湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...............................................................................................................1

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容..................................................................................................1

1.2游戲規(guī)則介紹.....................................................................................................1

2方案設(shè)計(jì).......................................................................................................................2

2.1液晶屏的選擇......................................................................................................2

2.2單片機(jī)的選擇......................................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖..............................................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...............................................................................................................3

3.1AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì).........................................................................................3

3.2LCD12864液晶顯示屏設(shè)計(jì)...............................................................................4

3.3晶振設(shè)計(jì)..............................................................................................................5

3.4大按鍵設(shè)計(jì)..........................................................................................................5

3.5DC電源插口和自鎖開關(guān)設(shè)計(jì)............................................................................5

4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)...............................................................................................................6

4.1軟件介紹.............................................................................................................6

4.2燒錄.....................................................................................................................7

4.3系統(tǒng)程序流程圖.................................................................................................8

4.3.1俄羅斯方塊游戲驅(qū)動流程圖....................................................................8

4.3.2俄羅斯方塊游戲所有繪圖工作流程圖....................................................9

4.3.3.俄羅斯方塊游戲中按下鍵的流程圖......................................................10

4.4系統(tǒng)仿真...........................................................................................................10

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試..........................................................................................................11

5.1電路組裝............................................................................................................11

5.2產(chǎn)品組裝............................................................................................................11

5.3系統(tǒng)調(diào)試............................................................................................................13

5.3.1系統(tǒng)軟件調(diào)試..........................................................................................13

I

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

5.3.2系統(tǒng)硬件調(diào)試..........................................................................................13

5.4實(shí)物測試............................................................................................................13

6產(chǎn)品使用說明..............................................................................................................15

參考資料.........................................................................................................................16

附錄1元器件清單.......................................................................................................17

附錄2電路原理圖.......................................................................................................18

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖........................................................................................................19

附錄4作品實(shí)物照.......................................................................................................20

附錄5軟件程序代碼...................................................................................................21

II

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于52單片機(jī)俄羅斯方塊游戲設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容

俄羅斯方塊是一款非常經(jīng)典休閑益智的游戲，當(dāng)時(shí)為了滿足人們?nèi)找鏉u增

的娛樂需求，決定開發(fā)一款益智類電子游戲?！抖砹_斯方塊》最早于1985年在

蘇聯(lián)開發(fā)出來并開始發(fā)行，到了1994年就風(fēng)靡全世界了，在俄羅斯＂祖馬＂之

稱，游戲以其豐富多樣的模式和規(guī)則而聞名于世。

它具有非常廣泛的基礎(chǔ)規(guī)則，幾乎每一位玩家都能輕松上手。需要做的就

是不斷地點(diǎn)擊屏幕來移動俄羅斯方塊，使其落到指定位置，然后看一下時(shí)間和

分?jǐn)?shù)。俄羅斯方塊是所有流行消法中最簡單的一種，它在全世界范圍內(nèi)有著廣

泛的使用。雖然《俄羅斯方塊》游戲已經(jīng)流行多年，但在過去它仍然是一個(gè)＂

新事物＂。到現(xiàn)在也是俄羅斯最喜歡的游戲之一。其中和《開心農(nóng)場》和《農(nóng)

場消消樂》一起并稱為“俄羅斯三大國民游戲”，俄羅斯方塊是老少皆宜的游

戲，通過這款游戲可以感受其中包含的樂趣。

（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：

(1)不同元器件的選擇；

(2)硬件的組成和介紹說明；

(3)硬件和程序設(shè)計(jì)。

（2）設(shè)計(jì)要求及預(yù)期成果：

(1)顯示功能：采用液晶屏顯示，來完成顯示圖像；

(2)按鍵功能：通過按鍵進(jìn)入游戲并且控制方塊；

1.2游戲規(guī)則介紹

連接電源后，通過輔助按鍵進(jìn)入游戲，通過向左和向右的按鍵來控制方塊

的落下的方向。玩家可以通過控制旋轉(zhuǎn)按鍵對不同的的方塊形狀進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向，

方便填充缺口。在方塊屏幕底部拼出一個(gè)完整橫條會迅速消失，給新落的方塊

留出空間，同時(shí)，玩家得到分?jǐn)?shù)成績，如果沒有消除方塊使方塊不斷堆積起來，

堆積到屏幕的頂端，游戲結(jié)束，玩家失敗。

1

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2方案設(shè)計(jì)

2.1液晶屏的選擇

方案一:

LCD12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，組成部分由行驅(qū)動器和列驅(qū)動器以

及128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器。即可以完成圖形顯示，也可以8x4個(gè)（16x16）

點(diǎn)陣或者16x4個(gè)（8x16點(diǎn)陣）ASCII碼。

方案二:

