模擬射擊游戲

1、 沈陽航空航天大學課課 程程 設設 計計 報報 告告課程設計名稱：單片機系統(tǒng)綜合課程設計單片機系統(tǒng)綜合課程設計課程設計題目： 模擬射擊游戲模擬射擊游戲院（系）：計算機學院專 業(yè)： 計算機科學與技術班 級： 24010101學 號： 2012040101028姓 名： 王圣和指導教師： 孫恩巖說明：結(jié)論（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）作為相關教環(huán)節(jié)考核必要依據(jù)；格式不符合要說明：結(jié)論（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）作為相關教環(huán)節(jié)考核必要依據(jù)；格式不符合要求；數(shù)據(jù)不實求；數(shù)據(jù)不實,不予通過。報告和電子數(shù)據(jù)必須作為實驗現(xiàn)象重復的關鍵依據(jù)。不予通過。報告和電子數(shù)據(jù)必須作為實驗現(xiàn)象重復的關鍵依據(jù)。沈

2、陽航空航天大學課程設計報告 學術誠信聲明 本人聲明本人聲明：所呈交的報告（含電子版及數(shù)據(jù)文件）是我個人在導師指導下獨立進行設計工作及取得的研究結(jié)果。盡我所知，除了文中特別加以標注或致謝中所羅列的內(nèi)容以外，報告中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究結(jié)果，也不包含其它教育機構使用過的材料。與我一同工作的同學對本研究所做的任何貢獻均己在報告中做了明確的說明并表示了謝意。報告資料及實驗數(shù)據(jù)若有不實之處，本人愿意接受本教學環(huán)節(jié)“不及格”和“重修或重做”的評分結(jié)論并承擔相關一切后果。 本人簽名: 日期： 2015 年 7 月 10 日沈陽航空航天大學課程設計報告 I 沈陽航空航天大學沈陽航空航天大學課課程程

3、設設計計任任務務書書課程設計名稱單單片片機機系系統(tǒng)統(tǒng)綜綜合合課課程程設設計計專業(yè)計算機科學與技術計算機科學與技術學生姓名王圣和班級24010101學號2012040101028題目名稱模擬射擊游戲模擬射擊游戲起止日期2015年6月 29日起至2015年7月10日止課設內(nèi)容和要求：了解射擊游戲的原理，模擬一個射擊游戲。具體內(nèi)容如下： 1游戲至少分簡單、中等、復雜三種級別，預先設計三種級別中獵物每次出現(xiàn)的數(shù)量（最多四個）、方向、移動的速度、停留的時間等； 2可以自選游戲級別，游戲開始時獵物出來，即單色燈依次亮滅。此時，如果游戲者的按鍵和小燈的位置相同，即代表打中，計分牌加 1 分（單色燈的位置右分

4、別為 0 到 7）；3鍵盤上設置暫停鍵、結(jié)束鍵、開始鍵等，并在游戲進行過程中顯示得分數(shù).二、課程設計要求1獨立完成課程設計任務；2通過老師當場驗收；3交出完整的課程設計報告。參考資料：1 張毅剛，劉杰. MCS-51 單片機原理及應用M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，20082 高 鋒. 單片微型計算機原理與接口技術M. 北京：科學出版社，20073 胡漢才. 單片機原理及其接口技術M. 北京：清華大學出版社，2004教教研研室室審審核核意意見見： 教教研研室室主主任任簽簽字字：指導教師（簽名）指導教師（簽名）年月日沈陽航空航天大學課程設計報告 II 學學 生（簽名）生（簽名）年月日沈陽航空

5、航天大學課程設計報告 III 課程設計總結(jié)：課程設計總結(jié)：通過兩周的課程設計，讓我感受最深的就是學習是一種樂趣。從拿到任務書起，充分利用網(wǎng)絡及圖書館等資源，查詢資料，了解單片機的編程原理以及實驗箱的原理。在之前專業(yè)課理論知識的基礎上，我們又從模糊到熟悉逐漸了解了什么是單片機編程。在實現(xiàn)的過程中發(fā)現(xiàn)我發(fā)現(xiàn)自己的理論知識的不足，同時所學的知識掌握不牢固，就是通過這次課程設計，不僅拓寬了我的知識面，還鞏固和夯實了所學的理論知識，同時糾正了一些知識點上的錯誤認識和理解。其次，有一些問題，當我們一個人面對的時候可能怎么都想不明白，可是當我們跟其他人一起探討時，好多時候，問題都迎刃而解，可見團隊合作的重要

