基于单片机的俄罗斯方块游戏

1、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

2、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，

3、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

4、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

5、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

6、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

7、）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

8、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CLR SS ;中断标志清0ACALL HECHENG;调用移动与背景合成程序ACALL DISPLAY;调用动态显示子程序ACALL JIANPAN ;调用键盘扫描程序INC R3 ;等待1秒CJNE R3,#50,MAINMOV R3,#0ACALL MOVINGDOWN ;1秒

9、到了，下移ACALL JIESHU ;调用结束jnb liyongzhi, llllliyongzhi555:movr4,#50oooo: call jieshuhou djnz r4,oooomov r4,#50oooo1: call jieshuhou1 djnz r4,oooo1 mov r4,#50oooo2: call jieshuhou2 djnz r4,oooo2 ljmp liyongzhi555llll: JB CHONGTU,LEE_A ;判断是否冲突 JNB CHONGHE,MAIN ;判断是否需要合成LEE_A: ACALL BACKHECHENG ;移动合成到背景 A

10、CALL XIAOHANG ;调用消行子程序 ACALL QINGCHU ;清除移动区数据 ACALL CHUSUIJI ;出随机数ACALL SUIJI ;通过随机数取出积木 ACALL TIHUAN3 ;新积木送旋转区 ACALL TIHUAN ;再送移动区 MOV SHUCHU,#00H ;关屏幕 AJMP MAIN11.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

11、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,

12、T0JISUQI1,TH0,TL0;功能：中断初始化ZDCUSIHUA: MOV TMOD,#01H ;T0方式1 MOV DPTR,#65536-20000 ;赋初值 MOV TH0,DPH MOV TL0,DPL MOV T0JISUQI0,DPH ;保护定时器初值 MOV T0JISUQI1,DPL SETB TR0 ;开启中断 SETB ET0 SETB EA RET ;/中断子程序/;输入：36H,35H;输出：36H,35H,SS;功能：置中断标志位为1ZDUAN: MOV TH0,T0JISUQI0 ;定时器重新赋初值 MOV TL0,T0JISUQI1 SETB SS ;秒标志

13、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: MOV R7,#30DL: MOV R6,#40 DJNZ R6,$ DJNZ R7,DL RET;/等待1秒/ INC R3 ;等待1秒 CJNE R3,#50,MAIN MOV R3,#0 ACALL MOVINGDOWN ;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

14、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: MOV R0,#XIANSHOW0 MOV R2,#7fHNEXT_II: MOV PIANXUAN,R2 MOV A,R0 CPLA MOVSHUCHU,A ACALL DELAY MOV SHUCHU,#0FFH INC R0 MOVA,R2 RrA MOVR2,A ;片选 CJNE R0,#40H,NEXT_II RET3.判断按键程序 由于按键只需要四个，采用独立按键就

15、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: JB RETURNKEY,TAIQI ;旋转按键 JB RETURNKEYBZ,TAIQI SETB RETURNKEYBZ ACALL RETURNMOVINGTAIQI: JNB RETURNKEY,PANZUO CLR RETURNKEYBZPANZUO: JB LEFTKEY,TAIQI2 ;左移按键 JB LEFTKEYBZ,TAIQI2 SETB LEFTKEYBZ ACALL LE

16、FTMOVINGTAIQI2: JNB LEFTKEY,PANYOU CLR LEFTKEYBZPANYOU: JB RIGHTKEY,TAIQI3 ;右移按键 JB RIGHTKEYBZ,TAIQI3 SETB RIGHTKEYBZ ACALL RIGHTMOVINGTAIQI3: JNB RIGHTKEY,PANXIA CLR RIGHTKEYBZPANXIA: JB DOWNKEY,TAIQI4 ;下移按键 ACALL MOVINGDOWNTAIQI4: 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。

17、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/ CLR C ;进位标志清0 MOV R0,#MOVESHOW0 ;判断能不能左移NEXT_CX: MOV A,R0 RLC A ;如果CY为1表示模型 JC NEXT_11 ;已经碰到边界 INC R0 ;因为8行，所以要判断8次 CJNE R0,#48H,NEXT_CX AJMP PANYOUBIANNEXT_11: MOV A,X

18、_X ;判断是否是中心处边 CJNE A,#7,PANYOUBIAN AJMP OUT_CD ;/判断右边是否处边/PANYOUBIAN: MOV R0,#MOVESHOW0 ;判断能不能右移NEXT_MX: MOV A,R0 RRC A ;如果CY为1表示模型 JC NEXT_12 ;已经碰到边界 INC R0 ;因为8行，所以要判断8次 CJNE R0,#48H,NEXT_MX AJMP PANXIABIANNEXT_12: MOV A,X_X ;判断是否是中心处边 JZ OUT_CD;/判下边是否处底/ PANXIABIAN: MOV R7,MOVESHOW7 CJNE R7,#0,OU

