基于单片机的88俄罗斯方块游戏.docx

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基于单片机的88俄罗斯方块游戏

基于单片机的8*8俄罗斯方块游戏

摘要：

本文集中论述了如何使用AT89C52单片机来实现8*8俄罗斯方块游戏，该系统能具体根据8*8俄罗斯方块游戏的基本规则进行游戏，并通过单片机控制点阵屏显示其8*8俄罗斯方块游戏界面。

系统具有实用实时性强、操作简单、娱乐性能好，扩展性能较好价格便宜等特点。

关键词：

单片机；AT89C52；点阵屏显示管；俄罗斯方块游戏

一前言

汇编语言易学易用的特点，特别适合于初学者学习单片机系统编程。

随着21世纪信息社会的到来,计算机在人们的工作和生活中的深入,要求我们越来越多地与计算机打交道,为了使用户在繁忙的日程工作中得到放松,于是出现了各种各样的休闲软件,如聊天工具,游戏等等。

于是我们着手设计开始一个这样的游戏软件。

通过汇编语言的学习，我初步掌握了汇编语言的最基本的知识，于是在王筝老师的指导下动手用汇编语言编写俄罗斯方块游戏。

无可争议，《俄罗斯方块》是有史以来最伟大的游戏之一。

它是永恒的娱乐经典，但它实际上又和那些传统的经典娱乐方式不同，因为它的本质是电子化的，所以它的确属于现代产物。

《俄罗斯方块》举世闻名的游戏性，在该游戏新鲜出炉时就显得非常直观。

某些与坠落的玩具碎片和它们的形状有关的东西，使得哪怕新手也会很自然地企图把它们排列起来，并加以适当组合，就好似《俄罗斯方块》触动了我们某些内在的感官，使得哪怕是我们当中最杂乱无章的人也要把事情整理妥当。

在曾经发布过的所有游戏中，《俄罗斯方块》还被认为是仅有的一个能够真正吸引广泛人群的作品。

为了怀念经典，也为了能够给大多的计算机用户在工作之余找到一个休闲、娱乐的一个方式，我们小组开始着手用汇编语言开发一个经典的俄罗斯方块游戏，本文就是介绍一种采用52系列单片AT89C52为中心器件来实现8*8俄罗斯方块游戏，下面就设计过程及关键技术作一些具体介绍。

该文将主要为硬件和软件两部分来介绍如何用AT89C52实现8*8俄罗斯方块游戏。

二设计思路，方案比较、设计与论证

1、单片机的总体设计思路:

2、电源提供方案:

为使模块稳定工作，须有可靠电源。

我们考虑了两种电源方案。

方案一：

采用独立的稳压电源。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：

采用单片机控制模块提供电源。

改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。

综上所述，我们选择第二种方案。

3、显示界面方案：

该系统要求完成游戏界面方块的移动，旋转等功能。

基于上述原因，我们考虑了三种方案：

方案一：

完全采用数码管显示。

这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。

方案二：

完全采用点阵式LED显示。

这种方案实现可行，这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。

我们决定采用方案二以实现系统的显示功能。

4、输入方案：

题目要求系统能手动复位游戏、左右下键处理，旋转键处理。

我们讨论了两种方案：

方案一：

采用矩阵按键。

该方案的优点是：

充分利用I/O口。

若用该方案，可提供较多I/O口,但按键少，体现不了矩阵按键的优势，而且操作起来稍显复杂。

方案二：

采用独立按键，直接在I/O口线上接上按键开关。

因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是旋转键，下键，左键，右键。

由于该系统对于8*8俄罗思方块游戏控制，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。

三8*8俄罗思方块游戏硬件系统设计

（一）、单片机最小系统：

1、电源（5v的稳压电源，通过整流，滤波，稳压得到）

2、复位电路

（1）自动上电复位（RC延时电路）当刚接上电源的瞬间，电容C两端相当于短路，即相当于给RESET9号引脚一个高电平，等充电结束时（这个时间很短暂），电容相当于断开，这时已经完成了复位动作。

