【正文】 計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公。 (3) 以 6MHz 晶振為例：要產(chǎn)生頻率為 523Hz，其周期 T=1/523=1912us，半周期為1912/2=956us，因此，只要令 定時器 計時 956us/1us=956。 數(shù)據(jù)處理過程中的相關(guān)計算如下： (1) 音頻脈沖 的產(chǎn)生方法： 算出某一音 頻的周期（ 1/頻率），然后將此周期除以 2，即為半周期 的時間，然后利用 PCA 定 時器計時此半周 期時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的 I/O 取 反，然后重復(fù)計時此半周期 時間再對 I/O 取反 ，如此就可在 I/O腳上得到此頻率的脈沖。 音樂 播放的 實現(xiàn)方法 把樂譜中的音符對應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換成 PCA 定時器常數(shù)，相應(yīng)的節(jié)拍變?yōu)?T1 常數(shù)。 此外 STC12C5A60S2 單片機(jī)提供了用 PCA模塊實現(xiàn) 16 位定時器的功能。 CPU 執(zhí)行時間被劃分為若干時間片， RTX51 TINY 為每個任務(wù)分配一個時間片，在一個時間片內(nèi)允許執(zhí)行某個任務(wù)，然后 RTX51 TINY 切換到另一個就緒的任務(wù)并允許它在其規(guī)定的時間片內(nèi)執(zhí)行。這些樂譜數(shù)據(jù)的生成是由樂譜生成器來產(chǎn)生的。即 按照下列方法進(jìn)行編碼：一個字節(jié)共八位，高兩位表示節(jié)拍，三四位表示音高，低四位表示音符。為了使單片機(jī)能輸出美妙的音樂， 曲譜不僅 需要包含音 名 的信息，而且還要包含有節(jié)拍的信息。我們知道，樂譜中每一個音符都與某一個特定的頻率相對應(yīng)，產(chǎn)生某種頻率的輸出就可以得到相應(yīng)音符的聲音。 如圖 319所示為雙人模式下的 相關(guān)程序流程。其基本思路是利用 RTX51 Tiny 多任務(wù)實時操作系統(tǒng)來完成 多個事件的準(zhǔn)并行實行 運行。函數(shù)os_wait 和函數(shù) os_switch_task 的不同之處在于 os_wait 函數(shù) 可以讓任務(wù)等待某一事件的發(fā)生，而函數(shù) os_switch_task 函數(shù) 直接切換到另一個 準(zhǔn)備 就緒的任務(wù)。特別地，必須在 每個任務(wù)的某個地方調(diào)用 os_wait函數(shù) 或 os_switch_task 函數(shù)。缺省值是 5個時鐘節(jié)拍。 IMESHARING 指定任務(wù)在進(jìn)行 Roundrobin 切換前執(zhí)行的 RTX51 Tiny 時鐘節(jié)拍數(shù)。 ② 具體配置方法 為解決上述問題，本設(shè)計 禁止循環(huán)任務(wù)切換 ，采用協(xié)助任務(wù)切換的方式進(jìn)行多任務(wù)間的切換。 C51 編譯器允許使用多個數(shù)據(jù)指針。 其次是函數(shù)的重入性問題。 ① 在 系統(tǒng) 默認(rèn) 配置 下應(yīng)用 程序設(shè)計 中出現(xiàn)的 問題 首先， 在雙人模式下，應(yīng)用程序中的兩個進(jìn)程都需要對 LCD12864 顯示屏進(jìn)行讀賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 33 寫操作。通過改變 中的設(shè)置來定制 RTX51 Tiny 的 系統(tǒng) 配置。 默認(rèn) 包含在 RTX51 Tiny 庫中。 (2) RTX51 Tiny 系統(tǒng) 內(nèi)核 配置 建立了嵌入式應(yīng)用后， RTX51 Tiny 必須要配置。 ② 運行菜單命令 Project→ Options for Target‘ Target 1’，打開 Target 對話 框，并在對話框中選擇 Target 選項卡。一般采用德國 Keil Software公司提供的集成開發(fā)環(huán)境 μ Vision 3 IDE。 os_wait 函數(shù) 與 os_switch_task 函數(shù) 的所不同是：os_wait 函數(shù) 是讓任務(wù)等待一個事件，而 os_switch_task 函數(shù) 是立即切換到另一個就緒的任務(wù)。在此期間，任意數(shù)量的其他任務(wù)可以運行。 如果禁止了循環(huán)任務(wù)處理 （如何禁止此方式在 RTX51 Tiny 系統(tǒng) 配置 一節(jié) 中 再作介紹） ，就必須讓任務(wù)以協(xié)作的方式運作， 用戶 可以用 os_wait 函數(shù) 或 os_switch_task函數(shù) 讓 RTX51 Tiny切換到另一個任務(wù)而不是等待任務(wù)的時間片用完。 任務(wù)切換的流程如圖 318 所示 [8]。 RTX51 TINY 是基于時間片調(diào)度算法的操作系統(tǒng)，它支持的是非搶占式的任務(wù)切換。與 TIMEOUT 不同的是，任務(wù)的節(jié)拍計數(shù)器不復(fù)位。 ③ INTERVAL：由 os_wait 函數(shù)開始的時間間隔，其間隔時間可由定時節(jié)拍數(shù)確定。 ② TIMEOUT：由 os_wait 函數(shù)開始的時間延時，其持續(xù)時間可由定時節(jié)拍數(shù)確定。 ① SIGNAL：用于任務(wù)之間通信的位，可以用系統(tǒng)函數(shù)置位或清除。 圖 317 任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 Fig 317 Task state transition diagram (4) RTX51 Tiny 的 同步機(jī)制 為了能保證任務(wù)在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)，必須采用同步機(jī)制。該狀態(tài)與“ READY”狀態(tài)相似，但由于是內(nèi)部操作過程使一個循環(huán)任務(wù)被切換而被冠以標(biāo)記。 READY ：任務(wù)正在等待運行，在當(dāng)前運行的任務(wù)時間片完成之后， RTX51 Tiny 運行下一個處于“ READY”狀態(tài)的任務(wù)。 (2) 系統(tǒng)調(diào)用函數(shù) 簡介 RTX51 Tiny 內(nèi)核 完全集成在 KEIL C51 編譯器中，以系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用的方式運行，因此可以很容易地使用 KEIL C51 語言編寫和編譯一個多任務(wù)程序，并嵌入到實際應(yīng)用系統(tǒng)中，內(nèi)核提供 多組 函數(shù)供應(yīng)用程序引用。同時， RTX51 Tiny 任務(wù)必須是用 _task_聲明的 C 函數(shù)，返回值和參數(shù)都必須是 void 類型的， RTX51 Tiny黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計 30 程序不需要用戶自已定義 main 函數(shù)，取而代之 的是 ， RTX51 Tiny 從任務(wù) 0開始執(zhí)行。所有的運行 時庫 常量都在這個頭文件中定義。讀者若想更全面了解 RTX51 Tiny 多任務(wù)實時操作 系統(tǒng)，請閱讀 RTX51 Tiny 的幫助文件或其它相關(guān)文件。無論如何， RTX51 Tiny 仍然是在 8位單片機(jī)中應(yīng)用操作系統(tǒng)的首選。當(dāng)程序比較復(fù)雜時，它的 優(yōu)點就體現(xiàn)得更明顯。不支持搶先式的任務(wù)切換，不包括消息歷程，沒有存儲器池分配程序。自身僅占用 900 字節(jié)左右的程序存儲空間。程序員可以從一存儲池中分配和釋放內(nèi)存，也可以強(qiáng)迫一個任務(wù)等待中斷、超時或者是從另一個任務(wù)或中斷發(fā)出的信號或信息。 RTX51 Full 版本是完整版，它使用四個任務(wù)優(yōu)先級來完成，同時存在時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度和搶先的任務(wù)切換。有兩個不同的RTX51 版本可以利用： RTX51 Full 和 RTX51 Tiny。 RTX51它可以運行于所有的 8051 派生機(jī)型，是一個很好使用的強(qiáng)大的準(zhǔn)并行實時操作系統(tǒng)。 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？ 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） 29 雙人俄羅斯方塊游戲設(shè)計 RTX51 Tiny 簡介 許多微處理器應(yīng)用程序要求同時執(zhí)行 多 個任務(wù)。最多能累積兩個道具。雙方誰先到達(dá)進(jìn)度條的頂端就算勝利。 Y N Y N Y N 某一方塊已落定 進(jìn)入滿行檢測程序，頁標(biāo)志 n=7 從第 n 頁開始檢測 檢測當(dāng)前頁的下半頁 是否滿行 消除此行，其上方塊依次下落一行 檢測當(dāng)前頁的上半頁 是否滿行 消除此行，其上方塊依次下落一行 n 減 1 是否是第 0 頁 退出 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計 28 雙人模式下，雙方的積分制度是一樣的，以進(jìn)度條的方式展示在積 分與道具區(qū)。本游戲系統(tǒng)分單人模式和雙人模式兩種積分計算方式。 具體程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖 315所示。系統(tǒng)滿行檢測和消行功能是通過 “ 滿行檢測及消行”函數(shù) 實現(xiàn)的 ， 即在每個圖塊落定和 下一個圖塊未出來之前，按頁掃描游戲 map 區(qū)，每半頁算一行。 具 體程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖 314所示。 具體程序流程如圖 313所示。 所以，在旋轉(zhuǎn)處理程序中，當(dāng)要旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前圖塊為 I型及其旋轉(zhuǎn)型時，就要改變當(dāng)前列、行 這兩個全局 變量的值。 之所以把 I 型的旋轉(zhuǎn)變換單獨拿出來討論，是因為 I 型只有基本型和旋轉(zhuǎn)型共兩種圖塊。 圖 312 I型的旋轉(zhuǎn)方法 Fig 312 The rotation method of I shape 當(dāng)落下的圖塊是圖 ① 所示時，其旋轉(zhuǎn)周期為 ① —— ② —— ③ —— ④ —— ① 。 (3) I 型的旋轉(zhuǎn)策略 為了在視覺上實現(xiàn) I 型的順時針旋轉(zhuǎn)，本設(shè)計采用位置錯落的方式 來實現(xiàn) 。 (2) 旋轉(zhuǎn)合法性判斷 方塊做順時針 旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn) 90 度。 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，整個游戲中，共有 19種不同的方塊形狀。 基本型中的“ T 型”有三種旋轉(zhuǎn)型，將他按順時針旋轉(zhuǎn)一個 90 度就產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)返回 1 返回 1 返回 0 Y Y N N ?? 左移按鍵被按下 right_left_judge 函數(shù) ?? 列變量 f_x減 4行不變 右移按鍵被按下 列變量 f_x加 4行不變 right_left_judge 函數(shù) 將圖塊左移一格 將圖塊右移一格 黃忠南 基于單片機(jī)的俄羅斯方塊游戲設(shè)計 24 型，它可以旋轉(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，“ T型” 方塊共有四種形狀。 基本型中的“ L 型”和“反 L 型”有三種旋轉(zhuǎn)型，將 它按順時針每旋 轉(zhuǎn) 一個 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。 基本型中的“ I 型”，只有一種旋轉(zhuǎn)型，即由豎直旋轉(zhuǎn) 90 度后成為水平。本文前面已經(jīng)論述了此次設(shè)計采用枚舉的方法，對 19 種俄羅斯方塊 造型進(jìn)行 構(gòu)造。其程序流程如圖 311 所示。 (2) 平移合法性判斷 平移的合法性判斷經(jīng)較簡單，只需判斷它旁邊相鄰位 置是否被填充 即可。 (1) 俄羅斯方塊平移特性 在本設(shè)計中規(guī)定 當(dāng) 按下一次左移或右移按鍵 時， map 區(qū)中的 當(dāng)前 圖塊 就左移或右移 一個正方形的寬度。 圖 310 隨機(jī)數(shù)程序流程圖 Fig 310 Ramdom process flow program diagram 俄羅斯 方塊平移的實現(xiàn) 方法 方塊產(chǎn)生后，需要用全局變量來保存方塊在游戲 map 區(qū)中的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)。從而實現(xiàn)真正的隨機(jī)。 這可能會導(dǎo)致 每次重新運行游戲 時 其隨機(jī) 數(shù) 結(jié)果都是一樣的。首先給 srand(unsigned int seed)提供一個種子， 該種子為unsigned int 類型，其取值范圍從 0到 65536， srand(unsigned int seed)根據(jù)這個種子 會由 上 述 特定的公式生成一個隨機(jī)數(shù)序列； 然后調(diào)用 rand()，它會依次從這個序列中返回一個數(shù)，其值在 0 到 32767 之間。因為種了的變化足夠隨機(jī)，所以種子的值可以作為 8位 或 16 位隨機(jī)數(shù)。因為奇數(shù)（舊的種子）乘奇數(shù)（乘數(shù) A）是奇數(shù)，再加奇數(shù)（常數(shù) C）將會是一個偶數(shù)學(xué)偶數(shù)（舊的種子）乘奇數(shù)（乘數(shù) A），加奇數(shù)（常數(shù) C）將會是一個奇 數(shù)?！俺?shù) C”，不像乘數(shù) A那樣重 要，但是一定是個奇數(shù)。計算公式為： 種子 = A * 種子 + C （ 31） 此公式在幾何圖中表示 為 一條直線，而且新種子由舊種子反復(fù)相加得來，所以叫線性疊加。只需三個步驟即：第一，為了取得新的種子，舊的種子 與 一個常數(shù) A 相乘；第二，所得的結(jié)果 和第二個常數(shù) C相加；第三，新的種子 就 是 第二步 結(jié)果的低 32位 。但這卻是一個有用的特性，我們可以每次從不同的點取數(shù)，即改變種子，從而 可以 實現(xiàn)真正的隨機(jī)。 這個開始的點（數(shù)字）叫做種子。 本設(shè)計采用眾所周知的線性疊加法，雖然沒有完美的方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，不過線性疊加法是一個合適的方法，它徹底解決了 8 位機(jī)隨機(jī)數(shù)的問題。 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) 為了實現(xiàn)隨機(jī)落下各類方塊圖形，游戲過程序中必須抽取隨機(jī)數(shù)來確定方塊的類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） 21 型。由圖可知，整個界面的坐標(biāo)原點在左上角，分別向右、向下作為橫軸的正方向和縱軸的正方向。比如 L 型，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為｛ 0,0,0,4,0,8,4,8｝。如圖 38所示。利用小方塊不同的擺放位置，可產(chǎn)生 19 種旋轉(zhuǎn)型圖塊。 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、旋轉(zhuǎn)、落下、填滿和清除等