2048游戏机设计报告..docx

第七届“京信杯”电子创新设计大赛通信与信息工程学院赵润杰尚孟王汶鹏 2048 游戏机设计报告摘要因为在 2048 游戏中, 不仅有上下左右四个控制按键和 ABCD 四个游戏模式的选择按键,还有菜单键和返回键。若是采用独立按键则会占用很多 I/O 口,而 51 单片机中, 往往 I/O 口是很有限的。所以我们采用了矩阵键盘, 虽然在编程上比独立按键复杂了许多, 但只需要八个接口就可以完成对整个游戏的控制。同时, 我们考虑到矩阵键盘的应用比较广, 在以后的单片机的学习中都会派上大用, 所以, 我们还给键盘的按键做了规定如图: ?方案论证?单片机的选择单片机的选择有两个方案: 51 单片机与 32 单片机, 经过各方面的讨论, 我们最终选定 51 单片机作为游戏机的工作平台。具体分析如下: 51 优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,称作位处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测试等, 还能进行位的逻辑运算, 其功能十分完备, 使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能,但能进行位逻辑运算的实属少见。 51 系列在片内 RAM 区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间,十六个字节,单元地址 20H ~ 2FH ,它既可作字节处理,也可作位处理( 作位处理时,合 128 个位,相应位地址为 OOH ~ 7FH) ,使用极为灵活。这一功能提供了极大的方便, 因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支, 因而需建立很多标志位, 在运行过程中, 需要对有关的标志位进行置位、清零或检测, 以确定程序的运行方向。而实施这一处理( 包括前面所有的位功能) ,只需用一条位操作指令。 51 的另一个优点是乘法和除法指令。八位除以八位的除法指令,商为八位,精度不够,用得不多。而八位乘八位的乘法指令,其积为十六位,精度能满足要求的,用的较多。作乘法时, 只需一条指令, 即两个乘数分别在累加器 A 和寄存器 B中。积的低位字节在累加第七届“京信杯”电子创新设计大赛通信与信息工程学院赵润杰尚孟王汶鹏器A 中,高位字节在寄存器 B中 51 系列的 I/O 脚作输入脚使用时, 只须将该脚设置为高电平( 复位时,各 I/O 口均置高电平)。当该脚作输出脚使用时, 则为高电平或低电平均可。低电平时, 吸入电流可达 20mA , 具有一定的驱动能力;而为高电平时,输出电流仅数十μA 甚至更小( 电流是由脚的上拉电流形成的) ,基本上没有驱动能力。其原因是高电平时该脚也同时作输入脚使用,而输入脚必须具有高的输入阻抗, 因而上拉的电流必须很小才行。作输出脚使用, 欲进行高电平驱动时,得利用外电路来实现, I/O 脚不通,电流经 R 驱动 LED 发光;低电平时, I/O 脚导通, 电流由该脚入地, LED 灭(I/O 脚导通时对地的电压降小于 1V, LED 的域值 -) 。 5l I/O 脚使用简单,但高电平时无输出能力,所以有利有弊。而对于 32 单片机高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的 ARM Cortex-M3 内核高性能的 32位 ARM Cortex-M3 CPU ,这些特性使开发人员可以在设备上整合多种功能。运算速度大约是 51 单片机的几十倍。虽然总体上 32 单片机的性能和功能比 51 单片机强大, 但由于我们经验的缺乏, 加上能力也不足,所以选用 51 单片机来学习和入门。?显示屏的选择再选择了 51 单片机的基础上, 我们还得找一个显示效果好, 又能兼顾 51 单片机性能的显示屏, 12864 液晶显示模块可显示汉字及图形, 内置 8192 个中文汉字( 16X16 点阵)、 128 个字符( 8X16 点阵)及 64X256 点阵显示 RAM ( GDRAM ) 。可与 CPU 直接接口,提供两种界面来连接微处理机: 8- 位并行及串行两种连接方式。具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等。 TFT-LCD 液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏, 也就是“真彩”(TFT) 。 TFT 液晶为每个像素都设有一个半导体开关, 每个像素都可以通过点脉冲直接控制, 因而每个节点都相对独立, 并可以连续控制, 不仅提高了显示屏的反应速度, 同时可以精确控制显示色阶,所以 TFT 液晶的色彩更真。另外, TFT 的亮度好,对比度高,层次感强,颜色鲜艳。缺点是比较耗电,成本较高。在这道题中,我们选择了 12864 液晶屏,因为对于 51 单片机来说,接 TFT 液晶屏可能不稳定或可能带动效果不好。?矩阵键盘的设定矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组,其按键设置在行、列线交点上,行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通