（2）手动复位电路

3、晶振电路（提供时钟脉冲）

18，19号管脚，如下图分别接30pf的电容。

（二）、点阵显示屏及其驱动电路：

三极管采用PNP型，发光二极管采用共阳型。

单片机的P1口作为数据端，P2口作为片选端。

点阵显示屏及其驱动电路图

点阵显示屏及其驱动电路仿真图

（三）、独立按键电路:

按键K1定义为右键，按键K2定义为左键，按键K3定义为下键，按键K4定义为旋转键。

按键电路图按键电路仿真图

（四）、8*8俄罗斯方块游戏系统硬件：

（1）选用设备：

AT89C51芯片一片，USB数据线一根，共阳极的点阵屏一个，驱动三极管八个，开关按键五个，导线，限流电阻若干。

系统总框图如图所示。

硬件系统总框图

（2）8*8俄罗斯方块游戏控制线路图

（3）系统工作原理

1）编程设置好俄罗斯方块游戏规则，通过编程器写入89C51单片机系统。

2）由89C51单片机通过P1口输送数据，P2口片选。

3）通过89C51单片机的RESET位来控制系统是工作或设置初值，为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作；通过AT89C51单片机的P3.2，P3.3，P3.4位来控制游戏方块的右移，左移，下移，P3.5位来控制俄罗斯方块的旋转。

四8*8俄罗斯方块游戏的软件设计

系统软件的设置主要包含延迟时间设计、方块显示程序设计、判断按键程序、方块旋转程序、判断在下移，左移，右移，旋转时是否冲突程序、俄罗斯方块消行程序以及游戏结束界面显示程序设计。

我们将对每一步的具体如何实现展示给大家。

下面为俄罗斯方块游戏主程序流程图：

;/////////主程序/////

MAIN:

JNBSS,$;判断中断是否到来

CLRSS;中断标志清0

ACALLHECHENG;调用移动与背景合成程序

ACALLDISPLAY;调用动态显示子程序

ACALLJIANPAN;调用键盘扫描程序

INCR3;等待1秒

CJNER3,#50,MAIN

MOVR3,#0

ACALLMOVINGDOWN;1秒到了，下移

ACALLJIESHU;调用结束

jnbliyongzhi,llll

liyongzhi555:

movr4,#50

oooo:

calljieshuhou

djnzr4,oooo

movr4,#50

oooo1:

calljieshuhou1

djnzr4,oooo1

movr4,#50

oooo2:

calljieshuhou2

djnzr4,oooo2

ljmpliyongzhi555

llll:

JBCHONGTU,LEE_A;判断是否冲突

JNBCHONGHE,MAIN;判断是否需要合成

LEE_A:

ACALLBACKHECHENG;移动合成到背景

ACALLXIAOHANG;调用消行子程序

ACALLQINGCHU;清除移动区数据

ACALLCHUSUIJI;出随机数

ACALLSUIJI;通过随机数取出积木

ACALLTIHUAN3;新积木送旋转区

ACALLTIHUAN;再送移动区

MOVSHUCHU,#00H;关屏幕

AJMPMAIN1

1.延时时间程序设计

其中延迟时间设计方法有两种：

一种是采用软延时的方法；另一种是利用MCS-51内部定时器产生溢出中断来延迟时间。

具体方案设计如下：

（1）定时器初值计算

定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL上的。

它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。

因此可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为Tc可得到如下计算公式：

Tc=M-C式中,M为计数器总值，且在方式1时M为216，（在方式0时M的值为213，在方式2和3为28）

由此可知：

当工作于方式1时，定时时间最长，所以将定时器工作于方式1，即M=216=65536；同时设定单片机的主脉冲频率fosc=12MHz。

（2）软件计时1秒的方法

在主程序中设定一个初值为0的软件计数器和使T0定时1秒。

CPU先使软件计数器加1，然后判断它是否为50，若为50表示1秒已到。

（3）定时器计时参考程序代码

;/////////////////中断初始化//////////////

;输入：

无

;输出：

T0JISUQI0,T0JISUQI1,TH0,TL0

;功能：

中断初始化

ZDCUSIHUA:

