【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)造，液晶顯示屏主要分為 TN、 STN、 TFT 等三大類，然而根據(jù)目前的 技術(shù)原理又可以將它們分為 TN、 STN、 FSTN、 DSTN、 TFT 等諸多類別。 我們經(jīng)常用到的 LCD 液晶顯示屏主要包括： AMPIRE128*64， LGM12641BSIR， LM016L，LM020L， LM017L 等。前面兩種是 64行 128 列不帶字庫(kù)的漢字、圖形點(diǎn)陣液晶屏，它們能顯示 4行 8列 32個(gè) 16*16 點(diǎn)陣漢字或 4行 16列 64 個(gè) 16*8 點(diǎn)陣字符，還有一種最大 128*64 的點(diǎn)陣圖形。也有市面上最常見的帶字庫(kù)的 12864，功能都是一樣的。后幾種則是帶字庫(kù)的字符點(diǎn)陣，不能顯示圖形。 由以上介紹可知 ：后 3種液晶不能顯示圖形，最先排除；前 2 種液晶雖然可以顯示圖形，但屏幕較小不能完整的顯示所有的游戲界面的內(nèi)容，單單是地圖顯示就需要128*144 點(diǎn)陣的屏幕，而這兩種都是液晶屏的分辨率都只是 128*64，所以我們需要一種更大的液晶顯示屏。 因此本課題我們選擇 PG160128A 液晶屏。這塊液晶屏是 160*128 點(diǎn)陣的屏幕，不僅可以滿足基本的圖像顯示，還可以顯示其他的記錄信息，如游戲機(jī)常見的步數(shù)顯示（推箱子游戲）、時(shí)間顯示、關(guān)數(shù)顯示等，完全滿足設(shè)計(jì)要求。 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的工作原理，系統(tǒng)的組成部分，由單片機(jī)最小系統(tǒng)外接蜂鳴器，顯示部分與按鍵部分構(gòu)成。在完成本設(shè)計(jì)所需要用到的單片機(jī)以及 LCD 的選擇。重慶 11 第三章 射擊訓(xùn)練游戲器件介紹 AT89S52 單片機(jī) 由于市面上的 AT89S51 單片機(jī)近乎淘汰了，更多的是采用 AT89S52 代替。 AT89S52是一種功耗低但是性能高的 8位單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)帶有一個(gè) 4KB 的 Flash 可反復(fù)擦寫的只讀存儲(chǔ)器，它采用了 CMOS 工藝以及 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) 。片內(nèi)的存儲(chǔ)器允許用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程或者也可以在線編程，同時(shí)還具有三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密的性能。在市面上眾多的52系列單片機(jī)中我們選擇了 ATMEL 公司的 AT89S52，因?yàn)樗粌H指令、管腳和 MCU51系列單片機(jī)能夠完全兼容，而且它還將在線可編程 Flash 和通用 CPU 集成在一個(gè)芯片上。這種單片機(jī)對(duì) 于我們開發(fā)設(shè)備的要求并不高，也會(huì)大大的縮短開發(fā)時(shí)間。 圖 AT89S52引腳圖 主要性能參數(shù)： 的工作電壓范圍 4k 字節(jié)在線系統(tǒng)編程 (ISP)Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次反復(fù)擦寫周期 重慶 12 全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 三級(jí)程序加密鎖 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器和 6 個(gè)中斷源 全雙工串行 UART 通道 低功耗空閑與掉電模式 看門狗 (WDT)及雙數(shù)據(jù)指針 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 靈活的在線系統(tǒng)編程 (ISP 一字節(jié)或頁(yè)寫模式 ) 掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 AT89S52 功能特性概述： AT89S52 單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能：字節(jié)內(nèi)部 RAM 和字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 4k字節(jié)在線系統(tǒng)編程 Flash 閃速存儲(chǔ)器， 32 個(gè) I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，一個(gè)全雙工串行通信口，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，兩個(gè) 16 位定時(shí)（計(jì)數(shù)）器，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89S52 可降至 0Hz 的全靜態(tài)工作模式操作，并且還支持兩種軟件可選的節(jié)電工作的模式?？臻e的時(shí)候停止 CPU 的工作，但允許定時(shí)（計(jì)數(shù)）器，中斷系統(tǒng)， RAM 以及定串行通信口繼續(xù)工作。