6、性，而且我們要養(yǎng)成謹慎，認真，踏實，有耐心，堅持的作風，尤其是要親自動手去做，沒有付出是不會有回報的?；仡欉@兩周的課設，我學會了單片機編程的一些功能的使用，但只是一小部分而已，我此后將繼續(xù)研究這么一個強大的工具。對于仿真軟件的使用，非常有成就感，極大的激發(fā)了我們對新鮮事物學習的興趣，從而以積極的心態(tài)去面對這次課程設計。最后，非常感謝老師的細心指導，讓我能開闊我的思路，讓我對問題有更深刻的認識，鍛煉了我的解決問題的能力，對我以后無論是學習還是其他方面的能力都有了很大的提高。沈陽航空航天大學課程設計報告 IV 目目 錄錄1 總體設計方案總體設計方案.11.1 設計需求.11.2 設計環(huán)境.11.3

7、 設計原理.11.3.1 設計思路.21.3.2 鍵盤掃描原理.22 詳細設計方案詳細設計方案.32.1 硬件及軟件使用.32.2 軟件的設計.32.1.1 主程序設計.32.1.2 L1 程序設計.32.1.3 L2、L3 程序設計 .52.1.4 鍵盤程序設計.73 結(jié)果測試及分析結(jié)果測試及分析.83.1 結(jié)果測試.83.2 結(jié)果分析.9參考文獻參考文獻.10附附 錄（關鍵部分程序清單）錄（關鍵部分程序清單）.11沈陽航空航天大學課程設計報告 0 1 總體設計方案1.1 設計需求設計需求 通過了解射擊游戲的原理，利用 LAB8000 實驗箱上的 MSC51 單片機系統(tǒng)、鍵盤、數(shù)碼管和 LE

8、D 燈模擬射擊游戲的運行過程。用點亮的 LED 彩燈表示獵物的當前位置，鍵盤數(shù)字鍵 07 對應 8 個 LED 燈用來表示射擊獵物的位置，數(shù)碼管顯示當前的游戲當前分數(shù)。要求設計游戲能按以下工作方式運行： （1）游戲至少分為簡單、中等和復雜三個級別，預先設計三種級別中獵物 每次出現(xiàn)的數(shù)量（最多四個）、方向、移動的速度、停留的時間等； （2）可以自選游戲的級別，游戲開始時獵物出來，即單色燈有序地依次亮滅。此時，如果游戲者的按鍵和小燈的位置相同，即代表打中，記分牌加 1 分； （3）鍵盤上設置暫停鍵、結(jié)束鍵、開始鍵、并在游戲進行過程中顯示得分。1.2設計環(huán)境設計環(huán)境本次課程設計所采用芯片，系統(tǒng)設計所

9、需硬件都已集成于 LAB8000 實驗箱上。LAB8000 實驗箱一款緊湊、快速調(diào)試數(shù)字電路設計強有力的便攜式邏輯分析儀；實驗箱包括 MSC-51、80C196、8088/86、ARM、PIC57 五種 MCU；鍵盤、LCD、數(shù)碼管，LED 等外部設備，以及各種傳感器；高速的 USB2.0 接口、高端的 FPGA、強大的 ARM 處理器等組成的嵌入式系統(tǒng)全方位智能控制；高速、高效、高性能，幫你輕松搞定問題。先使用軟件使用 Keil uVision3,并用 80C51 單片機的 C 語言進行編程，然后在試驗箱上進行實驗。1.3設計原理設計原理采用鍵盤掃描技術，實現(xiàn)矩陣鍵盤的掃描、延時去抖和對鍵盤

10、輸入數(shù)據(jù)的自動識別;通過 MCS-51 單片機的 I/O 接口實現(xiàn)對 8 個 LED 燈亮滅的循環(huán)控制；通過 MCS-51 單片機自身的定時器進行數(shù)碼管的定時刷新顯示；通過軟件編程，實現(xiàn)對射擊游戲的具體運行過程的控制。沈陽航空航天大學課程設計報告 1 1.3.1 設計思路設計思路 （1）通過 MCS-51 單片機點亮的 LED 燈表示獵物的位置，鍵盤數(shù)字鍵 07對應 8 個 LED 燈用來表示射擊獵物的位置，A 表示游戲開始，B 表示游戲暫停，C 表示游戲結(jié)束。 （2）用 MCS-51 的 P1 口保存當前獵物的位置值，按照設定的速度不斷變化，在設定的停留時間將其轉(zhuǎn)換成 LED 燈的亮滅顯示。

