【正文】 BB，0xD7，0xAB，0xDF，0xF7”。以字符“T”為例進(jìn)行介紹。首先將字符“T”寫(xiě)入58的點(diǎn)陣中，如圖25所示。讀出“T”的二進(jìn)制字?！?0000001，00000001，01111111，00000001，00000001”。3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)俄羅斯方塊游戲系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)分為四大模塊，分別是單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊、獨(dú)立按鍵模塊和聲音模塊。圖31 硬件電路整體框圖1. 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，包括電源電路、復(fù)位電路、振蕩電路和下載接口電路。3. 獨(dú)立按鍵模塊，設(shè)定六個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行游戲操作，功能分別為左移、右移、快速下移、翻轉(zhuǎn)、變形、確定和暫停，其中確定和暫停功能由一個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電路原理圖見(jiàn)附錄一。下面分模塊進(jìn)行介紹。一般將220V交流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的V直流電的電路設(shè)計(jì)流程是把單相交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電[5]，其框圖如圖32所示。本次設(shè)計(jì)選擇USB供電和外部供電。圖33 電源電路圖1. USB供電在很多情況下使用USB供電比較方便，不必?cái)y帶不方便的AC適配器。在USB述語(yǔ)中，“一個(gè)單元負(fù)載”是100mA?？偩€供電USB插孔保證提供一個(gè)單元負(fù)載（100mA）。在識(shí)別過(guò)程中，主機(jī)決定USB設(shè)備的電源以及是否為其供電，對(duì)于被認(rèn)可的設(shè)備將負(fù)載電流從100mA增大到500mA。如圖33所示，在電路板上只需要有一個(gè)USB接口，傳輸過(guò)來(lái)的電流經(jīng)過(guò)濾波后接電源開(kāi)關(guān)。2. 外部電源供電USB供電可能出現(xiàn)供電不足，在此又設(shè)計(jì)了外部供電。7805的引腳1是輸入腳，接+8～+20V直流電源。引腳3是輸出腳，輸出+5V的穩(wěn)定電壓，確保在輸入交流電壓波動(dòng)或負(fù)載和溫度變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定。3. 電源指示燈電路為了可以直觀的觀測(cè)到電源接通情況，在電源設(shè)計(jì)部分增加了電源指示燈電路，如圖34所示。當(dāng)按下電源開(kāi)關(guān)時(shí)，電路板得電，同時(shí)指示燈亮。STC89C53可以選用外部振蕩方式和內(nèi)部振蕩方式。STC89C53中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。圖35 振蕩電路圖外接晶振及電容CC3接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容CC3雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF10pF，而如果使用陶瓷諧振器則選擇30pF10pF [7]。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)STC89C53單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期（1個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)振蕩周期）以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作分可分為上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位兩種方式。開(kāi)關(guān)復(fù)位要求在電源接通的條件下，單片機(jī)運(yùn)行期間，如果發(fā)生死機(jī)，用按下復(fù)位按鈕操作使單片機(jī)復(fù)位。基本原理是：上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。通常選擇C=10～30uF，R=10～1 kΩ。圖36 復(fù)位電路圖如果不僅要使單片機(jī)復(fù)位，而且還要使單片機(jī)的外圍芯片也同時(shí)復(fù)位，上述電路中應(yīng)進(jìn)行少許調(diào)整。單片機(jī)復(fù)位后不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見(jiàn)表31所示。說(shuō)明：表中符號(hào)*為隨機(jī)狀態(tài)；A=00H，表明累加器已被清零；PSW=00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；SP=07H，表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM的H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到08H單元中；P0～P3＝FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP＝00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)；IE＝000000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷。