第八届智能控制设计大赛论文张帆 陈港文 刘昭川Word文档下载推荐.docx
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一、引言
1.1设计任务与要求
设计一个殴打小蜜蜂游戏机。
基本要求
1)用LED等模拟或液晶显示屏(如12864)结合按键进行游戏设计。
其中,界面下方有一架小飞机(可以左右移动),界面上方有一堆固定位置的小蜜蜂,小飞机可以发射子弹打击小蜜蜂,每当子弹打到小蜜蜂,对应的蜜蜂就会消失死亡同时子弹随之消失,消灭所有的蜜蜂(数量适当)便可以通关。
2)通关过后难度等级提升,难度提升一:
小蜜蜂可以发射子弹,蜜蜂子弹触碰到飞机游戏便结束。
难度提升二:
计时模式,设定通关时间,超过该时间游戏结束。
3)可以进行双人游戏,由两个人各自控制一架小飞机进行游戏。
4)可进行战绩统计,结束后可输入简单的字母,用于记录选手名称,掉电数据不消失,战绩可以调出查看。
扩展功能:
1)效果更佳的游戏界面(如使用tft液晶屏,设计更炫的显示效果)。
2)通关后特定的几只小蜜蜂能够飞动(飞行数量及方式自定),蜜蜂撞击到飞机游戏结束。
3)添加背景音乐,子弹打击音效以及其他相应语音提示。
4)其他拓展功能。
1.2作品综述
本作品以STC12C5A60S2为核心,以TFT彩色液晶屏作为显示设备,以按键和摇杆或重力感应加触摸屏作为输入设备,并且在游戏中有振动效果和音效提示,拥有丰富的操作体验。
同时,它有单人按键、单人重力触摸、双人配合、双人对战四种游戏模式,有着丰富的内容与可玩性,又可以让玩家既体验独自战斗的成就感又体验到合作与竞争的双重体验。
既可娱乐个人、放松心情、释放压力,又可在多人模式中和同伴加流感情,提升为人处事,待人接物的能力。
二、硬件部分
2.1方案比较、设计与论证
2.1.1单片机选择
方案一:
采用普通的51单片机AT89C51。
优点:
操作简单,价格便宜,我们对它比较熟悉且相关资料教程比较多。
缺点:
该单片机性能较低,如:
运算速度慢会导致屏幕的刷新率较低,显示效果差;
片上外设较少会导致有些功能的实现要依赖外围电路,增加电路设计的难度与成本。
方案二:
采用增强片51单片机STC12C5A60S2。
兼容C51指令操作简单,同时又具有高速、高可靠、宽电压、低功耗、超强抗干扰、无法解密等优点,尤其是高速(1T)的特性在对TFT屏的操作上和AD转换的特性在对摇杆的输入上显得愈发得明显。
在价格上高于方案一,在性能上低于方案三,是一个折中的选择。
方案三:
采用ARM内核的STM32单片机。
超高的性能,超多的片上外设,几乎可以胜任所有的项目。
操作较为复杂,价格较高。
由于本作品采用了TFT屏做为显示设备,模拟输出的摇杆作为输入之一,同时考虑到自身能力与时间问题,决定采用操作较为熟悉、简单,同时性能较高的STC12C5A60S2作为核心控制的单片机。
2.1.2显示设备选择
采用LED模拟。
控制简单,价格低廉。
显示效果差,很难显示较复杂的效果(如图片)。
采用12864液晶。
显示效果较好,可以显图片等较为复杂的图像。
虽可显示图片,但是是黑白的,较果不如TFT彩屏。
同时像素太低,无法显示较精细的图像。
无法触摸输入,降低游戏操作性。
采用TFT彩屏。
240*320的彩色输出,显示效果细腻,逼真。
同时可触摸输入,增加游戏操作性,提升游戏乐趣。
又可带有SD卡,方便数据的存储。
