基于stm32的游戏设计--毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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Inrecentyears,handheldgamehasbeenverypopular.Gameboyfromanearlierendtothecurrentpsp,handheldgamehasattractedpeopleofallages.Nowembeddedindustrydevelopedrapidly,theperformanceofthemicrocontrollermorepowerful,butalsomakestheproductionofahandheldvideogametoreducethedifficulty.
ThedesignisbasedontheSTM32chipbasedonthedesignofahandheldgame.ThemaindesignelementsincludingGamehardwareandsoftwaredesign.Themainapplicationmodules,andcircuitsincludingSTM32corecircuit,TFTLCDdisplay,gyroscope(accelerometers)sensor,separatebuttons,USBtoserialchiplike.OnefeatureofthisdesignisthatyoucandownloadtoSTM32chip,sothisisahandheldgameconsoleSTM32developmentboard,theusercanusethesystemself-developedgamesandlearningmicrocontrollers.Thedesigniscompleted,afterseveraltrialstesting,thesystemisworkingproperly,entertaininghigh.
Keywords:
STM32;
Handheldgame;
developmentboard
目录
1绪论 1
1.1设计背景 1
1.2设计意义 1
1.3国内外研究现状 2
1.4本设计所做工作 3
1.5本章小结 3
2系统方案设计 4
2.1系统结构框图 4
2.2系统主控芯片介绍 4
2.3显示屏介绍 6
2.4操作方式介绍 9
2.5下载模块设计 10
2.6本章小结 11
3系统硬件设计 12
3.1STM32核心电路 12
3.2LCD显示模块电路 13
3.3按键电路 14
3.4陀螺仪接口电路 15
3.5程序下载电路 16
3.6供电电路 18
3.7系统电路原理图与PCB 19
3.8本章小结 19
4系统软件设计 20
4.1keil开发环境介绍 20
4.2主程序设计 20
4.3中断程序设计 22
4.4游戏程序设计 23
4.5输入信号检测程序设计 24
4.6本章小结 25
5系统调试与功能测试 26
5.1系统调试 26
5.1.1硬件检测 26
5.1.2软件调试 26
5.2系统功能测试 27
5.2.1测试步骤 27
5.2.2测试结果 29
5.3本章小结 31
6结论与展望 32
6.1 结论 32
6.2 展望 32
7致谢 33
参考文献 34
附录A:
英文原文 35
附录B:
中文翻译 42
附录C:
原理图和PCB 48
1 绪论
1.1设计背景
近年来,社会发展十分迅速,我国的经济、科技等各领域都发展非常快,特别是以计算机技术、软件、通信等为核心的高新技术产业取得了十分迅速的发展。
随着手机、电脑等各种智能产品产业的腾飞,嵌入式系统也深入到我们日常生活的方方面面。
不仅仅是在日常生活当中我们离不开嵌入式产品,在工业、农业等各个领域都需要嵌
入式产品的支持,嵌入式系统为人们的生活带来便捷,为工业、农业等生产提高效率[1]。
嵌入式行业的兴起也带动了软件行业的发展,因为一个完整的嵌入式系统离不开硬件
和软件的结合。
单片机系统也属于嵌入式系统中的一种,它因为可靠性高、成本低、功能强大等因素,被广泛应用在工业、农业以及我们的日常生活之中。
单片机不仅可以开发工业类产品,也经常用于开发消费类的电子产品,如电子表、MP3、MP4、掌上游戏机等等。
如今掌上游戏机非常盛行,从繁华的城市到宁静的乡村,从成年人到小孩,都喜爱玩游戏机。
游戏机带给人们成功的兴奋和失败懊恼,给人们一种现实生活无法满足的奇妙体验。
除了顺应嵌入式开发热门的潮流和游戏机热门潮流以外,开发此游戏机还有以下几点原因:
1.当下城市中的人们生活节奏快,压力大,需要通过游戏等娱乐方式来消遣。
而此款游戏机设计成可以玩一些经典的小游戏,让人们在怀旧中体验游戏的乐趣。
2.此游戏机也被设计成小型的开发板,而且硬件软件等资源将会在设计完成后开源,所有人都可以自己开发游戏,可以利用此游戏机学习嵌入式开发,可谓寓教于乐。
