【正文】 都在這個(gè)頭文件中定義。無(wú)論如何， RTX51 Tiny 仍然是在 8位單片機(jī)中應(yīng)用操作系統(tǒng)的首選。不支持搶先式的任務(wù)切換，不包括消息歷程，沒有存儲(chǔ)器池分配程序。程序員可以從一存儲(chǔ)池中分配和釋放內(nèi)存，也可以強(qiáng)迫一個(gè)任務(wù)等待中斷、超時(shí)或者是從另一個(gè)任務(wù)或中斷發(fā)出的信號(hào)或信息。有兩個(gè)不同的RTX51 版本可以利用： RTX51 Full 和 RTX51 Tiny。 圖 316 積 分系統(tǒng)程序流程圖 Fig 316 Score system program flowchart N Y Y N Y N Y N Y N 消去一行 當(dāng)前積分加 1 是否大于最高紀(jì)錄 存儲(chǔ)當(dāng)前積分 退出 單人模式下 雙人模式下 增加 n 分，消去 n 行 消去 n 行？ n0 n=3? 增加 1 道具 道具是否小于 2個(gè)？ 增加 1 道具 進(jìn)度是否到頂？ 結(jié)束所有進(jìn)程 返回游戲 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 雙人俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) RTX51 Tiny 簡(jiǎn)介 許多微處理器應(yīng)用程序要求同時(shí)執(zhí)行 多 個(gè)任務(wù)。雙方誰(shuí)先到達(dá)進(jìn)度條的頂端就算勝利。本游戲系統(tǒng)分單人模式和雙人模式兩種積分計(jì)算方式。系統(tǒng)滿行檢測(cè)和消行功能是通過(guò) “ 滿行檢測(cè)及消行”函數(shù) 實(shí)現(xiàn)的 ， 即在每個(gè)圖塊落定和 下一個(gè)圖塊未出來(lái)之前，按頁(yè)掃描游戲 map 區(qū)，每半頁(yè)算一行。 具體程序流程如圖 313所示。 之所以把 I 型的旋轉(zhuǎn)變換單獨(dú)拿出來(lái)討論，是因?yàn)?I 型只有基本型和旋轉(zhuǎn)型共兩種圖塊。 (3) I 型的旋轉(zhuǎn)策略 為了在視覺上實(shí)現(xiàn) I 型的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用位置錯(cuò)落的方式 來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 綜上所述，七種基本型方塊，因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 了不同的旋轉(zhuǎn)型，這些旋轉(zhuǎn)型加上他們的基本型，整個(gè)游戲中，共有 19種不同的方塊形狀。 基本型中的“ L 型”和“反 L 型”有三種旋轉(zhuǎn)型，將 它按順時(shí)針每旋 轉(zhuǎn) 一個(gè) 90度就產(chǎn) 生 一種旋轉(zhuǎn)型，可以旋轉(zhuǎn)三次，得到三種不同的旋轉(zhuǎn)型，因此，它的三種旋轉(zhuǎn)型加上其基本型，“ L 型”和“反 L 型”方塊分別有四種形狀。本文前面已經(jīng)論述了此次設(shè)計(jì)采用枚舉的方法，對(duì) 19 種俄羅斯方塊 造型進(jìn)行 構(gòu)造。 (2) 平移合法性判斷 平移的合法性判斷經(jīng)較簡(jiǎn)單，只需判斷它旁邊相鄰位 置是否被填充 即可。 圖 310 隨機(jī)數(shù)程序流程圖 Fig 310 Ramdom process flow program diagram 俄羅斯 方塊平移的實(shí)現(xiàn) 方法 方塊產(chǎn)生后，需要用全局變量來(lái)保存方塊在游戲 map 區(qū)中的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)。 這可能會(huì)導(dǎo)致 每次重新運(yùn)行游戲 時(shí) 其隨機(jī) 數(shù) 結(jié)果都是一樣的。因?yàn)榉N了的變化足夠隨機(jī)，所以種子的值可以作為 8位 或 16 位隨機(jī)數(shù)?！俺?shù) C”，不像乘數(shù) A那樣重 要，但是一定是個(gè)奇數(shù)。只需三個(gè)步驟即：第一，為了取得新的種子，舊的種子 與 一個(gè)常數(shù) A 相乘；第二，所得的結(jié)果 和第二個(gè)常數(shù) C相加；第三，新的種子 就 是 第二步 結(jié)果的低 32位 。 這個(gè)開始的點(diǎn)（數(shù)字）叫做種子。 