【正文】 ......................... 60 致 謝 ................................................................................................................................. 76 1 1 緒 論 計算機系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝三個方向發(fā)展；這三個方向就是：巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化。以解決復(fù)雜系統(tǒng)計算和高速數(shù)據(jù)處理的仍然是巨型機在起作用，故而，巨型機在目前在朝高速及處理能力的方向努力。單片機在出現(xiàn)時， Intel 公司就給其單片機取名為嵌入式微控制器（ embedded microcontroller）。單片機的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。這一點是巨型機和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。單片機在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般 常用的電路，例如：定時器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路， LCD控制器等。 課題背景 俄羅斯方塊是一款風(fēng)靡全球的電視游戲機和掌上游戲機游戲， 作為最經(jīng)典的游戲之一， 它曾造成的轟動與經(jīng)濟價值可以說是游戲史上的一件大事。這款游戲最初是由蘇聯(lián)的游戲制作人 Alex Pajitnov 制作的，它看似簡單但卻變化無窮，令人上癮。相信大多數(shù)用戶都還記得為它癡迷得茶不思飯不想的那個俄羅斯方塊時代。 雖然用單片機來設(shè)計一個簡單的俄羅斯方塊游戲程序似乎有點大材小用了，但這僅僅是一個單片 機在嵌入式游戲方面的簡單應(yīng)用，正因為他的前景無可預(yù)計，所以才有這個設(shè)計，此次設(shè)計僅僅是為了舉一個單片機在游戲上應(yīng)用的一個簡單例子，他可以很好的說明單片機功能的強大，更高的可控性和 高 集成度的好處，因此 它 可以 在 電子游戲方面成為一個不可計量的明日之星。 2021 年，以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的信息技術(shù)取得了更加迅猛的發(fā)展，加上 3C（計算機、通訊、消費電子）產(chǎn)業(yè)的加速融合及 3G 移動通信時代的逐步到來，嵌入式軟件在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域和日常生活中發(fā)揮了更加重要的作用。嵌入式軟件的發(fā)展為幾乎所有的電子設(shè)備注入了新 的活力，各種裝備與設(shè)備上嵌入式系統(tǒng)軟件的廣泛應(yīng)用也大大地推動了其行業(yè)滲透性應(yīng)用。嵌入式軟件不僅提高了傳統(tǒng)產(chǎn)品的技術(shù)含量，更成為產(chǎn)品增值的關(guān)鍵因素，在整個軟件產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要地位，并受到世界各國的廣泛關(guān)注，如今已成為信息產(chǎn)業(yè)中最為耀眼的 “ 明星 ” 之一。 電子游戲及其分類 電子游戲，也就是運行在家用電腦、家用電子游戲機或是掌中寶游戲機及街機上 的 電子游戲程序。 電子游戲是一種結(jié)合劇情故事、美術(shù)、音樂、動畫、程序等技術(shù)于一身的互動型娛樂軟件，涉及到多個行業(yè)。 從電子游戲的分類來看，有著多種分類方式。傳統(tǒng)的游戲分類是按 照游戲類型， 2 將其分為即時戰(zhàn)略 游戲 、第一人稱射擊 游戲 、角色扮演 游戲 、策略 型游戲 等類別。根據(jù)游戲運行平臺的不同，可將電子游戲分為游戲機游戲、單機版 PC 游戲、互動電視游戲、在線游戲和手機游戲。此外，韓國政府將電子游戲業(yè)分為家用游戲機游戲、單機版 PC 游戲、網(wǎng)絡(luò)游戲和街機游戲四大類。考慮到中韓游戲業(yè)比較接近， 論文 采用韓國的分類標(biāo)準(zhǔn)。 “ 網(wǎng)絡(luò)游戲 ” 也就是人們一般所指的 “ 在線游戲 ” ，是指通過互聯(lián)網(wǎng)進行的電腦游戲，通過人與人之間的互動達到交流、娛樂和休閑的目的。在互聯(lián)網(wǎng)（局域網(wǎng)）技術(shù)出現(xiàn)之前，電子游戲都可以歸于單機版游戲 ，即 “ 人機對戰(zhàn) ” 游戲，或最多是雙人對戰(zhàn)游戲。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，通過連接游戲服務(wù)器，上百、上千、乃至上萬的游戲玩家同時連線娛樂成為了現(xiàn)實，這就大大增加了游戲的互動性、真實性，豐富了電子游戲的內(nèi)涵。從網(wǎng)絡(luò)游戲的分類來看，目前業(yè)界還沒有一個比較統(tǒng)一規(guī)范的分類。 隨著計算機設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電子游戲在全球得到了迅猛的發(fā)展，取得了巨大的成功，已成為當(dāng)今世界上不可缺少的精神糧食。 