第1章概述1.1課題背景與意義基于ARM芯片的產(chǎn)品憑借其強大的功能、低廉的價格和體積小等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而當(dāng)前在游戲開發(fā)中，ARM并沒有充分顯示出它的這些特點。而彩色液晶顯示器具有功耗低、顯示信息量大、顯示效果逼真等特點。所以若用彩色液晶顯示器為游戲提供界面一會受到歡迎。液晶顯示屏LCD作為一種功耗低、體積小、無輻射的顯示器件，近幾年被廣泛應(yīng)用于各式各樣的嵌入式電子產(chǎn)品中，LCD可分為段位式、字符式和點陣式三種，其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求，而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動動畫功能，分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛，為了簡化液晶顯示電路的設(shè)計和應(yīng)用，生產(chǎn)廠家通常將液晶顯示單元、顯示控制器，顯示內(nèi)存和顯示驅(qū)動電路等裝配在一起，做成液晶顯示模塊LCDModule（LCM）。目前，基于ARM芯片的產(chǎn)品遍布人類生活空間，在移動娛樂工具上應(yīng)用廣泛，特別在簡單游戲制作方面越來越收人們的歡迎。1.2課題現(xiàn)狀1991年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75％以上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計開發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，因此既使得ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場被消費者所接受，更具有競爭力。ARM公司出售芯片技術(shù)授權(quán)給半導(dǎo)體公司，ARM核因為具有高性能、低成本、低功耗的特點而被廣采用。這樣在全球范圍內(nèi)圍繞著ARM技術(shù)形成了從一個芯片設(shè)計、生產(chǎn)、銷售，工具軟件設(shè)計與開發(fā)，系統(tǒng)軟件開發(fā)以及應(yīng)用軟件開發(fā)的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。說ARM代表著以ARM為核心的軟硬件開發(fā)技術(shù)也不為過。第2章總體設(shè)計方案2.1需求分析貪吃蛇游戲是一款經(jīng)典的游戲，既簡單又耐玩。通過控制蛇頭方向吃蛋，使得蛇變長，從而獲取積分。用游戲把子上下左右控制蛇的方向，尋找吃的東西，每吃一口就能得到一定的積分，而且蛇的身子會越吃越長，身子越長玩的難度就越大，不能碰墻，不能咬到自己的身體，更不能咬自己的尾巴，等到了一定的分?jǐn)?shù)，就能過關(guān)，然后繼續(xù)玩下一關(guān)。2.2方案比較方案一：選用LPC2124芯片作為主控制器，LCD12864用來顯示LPC2124是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7的微控制器，并帶有128/256k字節(jié)(KB)嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。由于LPC2124較小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC以及多達(dá)9個外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和POS機。LCD12864中帶中文字庫的是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。方案二：采用32位的STM32F103單片機,采用LCD1602來顯示該單片機是意法半導(dǎo)體研發(fā)的32位單片機,其內(nèi)核是Cortex-M3。其工作速速塊,電源采用3.3V進(jìn)行供電,運行的功耗低,運算速度快,I/O和外圍接口非常豐富。適合需要多種嵌入式的設(shè)備。但是這款單片機相比于其他芯片來說價格較高，同時其編程復(fù)雜。LCD1602字符型液晶也叫LCD1602液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔。該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔的多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。綜上所述，本次設(shè)計采用方案一。2.3技術(shù)相關(guān)ProteusISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51、uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能。該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本次實中設(shè)計的貪吃蛇電路，電路核心是LPC2124,P0端接液晶顯示屏，P1端接的是控制按鍵。2.4系統(tǒng)組成與工作原理系統(tǒng)以LPC2124ARM芯片作為核心控制器件，外圍只有液晶顯示和鍵盤操作，且均為串行通信器件，使得系統(tǒng)線路簡單可靠性高。系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：液晶顯示ARMLPC2124主控液晶顯示ARMLPC2124主控鍵盤輸入圖2.1系統(tǒng)框圖第3章硬件設(shè)計3.1LPC2124單片機介紹LPC2124是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S

CPU的微控制器，并帶有256KB嵌入的高速F1ash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行，且可使用16位Thumb模式。LPC2124支持多種通信接口，包括UART，和SPI

