1、重庆 1 基于 51单片机模拟射击类游戏 上海大学 王凯 （抄袭必纠） 摘要 电子游戏机， 又俗称电玩，电动，不同于电脑。自从问世以来 ， 在全球范围内吸引了无数人的热潮，在每个国家都能找到众多的游戏发烧友，它无疑是当今社会上炙手可热的产品，基于这个广大的应用前景，本文着手研究电子模拟射击训练游戏。 本文 主要 通过使用 51单片机来模拟简单的射击游戏。 在像素为 160*128的 LCD 显示屏 上显示模拟的 手枪 ， 并且可以用按键控制手枪的上下移动以及射出子弹，判断子弹是否击中移动的目标，最后 统计得分显示 结果。当目标被击中时，蜂鸣器就会发出声音 ， 并且设置有重新开始按键，即得分清零
2、，子弹恢复初始值 。 本设计通过 K1、K2、 K3、 K4四个按键对游戏进行控制，分别为“向上”键，“向下”键，“发射”键，“子弹复位”键。通过控制上下键使射击器与射击目标保持同一水平线上，然后开始射击，此时蜂鸣器发出发射音效，如射中即可获得一分得分，否则得分不变。当子弹弹数为 0时，按“子弹复位”键使游戏中的子弹数目恢复，就重新开始新的游戏。 本课题是基于单片机 应用 技术和 LCD 液晶显示屏 的广泛应用而提出 的，本课题所做的设计是以 AT89S52单片机 结合 JM160128A 显示器， 通过 proteus 画图 软件 和 keil 的 C语言编程软件 ，达到实 现模拟射击游戏的
3、目的 。 通过将 AT89S52单片机与 JM160128A LCD 结合 应用， 在仿真软件和硬件上都能 很好 地 模拟常见的简单射击游戏 ，实现预期目标。在游戏运行过程中，能够通过上下键移动枪支，射击目标，并能够实现上弹复位的目的。这对于更深层次的单片机开发应用有着重要的意义。 关键词： AT89S52单片机， LCD 液晶显示屏， C 语言，射击游戏 Abstract Electronic games, also known as electric toys (video games, electric), separated from the home computer. Since
4、the advent of a sensation around the world, we can find a group of ingenious enthusiasts on every foot in the Earths. It is undoubtedly one of 重庆 2 todays most computer products of the customers, based on the vast number of potential applications, the paper started studying electronic analog shootin
5、g training game. This paper is mainly using combination design which includes MCU AT89S52 and 160*128LCD to simulate simple shooting training game ,displaying the simulate pistols graphics in pixels for 160*128LCD and through pressing the button to control pistol and to move up and down and then dec
6、ide whether it has hit the target ,then statistic scores and display it .every time when hitting the target ,buzzer will issue hit sound ,otherwise restart key works .By this design, there are K1, K2, K3, K4 four control buttons on the game, namely “up“ key, “down“ key, the “transmit“ button, “bulle
7、t Reset“ button. By controlling the up and down keys to keep shooting target and pistol on the same level, then start shooting target, at the same time , the buzzer sounds emitted, the score will add one if you shot, otherwise the score unchanged. When the bullet shells is zero, press the “bullet Re
8、set“ key to restore the number of bullets in the game, the game can start again, a new round of challenges begin. This paper proposed is based on the wide range of applications of single-chip technology and JM160128A.In order to simulate shooting training game, AT89S52 single-chip is served as the c
9、ore , combined JM160128A display, then together with ISIS_7_Professional and Micro-controller Development kit,also named KEIL ,to achieve the goal of simulating shooting training game. By combining AT89S52 MCU with JM160128A LCD applications,we can achieve the desired objectives and can can well sim
10、ulate common simple shooting game both in software and hardware. In the course of the game running,we can shoot target by moving guns with up and down keys and have the ability to achieve the purpose of the missile reset. This has very real implications for the development of SCM deeper applications
11、. Keywords： AT89S52MCU, LCD, C language ,shooting game 重庆 3 目录 第一章 绪论 . 5 1.1 系统设计背景及意义 . 5 1.2 国内外研究现状 . 5 1.3 系统设计任务 . 6 1.4 本章小结 . 6 第二章 射击训练游戏系统方案设计 . 7 2.1 系统工作原理 . 7 2.2 系统组成框图 . 8 2.3 硬件的选型 . 8 2.3.1.单片机概述 . 8 2.3.2.单片机最小系统 . 8 2.3.3.单片机选型 . 9 2.3.4.LCD 的选型 . 10 2.4 本章小结 . 10 第三章 射击训练游戏器件介绍 .