LCD1602也是液晶顯示器，首先是顯示的字體有大小的限制，不可以顯示圖

形，不可以顯示曲線等缺點(diǎn)。

總結(jié)所述，故選擇方案一。

2.2單片機(jī)的選擇

方案一:

AT89C52低功耗，高性能，可以為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高

且廉價(jià)的方案。

方案二:

STC89C52容易出錯(cuò)，在一定狀態(tài)下抗干擾能力不如AT。

總結(jié)所述，故選擇方案一。

2.3系統(tǒng)框圖

本設(shè)計(jì)由AT89C52單片機(jī)+LCD12864顯示模塊+按鍵輸入模塊組成。

供電模塊按鍵輸入模塊

AT89C52

時(shí)鐘模塊

單LCD12864顯示模塊

片

機(jī)

復(fù)位電路

圖1系統(tǒng)框圖

2

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)

單片機(jī)具有運(yùn)算速度快、體積小、可靠性高、可編程性強(qiáng)、性價(jià)比高等特

點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子領(lǐng)域，如智能控制系統(tǒng)中的各種單片機(jī)。AT89C52單片機(jī)

是AT89CS系列芯片的其中一種，該系列包括AT89C52和AT89C54兩種型號，其

中AT89C52最大容量可達(dá)8MB;AT89C54最大容量可達(dá)16MB。AT89C52單片機(jī)是

8位微控制器，在速度和容量上有很大的優(yōu)勢。AT89C52采用高可靠性設(shè)計(jì)，具

有內(nèi)部存儲芯片和閃存兩種訪問模式。

（1）封裝方式：PDIP、PLCC、TQFP，選用的是DPIP。

雙列直插封裝的單片機(jī)特點(diǎn)：

1.適合PCB的穿孔安裝；

2.易于對PCB布線；

3.操作方便；

（2）引腳功描述：

1.VCC連接電源。

2.GND連接接地端。

3.XTAL1和XTAL2分別是振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端、

放大器的輸出端。

單片機(jī)如下圖所示：

圖2AT89C52單片機(jī)原理圖

3

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3.2LCD12864液晶顯示屏設(shè)計(jì)

LCD12864液晶顯示屏采用的是TFT液晶屏，顯示分辨率為640x480，可同

時(shí)顯示6行9列。為了實(shí)現(xiàn)屏幕的旋轉(zhuǎn)和放大，需要通過串口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相

應(yīng)的指令數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。

（1）模塊特點(diǎn)：

LCD12864液晶顯示屏可以很方便將顯示時(shí)鐘，數(shù)據(jù)和圖形。

可以直接通過USB接口和單片機(jī)相連，可以將頭像或文字以像素大小顯示

在顯示屏上。

和相同類型的液晶顯示模塊相比較低電壓低功耗，硬件電路結(jié)構(gòu)和顯示程

序都不復(fù)雜容易上手，價(jià)格方面也低于點(diǎn)陣液晶顯示模塊。

（2）主要參數(shù)：

電源電壓：3.0-5.5v

時(shí)鐘頻率：2mHz

顯示方式：STN，藍(lán)膜，負(fù)顯

視角方向：6點(diǎn)

最大功耗：1W

原理圖如下圖所示。

圖3液晶顯示屏原理圖

(3)功能描述：

VCC：提供直流電源

液晶屏接地的作用包括有防雷，防靜電，防干擾等等。

4

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3腳和18腳連接一個(gè)103電位器，真正的作用是調(diào)試LCD12864液晶屏模

塊出現(xiàn)的明亮顯示問題。

3.3晶振設(shè)計(jì)

(1)晶振:自激振蕩器分別由石英晶體和陶瓷諧振器構(gòu)成。

(2)晶振原理：晶振是電子設(shè)備的心臟，它使集成電路產(chǎn)生振蕩信號，使電

路產(chǎn)生輸出波形的振蕩。

(3)晶振作用：在共振的狀態(tài)下工作，既穩(wěn)定又精確的單頻振蕩。

電路原理圖如圖所示：

圖4晶振電路原理圖

3.4大按鍵設(shè)計(jì)

(1)按鍵類型：貼片按鍵

(2)按鍵引腳原理：1和2內(nèi)部導(dǎo)通，3和4內(nèi)部導(dǎo)通。

(3)按鍵功能描述：

K1向左K2變形K3向右

K4暫停K5向下K6確認(rèn)

圖5大按鍵電路原理圖

3.5DC電源插口和自鎖開關(guān)設(shè)計(jì)

