基于STC51單片機的LED點陣游戲機的設計開發

呂達，池文慧

(包頭職業技術學院，內蒙古包頭014030)

引言

單片機是隨著大規模集成電路的發展，將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種I/O接口集成在一個小的芯片上，形成了芯片級計算機，該文將使用單片機對LED顯示器控制實例化，設計一個LED顯示器來顯示圖像的信息。掌握利用STC51型單片機對LED顯示器控制方法。輸出信號頻率控制通過單片機來實現，用8*8LED顯示屏進行游戲的設計，通過手動操控可以顯示圖案等信息。進行操控時，LED顯示屏會更據自己編好的程序作出相應的游戲體驗。

本設計需要查閱大量相關資料，以及掌握熟練的單片機編程技術、電子產品安裝與調試技術以及細致的焊接水平，并進行設計、安裝與調試，最后完成視頻的錄制。

1　系統設計方案

本設計是基于8*8LED點陣的游戲系統的設計與開發，主控芯片是STC51單片機。本設計的目的是為了將電子產品安裝與調試、單片機原理、傳感器技術等課程的知識點與技能點進行整合，提高設計能力及實踐動手能力，發現問題、分析問題、解決問題的能力。

本系統要求設計一個8*8LED顯示屏幕且需要有按鍵進行內容切換，它主要是由中央控制部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖1所示:

圖1　單片機控制系統結構圖

顯示方式有兩種，一種是LED點陣塊板，此板塊LED點陣焊接容易，顯示效果好，電子元件數量少。另一種是普通LED板 (萬用板)，LED焊接工作量大，零件多 (128個二極管)，適合對焊接數量有要求的場合，而我們所需要的是顯示效果好，對焊接數量也沒有太大的要求，所以選用第一種點陣塊版的顯示方式。

2　系統硬件設計

系統功能主要由三個部分組成:單片機控制、顯示功能、操控系統。

這個設計采用單片機，它支可以直接通過串口線下載程序，對于這個設計而言，顯示文字需經常改變，STC51方便很多。所以選擇STC51作為本設計所用的單片機。信息傳遞主要是需要顯示來完成，這個設計顯示功能由2個LED點陣顯示屏來完成。點陣屏主要僅限于“點陣”顯示的，顯示是比較簡單、成本比較低的器材。如果壞了一部分，就不會影響另一部分，而且維修特別簡單，更換掉那塊壞的就可以了。

圖2　單片機控制系統硬件結構圖

3　軟件設計

主程序首先進行LED和定時器的初始化，繪制好游戲界面后打開外部中斷并啟動定時器，進入主循環。主循環需等待蛇體步進信號IsToStep由定時中斷服務程序設置，得到的步進信號后根據當前方向MovDirection控制蛇體向前的步進。步進后判斷當前蛇頭是否碰到一個食物，若碰到，將食物與蛇體合并完成，并產生新的食物再進入首身相碰判斷的;若未碰到食物，直接可以進入首身相碰判斷。若首身未相碰則將IsToStep清零、更新得分后可以回到主循環，否則退出游戲。在軟硬件搭配好，進行調試過程需要注意以下邏輯錯誤、器件損壞及可靠性差等，引起系統不可靠的因素許多，如金屬化孔，接插件接觸不良會導致系統時好時壞;內部和外部干擾，電源紋波系數過大，器件負載過大等導致邏輯電平不穩定等。

4　總結

本設計以STC51單片機的實際應用為背景，以點陣顯示模塊、鍵盤為人機接口，實現了一個貪食蛇游戲機的設計與安裝。當我們掌握了利用STC51單片機開發制作簡單電子產品的基本技能，并且熟悉了原理圖得繪制、仿真、軟件設計、優化以及系統調試的基本方法，可以為進一步設計開發更為復雜的嵌入式模擬/數字混合系統打下一定的基礎。

參考文獻:

［1］李效男，王學剛.中小型企業局域網得建設與維護［J］:煤炭技術.2012，23(2):11-14

［2］陳修環，石巖.計算機網絡安全管理 ［J］:小型微型計算機系統.2015，5(4):12-13

［3］姜靈.LAN的設計與實現［J］:黑龍江水利科技.2011，4(35):23-25