圖 39 L型 Fig 39 L Shape 隨機(jī)產(chǎn)生俄羅斯方塊的方法 (1) 產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的理論依據(jù) 為了實(shí)現(xiàn)隨機(jī)落下各類方塊圖形，游戲過(guò)程序中必須抽取隨機(jī)數(shù)來(lái)確定方塊的類I 型 L 型 反 L 型 T 型 Z 型 反 Z型 口型 2 3 4 1 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 型。比如 L 型，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為｛ 0,0,0,4,0,8,4,8｝。利用小方塊不同的擺放位置，可產(chǎn)生 19 種旋轉(zhuǎn)型圖塊。 啟動(dòng)單人模式 左半屏 圖形預(yù)覽 游戲 map 區(qū) 右半屏 積分顯示 雙人模式 雙方積分進(jìn)度條 雙方道具使用情況 積分和道具區(qū) Map2 區(qū) map1 區(qū) 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 圖 37 開機(jī)界面功能框架 Fig 37 Boot interface function frame 游戲系統(tǒng)“枚舉算法”概述 本文繞開了澀難懂、比較復(fù)雜的“矩陣算法”，提出了另一種“枚舉算法”來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)經(jīng)典游戲。 圖 35 單人模式界面結(jié)構(gòu)框架 Fig 35 The singleplayer game interface architecture 其次，如果玩家啟動(dòng)的是雙人模式， LCD12864 顯示屏也分為兩屏，左屏由主控器操作，稱為 map1 區(qū)，右屏由副控制器操作，稱為 map2 區(qū)。 菜單選項(xiàng)界面框架如圖 34所示?！澳Ｊ竭x擇” 菜單 包含的二級(jí)子菜單有“單人模式”和“雙人模式”。然后，系統(tǒng)提供三個(gè) 功能選項(xiàng)，即最高積分、游戲設(shè)置、開始游戲。當(dāng)玩家一次性消去三行，就能獲得一次道具功能，最多一次性累積 2個(gè)道具。本 游戲系統(tǒng)規(guī)定，雙人對(duì)戰(zhàn)游戲中積分可分為兩個(gè)階段。 (3) 單人模式下，玩家使用主控制器進(jìn)行操作。本設(shè)計(jì)中游戲主要的功能點(diǎn)包括： (1) 每 4個(gè)小方塊可以組合成一組方塊群，游戲共有 7種方塊群，每次隨機(jī)產(chǎn)生一種 。具體框架如圖 33所示。 本設(shè)計(jì)的 LCD12864 模塊中，用戶程序?qū)ζ溥M(jìn)行顯示控制時(shí)，無(wú)非就是通過(guò)對(duì) LCD 模塊內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)控制器當(dāng)中的寄存器進(jìn)行設(shè)置操作；最常用的如 LCD 的顯示開 /關(guān)、操作顯存地址（行與列地址）的設(shè)置等?？梢愿鶕?jù)這樣的關(guān)系在程序中控制 LCD 顯示屏的顯示。 圖 32 字節(jié)數(shù)據(jù)排列情況 Fig 32 Byte data arrangement 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 MzL02D12864 液晶 顯示模塊的顯示屏上的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)有控制器片內(nèi)的顯示緩存 RAM 中的一個(gè) bit，顯示屏上 64*128 個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)著顯示 RAM 的 8 個(gè) Page，每一個(gè) Page 有 128 個(gè) byte 的空間 。 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 14 圖 31 6800總線時(shí)序 Fig 31 6800 Bus Timing LCD 顯示 RAM 區(qū)映射 概 況 驅(qū)動(dòng)控制芯片的顯示 RAM 區(qū)中，每個(gè) byte 的數(shù)據(jù)對(duì) 應(yīng)屏上的點(diǎn)的排列方式為：縱向排列，低位 在上高位在 下；如圖 32所 示。 LCD12864 液晶屏 顯示 原理 LCD 模塊總線選擇及時(shí)序 MzL02D 模塊提供了兩個(gè) LCM 的引腳（ C86 和 PS 引腳）供用戶選擇模塊的接口類型，分別可以選擇 6800 并行總線、 8080 并行總線或者 SPI 串行接口。