單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 俄羅斯方塊

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 俄羅斯方塊 學(xué)院：工程技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：08級(jí)電子科學(xué)與技術(shù) 小組成員：何冠羲，馬志祥，李洋，張世剛，葉彪，鄭先安，洪之目錄 摘要 引言 1程序整體思路 28X8LED模塊顯示原理3硬件電路仿真圖4圖形顯示5消層算法6旋轉(zhuǎn)算法7實(shí)物焊接 8心得體會(huì)附錄 程序代碼 摘 要 記得在很小的時(shí)候，有一種掌上游戲機(jī)，里面有一款游戲叫做俄羅斯方塊，那時(shí)的我們只是簡(jiǎn)單的按照游戲規(guī)則進(jìn)行“堆積木”，而其中的原理卻很少有人去思考，畢竟當(dāng)時(shí)的我們都還很年幼。 基于單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我們這個(gè)小組將使用51單片機(jī)和8x8led的組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的俄羅斯方塊設(shè)計(jì)。 此次設(shè)計(jì)初期是在keil和pro

2、teus聯(lián)合仿真中進(jìn)行，編程語(yǔ)言為51匯編，后期是進(jìn)行實(shí)物焊接。 論文描述了俄羅斯方塊的主要功能函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，算法分析和實(shí)物焊接過(guò)程中遇到的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：俄羅斯方塊；算法； 8X8led；引 言游戲是人們活動(dòng)中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，有人認(rèn)為如果哪一天人類對(duì)所有的游戲都失去興趣，恐怕世界的末日就要到了。電腦對(duì)游戲的貢獻(xiàn)有目共睹，現(xiàn)在摸過(guò)電腦的人很少有沒玩過(guò)電腦游戲的，喜歡游戲的人也很少有不玩電腦的。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，它曾經(jīng)造成的轟動(dòng)與造成的經(jīng)濟(jì)價(jià)值可以說(shuō)是游戲史上的一件大事。這款游戲最初是由蘇聯(lián)的游戲制作人Alex Pajitnov制作的，它看似簡(jiǎn)單但卻變化無(wú)窮，

3、令人上癮。相信大多數(shù)用戶都還記得為它癡迷得茶不思飯不想的那個(gè)俄羅斯方塊時(shí)代。究其歷史，俄羅斯方塊最早還是出現(xiàn)在PC機(jī)上，而我國(guó)的用戶都是通過(guò)紅白機(jī)了解、喜歡上它的?，F(xiàn)在聯(lián)眾又將重新掀起這股讓人沉迷的俄羅斯方塊風(fēng)潮。對(duì)一般用戶來(lái)說(shuō)，它的規(guī)則簡(jiǎn)單，容易上手，且游戲過(guò)程變化無(wú)窮，而在"聯(lián)眾俄羅斯方塊"中，更有一些聯(lián)眾網(wǎng)絡(luò)游戲所獨(dú)有的魅力有單機(jī)作戰(zhàn)與兩人在線對(duì)戰(zhàn)兩種模式，用戶可任選一種進(jìn)行游戲。網(wǎng)絡(luò)模式還增加了積分制，使用戶既能感受到游戲中的樂(lè)趣，也給用戶提供了一個(gè)展現(xiàn)自己高超技藝的場(chǎng)所。俄羅斯方塊游戲可以說(shuō)是隨計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，并不斷推陳出新演變出各種類似游戲, 深受廣大玩家喜

4、愛。這個(gè)游戲有的簡(jiǎn)單, 有的復(fù)雜, 但其根本原理是一樣的都是對(duì)運(yùn)動(dòng)的方塊進(jìn)行組合, 來(lái)訓(xùn)練玩家的反應(yīng)能力。本文利用單片機(jī)進(jìn)行俄羅斯方塊設(shè)計(jì)，采用51匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程,基于匯編語(yǔ)言的原因是在編寫程序的過(guò)程中，對(duì)于程序的執(zhí)行會(huì)有一個(gè)比較直觀的表現(xiàn)。 1. 程序整體思路單片機(jī)上的程序設(shè)計(jì)一般是一個(gè)大循環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)于俄羅斯方塊的程序設(shè)計(jì)，首先產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)，其范圍是0-6，然后程序根據(jù)此數(shù)值所對(duì)應(yīng)的圖形模塊裝入ram的固定區(qū)域內(nèi)，緊接著將此圖像寫入led所對(duì)應(yīng)的顯示緩沖區(qū)中，顯示程序?qū)⒕彌_區(qū)內(nèi)的內(nèi)容顯示在led上，如果沒有控制鍵按下，圖形將自動(dòng)向下移動(dòng)。如果有鍵按下，程序?qū)⒏鶕?jù)按下的鍵來(lái)改變圖形存儲(chǔ)區(qū)