MOVTMOD,#01H;T0方式1

MOVDPTR,#65536-20000;赋初值

MOVTH0,DPH

MOVTL0,DPL

MOVT0JISUQI0,DPH;保护定时器初值

MOVT0JISUQI1,DPL

SETBTR0;开启中断

SETBET0

SETBEA

RET

;//////////////中断子程序//////////////

;输入：

36H,35H

;输出：

36H,35H,SS

;功能：

置中断标志位为1

ZDUAN:

MOVTH0,T0JISUQI0;定时器重新赋初值

MOVTL0,T0JISUQI1

SETBSS;秒标志位置1

RETI

;//////////////延时子程序//////////////

;功能：

延时一段时间,稳定点阵屏的显示

DELAY:

MOVR7,#30

DL:

MOVR6,#40

DJNZR6,$

DJNZR7,DL

RET

;//////////////等待1秒//////////////

INCR3;等待1秒

CJNER3,#50,MAIN

MOVR3,#0

ACALLMOVINGDOWN;1秒到了，程序往下执行

2.方块显示的设计

当点阵屏按照给定的变化规律进行运行时，采用动态显示原理。

单片机的P1口作为数据端，P2口作为片选端。

达到显示俄罗斯方块的目的。

动态显示原理：

同一时刻，最多只有一位数码管工作，并且所有数码管以一定的频率交替循环工作。

当频率较低时，看到的显示效果是闪烁的、不稳定的。

当频率较高时，由于人眼的视觉暂留现象，就会看到稳定显示的数字了。

俄罗斯方块显示仿真图

方块显示参考程序如下：

;/////////////显示子程序///////////////

;输入：

XIANSHOW0--7

;输出：

SHUCHU

;功能：

显示

DISPLAY:

MOVR0,#XIANSHOW0

MOVR2,#7fH

NEXT_II:

MOVPIANXUAN,R2

MOVA,@R0

CPLA

MOVSHUCHU,A

ACALLDELAY

MOVSHUCHU,#0FFH

INCR0

MOVA,R2

RrA

MOVR2,A;片选

CJNER0,#40H,NEXT_II

RET

3.判断按键程序

由于按键只需要四个，采用独立按键就足以满足要求。

当按键按下，则相应的I/O口置0。

判断按键是否按下，需通过编程来完成：

;////////////////键盘子程序///////////////

;输入：

RETURN/LEFT/LIGHT/DOWNKEY

;输出：

无

;功能：

判断按键

JIANPAN:

JBRETURNKEY,TAIQI;旋转按键

JBRETURNKEYBZ,TAIQI

SETBRETURNKEYBZ

ACALLRETURNMOVING

TAIQI:

JNBRETURNKEY,PANZUO

CLRRETURNKEYBZ

PANZUO:

JBLEFTKEY,TAIQI2;左移按键

JBLEFTKEYBZ,TAIQI2

SETBLEFTKEYBZ

ACALLLEFTMOVING

TAIQI2:

JNBLEFTKEY,PANYOU

CLRLEFTKEYBZ

PANYOU:

JBRIGHTKEY,TAIQI3;右移按键

JBRIGHTKEYBZ,TAIQI3

SETBRIGHTKEYBZ

ACALLRIGHTMOVING

TAIQI3:

JNBRIGHTKEY,PANXIA

CLRRIGHTKEYBZ

PANXIA:

JBDOWNKEY,TAIQI4;下移按键

ACALLMOVINGDOWN

TAIQI4:

RET

4.方块旋转程序

游戏过程中方块可以自由旋转，俄罗斯方块的旋转主要将方块的位置加以变换得到的，当然首先要判断是否满足旋转的要求。

然后在旋转区将方块图形进行旋转，再送往移动区。

程序如下：

;///////////////旋转判断子程序///////////////////

;输入：

MOVESHOW0-MOVESHOW7

;输出：

MOVESHOW0-MOVESHOW7

;功能：

没有冲突和处边情况，积木旋转90度

RETURNMOVING:

;/////////////////判断左边是否处边/////////////////

CLRC;进位标志清0

MOVR0,#MOVESHOW0;判断能不能左移

NEXT_CX:

MOVA,@R0

RLCA;如果CY为1表示模型

JCNEXT_11;已经碰到边界

INCR0;因为8行，所以要判断8次

CJNER0,#48H,NEXT_CX

AJMPPANYOUBIAN

NEXT_11:

MOVA,X_X;判断是否是中心处边

CJNEA,#7,PANYOUBIAN

AJMPOUT_CD

;/////////////////判断右边是否处边//////////////////////

PANYOUBIAN:

MOVR0,#MOVESHOW0;判断能不能右移

NEXT_MX:

MOVA,@R0

RRCA;如果CY为1表示模型

JCNEXT_12;已经碰到边界

INCR0;因为8行，所以要判断8次

CJNER0,#48H,NEXT_MX

AJMPPANXIABIAN

NEXT_12:

MOVA,X_X;判断是否是中心处边

JZOUT_CD

;///////////////判下边是否处底//////////////////////

PANXIABIAN:

MOVR7,MOVESHOW7

CJNER7,#0,OUT_CD;为1表示碰到边框

;///////////////开旋转子程序//////////////////////

;输入：

SUIJISHU

;输出：

无

;功能：

开始旋转

KAIXUANZHUAN:

;MOVA,SUIJISHU

;CJNEA,#0,NEXT_BF;方块不旋转

;AJMPOUT_CD

NEXT_BF:

ACALLCUNSHU;移动区数据送显示区暂存

ACALLCUNSHU3;旋转区数据送显示区暂存

ACALLZHUANDONG;调用转动子程序

ACALLQINGCHU;调用清除子程序

ACALLTIHUAN;调用替换子程序

ACALLYIDIYIDONG;调用异地移动子程序

ACALLCHONGTUPANDUAN;旋转是否冲突

JNBCHONGTU,OUT_CD

ACALLFANGSHU;恢复移动区数据

ACALLFANGSHU3;恢复旋转区数据

OUT_CD:

RET

;/////////////////异地移动子程序/////////////////////

;输入：

X_X,Y_Y

;输出：

无

;功能：

旋转数据送到积木原始位置

YIDIYIDONG:

MOVR4,X_X

TANG15:

DJNZR4,YIDIZHUAN;X坐标减1为0表示水平位置没有移动

MOVR5,Y_Y

TING15:

DJNZR5,YIDIZHUAN3;Y坐标减1为0表示水平位置没有移动

AJMPOUT_BACK

YIDIZHUAN:

ACALLZUOYI

AJMPTANG15

YIDIZHUAN3:

ACALLXIAYI

AJMPTING15

OUT_BACK:

RET

;////////////////////转动子程序//////////////////////

;输入：

SAVE1_1--SAVE1_3

;输出：

SAVE1_1--SAVE1_3

;功能：

旋转区数据旋转90度

;////////////////////外旋////////////////////

ZHUANDONG:

MOVC,23H.0;数据暂时存储

MOV26H.0,C

MOVC,25H.0;9-3

MOV23H.0,C

MOVC,25H.2;7-9

MOV25H.0,C

MOVC,23H.2;1-7

MOV25H.2,C

MOVC,26H.0;3-1

MOV23H.2,C

;////////////////////内旋////////////////////

MOVC,23H.1;数据暂时存储

MOV26H.0,C

MOVC,24H.0;6-2

MOV23H.1,C

MOVC,25H.1;8-6

MOV24H.0,C

MOVC,24H.2;4-8

MOV25H.1,C

MOVC,26H.0;2-4

MOV24H.2,C

RET

5.冲突判断程序

俄罗斯方块游戏区图形框看成移动区、旋转区、背景区几部分构成，判断是否遇到边界，是否移动区的数据与背景区的数据重和。

;/////////////////////冲突判断子程序/////////////////

;输入：

MOVESHOW0--7ANDBACKSHOW0--7

;输出：

无

;功能：

判断在下移，左移，右移，旋转时是否冲突

CHONGTUPANDUAN:

MOVR0,#BACKSHOW0

MOVR1,#MOVESHOW0

GOTO_A:

