【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A L 2X T A L 1G N D12345678910L C DD A T A12345678910L C DC O NV C CV C CV1NCCSR E S TA0WREPPSC 8 6D B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7D B 0 圖 27 LCD液晶顯示接口電路 Fig 27 Liquid Display Interface Circuit 操作控制 接口 操作控制模塊 是智能 俄羅斯方塊 游戲 系統(tǒng)的輸入器件。它包括主控制器和輔助控制器。主控制器包括七個(gè)按鍵，分別為：旋轉(zhuǎn) /確定、向左 /返回上級(jí)菜、 向右 /下一個(gè)、快速下降、使 用道具、暫停、退出。副 控制器則包括五個(gè)按鍵，分別為：旋轉(zhuǎn) /確定、向左 /返回上級(jí)菜、向右 /下一個(gè)、快速下降、使用道具。 在硬件電路方面輔控制器比主控制器少兩個(gè)按鍵的連接。如圖 28所示為主控制器的接線圖。 與單片機(jī)的具體接口可根據(jù)實(shí)際設(shè)定。 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 S1S W P BS2S W P BS3S W P BS4S W P BS5S W P BS6S W P BS7S W P B12J1di a ny ua n12J3di a ny ua n1 2 3 4 5 6 7J2C O N 7V C CR11kR21kR31kR41kR51kR61kR71k 圖片 28 控制模塊接口 Fig 28 Control Interface 3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)構(gòu)建 μ Vision 簡(jiǎn)介 μVision 是德國(guó) Keil 公司開(kāi)發(fā)的單片機(jī) IDE 軟件，最初主要用于 8051 系列單片機(jī)，目前也有支 ARM系列單片機(jī)的專用版本 MDKARM。 本設(shè)計(jì)使用的是 keil μVision 3版本的 開(kāi)發(fā)軟件 進(jìn)行程序開(kāi)發(fā) 。 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。模 塊 默認(rèn)情況下 PS 為高電平、 C86 為高電平，此時(shí) 為 6800 總線接口類型 ， 本設(shè)計(jì)采用 6800 總線模式。 在此種接口模式下， WR 線為讀寫控制信號(hào)線，當(dāng) WR 為高電平時(shí)為讀狀態(tài)， WR為低電來(lái)時(shí)為寫入狀態(tài)。在 6800總線接口模式下 LCD 的時(shí)序如圖 31所示。 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。 MzL02D12864 液晶顯示模組的顯示器上的顯示點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)控制芯片中的顯示緩存 RAM 是一一對(duì)應(yīng)的；共有 65（ 8Page * 8bit + 1） *132 個(gè)位的顯示 RAM 區(qū)。而顯示器的顯示點(diǎn)陣大小為 64*128 點(diǎn)，所以實(shí)際上在液晶顯示模塊中有用的顯示 RAM 區(qū)為 64*128 個(gè)位；按 byte 為單位劃分，共分為 8個(gè)Page,每個(gè) Page 為 8 行，而每一行為 128 個(gè)位。（即 128列）。 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 。因此可知顯示 RAM 區(qū)中的一個(gè) Page 空間對(duì)應(yīng) 8行的點(diǎn)，而該 Page 中的一個(gè) byte 數(shù)據(jù)則對(duì)應(yīng)一列（ 8 個(gè)點(diǎn)）。 用戶如要點(diǎn)亮 LCD 屏上的某一個(gè)點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上就是對(duì)該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)中的某一個(gè)位進(jìn)行置 1 操作，所以就要確定該點(diǎn)所處的行地址、列地址。 MzL0212864液晶顯示模組的行地址實(shí)際上就 是 Page 的信息，每一個(gè) Page 應(yīng)有 8行；而列地址則表示該點(diǎn)的橫坐標(biāo)，在屏上為從左到右排列， Page 中的一個(gè) Byte 對(duì)應(yīng)的是一列（ 8行，即 8個(gè)點(diǎn)），達(dá) 128列?？梢愿鶕?jù)這樣的關(guān)系在程序中控制 LCD 顯示屏的顯示。 LCD 的驅(qū)動(dòng)方法 在很多資料以及書籍當(dāng)中，通常介紹有兩種 LCD 模塊的連接方法：直接控制和間接控 制 ；直接控制實(shí)際指的是 LCD 模塊的總線接口直接與 MCU 端口連接，然后 MCU 通過(guò)程序控制端口來(lái)模擬 LCD 的總線時(shí)序來(lái)完成對(duì)其的控制操作；而間接控制指的是MCU 本身就有外部總線拉出，與 LCD的總線接口對(duì)應(yīng)的連接上，程序中直接操作總線以控制 LCD。