5、的值，同時(shí)程序?qū)⑴袛鄨D形是否已到達(dá)邊界，當(dāng)圖形最上層到達(dá)顯示區(qū)頂部，則游戲結(jié)束，此時(shí)將清楚顯示緩沖的內(nèi)容，游戲重新開始。28x8led顯示原理 8x8led顯示屏的原理圖如下 由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，通過(guò)逐行掃描顯示的方式來(lái)顯示要顯示的內(nèi)容，當(dāng)每一行掃描的時(shí)間很小時(shí)人眼觀察的將是一幅完整的圖像。3 硬件電路仿真圖.4圖形顯示 8x8led一共有64個(gè)led，可以從下至上一次對(duì)其編號(hào)，對(duì)于顯示類的基本操作是任意點(diǎn)亮一個(gè)點(diǎn)，熄滅一個(gè)點(diǎn)，任意點(diǎn)亮n（0<n<=64）個(gè)點(diǎn)，滅掉n個(gè)點(diǎn)，如此一來(lái)游戲的第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就完成了。 我們將ram中從21h單元到28h單元作為led的顯示緩沖區(qū)，這里面

6、的每一位對(duì)應(yīng)led的一個(gè)點(diǎn)，led將實(shí)時(shí)顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容，也就是當(dāng)此緩沖區(qū)內(nèi)容一改變，led上看到的也會(huì)做出相應(yīng)的改變。同時(shí)在俄羅斯方塊中那些方塊被存放在一個(gè)類似于一維的數(shù)組之中，每一個(gè)方塊對(duì)應(yīng)四個(gè)小方塊，根據(jù)偽隨機(jī)數(shù)將這四個(gè)小方塊對(duì)應(yīng)的值裝入ram固定的區(qū)域內(nèi)。如果要顯示方塊只需將這些方塊所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)寫入緩沖區(qū)。5消層算法 設(shè)置循環(huán)變量數(shù)R2=8，即總共至少要掃描8次，每一次循環(huán)過(guò)程中檢測(cè)此行是否已滿，也就是檢測(cè)這一行所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元是否全為一，如果全為一則將消去此行，即將此行對(duì)應(yīng)的ram清零。同時(shí)將此行上面ram的內(nèi)容按每列依次下移，下移完之后重新將R2=0，又從第一行開始檢測(cè)。此行不全為零

7、時(shí)只需將R2=R2+1。直到R2=9消層過(guò)程結(jié)束。6旋轉(zhuǎn)算法 首先要確定一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心，假如旋轉(zhuǎn)中心的編號(hào)是34，將34除以8，商是4存入R1余數(shù)是2存入R2，及時(shí)用商和余數(shù)建立坐標(biāo)系。此時(shí)若以此為旋轉(zhuǎn)中心的圖形需要旋轉(zhuǎn)，則將每一個(gè)小方塊對(duì)應(yīng)編號(hào)除以8，商減去R1，余數(shù)減去R2，而每一個(gè)方塊一次將旋轉(zhuǎn)90度，所以有公式x1,y1,x2,y2 x2= - y1,y2= x1其中x1，y1為旋轉(zhuǎn)之前的坐標(biāo)，x2,y2為旋轉(zhuǎn)之后的坐標(biāo)。旋轉(zhuǎn)完之后將x2加上R1將y2加上R2，然后將x2乘以8再加上y2。執(zhí)行四次此過(guò)程旋轉(zhuǎn)結(jié)束。7實(shí)物焊接 器件：stc51單片機(jī)一塊，8x8led顯示模塊一塊，電阻10k

8、10個(gè)，開關(guān)5個(gè)，與門，12m晶振一個(gè)，電容3個(gè)。 首先按照目的進(jìn)行進(jìn)行元器件布局，然后按照電路圖里的導(dǎo)線的連接次序?qū)⒃骷冈陔娐钒迳希负弥筮M(jìn)行調(diào)試。8心得體會(huì) 寫程序的過(guò)程中，首先應(yīng)該把程序思路理清，然后再寫代碼，否則寫到一半感覺行不通時(shí)是很令人心煩的。還有就是焊接是一個(gè)技術(shù)活，因?yàn)樵陔娮庸に噷?shí)習(xí)之后大家便沒有碰過(guò)電烙鐵，所以焊的過(guò)程還是很辛苦的。附錄：程序代碼 ORG 0000HAJMP STARTORG 0003HAJMP INTERRUPTAA EQU 10000000B BB EQU 11111111BHANG EQU 32HLIE EQU 33HCOUNT EQU 34HRE