MOVA,@R0

ANLA,@R1

CJNEA,#00H,TANG_A1

INCR0

INCR1

CJNER0,#38H,GOTO_A

CLRCHONGTU

RET

TANG_A1:

SETBCHONGTU;冲突标志置1

RET

6.消行程序

我们的这个俄罗斯方块游戏，其实在游戏区图形框可以看成是由许多的小方块组成，方块运动的过程就是造型里方块显示或者隐藏，就像现在的霓虹灯效果一样，上一层的消失，下一层的显示，这样，从视觉效果可以看到方块的下落运动效果。

方块在下落的过程中会自动判断每一行方块是否满行，如果满行时，就会将这一行小方块的隐藏，在将上面的小方块向下移动。

当有多行同时出现这样情况时使用递归调用，实现连续消行。

具体程序如下：

;////////////////消行子程序////////////////////

;输入：

BACKSHOW0--7

;输出：

BACKSHOW0--7

;功能：

消掉全亮的行

XIAOHANG:

XH:

MOVR7,#0;R7赋予初值，一共判8行

MOVR0,#BACKSHOW7;从最底行开始判断，但当消了一行后，37H内的数据即为

XH_1:

;上一行的数据，即继续判断上行需要消行否

MOVA,@R0;首先判断每一行是否为0FF

CPLA;数据取反

JZXIAOCHU;如果为0（原来就为0FF），则可以去消行。

DECR0;判断下一行需要消行否

INCR7

CJNER0,#3FH,XH_1

RET

XIAOCHU:

MOV@R0,#0;把需要消行的那一行数据清0

X_H:

MOVA,R0;消行当前行赋予ACC，暂存

MOVR1,A

DECR1;上一行往下移

MOVA,@R1;上一行数据移下来，移到消行所在行

MOV@R0,A

DECR0;整体往下移动一格

CJNER0,#2FH,x_H;30H为最上行，判断移完没有

CJNER7,#08,XH;判断到顶行为止

RET

7.游戏结束界面显示程序

当背景区最上面的一行有方块，说明游戏结束，则进入游戏结束界面，游戏中结束后设计产生有意思的画面，给你带来乐趣。

具体程序如下：

;////////////////结束子程序////////////////////

JIESHU:

MOVR0,#BACKSHOW0

MOVA,@R0

clrliyongzhi

cjnea,#00h,lyz

RET

LYZ:

setbliyongzhi

Ret

jieshuhou:

；游戏结束后界面一

MOVXIANSHOW0,#40H

MOVXIANSHOW1,#40H

MOVXIANSHOW2,#40H

MOVXIANSHOW3,#40H

MOVXIANSHOW4,#40H

MOVXIANSHOW5,#40H

MOVXIANSHOW6,#40H

MOVXIANSHOW7,#7fh

ACALLDISPLAY

ret

jieshuhou1:

；游戏结束后界面二

MOVXIANSHOW0,#00H

MOVXIANSHOW1,#36H

MOVXIANSHOW2,#49H

MOVXIANSHOW3,#22H

MOVXIANSHOW4,#14H

MOVXIANSHOW5,#08H

MOVXIANSHOW6,#00H

MOVXIANSHOW7,#00H

ACALLDISPLAY

Ret

jieshuhou2:

；游戏结束后界面三

MOVXIANSHOW0,#00H

MOVXIANSHOW1,#22H

MOVXIANSHOW2,#22H

MOVXIANSHOW3,#22H

MOVXIANSHOW4,#22H

MOVXIANSHOW5,#22H

MOVXIANSHOW6,#1CH

MOVXIANSHOW7,#00H

ACALLDISPLAY

Ret

五测试、数据及结果分析

1、按键测试

当电路连接完毕后，将写好的测试程序刷写到芯片内，K1、K2、K3、K4以及复位按键分别给端口送高电平和低电平，通电观察即可检测。

2、点阵显示屏的测试

将串口的和电路板上的接口连接，将写好的测试程序刷写到芯片内，开电源即可测试。

3、整体电路测试

系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测一次游戏从开始到结束的周期的显示状态是否正常，同时观察是否达到预期的显示功能。

实物图一实物图二实物图