(1)DC電源插口種類：圓形

(2)2、3腳接地，1腳實(shí)際是VCC（電源），但是電路中要接藍(lán)色的自鎖開

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關(guān)，然后開關(guān)的另一個(gè)腳再接電源。

(3)自鎖開關(guān)：在電路中起到電源的開關(guān)作用，常開的其中一腳接DC電源

插口電源腳，常開的另一腳接電路的VCC。

圖6右DC電源插口和左自動關(guān)鎖電路原理圖

4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是由兩部分組成分別是硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件部分就是前面

提到的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，開發(fā)板還有一些元器件組成。軟件程序開發(fā)就是把需要實(shí)現(xiàn)

的功能，用代碼的形式實(shí)現(xiàn)出來。所以在設(shè)計(jì)開發(fā)板的時(shí)候，要想使系統(tǒng)達(dá)到

預(yù)期的效果，必須做好軟件支持工作。

4.1軟件介紹

Keil5是一款軟件開發(fā)系統(tǒng)，提供了編譯器，宏匯編，庫管理，并且是一款

功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試軟件，該軟件在同類型里占用極大優(yōu)勢，不僅使項(xiàng)目開發(fā)

周期縮短還大大提高了工作的效率。這款軟件的專業(yè)性很強(qiáng)，使用方法很簡單，

容易上手。

優(yōu)點(diǎn)：

(1)SWD下載速度為50M是keil4的5倍,下載程序極快,無論是實(shí)驗(yàn)還是量

產(chǎn)，非常有效的提高開發(fā)進(jìn)度。

(2)Keil5非常完美兼容了keil4，安裝好后既可以使用keil4以前做的工程，

也不要做什么設(shè)置。

(3)SWD下載速度為50M是keil4的5倍,下載程序極快,無論是實(shí)驗(yàn)還是量

產(chǎn)，非常有效的提高開發(fā)進(jìn)度。

(4)Keil5非常完美兼容了keil4，安裝好后既可以使用keil4以前做的工程，

也不要做什么設(shè)置。

使用步驟：

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(1)首先打開keil軟件，在界面點(diǎn)擊＂Project＂點(diǎn)擊下拉框中＂New

uVisionProject＂新建工程。

(2)界面會彈出窗口，然后在窗口左側(cè)選擇合適的開發(fā)芯片型號。

(3)工程創(chuàng)建好后，點(diǎn)擊左上方的工程項(xiàng)目，界面會彈出窗口，就可以開始

創(chuàng)建和編寫C語言代碼。

(4)打開ManageProjectlteltems，然后進(jìn)行分類工程代碼文件夾，項(xiàng)目管

理等。

(5)在菜單欄找到圖標(biāo)按鈕，點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行編譯工程，界面的窗口會出現(xiàn)輸

出編譯信息了。

圖7Keil5開發(fā)界面

4.2燒錄

STC-ISP是針對單片機(jī)下載編程燒錄而設(shè)計(jì)的，可以提高編程效率。

使用步驟:

(1)先將單片機(jī)通過USB接口連接電腦，通過電腦的設(shè)備管理器可以查看串

口號。

(2)打開SIP軟件，然后選擇相對應(yīng)的單片機(jī)機(jī)型和串口號。

(3)點(diǎn)擊打開程序文件，選擇keil里面生成的hex文件代碼，點(diǎn)擊下載，然

后給單片機(jī)通電，在編譯過程中，會持續(xù)的閃燈，直到屏幕出現(xiàn)操作成功，就

是燒錄成功了，同時(shí)燈也會停止閃爍。

7

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4.3系統(tǒng)程序流程圖

4.3.1俄羅斯方塊游戲驅(qū)動流程圖

開始

隨機(jī)生成一個(gè)圖

形

交給當(dāng)前圖形

變量

隨機(jī)生成一個(gè)圖

形

交給提示圖形變

根據(jù)變化繪圖量

（繪提示圖和當(dāng)

前圖形）

N

n圖形到底了

嗎

n

圖形下降一行

N行滿

Y

繪圖一次

表格滿

N

N

消除行并把上面的行

提示圖形變量

清所有數(shù)數(shù)據(jù)下移并置清行為

給當(dāng)前圖形

據(jù)Ytrue、當(dāng)前圖改變?yōu)?/p>

false

隨機(jī)生成一個(gè)繪圖(清屏)

圖形交給提示

圖形變量

游戲結(jié)束

繪圖

圖8驅(qū)動流程圖

8

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4.3.2俄羅斯方塊游戲所有繪圖工作流程圖

開始

輸出分?jǐn)?shù)

清除剛才位置的圖形,包括清除提示圖和當(dāng)

前圖

當(dāng)前圖形改

N

Y變

繪當(dāng)前圖的現(xiàn)在位置

提示圖形改變

Y

N

繪提示圖

消行動作為

N真？

Y

從消行的那一行的第一列開始

為空數(shù)據(jù)

