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基于单片机的俄罗斯方块设计与实现毕设论文
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更新于2023-11-22
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基于单片机的俄罗斯方块设计与实现毕设论文.doc是一份2015年的毕业设计任务书,由信息工程系测控技术与仪器专业的学生完成。该论文的主要内容包括单片机在手持娱乐设备上的应用,其中实现了俄罗斯方块的基本功能,包括应用按键控制方块的变换与移动、消除行并计分、消除多行额外奖励记分以及方块堆满时结束游戏。设计要求包括整体方案设计、焊接电路、软件编写与硬件电路联合调试等步骤,并最终完成毕业设计论文的撰写。参考文献包括了多本单片机相关的书籍,作为论文的参考依据。
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沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
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单片机中尽可能地把所需要的存储器和 I/O 口都集成在一块芯片上,使得单片
机可以实现更多的功能。比如 A/D、PWM、PCA(可编程计数器阵列)、WDT(监视
定时器---看家狗)、高速 I/O 口及计数器的捕获/比较逻辑等。
有的单片机针对某一个应用领域,集成了相关的控制设备,以减少应用系统的
芯片数量。例如,有的芯片以 51 内核为核心,集成了 USB 控制器、SMART CARD 接
口、MP3 解码器、CAN 或者 I*I*C 总线控制器等,LED、LCD 或 VFD 显示驱动器也开
始集成在 8 位单片机中。
2.高效率和高性能
为了提高执行速度和执行效率,单片机开始使用 RISC、流水线和 DSP 的设计
技术,使单片机的性能有了明显的提高,表现为:单片机的时钟频率得到提高;同
样频率的单片机运行效率也有了很大的提升;由于集成度的提高,单片机的寻址能
力、片内 ROM(FLASH)和 RAM 的容量都突破了以往的数量和限制。
由于系统资源和系统复杂程度的增加,开始使用高级语言(如 C 语言)来开发
单片机的程序。使用高级语言可以降低开发难度,缩短开发周期,增强软件的可读
性和可移植性,便于改进和扩充功能。
3.低电压和低功耗
单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。由于 CMOS 等工
艺的大量采用,很多单片机可以在更低的电压下工作(1.2V 或 0.9V),功耗已经
降低到 uA 级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。
4.低价格
单片机应用面广,使用数量大,带来的直接好处就是成本的降低。目前世界各
大公司为了提高竞争力,在提高单片机性能的同时,十分注意降低其产品的价格。
综上所述采用型号为 STC89C52RC 的单片机。
2.3 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。
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2.4 图形显示
下坠物本质上为 16 个小砖块组成的正方形。下坠物一共有 7 种,比如有"田"
字形的,"L"字形的等等。每种下坠物一共有 4 种旋转变化。 每种下坠物都有一个
id,分别为 1 到 7。因为对于一种下坠物来说,其颜色是固定的。我们同样可以用
该种颜色在 BRICK_COLORS 数组中的下标值加上 1,作为下坠物的 id。
例如"L"形下坠物的 id 为 3,其变化形式为:
因为每一个下坠物有四种状态,所以我们可以考虑用一个长度为 4 的数组来存
贮一个下坠物的 4 种状态,数组中每一个元素表示该下坠物的一种状态。从上图可
以看出,用一个 4X4 的二维数组来存储一种下坠物的一种状态最合适不过了。在有
色砖块出现的位置,值为 1,而只有背景颜色,无需绘制的位置,值为 0。因此,
整个"L"形下坠物的 4 种状态可以用一个 3 维数组来表示:
protected int blockpattern3[][][] = { {{0, 1, 0, 0}, {0, 1, 0, 0},
{0, 1, 1, 0}, {0, 0, 0, 0}}, {{0, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 1}, {0, 1, 0,
0}, {0, 0, 0, 0}}, {{0, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 0}, {0, 0, 1, 0}, {0, 0,
1, 0}}, {{0, 0, 0, 0}, {0, 0, 1, 0}, {1, 1, 1, 0}, {0, 0, 0, 0}}};
2.5 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。
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2.6 系统总体结构框图
系统总体结构框图,如图 2.1 所示。
图 2.1 系统总体结构框图
2.7 系统的工作过程
单片机在上电初始化完毕后会等待通信单片机发出启动信号,单片机检测到启
动信号后,从 FLASH 存储器中读取控制信息,再根据控制信息执行对应模式的显示
任务。开始让它显示个积木,在按键没实现控制的时候,每隔 1S 下移一次,有触
底处理功能,当碰到底的时候图形不能下移,判断能否消行,能消行则消行,不能
再判断是否到顶,到底则从新开始,没到底产生下个随即数,中间有 5 个按键控制,
一个实现图形左移,一个实现图形右移,一个实现下移,一个实现旋转,一个复位。
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3 俄罗斯方块的硬件设计
3.1 单片机电路
3.1.1 STC89C52RC 单片机介绍
STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K
在系统可编程 Flash 存储器。STC89C52 使用经典的 MCS-51 内核,但做了很多的改
进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU
和在系统可编程 Flash,使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、
超有效的解决方案。
具有以下标准功能:8k 字节 Flash,512 字节 RAM,32 位 I/O 口线,看门狗定
时器,内置 4KB EEPROM,MAX810 复位电路,3 个 16 位定时器/计数器,4 个外部中
断,一个 7 向量 4 级中断结构(兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构),全双工串
行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉
电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一
个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35MHz,6 时钟/12 时钟可选。
1.STC89C52RC单片机的工作模式
(1)掉电模式:典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒,中断返回后,继续执
行原程序。
(2)空闲模式:典型功耗2mA。
(3)正常工作模式:典型功耗4Ma~7mA。
(4)掉电模式可由外部中断唤醒,适用于水表、气表等电池供电系统及便携
设备。
2.在此我选用STC89C52单片机PDIP封装方式也就是双列直插封装的单片机此
种封装有如下特点:
(1)适合PCB的穿孔安装;
(2)易于对PCB布线;
(3)操作方便。
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