同時(shí)上位機(jī)與系統(tǒng)的連接需要一條下載線，下載線的一端是USB口接PC機(jī)，另一端是九針的串行口接系統(tǒng)電路板。ISP的好處是：不用購(gòu)買(mǎi)通用編程器，單片機(jī)在系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序，而無(wú)須將單片機(jī)從已生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。STC89系列單片機(jī)在出廠之前已在單片機(jī)內(nèi)部固化有ISP系統(tǒng)引導(dǎo)程序，配合ISP端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，故無(wú)需編程器，而且速度比通用編程器快。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。功能是產(chǎn)生V和V兩個(gè)電源，提供給RS232串口電平的需要。由芯片的11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。第三部分是供電。16 15 14 13 12 11 10 91121314151617181C1+ V+ C1 C2++ C2 V T2OUT R2IN VCC GND T1OUT R1IN R1OUT T1IN T2IN R2OUT 圖37 MAX232芯片引腳圖3. ISP下載電路圖38 下載電路圖如圖38所示STC系列單片機(jī)下載電路需要一片MAX232及五只電容即可，電路簡(jiǎn)單易行。，軟件界面如圖39所示。(2) 將編譯鏈接代碼文件形成的為擴(kuò)展的文件調(diào)入緩沖區(qū)，每次調(diào)入，都會(huì)使校驗(yàn)和改變。波特率可以使用默認(rèn)值；若通信不正常，可以將波特率值降低后再試，知道通信正常。(5) 點(diǎn)擊“Download/下載”按鈕，屏幕提示單片機(jī)上電，這時(shí)PC等待單片機(jī)冷啟動(dòng)（給單片機(jī)通電），隨后就可以看到HEX文件寫(xiě)入單片機(jī)。 LCD顯示電路的設(shè)計(jì)LCD顯示電路部分為該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要部分。KXM12864J的D0~D7端口與單片機(jī)P0口相連，用于數(shù)據(jù)傳輸（單片機(jī)的P0口連接了10K的排阻，用于拉高電平）。顯示電路圖如圖310所示。不同的12864LCD部分引腳功能不同，而且不對(duì)應(yīng)。2. KXM12864J背光的連接。在接線時(shí)，LED+要接V電源，LED接系統(tǒng)的地，如圖311所示。KXM12864J的18引腳為VEE，輸出10V的負(fù)電壓（單電源供電），3引腳為VLCD是LCD的驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓。設(shè)計(jì)中選用電位器的可調(diào)范圍為0~20KΩ。LCDVLCDLCDVEER320KΩVCC 圖312 亮度調(diào)節(jié)電阻連接圖 按鍵電路的設(shè)計(jì) 電路板的功能鍵可以使用矩陣鍵盤(pán)，也可以使用獨(dú)立按鍵，在本設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立按鍵。四個(gè)操作按鍵的功能分別為左移、快速下移、右移、翻轉(zhuǎn)，～；變形鍵和確定/～。系統(tǒng)中設(shè)置了定時(shí)器中斷，定時(shí)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，當(dāng)掃描到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)程序完成相應(yīng)功能。圖313 鍵盤(pán)接口電路 聲音電路的設(shè)計(jì)為了增加游戲的娛樂(lè)性系統(tǒng)中增設(shè)由蜂鳴器產(chǎn)生的游戲聲音，通過(guò)編程控制蜂鳴器在游戲進(jìn)程中發(fā)出不同的音調(diào)。當(dāng)向蜂鳴器送入脈沖時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音[10]。蜂鳴器電路圖如圖314所示。主程序中有兩個(gè)循環(huán)：在一個(gè)圖形下落到底時(shí)將下一個(gè)圖形設(shè)定為當(dāng)前圖形并產(chǎn)生新的下一個(gè)圖形為大循環(huán)，當(dāng)前下落圖形的狀態(tài)檢測(cè)和自動(dòng)下移為小循環(huán)換。程序清單見(jiàn)附錄二。本設(shè)計(jì)選用的KXM12864J型LCD，為128列、8頁(yè)（每頁(yè)8行）的點(diǎn)陣顯示屏。通過(guò)“page0x7。 lcdCmd(page)。column0x3f。” 語(yǔ)句選定顯示屏的列。 顯示字符子程序否開(kāi) 始選取字模首位置設(shè)定顯示起始列colume，i=5+columei64？是選擇右屏選擇左屏選擇頁(yè)、列寫(xiě)入字模++i，i5+colume？否是結(jié) 束圖42 LCD顯示流程圖顯示流程圖如圖42所示。每個(gè)字符有五個(gè)字模，字符取字模后存入asii[]數(shù)組。 顯示圖形子程序本設(shè)計(jì)定義了七個(gè)圖形，每個(gè)圖形由四個(gè)小方塊構(gòu)成，小方塊為33的點(diǎn)陣。七個(gè)圖形的形狀如圖43所示。圖形顯示流程圖如圖44所示。可以容納33的小方塊16列，21行。 清屏子程序清屏包括整體清屏和部分清屏，在程序除的位置再寫(xiě)入“0”即可。部分程序如下所示。 CS1=0。 for(page=0。page++) { lcdSetPage(page)。 for(i=0。i++) lcdWriteByte(0)。 