9、MOVEROW EQU 35HSTEPS EQU 36HXUNHUAN EQU 37HBIANLIANG EQU 38HGRAPHRAM1 EQU 39HGRAPHRAM2 EQU 40HGRAPHRAM3 EQU 41HGRAPHRAM4 EQU 42HXXX EQU 43HYYY EQU 44HKEY EQU 45HLEDHEAD EQU 21HTEST BIT 100BITS BIT 99RIGHT BIT 98LEFT BIT 97DOWN BIT 96HARD BIT 95TURN BIT 94KEYDOWN BIT 93TESTING BIT 92BOTTOM BIT 91;程序由

10、此處開始執(zhí)行;START:MOV TCON,#00000001B;設(shè)置外部中斷0響應(yīng)方式為下降沿觸發(fā)SETB EX0SETB EAMOV SP,#60H;將堆棧指針SP設(shè)置在RAM的高地址處MOV R7,#6;R7作為存放0-6這7個(gè)隨機(jī)數(shù)的變量MOV P0,#11111111B;將P0口最為輸入口LCALL WRITEGRAPHTORAMCLR TESTINGGAMELOOP:;CLR EALCALL SHOWGRAPHMOV R6,#30TIMING:LCALL SHOWLEDRAMLCALL DELAYDJNZ R6,TIMING LCALL DOWNTESTJNB DOWN,NEXT1

11、ABCD:MOV A,28HCJNE A,#0,GAMEOVERLCALL REMOVEBLOCKLCALL WRITEGRAPHTORAMJMP GAMELOOPNEXT1:;JB KEYDOWN,KEY1JMP KEY4KEY1:CLR TESTINGCLR KEYDOWNMOV A,KEYCJNE A,#1,KEY2;1-LEFTLCALL LEFTTESTJB LEFT, KEY4LCALL CLEANGRAPHLCALL MOVELEFTLCALL GAMELOOPKEY2:CJNE A,#2,KEY3;2-RIGHTLCALL RIGHTTESTJB RIGHT, KEY4LCAL

12、L CLEANGRAPHLCALL MOVERIGHTLCALL GAMELOOPKEY3:CJNE A,#4,KEY4;4-ROTATE ;LCALL ROTATIONTEST;JNB TURN, KEY4LCALL CLEANGRAPHLCALL ROTATIONJMP GAMELOOPKEY4:CJNE A,#8,KEY5SWEAT:LCALL DOWNTESTJB DOWN,GAMELOOPLCALL CLEANGRAPHLCALL MOVEDOWNJMP SWEATKEY5:LCALL CLEANGRAPHLCALL MOVEDOWNINC R7CJNE R7,#7,NEXT5MOV

13、 R7,#0NEXT5:JMP GAMELOOPGAMEOVER:MOV R0,#8MOV R1,#LEDHEADCLEAR:LCALL CLEANGRAPHMOV R1,#0INC R1DJNZ R0,CLEARMOV R0,#4MOV R1,#GRAPHRAM1ASDF:MOV A,R1ADD A,#16MOV R1,AINC R1DJNZ R0,ASDFJMP GAMELOOP;測(cè)試圖形是否能向下移動(dòng);DOWNTEST:PUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH 3PUSH BPUSH ACCMOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1DOWN0:MOV A,R0SUBB A,

14、#8MOV B,AMOV R3,#4CLR CMOV R1,#GRAPHRAM1DOWN2:CLR CSUBB A,R1JZ DOWN1INC R1MOV A,BDJNZ R3,DOWN2LCALL TESTBITJB BITS,DOWN3DOWN1:INC R0DJNZ R2,DOWN0CLR DOWNJMP HOPEDOWN3:SETB DOWN;DOWN WEI YI BIAO SHI BU NENG WANG XIA YI DONG CPL P3.4JMP DOWN4HOPE:MOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1YOUQIANG2:MOV R3,#1CCC2:MOV A

15、,R3MOV B,ACLR CSUBB A,R0JNZ CCC1 SETB DOWNSETB BOTTOMJMP DOWN4CCC1:MOV A,BINC R3CJNE R3,#9,CCC2INC R0DJNZ R2,YOUQIANG2DOWN4:POP ACCPOP BPOP 3POP 2POP 1POP 0RET;外部中斷0中斷處理程序;INTERRUPT:PUSH 0PUSH 1PUSH ACCINC R7CJNE R7,#7,INTTMOV R7,#0INTT:SETB TESTINGSETB KEYDOWNMOV A,P0CPL AMOV KEY,APOP ACCPOP 1POP 0

