基于单片机的俄罗斯方块设计

2018-11-19杨旭辉张志昂

时代农机 2018年9期

郭璨，杨旭辉，张志昂

（漯河食品职业学院，河南漯河 462000）

随着人们生活的节奏加快，相应的心理压力与焦虑也越来越大，需要一种方式来释放心理负担，并增添生活乐趣。而诸如俄罗斯方块、贪吃蛇之类的经典游戏，具备操作简单，娱乐性强，便于携带的特点，非常符合市场需求。虽然有其它更有趣、更高深的游戏，但这两款游戏操作简单、老少皆宜，且不同于PC机上的网游，对操作平台的要求不高，几乎在所有型号的手机上都能玩，得到大众的追捧。

1 方案设计

1.1 功能要求

一款基于单片机的俄罗斯方块设计，也可以让我们重新回顾下这款经典的游戏。改游戏每部分的主要要求如下：①STC89C52单片机：单片机实现对整个俄罗斯方块游戏机的所有功能的控制，游戏机的控制程序都是下载到单片机中。实现游戏机的功能。②LCD12864液晶：俄罗斯方块游戏机需要具有现实电路，现实俄罗斯方块的图形信息，LCD12864是一款图形液晶，通过图形液晶显示俄罗斯方块的图形。③按键：设计4个按键，一个向左按键、一个向右按键、一个向下按键还有一个翻转按键。通过按键对游戏进行控制。④蜂鸣器：设计声音提示电路，当得分的时候进行声音的提示。

1.2 系统总体方案框图设计

通过对设计任务的仔细研究和查阅相关的文献等资料，首先开展总体硬件框架设计工作。系统的硬件框图如下图1所示，在系统中可以看到系统主要由单片机模块、按键模块、LCD12864液晶显示模块、蜂鸣器模块组成，其中复位电路和晶振电路时单片机工作不可缺少的电路。

图1 系统组成框图

2 系统整体硬件设计

2.1 主要硬件型号的确认

（1）单片机模块的选择。作为一个单片机控制系统来说，单片机在系统中的地位是至关重要的地位，单片机会通过控制程序把硬件和软件更好的结合在一块。所有的输入输出信号、显示信号、报警信号等都是通过单片机进行控制的，因此单片机性能的好坏直接影响系统的稳定性和可靠性。

STC89C52是一款国产的单片机，该单片机的类型为51单片机的一种，属于8为单片机，其使用范围相当多。该单片机具有结构规范、总线完备，并且其专用寄存器具有集中管理的优势，此外还有多种多样的指令系统，在使用过程中操作相当便捷，具有较高的可靠度。另外，该单片机使用的芯片性能上有优越于传统的51单片机，单片机在运行速度上是51单片机的8-12被。而且自带很多功能的接口。结合控制系统的特点，选择STC89C52单片机最为本次的控制器。

（2）液晶显示模块的确定。俄罗斯方块游戏机需要具有现实界面，可以显示各种方块图形的信息和得分信息等，目前，电路设计中常用 LCD12864液晶显示模块。它是一款字符形式的液晶显示器，LCD12864液晶具有20个引脚，在使用的时候可以根据器件手册进行电路连接，采用LCD12864液晶的好处是除了显示字母还可以显示字符和图形等各种信息。结合俄罗斯斯方块的特点，选择LCD12864液晶进行游戏界面的显示。

2.2 控制原理图的设计

（1）晶振电路。对于晶振电路系统而言，包括两个滤波电容和一个振荡器，STC89C52单片机最小系统设计时需要外接晶振提供时钟频率，为保证最小系统的正常运行一次在晶振引脚两端增加两个20pf的陶瓷电容，一是将外部杂波过滤掉，二是将自身产生的杂波过滤掉，这样可以保证最小系统的平稳运行。具体如图2系统原理图所示。

（2）按键控制电路。使用独立按键实现，独立按键就是常用的复位开关，用手按下按键后，按键开关会闭合，当手松开后按键会自动断开。因此根据这种原理，就可以将按键和单片机的I/O端口连接。通过这种方式，单片机在检测端口的处于何种状态便可以判别按键是否闭合，从而执行相关的动作。独立按键最主要的特点就是设计电路简单，不需要很多的器件就能实现按键检测功能。但是独立按键也有一个缺点就是每个独立按键都会占用一个单片机I/O端口，如果按键多会影响单片机的I/O资源。本次设计了3个按键，S2、S3、S4 分别和单片机的 P35、P36、P37I/O 引脚链接，分别设计设置按键、增加按键、减小按键用于设定水位的控制值。具体如图2系统原理图所示。