CS2=0。page8。 lcdSetColumn(0)。i64。 }} 顯示計(jì)時(shí)子程序計(jì)時(shí)流程圖如圖45所示。在此利用單片機(jī)的定時(shí)器T0使用方式1來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的計(jì)時(shí)和定時(shí)。按鍵每次中斷掃描一次。在沒(méi)有任何按鍵操作時(shí)當(dāng)前圖形每隔一段時(shí)間自動(dòng)下移一行，變量downtimegap每次中斷加一，當(dāng)downtimegap=50時(shí)圖形下移，并將downtimegap清零。如果有滿行則將此行逐行下移，移至最低端時(shí)將其消除，每消除一行就獲得一分，一次消除delete行，可獲得deletedelete分，由于圖形最長(zhǎng)由四個(gè)小方塊組成所以最多一次只可以消除四行。開(kāi) 始i = 0 ？第i（j）行滿行？j = 0 ？是是否否將i行內(nèi)容下移一行i = i1score= score+deletedelete是否清除第0行，++ delete , j結(jié) 束消行積分環(huán)節(jié)的流程圖如圖46所示。打開(kāi)游戲提示是否開(kāi)始游戲，界面顯示“NEW GAME”按確定鍵就可以開(kāi)始游戲。當(dāng)玩家闖關(guān)失敗時(shí)，界面將顯示“GAME OVER”，延時(shí)后提示玩家是否開(kāi)始新游戲，界面顯示“NEW GAME”，再次按確定鍵就可以重新開(kāi)始游戲。開(kāi) 始score40？score20？是是否否speed=1，level=1顯示Score、Speed、level是否speed=10，level=10speed=2，level=2score200？score120？結(jié) 束否是speed=6，level=6，cdoor=1，闖關(guān)設(shè)置的流程圖如圖47所示。確定鍵和暫停鍵為復(fù)用鍵，該鍵在游戲進(jìn)行過(guò)程中為暫停功能，在游戲開(kāi)始前或結(jié)束一場(chǎng)游戲時(shí)為確定鍵功能。每個(gè)按鍵按下10ms后若此按鍵仍然按下則變量keyflag=1有效，在主函數(shù)的循環(huán)中執(zhí)行相應(yīng)的按鍵操作，否則當(dāng)做按鍵抖動(dòng)不執(zhí)行操作。翻轉(zhuǎn)鍵每按下一次圖形將按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。確定鍵是用于游戲開(kāi)始或結(jié)束時(shí)游戲玩家進(jìn)行確認(rèn)的按鍵。當(dāng)按下一次暫停鍵時(shí)變量zt取反，當(dāng)zt=0時(shí)游戲處于暫停狀態(tài)，zt=1時(shí)繼續(xù)游戲。否開(kāi) 始清除圖形列減一是列加一結(jié) 束寫(xiě)入原圖形是否到達(dá)邊界？圖48 左移操作流程圖開(kāi) 始cdoor=1？是否有鍵按下？是是否否是否變形左移右移翻轉(zhuǎn)下移暫停10ms后是否仍按下？key=5？？key=3？？key=2？？key=1？？key=0？？key=5？？是是是是是是否否否否否結(jié) 束按鍵掃描流程圖如圖49所示。程序中定義蜂鳴器為BEEP。要想使蜂鳴器發(fā)出不同的音調(diào)就要改變送入BEEP脈沖的頻率。 for (i=0。i++) { Delay1ms(4)。 //BEEP取反 } BEEP=1。脈沖寬度由延時(shí)函數(shù)Delay1ms()決定，延時(shí)越長(zhǎng)頻率越低，蜂鳴器發(fā)出的音調(diào)也越低，反之音調(diào)越高。5 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 本設(shè)計(jì)的代碼編寫(xiě)是在Keil C51軟件中完成的，經(jīng)過(guò)編譯后生成“HEX”文件。將“HEX”文件下載到電路圖中的單片機(jī)內(nèi)，進(jìn)行仿真。 KEIL軟件和PROTEUS軟件簡(jiǎn)介1. Keil軟件簡(jiǎn)介隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，目前流行的51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件是德國(guó)Keil公司推出的Keil C51軟件，它是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程，（通常稱(chēng)為uV3）。 Keil軟件開(kāi)發(fā)流程：(1) 建立工程。(3) 設(shè)置工程的配置參數(shù)。(5) 編譯和連接工程。(7) 對(duì)程序中的某些純軟件的部分使用軟件仿真驗(yàn)證。2. Proteus軟件簡(jiǎn)介Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。本次設(shè)計(jì)使用的版本為Proteus Version 。在工作前，要設(shè)置view菜單下的捕捉對(duì)齊和system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。3. Keil和Proteus的連接(1) Keil軟件中編譯程序成功，打開(kāi)“Options for Target ‘Target1’對(duì)話框”，點(diǎn)擊“Output按鈕”，然后選中“Create HEX Fi”。圖51 Options for Target ‘Target1’對(duì)話框確定后關(guān)閉窗口，再次執(zhí)行編譯程序，此時(shí)就生成了“HEX”文件。圖52 HEX文件加載圖單擊Program File所對(duì)應(yīng)的文件夾圖標(biāo)，將HEX文件選中加入即可。 系統(tǒng)調(diào)試與仿真通過(guò)Keil和Proteus結(jié)合調(diào)試仿真可以控制