如圖 28所示為主控制器的接線圖。它包括主控制器和輔助控制器。 其外部接口分為電源端口、數(shù)據(jù)端口和命令端口三部分組成。 Q18 5 5 0R1R E S 2U1B E L LV C CP 2 ^ 0 圖片 26 音樂播放系統(tǒng) Fig 26 Music Player System LCD 液晶 顯示 接口電路 液晶顯示屏是整個(gè)系統(tǒng)硬件的重要組成部分，擔(dān)當(dāng)著人機(jī)交互的重要角色。 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 1122334455667788991010111112121313141415151616u1M A X 2 32+C11u f+C21u f+C31u f+C41u f+C51u fV C CV C C12 J1R X D1 2J2T X D1 2J3212J43123456789c u a nC O N 912V C C+512G N DV C C 圖 25 程序下載系統(tǒng) Fig 25 Program Download System 音樂播放系統(tǒng) 在 本設(shè)計(jì)中 ， 音樂播放系統(tǒng)是通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng) 有源蜂鳴器發(fā)聲，而具體的音符聲調(diào)則由程序控制。所以 8051 單片機(jī)與 PC機(jī)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)異步通信需加電平轉(zhuǎn)換電路，否則將燒壞 TTL 電路。對(duì)于 8051 系列 單片機(jī) 來(lái)講可通過(guò) SPI 接口或其它的串行接口接收上位機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)并寫入存儲(chǔ)器中 。 ISP（在線系統(tǒng)編程）技術(shù)是一種無(wú)需將存儲(chǔ)芯片從嵌入式 設(shè)備上取出就能對(duì)其進(jìn)行編程的過(guò)程。在 STC12C5A60S2 單片機(jī)中有兩個(gè)復(fù)位端口 ，即 RST/、 RST2/，當(dāng)晶振頻率小于或等于 12MHz 時(shí)，使用 RST 端口。 如圖 23 所示即為本設(shè)計(jì) 的振蕩電路。 具體電路 如圖 22所示 。 STC12C5A60S2 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、 振蕩 、 復(fù)位 電路以及擴(kuò)展電路等部分組成。 用戶程序空間為 60KB，片上集成 1280 字節(jié) RAM，具有 EEPROM 功能，能夠額外儲(chǔ)蓄 1KB 的數(shù)據(jù)。曾經(jīng) 80 年代 非常流行的掌上游戲機(jī)便是單片機(jī)在電子玩具中的應(yīng)用 之一 ，其中的俄羅斯方塊游戲 現(xiàn)已 被我們所熟知。 前兩種屬于高端游機(jī)，性能優(yōu)越，但成本高，而且計(jì)算機(jī)編程已不是新命題， VB、VC、 Delphi 版本的俄羅斯方塊游戲都有發(fā)布 [9]。 在俄羅斯方塊游戲系統(tǒng) 開發(fā)過(guò)程中 ， 本文作者首先進(jìn)行硬件平臺(tái)的搭建，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建、電源系統(tǒng)的搭建、串口 下載器的設(shè)計(jì)、游戲手柄的設(shè)計(jì)、音效播放模塊的設(shè)計(jì)以及 LCD 液晶顯示接口的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)僅僅是為了舉一個(gè)單片機(jī)在游戲應(yīng)用方面的簡(jiǎn)單例子，它可以很好的說(shuō)明單片 機(jī) 功能的強(qiáng)大， 體現(xiàn)其 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(gè)不可計(jì)量的明日之星。 同時(shí)，俄羅斯方塊是一款風(fēng)靡全球的電視游戲機(jī)和掌上游戲機(jī)游戲，目前在 網(wǎng)絡(luò)單機(jī) 游戲 和 kele8 等上都有它的身影。單片機(jī)在出現(xiàn)時(shí) Intel 公司就給其單片機(jī)取名為嵌入式微控制器 [4]。 重點(diǎn)從軟件工程角度論述了俄羅斯方塊模型構(gòu)造，圖形旋轉(zhuǎn)，坐標(biāo)變換，雙人游戲中多任務(wù)實(shí) 時(shí)操作 的設(shè)計(jì) 法方 ，以及背景音樂的處理等技術(shù)。 