目前有很多 MCU 都把總線 密 封起來(lái) 了，都沒(méi)有引出外部總線；所以通常在用 MCU 控制 LCD 模塊時(shí)，時(shí)常會(huì)選擇直接控制的方式，即利用端口來(lái)模擬總線時(shí)序；當(dāng)然了，如果本身就有總線而且也與 LCD 模塊的總線配得上的話，肯定會(huì)使用總線連接的間控方式。 本設(shè)計(jì)采用直接控制的方式，將 MzL02D12864 LCD模塊的總配置為 6800 總線，這與絕大部分引出外部總線的 MCU 的時(shí)序是不一樣的 。 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(kāi) /關(guān)、操作顯存地址（行與列地址）的設(shè)置等。這些寄存器一般都在 LCD 模塊的驅(qū)動(dòng)控制器文檔中有詳細(xì)介紹。 LCD 驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu) LCD12864 驅(qū)動(dòng)程序 主要 由 LCD 底層驅(qū)動(dòng)和 LCD 功能函數(shù)兩 部分 組成。用戶在應(yīng)用層直接使用功能函數(shù)即可。具體框架如圖 33所示。 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 16 圖 33 LCD驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu) Fig 33 LCD Driver architectures 俄羅斯方 塊游戲 設(shè)計(jì) 俄羅斯方塊游戲功能簡(jiǎn)介 俄羅斯方塊游戲的規(guī)則很簡(jiǎn)單，當(dāng)方塊從屏幕上方落下來(lái)時(shí)，玩家控制方塊的位置以及旋轉(zhuǎn)方塊，巧妙地安排布置達(dá)到充分利用屏幕空間的目的。每當(dāng)屏幕的一整行被方塊排滿時(shí)，作為獎(jiǎng)賞，整行從屏幕上 消 失，剩余的 方塊 依次往下降一行。當(dāng) 方塊堆積達(dá)到無(wú)法再落下方 塊的時(shí)候，游戲結(jié)束。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 。玩家使用向左、向右、快速向下這些按鍵控制方塊的位置，旋轉(zhuǎn)按鍵控制方塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在主控制手柄上 還有退出、暫停按鈕，可以實(shí)現(xiàn)隨 時(shí)切換到 啟 動(dòng)時(shí)的 狀態(tài)和暫停游戲的功能。 (2) 在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)為玩家提供了背景音樂(lè)，玩家可以根據(jù)個(gè)人喜好開(kāi)啟或關(guān)閉音效。 (3) 單人模式下，玩家使用主控制器進(jìn)行操作。每消去一行，系統(tǒng)就給玩家加 1 分。在單人模式下，如果積分超過(guò)系統(tǒng)記錄的最高積分，系統(tǒng)將更新最高積分。 (4) 本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)雙人對(duì)戰(zhàn)游戲，通過(guò)主控制器在菜單選項(xiàng)中選擇雙人模式，第二玩家可以通過(guò)副控制器對(duì)第二游戲界面進(jìn)行操作。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。第一階段是普通積分階段，即雙方玩家每 消去一行，其相功能函數(shù)層 字庫(kù) 驅(qū)動(dòng)層函數(shù)聲明 功能函數(shù) LCD 配置 驅(qū)動(dòng)層 傳輸模式及 IO 端口配置 數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng) 應(yīng)用層 用戶應(yīng)用程序 功能函數(shù)聲明 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 應(yīng)積分表加 1分；第二階段是多積分階段，即每消去三行才獲得 1 個(gè)積分。雙方先達(dá)到第二階段末尾者，即可取勝。同時(shí)，該設(shè)計(jì)中還為雙方玩家增加了道具功能，即當(dāng)使用該功能時(shí)，可令對(duì)手當(dāng)前 移動(dòng) 圖塊消失，隨機(jī)出下一個(gè)圖塊。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。系統(tǒng)默認(rèn)為每個(gè)玩家提供1 個(gè)道具。這樣不僅豐富了俄羅斯方塊游戲的功能，而且使其更具趣味性。 系統(tǒng) 界面 的 設(shè)計(jì) (1) 菜單 選項(xiàng) 界面 當(dāng)玩家將本設(shè)計(jì)的作品上電啟動(dòng)后，系統(tǒng)首先在 LCD 顯示器件上呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的開(kāi)機(jī)動(dòng)畫。