等串行接口以及PWM輸出接口，外圍接口部分設(shè)計極為方便、靈活。圖3.1LPC2124引腳圖3.2復(fù)位電路電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RST。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。其工作原理是：通電時，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工作。圖3.2復(fù)位電路3.3時鐘電路時鐘電路就是產(chǎn)生像時鐘一樣準(zhǔn)確運動的振蕩電路。任何工作都按時間順序。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是時鐘電路。時鐘電路一般由晶體振蕩器、晶振控制芯片和電容組成。圖3.3時鐘電路3.4顯示模塊設(shè)計帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。如圖3.1,圖3.2所示圖3.4游戲數(shù)據(jù)顯示電路圖3.5游戲顯示電路3.5按鍵模塊設(shè)計本設(shè)計采用獨立鍵盤，用戶可以通過操縱鍵盤改變貪吃蛇的方向，游戲的啟動、暫和結(jié)束。0為向上、1為向下、2為向左、3為向右、r為開始、s為停止。圖3.6按鍵電路《嵌入式系統(tǒng)綜合實踐》課程設(shè)計（報告）第4章軟件設(shè)計4.1軟件總體設(shè)計開始開始初始化初始化初始化矩陣鍵盤初始化矩陣鍵盤蛇死了蛇死了結(jié)束結(jié)束鍵盤按鍵掃描鍵盤按鍵掃描刷新顯示刷新顯示判斷蛇是否吃到豆子判斷蛇是否吃到豆子判斷蛇是否死亡判斷蛇是否死亡圖4.1流程圖4.2各功能模塊的軟件設(shè)計4.2.1獨立按鍵掃描子程序用戶設(shè)計行列鍵盤接口，一般常采用3種方法讀取鍵值。分別為：中斷式，掃描法和反轉(zhuǎn)法。（1）中斷式：在鍵盤按下時產(chǎn)生一個外部中斷通知CPU，并由中斷處理程序通過不同的地址讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài)，判斷哪個按鍵被按下。（2）掃描法：對鍵盤上的某一行送低電平，其他行為高電平，然后讀取列值若列值中有一位是低，則表明該行與低電平對應(yīng)列的鍵被按下；否則，掃描下一行。（3）反轉(zhuǎn)法：先將所有行掃描線輸出低電平，讀列值。若列值有一位是底，則表明有鍵按下，讀列值；然后所有列掃描線輸出低電平，再讀行值。根據(jù)讀到的值組合就可以查表得到鍵值。在本次課程設(shè)計中我們采用的是反轉(zhuǎn)法，其硬件連接請附錄。關(guān)鍵代碼如下所示：uint8Keyboard_Scan(void){uint8keycode=0xff;uint8row;uint8col;for(col=0;col<KEYBOARD_COLUMN;col++){Column_Clear(col);for(row=0;row<KEYBOARD_ROW;row++){if(Row_Status(row)==0){keycode=row*KEYBOARD_ROW+col;}}Column_Set(col);}returnkeycode;}4.2.2獨立按鍵處理子程序主要是對鍵盤掃描子程序返回的鍵值進(jìn)行處理，為了程序化模塊化，處理返回的鍵值時調(diào)用了各個鍵的處理函數(shù)，這里就不給出具體的處理函數(shù)了，具體可見源代碼。voidKey_Process(uint8num)//num為鍵盤掃描子程序返回的鍵值{switch(num){case1:up();break;//向上case4:left();break;//向左case5:pause();break;//暫停case6:right();break;//向右case9:down();break;//向下default:move();break;//默認(rèn)為自動移動}}

第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1調(diào)試方法該系統(tǒng)的軟件測試使用的是KeiluVision4，使用該軟件對各個模塊進(jìn)行調(diào)試，再將各個模塊整合在一起進(jìn)行編譯，檢測系統(tǒng)是否有錯誤，檢測軟件沒有問題的時候，圖5.1電路通電運行圖5.2調(diào)試結(jié)果與分析5.2.1功能實現(xiàn)當(dāng)按下開始按鍵后，游戲開始，LCD1用于游戲顯示，通過鍵盤對其進(jìn)行方向控制，LCD2用于顯示當(dāng)前所得分?jǐn)?shù)以及等級。運行結(jié)果如圖5.2所示：圖5.2開始運行圖5.2.2運行結(jié)束顯示當(dāng)LCD1顯示花朵圖案時為游戲結(jié)束，LCD2顯示游戲結(jié)束后的得分及等級。運行結(jié)果如圖5.3所示：圖5.3運行結(jié)束圖

總結(jié)本次課程設(shè)計的主題是基于LPC2124實現(xiàn)的貪吃蛇游戲機。因為課題貪吃蛇游戲比較難，此次課程設(shè)計我多方請教同學(xué)。這次課程設(shè)計，我們可謂歷經(jīng)重重困難。第一階段是方案確定，我們花了大量時間采集資料，整理資料，首先是確定自己的課題，最后著手設(shè)計。在第二階段將我們的原理圖設(shè)計好。然后進(jìn)入第三階段軟件的編程。但是在編寫程序時，困難時刻困擾著我，可能是因為自己平時不太注重動手能力的培養(yǎng)，在課程設(shè)計過程中遇到了好多問題。我們通過虛心請教計算機專業(yè)的同學(xué)和老師，用自己所學(xué)的知識分析后及時改正錯誤，通過再次不斷的修改原理圖，請教，再修改程序，但是在程序編寫部分我還是困難重重。當(dāng)自己著手編寫程序時，通過采集到的資料進(jìn)行修改，通過不斷的運行調(diào)試，仿真。按照自己的設(shè)計構(gòu)思，經(jīng)過一系列的測試工作，我們終于解決了貪吃蛇小游戲中發(fā)生的部分錯誤，完善該小游戲的基本功能。在測試過程中，面對所遇到的問題，認(rèn)真分析流程圖，根據(jù)原理圖，認(rèn)真檢查程序流程，并觀察各寄存器的變化情況，最終能基本實現(xiàn)貪吃蛇小游戲的功能。由于此次課程設(shè)計期間不是考試期間，時間不是很緊迫，但是我們還是分秒必爭。這次課程設(shè)計真的是對我們最大的考驗，困難問題的不斷出現(xiàn)，讓我們應(yīng)付不過來，因為我們的堅持不懈，相信失敗是成功之母，功夫不負(fù)有心人，最后終于成功了，成功的喜悅讓人舒心。通過這次課程設(shè)計，我覺得對我來說本身就是一個提升。真理正是靠實踐而證明的，而成功就是靠自己的摸索而成功的。當(dāng)自己遇到失敗的時候，不要心灰氣餒，沉著冷靜，認(rèn)真分析原理，實在不懂虛心向老師和同學(xué)學(xué)習(xí)請教，終會有所收獲。在做作品的過程中我學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不到的東西，雖然說這次課程設(shè)計很累。但是在這期間