11、 （3）通過鍵盤讀出鍵值，比較兩位置值是否相等，如果相等這表示射擊擊中獵物同時加 1 分，否則不擊中，繼續(xù)等待新的鍵入判斷。 （4）在游戲的過程中可以通過按功能鍵實現(xiàn)游戲的開始、暫停、結(jié)束。1.3.2 鍵盤掃描原理鍵盤掃描原理 鍵盤掃描程序采用逐列掃描的方式進行，具體算法如下：（1）判斷鍵盤是否閉合：通過掃描鍵盤的行地址的 KEY0KEY3 進行掃描若全為，則鍵盤上無閉合鍵；若不全為，則有鍵處于閉合狀態(tài)。（2）消除鍵的機械抖動：判別鍵盤閉合后，延遲一段時間后再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認為鍵盤上處于一個穩(wěn)定的閉合期，否則為鍵盤的抖動，不進行讀值處理。（3）獲取閉合的鍵號：對鍵盤的列線進行

12、逐列掃描，依次輸入 0XFB, 0XF7, 0XEF, 0XDF，即只有一列為低電平，其余各列為高電平。然后，讀取鍵盤的行值，若該行有鍵按下則該行為低電平，其余為高電平，從左往右 03 列，從下往上 03 行。因此，閉合的鍵號為：N=行號+列號*4。 （4）使 CPU 對鍵的一次閉合僅作一次處理，利用等待閉合鍵釋放后再做處理的方法。沈陽航空航天大學課程設計報告 2 2 詳細設計方案2.1 硬件及軟件使用硬件及軟件使用本設計中用到的硬件有 LAB8000 實驗箱上的小鍵盤、八段數(shù)碼管，以及 8個 LED 燈。將試驗箱上 CS0 口與 KEYLEDCS 口相連而單片機的 P1.0P1.7 分別與

13、LED 燈的 L0L7 相連；通過 Keil uVision3 軟件進行程序的編寫 8051C 語言程序，并通過其進行與試驗箱互聯(lián)，進行程序的運行與調(diào)試工作,詳細電路圖見圖 2.1 所示。2.2 軟件的設計軟件的設計 軟件的設計分為主程序設計、游戲等級程序設計、及鍵盤程序設計 3 部分組成。2.1.1 主程序設計主程序設計主程序入口循環(huán)檢測鍵盤是否有鍵入，沒有按鍵則等待按鍵鍵入，表示還沒有選擇游戲等級，不能開始游戲。游戲者需要先選擇 1、2、3 三個游戲等級，然后鍵入 A 可以開始相應等級的游戲。，選擇不同的等級將分別用 L1、L2、L3 程序來處理。在游戲的過程中可以同按 B 鍵進行暫停，通

14、過按 C 鍵退出相應的游戲等級并通過選擇進入下一個游戲等級，流程圖如 2.1 所示。2.1.2 游戲等級游戲等級 1（L1）程序設計）程序設計 L1 程序是游戲的第 1 等級。主要實現(xiàn)對一個獵物的控制。P1 端口連接 8 個LED 燈，由于 LED 燈低高平有效，通過 P1 端口送出 8 位二進制數(shù)，即可以實現(xiàn)對8 個 LED 燈亮滅的控制。用 P1 保存要通過 LED 燈顯示的獵物的位置值，通過查表及定時器方式來實現(xiàn)獵物的數(shù)量（最多四個）、方向、移動的速度、停留的時間等，通過不斷的查詢是否有鍵盤輸入的值與 P1 口當前的值是否相同來判別是否打中獵物。如果打中則等分加一，否者不得分，程序的流程

15、圖如圖 2.2 所示。沈陽航空航天大學課程設計報告 3 圖圖 2.1 電路原理圖電路原理圖 沈陽航空航天大學課程設計報告 4 圖圖 2.2 主程序流程圖主程序流程圖2.1.3 游戲等級游戲等級 2、3（L2、L3)程序設計程序設計 L2 程序是游戲的第 2 等級。主要實現(xiàn)對多個獵物的控制和對獵物移動方向的控制。用 P1 保存要通過 LED 燈顯示的獵物的位置值，通過查表及定時器方式來實現(xiàn)獵物的數(shù)量、方向、移動的速度、停留的時間等，通過不斷的查詢是否有 開始等待按鍵輸入游戲等級輸入 1、2、3否等待按鍵輸入開始是 輸入 A否 L1 程序L2 程序 L3 程序等待按鍵輸入輸入 C否 結(jié)束輸出得分沈