结合上述几点,我认为此项目有着巨大发展潜力。
1.2设计意义
掌上游戏机诞生于上世纪80年代,最早的掌机系列是由Mattel公司推出的掌机系列,但是真正意义上的掌上游戏机室任天堂的Game&
Watch系列。
Game&
Watch系列掌机把游戏的乐趣带到了广大的玩家身边。
它也是第一款只有手掌大小的游戏机。
从此以后,各个游戏硬件公司都相继推出了自己的掌上游戏机。
由于掌上游戏机的硬件、
软件速度发展十分迅速,所以游戏的趣味性和掌机的可玩性也得到大幅度提升。
掌上游戏机一度成为游戏界的热门。
由于现代半导体技术飞速发展,所以现在的处理器更新速度非常快。
从早期的51单片机到现在的高级ARM处理器,微控制器从8位发展到32、64位,主频也从几MHz到现在的几GHz。
现如今在微处理器领域,Cortex-M3内核芯片是最常用的一个系列。
这种芯片性能较51内核单片机有大幅度的提升,外围的器件也十分丰富,但是价格却和8位单片机相差不多。
所以现在的微控制器使用最多的就是Cortex-M3系列的芯片。
所以,对于这种芯片的使用是现在电子类学生和从事电子行业的人员必须掌握的技能。
本设计是采用Cortex-M3内核芯片--STM32作为主控设计了一款掌上游戏机。
该掌上游戏机可以玩一些经典的游戏,十分富有趣味性。
本设计最大的特点是掌上游戏机可以作为STM32芯片的开发板使用,并且软件、硬件全部开源。
所有的使用者不仅可以体验到掌上游戏的乐趣,也可以把它当做学习编程和STM32芯片的一款开发板。
并且使用者可以自行开发游戏并下载到此游戏机中运行。
所以,本设计不仅能让使用者体验到游戏的乐趣,放松身心,而且寓教于乐,可以使得使用者学习到专业的知识。
可以说趣味性和实用性并存,十分具有现实意义和研究价值。
1.3国内外研究现状
在电子方面,发达国家比国内起步早,技术更加先进,更加高度产业化。
所以电子产品如掌上游戏机也是国外的较多较发达一点。
国内市场上的掌上游戏机品牌众多,品质参差不齐。
有众多的仿制国外的
PSP、3DS等知名产品的游戏机出现,但是其产品不是开源的。
国内基于单片机的开源硬件可以说非常之多,基本上涉及到了8、16、32位的单片机。
但是也没有以掌上游戏机作为开源硬件平台的。
可以说国内的掌上游戏开源的硬件市场还是一片空白。
国外的开源掌上游戏机也屈指可数,WIZ是韩国GAMEPARKHoldings公司于2009年推出的开源掌机,除了官方游戏,玩家都可以开发自制软件或游戏,还能放上专属平台让人下载。
Wiz整合了NDS跟PSP的功能,2.8寸触控屏幕,可听MP3、看AVi格式视频,内置1GBNANDFlash、支援SD卡,,具备3D加速、533MHz的CPU。
Arduboy是由一位国外玩家开发的8位掌上游戏机,只有信用卡大小,厚度仅有
5毫米,一块OLED黑白显示屏、六个按键、两个扬声器、金属材质的外壳,续航可以达到8小时。
它是基于arduino的产品。
现在是国外比较火爆的一个掌上游戏开源硬件。
1.4本设计所做工作
对于基于STM32的掌上游戏开源硬件的设计的设计这一课题,主要做了以下工作:
(1)深入调查掌上游戏机的和开源硬件的市场现状及发展前景和国内外研究现状。
(2)熟练掌握STM32的应用和开发。
包括熟STM32芯片的I/O口,定时器,中断等知识。
(3)根据设计要求选择合适的显示屏、外围芯片的器件。
(4)完成硬件电路原理图设计和PCB图的绘制,并且正确搭建硬件电路。
(5)完成软件系统的C语言程序编写。
(6)对系统进行测试与分析,根据测试结果对系统软硬件进行相应的调整,使之达到设计要求。
(7)撰写论文。
1.5本章小结
本章节主要是说明设计的背景和意义,以及研究的内容。
首先,结合现实分析了掌上游戏机产生和发展的社会背景。
其次,结合实际以及本设计的目标阐述了本设计的现实意义。
然后,阐述了国内外的同类的研究的成果,并且简单预测了一下掌上游戏机的未来发展趋势。
最后,阐述本论文的研究的主要内容和所需要做的主要工作。
2 系统方案设计
2.1系统结构框图
LCD
显示屏
本设计主要以STM32F103系列微控制器作为主要控制单元,以LCD显示屏、陀螺仪/加速度计模块、按键和USB转串口芯片为主要应用,实现了一款简单的掌上游戏机的功能。
陀螺仪(加速度计)和按键作为信号输入端,人通过重力感应或者按键输入来想系统发送控制信息。
STM32接收控制信息并处理,运行游戏核心代码和算法,并控制LCD显示屏显示相应的游侠效果。
USB转串口芯片和主控芯片自带的串口组成了下载模块,可以实现烧录程序的功能,所以本设计又可以作为一块STM32开发板使用。
下面是本设计的系统结构框图。
按键
STM32
主控芯片
陀螺仪/加速度计
下载模块
图2.1系统结构框图
2.2系统主控芯片介绍
STM32F103系列芯片是ST公司推出的新型的低功耗的32位微处理器。
ST
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