12、 11 3.1 AT89S52 单片机 . 11 3.2 PG160128A . 13 3.3 74LS20 与非门 . 15 3.4 74HC04 . 16 第四章 射击训练游戏硬件电路设计 . 17 4.1 晶振和复位电路 . 17 4.2 按键与单片机接口电路 . 17 4.3 单片机与 LCD 显示屏接口电路 . 18 第五章 射击训练游戏系统软件设计与仿真 . 19 5.1 系统的软 件控制流程 . 19 5.2 主要功能模块软件设计 . 20 重庆 4 5.2.1 开机游戏封面图像 . 20 5.2.2 枪支图像 . 21 5.2.3 按键子程序流程图 . 21 5.2.4 汉字显
13、示主程序 . 23 5.3 系统的软件仿真 . 24 5.3.1 仿真软件 . 24 5.3.2 软件仿真过程 . 24 5.3.3 软件仿真结果 . 25 第六章 实物制作与调试 . 27 6.1 所需原件 . 27 6.2 焊接 . 27 6.3 程序的烧录 . 28 第七章 总结 . 28 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 29 重庆 5 第一章 绪论 1.1 系统设计背景及意义 1988 年，随着自动售货机的面试，一个叫斯托维克的德国人根据其原理设计了一种叫做“自动产蛋机”的机器，自此游戏机在世界范围内风行起来。在世界范围内，无论是大城市还是小村庄，无论是在国内还是在国外，
14、每时每刻都在进行着这样的“奋斗”。随着时间的推移，人们的生活已经离不开游戏机了，在大街小巷能看见各种各样的游戏机。然而，游戏机狂潮为什么能够席卷全世界呢 ?从游戏机的发展历史我们不难看出，科学技术的快速进步在游戏机发展过程中起到了至关重要的作用。然而，科学技术水平的快速发展并不是游戏机在全世界风行的唯一因素。随着我们 对终端设备的开发，使得娱乐终端的游戏机同时也获得了很大程度的发展。这也是导致游戏机全世界风靡的一个重要因素。因此我们对于游戏机的研究具有很重要的意义，这也是我们对于本课题研究的背景和意义。 用 51单片机设计一个游戏，与现如今那些大型游戏和手机游戏不同，也与单片机控制的其他程序有
15、所区别，因为它要求游戏编写者对单片机的构造原理、工作的模式、指令系统和数据在内存中的分配以及信息的传递都要有着很深刻的理解，特别是游戏运行的时候对外部按键中断的处理以及各个子程序调用的先后顺序，代码的复杂程度也比一般的单片机程序要复杂 很多。如果我们编写的游戏程序能够如预期一样的稳定运行，我们将对单片机有着更深的理解，对编写游戏的复杂程度有更切身的体会。同时也将大大提高我们的编程能力以及逻辑思维能力，也将再一次的体会到 C 语言的适用性，高效性和易移植性，也将使我们对 C 语言有更深刻的理解。 1.2 国内外研究现状 目前国内的游戏公司已经发展到了几百家的规模，市场上运营的游戏亦达到了250多
16、款，但是与欧美、韩国等科技强国的游戏发展程度还存在一定的差距。我国有广阔的游戏市场，无限的发展前景，还有日益庞大的玩家队伍。随着互联网的兴起，巨大 的市场需求量使中国的游戏市场在短短几年内，从无到有，从陌生到熟悉，从掌握到运用。现如今，游戏俨然已经成为了一种体育项目，更是衍生出了电竞圈。电竞重庆 6 也像足球那样有自己的俱乐部，有自己的战队，玩家们还可以代表国家参加国际大赛，我国的战队游戏水平更是在世界巅峰，就在最近英雄联盟季中赛上，中国战队 Edward Gaming 打败了统治多年的韩国队，为国争光。 对于国外，电子游戏机的发展也非常迅速，尤其是发展到现在的高档游戏机成为电子游戏发烧友的最