操作较为复杂,价格较高,同时显示图片所需的数据量较大(如用SD存取数据,则又增加了操作的难度)。
为了获得较好的显示效果与操作体验,同时考虑本题需要一个掉电不丢失数据的存储装置,故采用带有触摸功能与SD卡座的TFT彩屏。
2.1.3存取数据设备选择
采用I2C总线AT24C02芯片。
优点,操作简单,性格低。
容量少,不方便与电脑直接连接,进行数据操作。
采用SD卡。
存储容量大,应用泛围广,方便与电脑直接连接进行数据操作。
操作复杂,价格高。
由于采用了TFT屏(带SD卡座),为了方便TFT屏数据的读取,故采用SD卡。
2.1.4输入设备选择
采用普通轻触开关。
操作简单,价格低廉。
按键手感欠佳。
、
采用摇杆。
手感好,操作方便灵活,视感觉受比较好。
价格较高,且是模拟量的输出,需进行AD转换。
采用硅胶按键。
操作简单,手感好。
需与专门的电路板配合使用。
方案四:
采用触摸屏触摸输入。
操作直观,操作乐趣性高,操作灵活性较大。
价格高,且低端的触摸屏准备性较差,操作性复杂。
方案五:
采用多轴陀螺仪,进行重力感应输入。
操作乐趣性高,人机互动性强。
价格高,模拟量输出,需进行AD转换。
由于缺少设备,无法制作印刷电路板,并考虑到需要方向与发射子弹与技能等的多种输入,考虑到每种输入的特性,故采用方案一与方案二的综合方案,既用摇杆进行方向控制,轻触开关控制子弹与技能,同进也支技重力与触摸输入。
2.1.5声音播放设备选择
采用蜂鸣。
价格低,操作简单,电路简单。
除非用软件模拟,否则无法发出较复杂的声单(如语音提示),而用软件模拟则编程的难度较大,并且将耗费大量单片机的资源。
采用语音模块(如WT588D)。
功能强大,音效好,占用单片机资源少。
价格较贵。
为了得到较好的音效,同时因为采用了TFT彩屏,为了节省单片机资源,故采用方案二,WT588D语音模块。
2.2电路图
2.2.1单片机引脚连接图
说明:
P0、P2.0到2.4为连接TFT引脚。
P1.0、P1.1、P1.2为语音模块引脚
P3.1、P1.4、P1.5为重力检测引脚
P2.5、P2.6、P2.7、P3.0为SD卡引脚
P3.2到P3.7为触摸引脚
P1.3为按键引脚
P1.6、P1.7为摇杆引脚
2.2.2按键接入图
按键通过AD转换后进行识别
2.2.3TFT模块(包括SD卡座,与触摸)
2.2.4语音模块
2.2.5重力感应模块
三、软件部分
3.1游戏说明
本游戏开始时会的模式选择画面与提示音,可选择单人按键、单人重力触摸、双人配合、四种游戏模式。
单人按键模式:
单人用摇杆对飞机进行控制,用按键对子弹与技能进行控制。
分为三关,第一关为小蜜蜂不动,不发射子弹,打完小蜜蜂便可过关。
第二关为小密蜂会动,会发射子弹打完小蜜蜂便可过关,如被小蜜蜂撞到或被子弹打到,就结束游戏,。
第三关为小密蜂会动,会发射子弹,并可能发射三枚子弹,还有时间限制,同样打完小蜜蜂便可过关,如被小蜜蜂撞到、被子弹打到或时间到,就结束游戏。
单按重力触摸模式:
与单人按键模式类似,只是由重力与触摸进行控制。
双人配合模式:
与单人按键模式相类似,只是有两架飞机,由两个人操作。
以上三种模式结束后都会根据战绩,决定是否记录,并显示记录。
双人对战模式:
双人同时开始单人按键模式第三关,坚持到最后的为胜者,其中的技能改为向对方发射,如果平局则主机胜。
3.2编程流程图
3.2.1主涵数
3.2.2定时器一
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