16、陽航空航天大學課程設計報告 5 鍵盤輸入的值與 P1 口當前的值是否相同來判別是否打中獵物。如果打中則等分加一。 L3 與 L2 結(jié)構基本相同，不同在于查表的值不同，L3 用通過查表實現(xiàn)同時出現(xiàn)了四個獵物。通過對獵物出現(xiàn)的的時間的控制來實現(xiàn)了對獵物的移動速度的控制。 圖圖 2.3 L1 程序流程圖程序流程圖 開始輸出當前獵物的位置到 P1 口 等待鍵盤的輸入判斷輸入是否與P1 相等 得分加一是判斷是否輸入B、C等待鍵盤的輸入輸入 B判斷輸入A、C 結(jié)束輸入 C輸入 C輸入 A沈陽航空航天大學課程設計報告 6 2.1.4 鍵盤程序設計鍵盤程序設計 鍵盤掃描程序采用逐列掃描的方式進行，通過兩次判斷

17、是否有鍵按下來消除機械抖動。依次向 8002 地址中輸入 BUFFER4 = 0XFB, 0XF7, 0XEF, 0XDF;，然后讀取鍵盤的行值，若該行有鍵按下則該行為低電平，其余為高電平，從左往右 03 列，從下往上 03 行。因此，閉合的鍵號為：N=行號+列號*4，流程圖如圖 2.3 所示。 圖圖 2.4 鍵盤程序流程圖鍵盤程序流程圖 開始依次向 8002 中輸入BUFFERJ TEMP = 0X01;J=0;I=0; J4 I4 key&temp key&temp return (i+j*4); 結(jié)束 I+J+是否是是否否沈陽航空航天大學課程設計報告 7 3 結(jié)果測試及分

18、析3.1 結(jié)果測試結(jié)果測試程序編譯連接完成之后，對課程設計要求的各項內(nèi)容進行測試，按射擊游戲控制系統(tǒng)連線圖連接好電路以后，把程序編譯下載到機器中運行。運行的的測試案例如表 3.1 所示。 表表 3.1 測試表測試表操作LED 顯示 得分 備注11111111 按 1 鍵11111111選擇游戲等級 1按 A 鍵11111111 00開始游戲00010000 0000000010 00按 3 鍵00001000 01打中按 3 鍵00010000 01沒打中按 7 鍵10000000 02打中00001000 02按 B 鍵00001000 02暫停00001000 02暫停00001000 0

19、2暫停按 A 鍵00100000 02開始按 C 鍵00000000 00退出按 2 鍵00000000 00選擇游戲等級 2按 A 鍵00000000 00開始游戲10000100 00按 7 鍵10001000 01打中按 B 鍵01001000 01暫停沈陽航空航天大學課程設計報告 8 01001000 01按 A 鍵10010000 0111000000 01按 C 鍵00000000 00退出按 3 鍵00000000 00選擇游戲等級 3按 A 鍵00000000 00開始01101010 00按 4 鍵01011010 01打中按 B 鍵11010010 01暫停11010010

20、 01按 A 鍵11001010 01按 C 鍵00000000 00退出經(jīng)過多次循環(huán)測試，程序可實現(xiàn)如下功能：（1）通過選擇游戲等級，進入不同的等級游戲。（2）在獵物移動過程中，游戲者可以射擊獵物，如果擊中分數(shù)加 1 分，否則不得 分。（3）在游戲過程中，可以隨時暫停游戲，結(jié)束暫停，結(jié)束游戲。3.2 結(jié)果分析結(jié)果分析按照課程設計的要求，游戲的各項功能基本得以實現(xiàn)。由于 LAB8000 實驗箱對于芯片的集成度較高，外部的連線相對較少。在讀入按鍵鍵值時，可能是鍵盤硬件的原因，某些情況下鍵盤響應時間不可忽略。由于鍵盤采用查詢方式會造成延時，對于這種程序上設計的缺陷，本應該將判斷鍵值的程序用中斷實現(xiàn)