17、爱，跟着家电小型化和超大型化的开展潮流，日本任地狱公司率先于 1989年 4月 推出 GAME BOY液晶 8位机。次年，美国雅利达公司出售 ATARI LYNK 彩电液晶 8位机，运用 3.4英寸五颜六色液晶显现板。接着，日本的 NEC 与 SEGA 公司也别离推出了相应的 NEC PC、 SEGA GAME GEAR16位五颜六色液晶机，并可观看电视节目，其液晶显现屏别离为 2.6英寸与 3.2英寸。 游戏在将来很有可能成为网络竞争中的主角，而且其产生的商业价值与利益无法估量。游戏产业发展很快 ,游戏种类不断变化。由此可见，世界游戏机发展前景一片大好，我们应该加大力度开发游戏。 1.3 系
18、统设计任务 利用 51 单片机设计一个模拟射击训练游戏机。程序启动时在像素为 160*128 的液晶屏幕上显示游戏封面，然后显示游戏区，默认弹药为 20发， K1， K2 键用于向上或向下移动枪支，跟踪目标， K3 键用于发射并模拟枪声，在每次发射时，如果击中则加 1分，在击中后若目标物体尚未移动就发射并击中，程序不重复加分，弹药用完可按下 K4 键重新开始，也可按键更改默认弹药数。 本设计通过 K1、 K2、 K3、 K4 四个按键对游戏进行控制，分别为“向上”键，“向下”键，“发射”键，“子弹复位”键。通过控制上下键使射击器与射击目标保持同一水平线上， 然后开始射击，此时蜂鸣器发出发射音效
19、，如射中即可获得一分得分，否则得分不变。当子弹弹数为 0时，按“子弹复位”键使游戏中的子弹数目恢复，游戏可重新开始，进行新一轮的挑战。 1.4 本章小结 本章主要 介绍了本课题的研究背景，即游戏机的发展历程，以及国内外对于本课题的研究现状，国内外游戏机的发展，主要说明了本设计的任务，利用 51 单片机来模拟射击游戏，通过按键控制手枪的移动和射击，击中加一分。本设计将使我们对单片机最小系统有更深刻的理解，将所学的知识应用到实践当中。重庆 7 第二章 射击训练游戏系统方案设计 2.1 系统工作原理 整个硬件 电路由 AT98S52 单片机及 单片机最小系统的 晶振电路和复位 电路外接JM128*1
20、60LCD 液晶屏、 4个独立 按键以及 蜂鸣器 和 一个 双 4输入与非门 74LS20 和一个 74HC04 非门 组 成。 系统工作原理： 系统启动后首先由 160*128 LCD 显示屏初始化，然后从左上角开始清屏，接着显示预先设置好的游戏开机界面： 图 2.1 游戏开机界面 在开机界面显示五秒后再次清屏，在屏幕第一行显示“射击训练游戏”，中间显示游戏主图像，左下角显示得分，右下角显示剩余弹药。随后打开定时器 T0,定时器T1 和外部中断 INT0。其中定时器 T0 控制屏幕每秒通过函数刷新被击目标随机出现的位置，定时器 T1 模拟目标被击中后的枪声，在 LCD 显示屏上显示得分和剩余
21、弹药的数量。游戏进行时的界面如下： 图 2.2 正在游戏的界面 重庆 8 2.2 系统组成框图 本系统硬件主要由 51单片机与蜂鸣器、按键中断、 JM160128ALCD液晶显示模块、单片机晶振和复位电路连接组成。其组成框图如下： 图 2.3 系统组成框图 本次课题设计硬件部分由中央处理器，控制部分，显示部分组成， AT89S52 单片机为中央处理器， 4 个独立按键为控制部分， LCD 显示屏为显示部分。软件部分的主要内容是通过 keil 软件进行编写游戏程序以及在 Proteus 中调试来实现射击移动目标的功能。游戏机系统通过数据在各个部分之间的传送使整个游戏最后能够稳定的运行。 2.3
22、硬件的选型 2.3.1.单片机概述 单片机是一种集成芯片，一个小而完善的微型计算机系统。它通过采用 超大规模集成电路 技术把具有数据处理能力的 中央处理器 CPU、多种 I/O 口和 中断系统 、 随机存储器 RAM、 只读存储器 ROM、 定时器 /计数器等功能（可能还包括 A/D 转换器 、模拟多路 转换器 、 脉宽调制 电路、显示驱动电路等电路）集成到一块硅片上。 2.3.2.单片机最小系统 重庆 9 单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对于 51 系列单片机来说 ,最小系统一般应该包括 :单片机、晶振电路、复位电路，如下图所示即单片机最