19、T_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: ; MOV A,SUIJISHU ;CJNE A,#0,NEXT_BF ;方块不旋转 ;AJMP OUT_CD NEXT_BF: ACALL CUNSHU ;移动区数据送显示区暂存 ACALL CUNSHU3 ;旋转区数据送显示区暂存 ACALL ZHUANDONG ;调用转动子程序 ACALL QINGCHU ;调用清除子程序 ACALL TIHUAN ;调用替换子程序 ACALL YIDIYIDONG ;调用异地移动子程序 ACALL CHONGTUPANDUAN

20、;旋转是否冲突 JNB CHONGTU,OUT_CD ACALL FANGSHU ;恢复移动区数据 ACALL FANGSHU3 ;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: MOV R4,X_XTANG15: DJNZ R4,YIDIZHUAN ;X坐标减1为0表示水平位置没有移动 MOV R5,Y_YTING15: DJNZ R5,YIDIZHUAN3;Y坐标减1为0表示水平位置没有移动 AJMP OUT_BACKYIDIZHUAN: ACALL ZUOYI AJMP TANG15YID

21、IZHUAN3: ACALL XIAYI AJMP TING15OUT_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: MOV C,23H.0 ;数据暂时存储 MOV 26H.0,C MOV C,25H.0 ;9-3 MOV 23H.0,C MOV C,25H.2 ;7-9 MOV 25H.0,C MOV C,23H.2 ;1-7 MOV 25H.2,C MOV C,26H.0 ;3-1 MOV 23H.2,C;/内旋/ MOV C,23H.1 ;数据暂时存储 MOV 26

22、H.0,C MOV C,24H.0 ;6-2 MOV 23H.1,C MOV C,25H.1 ;8-6 MOV 24H.0,C MOV C,24H.2 ;4-8 MOV 25H.1,C MOV C,26H.0 ;2-4 MOV 24H.2,C RET5.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：MOVESHOW0-7 AND BACKSHOW0-7;输出：无;功能：判断在下移，左移，右移，旋转时是否冲突CHONGTUPANDUAN: MOV R0,#BACKSHOW0 MOV R1

23、,#MOVESHOW0GOTO_A: MOV A,R0 ANL A,R1 CJNE A,#00H,TANG_A1 INC R0 INC R1 CJNE R0,#38H,GOTO_A CLR CHONGTU RETTANG_A1: SETB CHONGTU ;冲突标志置1 RET6. 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

24、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: MOV R7,#0 ;R7赋予初值，一共判8行 MOV R0,#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 MOV A,R0 ;首先判断每一行是否为0FF CPL A ;数据取反 JZ XIAOCHU;如果为0（原来就为0FF），则可以去消行。 DEC R0 ;判断下一行需要消行否 INC R7 CJN

25、E R0,#3FH,XH_1 RETXIAOCHU: MOV R0,#0 ;把需要消行的那一行数据清0X_H: MOV A,R0 ;消行当前行赋予ACC，暂存 MOV R1,A DEC R1 ;上一行往下移 MOV A,R1 ;上一行数据移下来，移到消行所在行 MOV R0,A DEC R0 ;整体往下移动一格 CJNE R0,#2FH,x_H ;30H为最上行，判断移完没有 CJNE R7,#08,XH ;判断到顶行为止 RET7.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/

26、JIESHU: MOV R0,#BACKSHOW0 MOV A,R0 clrliyongzhi cjnea,#00h,lyz RETLYZ: setbliyongzhiRetjieshuhou: ；游戏结束后界面一 MOV XIANSHOW0,#40H MOV XIANSHOW1,#40H MOV XIANSHOW2,#40H MOV XIANSHOW3,#40H MOV XIANSHOW4,#40H MOV XIANSHOW5,#40H MOV XIANSHOW6,#40H MOV XIANSHOW7,#7fh ACALLDISPLAYretjieshuhou1: ；游戏结束后界面二 MOV

27、 XIANSHOW0,#00H MOV XIANSHOW1,#36H MOV XIANSHOW2,#49H MOV XIANSHOW3,#22H MOV XIANSHOW4,#14H MOV XIANSHOW5,#08H MOV XIANSHOW6,#00H MOV XIANSHOW7,#00HACALLDISPLAYRetjieshuhou2: ；游戏结束后界面三 MOV XIANSHOW0,#00H MOV XIANSHOW1,#22H MOV XIANSHOW2,#22H MOV XIANSHOW3,#22H MOV XIANSHOW4,#22H MOV XIANSHOW5,#22H MOV XIANSHOW6,#1CH MOV XIANSHOW7,