影响另一部分，而且维修特别简单，更换掉那块坏的就可以了。

图2　单片机控制系统硬件结构图

3　软件设计

主程序首先进行LED和定时器的初始化，绘制好游戏界面后打开外部中断并启动定时器，进入主循环。主循环需等待蛇体步进信号IsToStep由定时中断服务程序设置，得到的步进信号后根据当前方向MovDirection控制蛇体向前的步进。步进后判断当前蛇头是否碰到一个食物，若碰到，将食物与蛇体合并完成，并产生新的食物再进入首身相碰判断的;若未碰到食物，直接可以进入首身相碰判断。若首身未相碰则将IsToStep清零、更新得分后可以回到主循环，否则退出游戏。在软硬件搭配好，进行调试过程需要注意以下逻辑错误、器件损坏及可靠性差等，引起系统不可靠的因素许多，如金属化孔，接插件接触不良会导致系统时好时坏;内部和外部干扰，电源纹波系数过大，器件负载过大等导致逻辑电平不稳定等。

4　总结

本设计以STC51单片机的实际应用为背景，以点阵显示模块、键盘为人机接口，实现了一个贪食蛇游戏机的设计与安装。当我们掌握了利用STC51单片机开发制作简单电子产品的基本技能，并且熟悉了原理图得绘制、仿真、软件设计、优化以及系统调试的基本方法，可以为进一步设计开发更为复杂的嵌入式模拟/数字混合系统打下一定的基础。

参考文献:

［1］李效男，王学刚.中小型企业局域网得建设与维护［J］:煤炭技术.2012，23(2):11-14

［2］陈修环，石岩.计算机网络安全管理 ［J］:小型微型计算机系统.2015，5(4):12-13

［3］姜灵.LAN的设计与实现［J］:黑龙江水利科技.2011，4(35):23-25