電子游戲發(fā)展現(xiàn)狀 電子游戲國外發(fā)展現(xiàn)狀 電子游戲是最初產(chǎn)生于美國， 1971 年，一個還在 MIT 就讀的學(xué)生設(shè)計了世界上第一個業(yè)務(wù)用游戲機 ，這個街機游戲的名字叫《電腦空間》?？梢哉f時至今日，電子游戲仍然是外國的天下。 美國至今仍是世界第一大游戲市場，它遵循的是以發(fā)行商為主的產(chǎn)業(yè)開發(fā)鏈模式，根據(jù)美國市場調(diào)查公司 NPD Group 調(diào)查統(tǒng)計，美國 2021 年游戲總銷售金額（包括家用、掌上型主機及軟件）為 99 億美元，占了全球游戲市場的 45%。其中游戲軟件銷售的具體數(shù)字是：視頻游戲軟件的銷售額達 52 億美元 ( 億套 )， PC 游戲軟件銷售額達 11億美元 (4500 萬套 )，掌機游戲銷售額達 10 億美元 (4230 萬套 )。 2021 年一共大約有 億套游戲售出。據(jù) 估計，美國每個家庭平均購買過 2 部游戲。 日本近 20年來瘋狂賺電子游戲的錢。從上世紀(jì) 60年代初的街機，到六七十年代之間的家用游戲機，再到八九十年代的掌上游戲機，日本經(jīng)過 30 多年的耕耘，終于把電子游戲這棵“搖錢樹”，培育成第一時尚娛樂產(chǎn)業(yè)，壟斷全球業(yè)界長達 10 余年。對于日本來說，電玩業(yè)已是國家經(jīng)濟的重要支柱之一，在 GDP中占有 1/5的舉足輕重地位。日本游戲業(yè)在最輝煌的 1998 年，曾經(jīng)占領(lǐng)全球電子游戲市場硬件 90%以上，軟件 50％以上。 韓國號稱世界上網(wǎng)絡(luò)游戲產(chǎn)業(yè)最發(fā)達國家之一。迄今為止，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)游戲市場有超過 60%的產(chǎn)品來自韓國游戲軟件開發(fā)商，韓國網(wǎng)絡(luò)游戲使國內(nèi)很多游戲運營公司在游戲營銷市場或股票資本市場上獲得了巨大的成功。 韓國游戲市場的發(fā)展不是偶然，韓國政府不僅給游戲產(chǎn)業(yè)以正確的定位和引導(dǎo)，更是將其和本國經(jīng)濟發(fā)展緊 3 密地聯(lián)系到一起，做了很多市場培育方面的工作。韓 國政府認識到，靠重型工業(yè)來支撐全國經(jīng)濟的做法是片面的，于是將 IT、娛樂產(chǎn)業(yè)視為新的經(jīng)濟增長點，開始大力扶持。從那時起，科技含量極高而能源消耗極低的游戲制作及相關(guān)產(chǎn)業(yè)擔(dān)負起了“富國興邦”的重擔(dān)。由文化觀光部出面組建韓國游戲支援中心，向韓國游戲產(chǎn)業(yè)提供從資金 到技術(shù)上的多方面支援；成立游戲投資聯(lián)盟，政府每年向游戲產(chǎn)業(yè)投入的資金多達 500 億韓元，并為游戲企業(yè)提供長期的低息貸款；設(shè)立信息化基金和文化產(chǎn)業(yè)基金，為游戲產(chǎn)業(yè)服務(wù)；對指定的風(fēng)險企業(yè)實行各種稅制優(yōu)惠政策，減少甚至免除游戲企業(yè)的稅務(wù)負擔(dān)；建設(shè)游戲產(chǎn)業(yè)基地以扶持中小游戲企業(yè)的發(fā)展；對從事游戲產(chǎn)業(yè)的高科技人才免除兩年的兵役。在韓國，從制作到運營，一個網(wǎng)絡(luò)游戲公司起步門檻較低，主要得益于政府實行的援助計劃。此外，在有利的政策形勢下，韓國出現(xiàn)了眾多的游戲院校，一些原本不涉足此領(lǐng)域的大學(xué)也開設(shè)了游戲相關(guān)專業(yè)課程，以大力培 養(yǎng)游戲?qū)I(yè)人才，從而為游戲生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)保障。 電子游戲國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 與電子游戲發(fā)達的國家相比，我國在電子游戲方面還存在比較大的差距。目前，我國游戲市場正處于發(fā)展階段，但市場上的游戲軟件主要來自日本、美國、韓國等地，但由本土游戲制作人開發(fā)創(chuàng)作的游戲正在高速增加，國產(chǎn)原創(chuàng)的游戲即將成為游戲的主流。 中國的游戲產(chǎn)業(yè)經(jīng)過 80 年代初期臺灣廠商的探索至 90 年代，開始了自己的研發(fā)、發(fā)行的歷程，直至網(wǎng)絡(luò)游戲的風(fēng)行，讓中國的網(wǎng)絡(luò)游戲開始有了飛速的發(fā)展。 1983 年，智冠科技有限公司在中國臺灣成立，為全球第一家簽訂授權(quán)重制中 文版產(chǎn)品代理銷售合約的公司， 2021 年智冠在臺灣股票上市， 2021 年其控股的中華網(wǎng)龍在臺灣上市。 1996 年底， UBI SOFT 上海分公司暨上海育碧電腦軟件有限公司成立。同年，全球游戲軟件領(lǐng)軍企業(yè) EA在中國上海成立辦事處。 1997年，由尚洋公司制作的 《 血獅》正式上市。 1997 年，北京新天地互動多媒體技術(shù)有限公司成立，該公司引進了《古墓麗影 III》（ TombRaider III）、《盟軍敢死隊》等著名歐美游戲，并在 1999 年在中國率先掀起“游戲軟件價格革命”，全面推行 50 元的價格體系，從此正版游戲價格開始 貼近大眾消費者。 