掉電方式下會(huì)保存 RAM 中的內(nèi)容，但是振蕩器會(huì)停止工作并且禁 止其它所有部件的工作，直至下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89S52 引腳功能說明： P0 口（ ～ ）： P0 口是由一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口組成，從 32腳～ 39腳，作為地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng) P0 作為輸出口用的時(shí)候，每位可以驅(qū)動(dòng)8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫‘ 1’即作為高阻抗輸入端使用。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用 ， 并且會(huì)激活內(nèi)部上拉電阻。在程序校驗(yàn)得時(shí)候，其輸出指令字節(jié)，并且會(huì)外接上拉電阻，而在 Flash 編程時(shí) P0口就會(huì)接收指令字節(jié)。 P1口 (～ )： P1 口是由一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口組成，從1腳～ 8腳，由輸出緩沖級(jí) P1P1 驅(qū)動(dòng)的 4個(gè) TTL 邏輯門電路。作為輸入口用時(shí)，對(duì)端口寫‘ 1’， 上拉電阻端口通過內(nèi)部的時(shí)候會(huì)被拉到高電平，因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低，會(huì)輸出一個(gè)電流 (In)。程序校驗(yàn)和 Flash 編程的時(shí)重慶 13 候 P1 將接收低 8位地址。 P2口 (～ )： P2口是由一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口組成的，從 21 腳～ 28腳， P2 輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4個(gè) TTL 邏輯門電 路。當(dāng)對(duì)端口寫‘ 1’時(shí)， P2 口將通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉至高電平，此時(shí)可作輸入口，當(dāng) P2 口作為輸入口使用的時(shí)候，因?yàn)閮?nèi)部上拉電阻的存在，某個(gè)引腳會(huì)被外部信號(hào)拉低，此時(shí)便輸出一個(gè)電流 (In)。在訪問外部 程序存儲(chǔ)器或者 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令 )時(shí)， P2 口將輸出高 8位的地址數(shù)據(jù)。 P2在執(zhí)行例如 MOVX @Ri 指令時(shí)就會(huì)訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 Flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3 口（ ～ ）： P3口是由一組包含內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口組成的，從 10 腳～ 17腳，其輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)對(duì) P3 口寫入“ 1”的時(shí)候，端口會(huì)被內(nèi)部上拉電阻拉高并且可作為輸入。當(dāng) P3 口作為輸入端時(shí)，被外部拉低的端口將用上拉電阻輸出電流（ In）。 P3口除了作為一般的 I/O 口外還有更重要的用途就是它的第二功能。 P3 口還接收一些程序校驗(yàn)以及Flash 閃速存儲(chǔ)器編程的控制信號(hào)。 RST:復(fù)位輸入。引腳為第 9 腳， 在晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗 計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。在 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 PG160128A PG160128A 是一個(gè)由 128 行 160 列的點(diǎn)陣組成的液晶屏。它可以顯示各種圖形、字符、 也可以顯示 10 8個(gè) (16 16點(diǎn)陣 )漢字 。由于 T6963C 內(nèi)核的控制，并且自帶字符庫(kù)，同時(shí)也可以自己建立漢字、圖形庫(kù)。 主要技術(shù)參數(shù)和性能：因?yàn)槟K內(nèi)自帶 15 負(fù)壓，所以可以用于 LCD 的驅(qū)動(dòng)電壓 VDD： +5V； ： 160(列 ) 128(行 )點(diǎn) 重慶 14 CPU 接口采用 8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出 1/128 ： 10℃∽ +55℃，存儲(chǔ)溫度： 20℃∽ +70℃ PG160128A 在 Proteus 中的元器件的圖形如圖所示： 圖 PG160128A元件圖 各種引腳的功能描述如下表所示： 表 PG160128A 引腳功能表 重慶 15 T6963C 與其指令集： T6963C 是一個(gè) LCD 控制器，是一個(gè)數(shù)據(jù)顯示和 LCD 控制驅(qū)動(dòng)芯片的存取器。該控制器有一個(gè) 8 位并行數(shù)據(jù)總線，可以通過微控制器接口來對(duì)控制線實(shí)現(xiàn)讀取和寫入，它也可以直接連接至 TMPZ80 微處理器中。 