NY

繪白色；相當(dāng)于清除色彩

表格中對應(yīng)的色彩

行+1到移動數(shù)

據(jù)最后一行N

Y

結(jié)束

圖9繪圖流程圖

9

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4.3.3.俄羅斯方塊游戲中按下鍵的流程圖

按下鍵

記下下降圖形時(shí)的位置()

直接把圖形下降到底

行滿

Y

Y

N

表格滿

提示圖形變量給當(dāng)前圖形

清所有數(shù)據(jù)消除行并把上面的行數(shù)據(jù)下移

并置清行為true、當(dāng)前圖改變?yōu)閒alse

隨機(jī)生成一個(gè)圖形交

繪圖(清屏)

給提示圖形變量

游戲結(jié)束

繪圖

結(jié)束

圖10按下鍵流程圖

4.4系統(tǒng)仿真

Proteus組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動布

線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。如果程序和電路圖沒問題，在KEIL中build

all并且仿真運(yùn)行后，可以在proteus看到實(shí)時(shí)效果了如圖11所示：

10

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圖11仿真圖

總結(jié)：經(jīng)Proteus仿真，證明此俄羅斯方塊游戲能正常運(yùn)行，可以進(jìn)入實(shí)

物焊接階段。

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試

5.1電路組裝

元器件要按順序焊接，焊線要均勻，不能有斷路，短路現(xiàn)象。焊接需要符

合標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，且要保證每個(gè)接線處都能正常工作，必須到快而準(zhǔn)。最后需要

整體再檢查一遍，確認(rèn)是不是緊固了，有沒有與其它管腳相連在一起了。線有

沒有脫落或者正負(fù)極接反了。

5.2產(chǎn)品組裝

（1）產(chǎn)品裝備配圖

11

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圖12裝配圖

（2）產(chǎn)品反面焊接圖

圖13焊接面

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5.3系統(tǒng)調(diào)試

整體系統(tǒng)上電調(diào)試前，觀察接線還有沒有問題，如線脫落，線有沒有接反，

正負(fù)極接反等問題，顯示屏的位置是否正確，檢查開發(fā)板是否通電。

選擇調(diào)試平臺，將程序帶入軟件進(jìn)行調(diào)試，如果程序調(diào)試沒有存在問題，

然后開始檢查系統(tǒng)功能可不可以滿足要求，如果功能存在問題，那就要重新調(diào)

試，反復(fù)進(jìn)行調(diào)試，直到所有問題都解決，達(dá)到功能。

5.3.1系統(tǒng)軟件調(diào)試

程序編譯過程中沒有提示錯(cuò)誤，檢查是否可以滿足功能要求，如果功能還

存在問題，那就要調(diào)試到?jīng)]有問題為止。

新建文件；新建一個(gè)新的文件夾，文件里面編寫程序代碼。然后保存到文

件夾。

程序編譯和調(diào)試；首先第一步就是點(diǎn)編譯，然后可以看到提示的信息。如

果有錯(cuò)誤的話會提示，我們找出錯(cuò)誤并修改。直到?jīng)]有錯(cuò)誤。

5.3.2系統(tǒng)硬件調(diào)試

硬件測試，用萬用表等檢查所有元器件是否可以通電，都可以正常工作了，

分為以下幾種。

（1）調(diào)試主要分為以下：

我們先觀察，看焊接的是否完整，還有元器件直接有沒有焊接好，有沒有

遺漏忘記焊的情況，不然會出現(xiàn)短路情況，否則達(dá)不到效果。

可以萬用表測試，判斷電源有短路的情況，測量管腳是不是連接正確，是

否接線錯(cuò)誤，是否焊接腳管有問題，避免達(dá)不到工作效果。

插5V電源線。前面如果都沒有問題，就可以上電了，上電以后觀察器件是

否正常工作。

（2）最后檢查，確認(rèn)每個(gè)器件是否都可以正常工作，是否滿足開發(fā)的效果，

要好保護(hù)產(chǎn)品，不能讓元器件損壞。

5.4實(shí)物測試

測試正常，如下圖所示。

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圖14測試圖

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6產(chǎn)品使用說明

（1）使用前檢查產(chǎn)品線是否完全接好，有沒有損壞的情況，使用時(shí)用書本

在放產(chǎn)品下面。

（2）5V的電源線給板子上電，上電后就可以了，顯示屏顯示圖像，用按鍵

實(shí)現(xiàn)功能。

（3）不使用時(shí)，收好產(chǎn)品，輕拿輕放，切記不要大力操作按鍵，避免損壞。

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