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(kāi)始游戲。其中，“ 游戲設(shè)置 ” 選項(xiàng)包含了兩級(jí)子菜單。 一級(jí)菜單包括“模式選擇”和“音效選擇”。在這兩個(gè)選項(xiàng)后面給出單字提示，以說(shuō)明當(dāng)前相應(yīng)設(shè)置選項(xiàng)的狀態(tài)?！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”?！耙粜нx擇” 菜單 包含的二級(jí)子菜單有“開(kāi)音效”和“關(guān)音效”通過(guò)控制按鍵即可設(shè)置成相應(yīng)狀態(tài)。 “最高積分” 菜單 選項(xiàng)為玩家提供單人模式下系統(tǒng)記憶的最高積分。如果選擇了“開(kāi)始游戲” 菜單 選項(xiàng)， 則系統(tǒng)根據(jù) “游戲設(shè)置” 選項(xiàng) 中的設(shè)置啟動(dòng)相應(yīng)的游戲界面。 菜單選項(xiàng)界面框架如 圖 34所示。 圖 34 菜單選項(xiàng)界面 框架 Fig 34 The menu option interface framework (2) 游戲 操作 界面 首先，我們先來(lái) 介紹 單人模式下游戲界面的一些情況。 在啟動(dòng)單人模式后，菜單功能界面框架 最高積分 游戲設(shè)置 開(kāi)始游戲 模式選擇 音效選擇 單人模式 雙人模式 開(kāi)音效 關(guān)音效 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 18 LCD12864 顯示屏分成兩屏，左半屏為俄羅斯方塊游戲地圖 —— map 區(qū)，右半屏為俄羅斯方塊圖形預(yù)覽區(qū)和實(shí)時(shí)積分顯示區(qū)。 其 結(jié)構(gòu) 框架如圖 35所示。 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)。在兩屏中間是雙方 積分顯示區(qū) 和 各自的道具數(shù)量顯示區(qū)。其 結(jié)構(gòu) 框架如圖 36 所示。 圖 36 雙人模式界面結(jié)構(gòu)框架 Fig 36 Double mode interface architecture 系統(tǒng)界面整體 程序流程圖如圖 37 所示。 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(kāi)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(kāi)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?！懊杜e算法”沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論、避免了在程序中大量使用矩陣運(yùn)算公式，設(shè)計(jì)思路清晰、明了，非常適合游戲設(shè)計(jì)的初學(xué)者理解和實(shí)現(xiàn)。 所謂枚舉算法，就是直接枚舉出游戲中 各圖 塊的基本形狀和它們 的旋轉(zhuǎn)形狀，然后控制每一種不同形狀的方塊在游戲戲中的產(chǎn)生、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、落下、填滿和清除等N Y Y N N Y Y N Y 單人模式 音效選擇 模式選擇 游戲設(shè)置 雙人模式 音效關(guān) 音效開(kāi) 清模式標(biāo)志 置模式標(biāo)志 返回上一級(jí) 清音效標(biāo)志 置音效標(biāo)志 返回上一級(jí) 開(kāi)機(jī) 啟動(dòng)動(dòng)畫 進(jìn)入主菜單 顯示單人最高積分 返回按鍵 最高積分 開(kāi)始游戲 進(jìn)入游戲 游戲設(shè)置 模式選 擇 音效選擇 ?? ?? 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì) 20 游戲過(guò)程。 俄羅斯方塊造型設(shè)計(jì)的方法 眾所周知，俄羅斯方塊一般有七種基本形狀，每個(gè)基本形狀都由 4 個(gè)正方形的小方塊構(gòu)成。利用小方塊不同的擺放位置，可產(chǎn)生 19 種旋轉(zhuǎn)型圖塊。這七種圖形分別是“ I 型”、“ L型”、“反 L型”、“ Z 型”、“反 Z型”、“口型”、“ T型”。如圖 38所示。 圖 38 方塊模型 Fig 38 Square model 本系統(tǒng)在構(gòu)造 19 個(gè)方塊模型時(shí)的思路是：定義一個(gè)數(shù)組，用以存儲(chǔ)各個(gè)模型中 4個(gè)小方塊的頂點(diǎn)坐標(biāo)。比如 L 型，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為｛ 0,0,0,4,0,8,4,8｝。其中，每?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)為一個(gè)小正方形的列、行坐標(biāo) ,如圖 39所示。由圖可知，整個(gè)界面的坐標(biāo)原點(diǎn)在左上角，分別向右、向下作為橫軸的正方向和縱軸的正方向。圖中每一格代表了LCD128