23、小系统。 图 2.4 单片机最小系统 2.3.3.单片机选型 目前市面上的单片机种类有很多，通用型单片机如果按位数分主要有 4 位机， 8位机， 16 位机和 32 位机等等。如果按厂家分类的话就更多。目前我国市面上常见的单片机有如下几家： Inter 公司生产的 MCS51 系列和 MCS96 系列， Atmel 公司生产的MCS51 内核的 AT89 系列， Motorola 公司生产的 68HCXX 系列， Microchip 公司生产的PIC 系列， Philips 公司生产的 MCS 内核的 87、 80系列， Zilog 公司生产的 Z86 系列，NEC 公司生产的 78系列， S
24、iemens 公司生产的 MCS51 内核的 SAB80 系列，每种单片机的内部都有所不同，包括 I/O 口的个数、数据 /程序存取区的大小、定时 /计数器的个数、有无 A/D 转化、有无看门狗中断等。 由于本次课题设计的游戏只用到了不到 20 个 I/O 口， 2 个定时器中断。因此我们选择了 Atmel 公司的 AT89S51 单片机 /AT89S52 单片机。 具体参数如下： 1、 基于 8051 的全静态 CMOS 工艺控制器； 2、 32 个 I/O 口； 3、 3 级流水线指令执行构架； 重庆 10 4、 6 个中断源； 5、 2 个定时 /计数器； 6、 128 字节的片内数据存
25、取器； 7、 4K 的闪存程序储存器； 由于市面上 AT89S51单片机近乎淘汰了，且 AT89S52在功能上与 51单片机一致，52 是 51 的增强型， S52 比 C5多了个 ,定时器 T2， RAM 多 128B， ROM 多 4K，中断多 2个，多一个看门狗 ， 在掉电、数据指针等方面还有一些改进 。 由此可知， AT89S52 单片机完全满足本次课题设计的要求。 2.3.4.LCD 的选型 液晶显示屏的英文名称是 Liquid Crystal Display(Device)，简称 LCD。根据LCD 所采用的材料构造，液晶显示屏主要分为 TN、 STN、 TFT 等三大类，然而根据
26、目前的 技术原理又可以将它们分为 TN、 STN、 FSTN、 DSTN、 TFT 等诸多类别。 我们经常用到的 LCD 液晶显示屏主要包括： AMPIRE128*64， LGM12641BSIR， LM016L，LM020L， LM017L 等。前面两种是 64 行 128 列不带字库的汉字、图形点阵液晶屏，它们能显示 4行 8 列 32 个 16*16 点阵汉字或 4行 16 列 64个 16*8 点阵字符，还有一种最大 128*64 的点阵图形。也有市面上最常见的带字库的 12864，功能都是一样的。后几种则是带字库的字符点阵，不能显示图形。 由以上介绍可知 ：后 3 种液晶不能显示图形
27、，最先排除；前 2 种液晶虽然可以显示图形，但屏幕较小不能完整的显示所有的游戏界面的内容，单单是地图显示就需要128*144 点阵的屏幕，而这两种都是液晶屏的分辨率都只是 128*64，所以我们需要一种更大的液晶显示屏。 因此本课题我们选择 PG160128A 液晶屏。这块液晶屏是 160*128 点阵的屏幕，不仅可以满足基本的图像显示，还可以显示其他的记录信息，如游戏机常见的步数显示（推箱子游戏）、时间显示、关数显示等，完全满足设计要求。 2.4 本章小结 本章主要介绍了系统的工作原理，系统的组成部分，由单片机最小系统外接蜂鸣器，显示部分与按键部分构成。在完成本设计所需要用到的单片机以及 LCD 的选择。