I 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 物理與電子信息工程系 電氣工程及其自動(dòng)化 2021 級(jí) 0710617123 黃忠南 15078159503 曾繁政 講師 2021 3 20 II 基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 摘 要 俄羅斯方塊是一款風(fēng)靡全球的益智游戲。該設(shè)計(jì)選用 的 處理器型號(hào)為 STC12C5A60S2 的單片機(jī)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)采用適用于 8051 處理器的 RTX51 Tiny 多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 對(duì)于 解決復(fù)雜 計(jì)算和高速數(shù)據(jù)處理 的問題 仍然是巨型機(jī)在起作用，因 而， 目前 巨型機(jī) 正 在朝 高 速及 高 處理能力的方向 發(fā)展 。單片機(jī)在內(nèi)部已集成了趆來(lái)趆多的部件，這些 部件 包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器， EEPROM， D/A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路等。 單片機(jī)在游戲上 的 應(yīng)用是具有非常大的潛力的，它能將游戲帶入到另一個(gè)階段。該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)單人單機(jī)游、雙人單機(jī)對(duì)戰(zhàn)游戲、游戲背景音樂 的播放 和單人最高積分存儲(chǔ) 等 功能。 課題的研究現(xiàn)狀及意義 現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì)主要有基于 PC 機(jī)上 Windows 平臺(tái)的俄羅斯方塊游戲、基于手機(jī)平臺(tái)的智能俄羅斯方塊游戲以及基 于 單片機(jī)平臺(tái)的 俄 羅 斯方塊游戲等。 而單片機(jī)由于具有體積小、性能突出、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了工業(yè)控制、智能化儀表、家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品也大量采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件。 2 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) STC12C5A60S2單片機(jī) 概述 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期（ 1T）的單片機(jī)，是高速 、 低功耗 、 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 系列 單片機(jī)，指令代碼完全兼容 傳統(tǒng) 8051，但速度 快 8～ 12 倍。 綜上所述 ,STC12C5A605S2 單片 機(jī)具有 許多 強(qiáng)大的功能，能夠滿足大多數(shù)用戶 對(duì) 8位單片 機(jī) 的要求。 圖 21 STC12C5A60S2最小系統(tǒng) Fig 21 STC12C5A60S2 Minimum System 電源系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單， 直接 由 LM7805 穩(wěn)壓芯片輸出 的 +5V電源 供電 。 本設(shè)計(jì)中STC12C5A60S2 使用 12MHz 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在 15pF 至 50pF 之間。同時(shí)，簡(jiǎn)單復(fù)位電路中，干擾信號(hào)易串入復(fù)位端，由此可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，這時(shí)可在 RST 引腳上接去 耦電容。其缺點(diǎn)是頻繁拔插器件容易損壞器件的引腳；如果頻繁的調(diào)試程序，必須重復(fù)拔插，大降低了開發(fā)效率。 ISP 的實(shí)現(xiàn)相對(duì)要簡(jiǎn)單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲(chǔ)器可以由上