T6963C 控制器有一個(gè) 128 字節(jié)的字符發(fā)生器 ,可作為外部顯示 RAM 中數(shù)據(jù)的控制，達(dá)到 64K 字節(jié)。圖形與配置的文字以及外部字符發(fā)生器 RAM 數(shù)據(jù)都能很容易地控制其在窗口中顯示，也能夠自由移動(dòng)、分配內(nèi)存范圍。該器件支持的字符格式很廣泛 ， LCD 顯示器允許通過編程設(shè)置選擇不同的組合。它可以用于文字與圖形結(jié)合的文本模式及其他屬性的功能。 T6963C 控制器總共分為十大類，有 26 條指令，詳細(xì)信息如下表： 表 T6963C 指令集 74LS20與非門 74ls20 是常見的雙 4輸入與非門集成電路，是功能很簡(jiǎn)單的芯片，其包含兩個(gè) 4重慶 16 輸入與非門。第一組： 1,2,4,5 引腳為輸入， 6 腳為輸出。第 2組： 9,10,12,13 引腳為輸入， 8腳為輸出。 引腳圖如下所示： 圖 74LS20引腳圖 功能表如下： 表 74LS20功能表 74HC04 74HC04是一種高速的硅柵 CMOS器件，并且能夠兼容低功耗肖特基的 TTL（ LSTTL） 非門（逆變器） 。 74HC04 的功能作用： 74HC04 是六 反相器 ,既一個(gè) 集成塊 上有六個(gè) 反相器 ，即 1A輸入高電平， 1Y 輸出低電平。其驅(qū)動(dòng)電流要比 74LS04 的大。 其引腳圖如下所示： 圖 74HC04引腳圖 重慶 17 第四章 射擊訓(xùn)練游戲硬件電路設(shè)計(jì) 晶振和復(fù)位電路 晶振電路：片內(nèi)振蕩電路的輸入端與輸出端分別為 XTAL1 和 XTAL2，電容一般取20～ 47pF。當(dāng)電路工作時(shí)，其產(chǎn)生的振蕩脈沖在經(jīng)過 內(nèi)部觸發(fā)器時(shí)進(jìn)行二分頻，而后作為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，提供單片機(jī)的一個(gè)基本時(shí)鐘信號(hào)。本系統(tǒng)采用的晶體的振蕩頻率為 12MHz。 復(fù)位電路：由電阻與電容的串聯(lián)構(gòu)成 ,根據(jù) 電容電壓不能突變 的性質(zhì)和電路圖可知 ,系統(tǒng)一旦供電 ,復(fù)位腳將會(huì)出現(xiàn)高電平 ,并且高電平持續(xù)的時(shí)間是由電路中的RC值來決定 .一般來說， 51單片機(jī)中當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位。因此，可靠的復(fù)位就需要組合適當(dāng)?shù)?RC值。 下圖即為晶振、復(fù)位電路： 圖 晶振、復(fù)位電路 按鍵與單片機(jī)接口電路 控鍵與單片機(jī)接口電路： 74LS20 的四輸入與門輸入端分別與 K1,K2,K3,K4 四個(gè)按鍵的左觸點(diǎn)連接，同時(shí)按鍵的右觸點(diǎn)需要并聯(lián)接地。從 74LS20 的輸入端引出四根引線 4 分別與單片機(jī)的 ～ 口相連，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， 74LS20 輸出為低電平同時(shí)進(jìn)入外部中斷 0 的服務(wù)子程序，在子程序中具體判斷 4 引線中的哪根線為低電平，從而判斷出哪個(gè)鍵按下并做出相應(yīng)的響應(yīng)。 重慶 18 下圖為單片機(jī)與按鍵接口電路： 圖 按鍵與單片機(jī)接口電路 單片機(jī)與 LCD顯示屏接口電路 即 160*128LCD 液晶屏與 74HC04 非門的接口電路。 160128LCD 的 2引腳即 FG、 VSS端接地，引腳 3 即 VDD 端接 +5V 的高電平，引腳 4級(jí) COM 懸空，引腳 5 即 WR、引腳 6 即 RD， 8 號(hào)引腳 C/D 通過總線分別與單片機(jī)的 , 相連， 7 號(hào)引腳CE端通過反相器 74HC04 后與單片機(jī)的 相連， 11~19 號(hào)引腳也就是單片機(jī)的 D0 數(shù)據(jù)端通過總線分別與單片機(jī)的 ~ 相連。 ， 圖 液晶顯示屏與單片機(jī)接口電路 到此，游戲的硬件電路結(jié)構(gòu)及連線全部完成，其整體電路 圖如下圖所示： 重慶 19 圖 系統(tǒng)整體電路 第五章 射擊訓(xùn)練游戲系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真 系統(tǒng)的軟件控制流程 利用 AT89S51 單片機(jī)和 PF160128A 液晶顯示屏以及按鍵控制模塊相連，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， 74LS20 輸出為低電平，進(jìn)入外部中斷 0（ INTO）服務(wù)子程序，在子程序中具體判斷是 1， 2， 3， 4的哪個(gè)引線為低電平從而判斷 K K K K4哪個(gè)鍵按下并進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。并在 PF160128A 液晶顯示屏中顯示出來。整個(gè)過程中應(yīng)用了液晶顯示屏的圖像、文字、字符顯示和其清屏及初始化功能。 軟件控制整體流程圖如下： 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 重慶 20 圖 軟件整體流程圖 主要功能模塊軟件設(shè)計(jì) 開機(jī)游戲封面圖像 開機(jī)界面圖像繪制流程圖如下圖所示： 圖 開始