1999 年，業(yè)內(nèi)估算中國電腦游戲市場（正版）約 億元人民幣。 2021 年，大陸華彩軟件代理發(fā)行第一款中文 MMORPG《萬王之王》正式推出，該游戲于 1999 年在臺灣發(fā)行，由臺灣雷爵資訊 (Lager)開發(fā)。也在 2021 年，繼《萬王之王》、《石器時代》、《網(wǎng)絡(luò)三國》在臺灣上市之后，游戲桔子推出了《天堂》，游戲桔子成立于 1995 年， 1999 年以《便利店》在臺灣奠定了地位?！短焯谩愤@款由韓國著名游戲公司 Ncsoft 研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)游戲不但在本國大獲成功，也在臺灣再 4 次奪冠。 2021 年初，北京華義在中國 大陸地區(qū)正式推出了《石器時代》，華義國際股份有限公司于 1993 年在臺北成立， 2021 年在臺灣股票上市?！妒鲿r代》成為大陸當(dāng)時最流行的網(wǎng)絡(luò)游戲。 2021 年，天人互動軟件技術(shù)有限公司在北京成立。當(dāng)年與 SEGA 結(jié)成 PC 游戲業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略合作關(guān)系，發(fā)行了《櫻花大戰(zhàn)Ⅱ》《文明Ⅲ》《無冬之夜》等經(jīng)典游戲。 2021 年 5月，“聯(lián)眾世界”經(jīng)過 3 年多的迅速成長，以同時在線 17 萬人、注冊用戶約 1800 萬的規(guī)模，成為當(dāng)時世界用戶數(shù)量第一的在線游戲網(wǎng)站。 2021 年 11 月，上海盛大代理的《傳奇》正式上市， 這代表著中國網(wǎng)絡(luò)游戲的第一個巔 峰，同時也引發(fā)了眾多的非議。 2021 年 9月 25日，《魔獸世界》被九城、新加坡電信、搜狐和英特爾聯(lián)手拿下 ，并憑借其優(yōu)秀的品質(zhì)贏得了廣大玩家的青睞。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 5 2 整體設(shè)計方案 系統(tǒng)的核心部分單片機 單片機的選擇 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng) 。 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝 化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 單片機經(jīng)過 3代的發(fā)展， 正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強 I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面： 1． 多功能 單片機中盡可能地把所需要的存儲器和 I/O 口都集成在一塊芯片上， 使得單片機可以實現(xiàn)更多的功能。比如 A/D、 PWM、 PCA（可編程計數(shù)器陣列）、 WDT（監(jiān)視定時器 看家狗）、高速 I/O 口及計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。 有的單片機針對某一個應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以 51內(nèi)核為核心，集成了 USB 控制器、 SMART CARD 接口、MP3解碼器、 CAN 或者 I*I*C 總線控制器等， LED、 LCD 或 VFD 顯示驅(qū)動器也開始集成在 8 位單片機中。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 6 2． 高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用 RISC、流水線和 DSP 的設(shè)計技術(shù)，使單片機的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機的尋址能力、片內(nèi) ROM（ FLASH）和 RAM 的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級語言（如 C語言）來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言可以降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，增強軟件的可讀性和可移植性，便于改進和擴充功能。 3． 低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于 CMOS 等工藝的大量采用，很多單片機可以在更低 的電壓下工作（ 或 ），功耗已經(jīng)降低到 uA 級。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。 4． 低價格 單片機應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。 在此，我們采用型號為 AT89S52 的單片機。因為： AT89S52 是一種低功耗、高性 能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。