基于單片機的俄羅斯方塊設計

郭 璨，楊旭輝，張志昂

（漯河食品職業學院，河南 漯河 462000）

隨著人們生活的節奏加快，相應的心理壓力與焦慮也越來越大，需要一種方式來釋放心理負擔，并增添生活樂趣。而諸如俄羅斯方塊、貪吃蛇之類的經典游戲，具備操作簡單，娛樂性強，便于攜帶的特點，非常符合市場需求。雖然有其它更有趣、更高深的游戲，但這兩款游戲操作簡單、老少皆宜，且不同于PC機上的網游，對操作平臺的要求不高，幾乎在所有型號的手機上都能玩，得到大眾的追捧。

1 方案設計

1.1 功能要求

一款基于單片機的俄羅斯方塊設計，也可以讓我們重新回顧下這款經典的游戲。改游戲每部分的主要要求如下：①STC89C52單片機：單片機實現對整個俄羅斯方塊游戲機的所有功能的控制，游戲機的控制程序都是下載到單片機中。實現游戲機的功能。②LCD12864液晶：俄羅斯方塊游戲機需要具有現實電路，現實俄羅斯方塊的圖形信息，LCD12864是一款圖形液晶，通過圖形液晶顯示俄羅斯方塊的圖形。③按鍵：設計4個按鍵，一個向左按鍵、一個向右按鍵、一個向下按鍵還有一個翻轉按鍵。通過按鍵對游戲進行控制。④蜂鳴器：設計聲音提示電路，當得分的時候進行聲音的提示。

1.2 系統總體方案框圖設計

通過對設計任務的仔細研究和查閱相關的文獻等資料，首先開展總體硬件框架設計工作。系統的硬件框圖如下圖1所示，在系統中可以看到系統主要由單片機模塊、按鍵模塊、LCD12864液晶顯示模塊、蜂鳴器模塊組成，其中復位電路和晶振電路時單片機工作不可缺少的電路。

圖1 系統組成框圖

2 系統整體硬件設計

2.1 主要硬件型號的確認

（1）單片機模塊的選擇。作為一個單片機控制系統來說，單片機在系統中的地位是至關重要的地位，單片機會通過控制程序把硬件和軟件更好的結合在一塊。所有的輸入輸出信號、顯示信號、報警信號等都是通過單片機進行控制的，因此單片機性能的好壞直接影響系統的穩定性和可靠性。

STC89C52是一款國產的單片機，該單片機的類型為51單片機的一種，屬于8為單片機，其使用范圍相當多。該單片機具有結構規范、總線完備，并且其專用寄存器具有集中管理的優勢，此外還有多種多樣的指令系統，在使用過程中操作相當便捷，具有較高的可靠度。另外，該單片機使用的芯片性能上有優越于傳統的51單片機，單片機在運行速度上是51單片機的8-12被。而且自帶很多功能的接口。結合控制系統的特點，選擇STC89C52單片機最為本次的控制器。

（2）液晶顯示模塊的確定。俄羅斯方塊游戲機需要具有現實界面，可以顯示各種方塊圖形的信息和得分信息等，目前，電路設計中常用 LCD12864液晶顯示模塊。它是一款字符形式的液晶顯示器，LCD12864液晶具有20個引腳，在使用的時候可以根據器件手冊進行電路連接，采用LCD12864液晶的好處是除了顯示字母還可以顯示字符和圖形等各種信息。結合俄羅斯斯方塊的特點，選擇LCD12864液晶進行游戲界面的顯示。

2.2 控制原理圖的設計

（1）晶振電路。對于晶振電路系統而言，包括兩個濾波電容和一個振蕩器，STC89C52單片機最小系統設計時需要外接晶振提供時鐘頻率，為保證最小系統的正常運行一次在晶振引腳兩端增加兩個20pf的陶瓷電容，一是將外部雜波過濾掉，二是將自身產生的雜波過濾掉，這樣可以保證最小系統的平穩運行。具體如圖2系統原理圖所示。

（2）按鍵控制電路。使用獨立按鍵實現，獨立按鍵就是常用的復位開關，用手按下按鍵后，按鍵開關會閉合，當手松開后按鍵會自動斷開。因此根據這種原理，就可以將按鍵和單片機的I/O端口連接。通過這種方式，單片機在檢測端口的處于何種狀態便可以判別按鍵是否閉合，從而執行相關的動作。獨立按鍵最主要的特點就是設計電路簡單，不需要很多的器件就能實現按鍵檢測功能。但是獨立按鍵也有一個缺點就是每個獨立按鍵都會占用一個單片機I/O端口，如果按鍵多會影響單片機的I/O資源。本次設計了3個按鍵，S2、S3、S4 分別和單片機的 P35、P36、P37I/O 引腳鏈接，分別設計設置按鍵、增加按鍵、減小按鍵用于設定水位的控制值。具體如圖2系統原理圖所示。

圖2 系統原理圖

（3）系統整體控制原理圖。根據以上分析，整理已經完成的各個分支電路圖，完成了系統整體電路圖的設計，具體如圖2所示。畫面進行更進一步的設計，增加音樂效果等。

3 結語

本篇畢業設計了俄羅斯方塊的游戲機，實現了俄羅斯方塊游戲的功能，對系統設計的詳細過程進行了說明。設計到目前已經實現看俄羅斯方塊的功能，可以達到娛樂的體驗要過。但是本設計還有能夠完善的地方，還可以對設計的