16、RETI;測(cè)試能否旋轉(zhuǎn);向下移動(dòng);MOVEDOWN:PUSH 0PUSH 1PUSH ACCMOV R0,#GRAPHRAM1MOV R1,#4MOVE1:MOV A,R0CLR CSUBB A,#8MOV R0,AINC R0DJNZ R1,MOVE1POP ACCPOP 1POP 0RET;向左移動(dòng);MOVELEFT:PUSH 0PUSH 1PUSH ACCMOV R0,#GRAPHRAM1MOV R1,#4MOVE2:MOV A,R0CLR CSUBB A,#1MOV R0,AINC R0DJNZ R1,MOVE2POP ACCPOP 1POP 0RET;向右移動(dòng);MOVERIGHT:P

17、USH 0PUSH 1PUSH ACCMOV R0,#GRAPHRAM1MOV R1,#4MOVE3:MOV A,R0CLR CINC A MOV R0,AINC R0DJNZ R1,MOVE3POP ACCPOP 1POP 0RET;將圖形寫入RAM緩存中;WRITEGRAPHTORAM:PUSH ACCPUSH BPUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH 7MOV R1,#4MOV A,R7MOV B,#4MUL ABMOV R2,AMOV R0,#GRAPHRAM1MOV DPTR,#GRAPHWRITEGRAPH:MOV A,R2MOVC A,A+DPTR;SUBB A,#16MO

18、V R0,AINC R2INC R0DJNZ R1,WRITEGRAPHPOP 7POP 2POP 1POP 0POP BPOP ACCRET ;測(cè)試某一個(gè)二進(jìn)制位是否為1;TESTBIT:PUSH 0PUSH 1PUSH BPUSH ACCMOV B,#8DIV ABMOV R0,AMOV A,BCJNE A,#0,TEST3MOV A,R0DEC AJMP TEST4TEST3:MOV A,R0TEST4:MOV DPTR,#TAB1MOV R1,#LEDHEADADD A,R1MOV R1,AMOV A,BMOVC A,A+DPTRANL A,R1CJNE A,#0,TEST1CLR B

19、ITSJMP TEST2TEST1:SETB BITSTEST2:POP ACCPOP BPOP 1POP 0RET;測(cè)試圖形是否能向左移動(dòng);LEFTTEST:PUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH 3PUSH BPUSH ACCMOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1LEFT0:MOV A,R0CLR CSUBB A,#1MOV B,AMOV R3,#4;CLR CMOV R1,#GRAPHRAM1LEFT2:CLR CSUBB A,R1JZ LEFT1INC R1MOV A,BDJNZ R3,LEFT2LCALL TESTBITJB BITS,LEFT3LEFT1:INC

20、 R0DJNZ R2,LEFT0CLR LEFTJMP LEFT4LEFT3:SETB LEFT;DOWN WEI YI BIAO SHI BU NENG WANG XIA YI DONG CPL P3.4JMP LEFT5LEFT4:MOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1YOUQIANG:MOV R3,#9MOV A,#1HHH2:MOV B,ACLR CSUBB A,R0JNZ HHH1 SETB LEFTJMP LEFT5HHH1:MOV A,BADD A,#8DJNZ R3,HHH2INC R0DJNZ R2,YOUQIANGLEFT5:POP ACCPOP BPOP 3

21、POP 2POP 1POP 0RET;測(cè)試圖形是否能向右移動(dòng);RIGHTTEST:PUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH 3PUSH BPUSH ACCMOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1RIGHT0:MOV A,R0ADD A,#1MOV B,AMOV R3,#4;CLR CMOV R1,#GRAPHRAM1RIGHT2:SUBB A,R1JZ RIGHT1INC R1MOV A,BDJNZ R3,RIGHT2LCALL TESTBITJB BITS,RIGHT3RIGHT1:INC R0DJNZ R2,RIGHT0CLR RIGHTJMP RIGHT4RIGHT3:S

22、ETB RIGHT;DOWN WEI YI BIAO SHI BU NENG WANG XIA YI DONG CPL P3.4JMP RIGHT5RIGHT4:MOV R2,#4MOV R0,#GRAPHRAM1YOUQIANG1:MOV R3,#8MOV A,#8III2:MOV B,ACLR CSUBB A,R0JNZ III1 SETB RIGHTJMP RIGHT5III1:MOV A,BADD A,#8DJNZ R3,III2INC R0DJNZ R2,YOUQIANG1RIGHT5:POP ACCPOP BPOP 3POP 2POP 1POP 0RET;圖形旋轉(zhuǎn);ROTATION