21、，可以消除這種時間的不同步，但是考慮處理器執(zhí)行指令速度較快上述情況發(fā)生的概率很小，并沒有改變程序的設計思路。沈陽航空航天大學課程設計報告 9 參考文獻1 張毅剛，劉杰. MSC-51 單片機原理與應用M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，20082 高峰. 單片微型計算機原理與接口技術M. 北京：科學出版社，20073 胡漢才.單片機原理及其接口技術M. 北京：清華大學出版社，20044 郭天祥.新概念 51 單片機 C 語言教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2009.5 張迎新單片機初級教程單片機基礎M北京航空航天出版社，20066 江世明，黃同成單片機原理及應用M中國鐵道出版社，2010沈陽航空

22、航天大學課程設計報告 10 附 錄（關鍵部分程序清單）#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int xdata uchar key _at_ 0 x8001; xdata uchar led _at_ 0 x8002;xdata uchar dat _at_ 0 x8004;uchar code keytable16=0 x0d,0 x0c,0 x0b,0 x0a,0 x0e,0 x03,0 x06,0 x09,0 x0f,0 x02,0 x05,0 x08,0 x00,0 x01,0 x04,0

23、x07;/鍵盤值表鍵盤值表uchar code LEDtable16=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71;/七段顯示碼七段顯示碼uchar code Ltable18=0 x80,0 x02,0 x08,0 x10,0 x40,0 x01,0 x04;/L1 表表uchar code Ltable28=0 x81,0 x12,0 x48,0 x14,0 x42,0 x21,0 x44;/L2 表表uchar code Ltable38=0

24、x33,0 x87,0 x72,0 x8e,0 x35,0 x59,0 xc5;、/L3 表表uint Leds2;uchar num=0;uchar scores=0;uint k2;uchar k,k1=0;uchar i,j,temp;uchar t;uchar k4;uint f2=0;uchar Buffer4 = 0 xfb, 0 xf7, 0 xef, 0 xdf;/存放鍵盤的列值存放鍵盤的列值沈陽航空航天大學課程設計報告 11 void delay(uint p)、/延時延時 1ms int i,j; for(i=0;ip;i+) for(j=0;j124;j+) ; uint

25、 getkey()/獲取鍵值獲取鍵值 uchar i,j,temp; uchar Buffer4 = 0 xfb, 0 xf7, 0 xef, 0 xdf; for(j=0; j4; j+) led = Bufferj;temp = 0 x01; for(i=0; i4; i+)if(!(key&temp) while(key!=0 x0f);delay(10);return (i+j*4);temp = 1;沈陽航空航天大學課程設計報告 12 void Time0_Init() 定時器、定時器、/定時器初始化定時器初始化 TMOD=0 x11; TH0=0 x8C; TL0=0 xb

26、0; EA=1; PT1=0; ET0=1; TR0=1; TH1=0 x3C; TL1=0 xb0; ET1=1; TR1=1;void timer() interrupt 1 /定時器定時器 0 的計數(shù)程序的計數(shù)程序 TH0=0 x8c;TL0=0 xb0;EA=0;num+;EA=1;void timer1() interrupt 3 /數(shù)碼管顯示程序數(shù)碼管顯示程序 TH1=0 x1c;沈陽航空航天大學課程設計報告 13 TL1=0 xb0;led=0 x20; t=0 x20; for(i=0;i=1; delay(26); void jianpan(uint k4) /鍵盤判斷程序鍵

27、盤判斷程序 int flag=0;uchar b;f2=0; if(k4=0 x0c) scores=0; f2=1; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; return; if(k4=0 x0b) flag=1;TR0=1;沈陽航空航天大學課程設計報告 14 if(k4=0 x00) b=0 x01; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; if(k4=0 x01) b=0 x02; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10

28、; if(k4=0 x02) b=0 x04; if(P1&b) scores+;沈陽航空航天大學課程設計報告 15 Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; if(k4=0 x03) b=0 x08; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; if(k4=0 x04) b=0 x10; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10 ; if(k4=0 x05) b=0 x20; if(P1&b)沈陽航空航天大學課程設計

29、報告 16 scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; if(k4=0 x06) b=0 x40; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; if(k4=0 x07) b=0 x80; if(P1&b) scores+; Leds0=scores/10; Leds1=scores%10; while(flag)沈陽航空航天大學課程設計報告 17 k2=getkey(); k4=keytablek2;/TR0=0;if(k4=0 x0a) flag=0; TR0=1; break;if(k4=0 x0c)flag=0;return; void start() /L1 開始程序開始程序 uchar s=0;Time0_Init();while(1) k2=getkey(); k4=keytablek2; jianpan(k4); if(num=20) 沈陽航空航天大學課程設計報告 18 num=0;s+;P1=Ltable