23、:PUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH 3PUSH BPUSH ACCMOV A,GRAPHRAM1 ;A=50MOV B,#8DIV AB ;A=6 B= 2MOV HANG,A ;HANG = 6MOV LIE,B ;LIE = 2MOV R3,#4MOV R0,#GRAPHRAM1ROTATESTART:MOV A,R0MOV B,#8DIV AB CLR CSUBB A,HANG MOV R1,A MOV A,BCLR CSUBB A,LIEMOV R2,A;X2=-Y1 Y2=X1MOV A,#0CLR CSUBB A,R2 ;-Y1MOV B,R1 ;X1MOV R1,A

24、;X2=-Y1MOV R2,B ;Y2=X1MOV A,R1ADD A,HANGMOV R1,AMOV A,R2ADD A,LIEMOV R2,AMOV A,R1MOV B,#8MUL ABADD A,R2MOV R0,A INC R0DJNZ R3,ROTATESTARTPOP ACCPOP BPOP 3POP 2POP 1POP 0RET;顯示LEDRAM中的內(nèi)容;SHOWLEDRAM:PUSH 0PUSH 1PUSH BPUSH ACCMOV R0,#LEDHEADMOV R1,#8MOV A,#AASHOW1:MOV P1,AMOV P2,R0LCALL DELAYINC R0RL A

25、DJNZ R1,SHOW1POP ACCPOP BPOP 1POP 0RET;軟件延時(shí);DELAY:PUSH 1PUSH 2MOV R1,#5FQFQ:MOV R2,#200FWFW:DJNZ R2,FWFWDJNZ R1,FQFQPOP 2POP 1RET;清楚圖形在LEDRAM中的內(nèi)容;CLEANGRAPH:PUSH ACCPUSH 1MOV A,#GRAPHRAM1MOV XUNHUAN,#4MOV R1,ADADA1:MOV A,R1;SUBB A,#16LCALL WRITEPOINT0INC R1DJNZ XUNHUAN,DADA1POP 1POP ACC RET;顯示圖形在LED

26、RAM中的內(nèi)容;SHOWGRAPH:PUSH ACCPUSH 1MOV A,#GRAPHRAM1MOV XUNHUAN,#4MOV R1,ADADA2:MOV A,R1;SUBB A,#16LCALL WRITEPOINT1INC R1DJNZ XUNHUAN,DADA2POP 1POP ACC RET;消除已經(jīng)填滿的行;REMOVEBLOCK:PUSH 0PUSH 1PUSH BPUSH ACCREMOVESTART:MOV R0,#1MOV R1,#LEDHEADREMOVE2:MOV A,R1CJNE A,#11111111B,REMOVE1MOV R1,#00000000BMOV RE

27、MOVEROW,R0LCALL DOWNBLOCKJMP REMOVESTARTREMOVE1:INC R0INC R1MOV A,R0CJNE A,#9,REMOVE2POP ACCPOP BPOP 1POP 0RETDOWNBLOCK:PUSH 0PUSH 1PUSH BPUSH ACCMOV R0,#1DOWN11:MOV A,REMOVEROWMOV B,#8MUL ABADD A,R0LCALL DOWNSTEPLCALL JUSTMOVEINC R0MOV A,R0CJNE A,#9,DOWN11POP ACCPOP BPOP 1POP 0RETDOWNSTEP:PUSH 0PUS

28、H 1PUSH BPUSH ACCMOV R0,#0MOV R1,REMOVEROWSTEP2:CLR CSUBB A,#8LCALL TESTBITJB BITS,STEP1INC R0DJNZ R1,STEP2STEP1:MOV STEPS,R0POP ACCPOP BPOP 1POP 0RETJUSTMOVE:PUSH 0PUSH 1PUSH 2PUSH BPUSH ACCMOV R0,AMOV A,STEPSMOV B,#8MUL ABMOV B,AMOV A,R0CLR CSUBB A,BMOV R1,AMOV R2,REMOVEROWMOV A,#8CLR CSUBB A,R2MO

29、V R2,AJUST3:MOV A,R0LCALL TESTBITJB BITS,JUST1MOV A,R1LCALL WRITEPOINT0JMP JUST2JUST1:MOV A,R1LCALL WRITEPOINT1JUST2:MOV A,R0ADD A,#8MOV R0,AMOV A,R1ADD A,#8MOV R1,ADJNZ R2,JUST3MOV R2,REMOVEROWDDD:MOV A,R1LCALL WRITEPOINT0MOV A,R1ADD A,#8MOV R1,ADJNZ R2,DDDJUSTEND:POP ACCPOP BPOP 2POP 1POP 0RET;將某個(gè)二進(jìn)制位寫1;WRITE