基于51单片机的音乐游戏

1、一、课程设计内容利用89c52单片机设计一款音乐游戏。游戏说明：游戏基于单片机开发箱实现。游戏开始时，会播放一首音乐，同时每隔一个音符，LED点阵中会从最上方下落一个小点。玩家需要根据音乐的节奏，在小点下降到LED点阵的底部时，按下对应的按键。其中，矩阵键盘第一行从左到右的四个键分别对应LED点阵的1、3、5、7列。根据每个按键按下的时间，会有不同的得分，通过LED模块的D1-D5亮起来代表获得1-5分。如果没有LED灯亮则代表得0分。当整首歌播放完后，会在LED点阵上显示整首歌的得分，得分为0-99分。二、设计思路和方案选择在决定制作音乐游戏后，利用开发箱的哪几个模块来制作也是需要考虑的一个

2、问题，最终我们决定利用现在的这个方案。其主要原因是LED点阵和蜂鸣器是游戏中的主体部分，因此无可替代。独立键盘还是矩阵键盘的选择上，经过试验发现独立键盘由于离LED点阵较远，在实际游戏中经常会有反应不过来的情况。而矩阵键盘就在点阵的正下方，因此在操作上较为方便，所以选择了矩阵键盘。而游戏得分的显示，最初是想利用数码管来实现，后来发现数码管和LED点阵都用到了单片机的P0口。在LED点阵无法被取代的情况下，只能退而求其次，选择用LED模块显示得分。程序的具体设计思路如下：1. 实现音乐的播放效果2. 实现LED点阵的显示下落效果3. 实现音乐的节奏和LED点的下落同步4. 实现按键得分功能5.

3、实现显示得分效果三、硬件设计本游戏的实现基于单片机开发试验仪，其主要用到的硬件电路有 89C52CPU模块，LED点阵模块，74HC595模块，LED模块，矩阵键盘模块和蜂鸣器模块。四、软件框图及设计程序流程图：开始LED与SOUND指针指向第一个音符在顶部显示音符对应的LED灯按键是否按下计算并显示上个音符的得分显示时间达到一个16分音符LED灯下降一行有LED灯下降到底部发下一个音SOUND指针指向下个音符定时器1延时30msLED灯显示时间达到规定长度LED指针指向下个音符计算并显示整首歌的得分LED指针指向结束符号结束是否否是否是否否是是C语言程序：#include <REG52

4、.H> #include <INTRINS.H>#define COMMONPORTSP0/定义输出端口 sbit BeepIO=P15;/定义输出管脚sbit SRCLK=P36;sbit RCLK1=P35;sbit SER=P34;sbit k1=P13;/定义按键sbit k2=P12;sbit k3=P11;sbit k4=P10;sbit button=P17;unsigned char code music_tab= 33,16,4,33,8,2,34,8,2,39,16,4,26,8,2,29,8,2,33,8,2,33,8,2,33,8,2,34,8,2,3

5、9,16,4,29,8,2,33,8,2,34,16,4,34,8,2,33,8,2,26,16,4,34,8,2,33,8,2,34,16,4,11,8,2,26,8,2,29,16,4,26,8,2,29,8,2,33,16,4,33,8,2,34,8,2,39,16,4,44,8,2,49,8,2,104,8,2,104,8,2,33,8,2,34,8,2,39,16,4,29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,8,2,34,8,2,104,8,2,104,16,4,29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,8,2,34,8,2,117,8,2,117,16,4,104,8

6、,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,26,8,2,26,8,2,33,8,2,29,26,4,33,4,1,34,4,1,34,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,44

7、,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,44,8,2,44,8,2,44,8,2,49,8,2,49,8,2,44,8,2,39,8,2,39,16,4,33,8,2,26,5,5,26,8,2,29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,4,1,34,5,0,34,8,2,33,4,1,34,5,0,34,26,4,33,8,2,34,8,2,33,8,2,34,8,2,117,8,2,117,16,4,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,

8、4,104,4,1,49,5,0,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,26,8,2,26,8,2,33,8,2,29,26,4,33,4,1,34,4,1,34,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,34,16,4,34,8,2,

9、44,8,2,39,10,0,26,8,2,26,16,4,34,26,4,29,16,4,33,16,4,26,76,4,0,0,0;/歌曲格式为音调，发音长度，不发音长度，.，0,0,0unsigned char code P0TAB8 = 0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;/分别为选中点阵1-8列unsigned char code DIG_CODE104=0xf8,0x88,0xf8,0x00, /00x00,0x00,0xf8,0x00, /10xb8,0xa8,0xe8,0x00, /20xa8,0xa8,0xf8,0x00, /30x

10、e0,0x20,0xf8,0x00, /40xe8,0xa8,0xb8,0x00, /50xf8,0xa8,0xb8,0x00, /60x80,0x80,0xf8,0x00, /70xf8,0xa8,0xf8,0x00, /80xe8,0xa8,0xf8,0x00, /9;unsigned int Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;/音符定时器初值暂存 unsigned int Sound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1;/音长定时器初值暂存void InitialSound(void);void Hc595SendByte(unsigned char

11、 dat);void Delay(unsigned int n);void Play(unsigned char *Sound);void ShowScore(unsigned int sum);unsigned int sum;void InitialSound(void)button = 0;BeepIO = 0;TMOD |= 0x11;Sound_Temp_TH1 = (65535-30000)/256;/计算TL1应装入的初值Sound_Temp_TL1 = (65535-30000)%256;/计算TH1应装入的初值 ET0= 1;ET1= 0;TR0= 0;TR1= 0;EA=

12、1;void ShowScore(unsigned int sum) /显示得分unsigned int tab,n;while(1)for(tab=0;tab<8;tab+)Hc595SendByte(0x00);/消隐COMMONPORTS= P0TABtab;/输出字码if(tab<4)n=sum/10;Hc595SendByte(DIG_CODEntab);elsen=sum%10;Hc595SendByte(DIG_CODEntab-4);Delay(1);void Delay(unsigned int n) /延时50usunsigned char a,b;for(;n

13、>0;n-) for(b=1;b>0;b-) for(a=22;a>0;a-); void BeepTimer0(void) interrupt 1/音符发生中断BeepIO = !BeepIO;TH0 = Sound_Temp_TH0; TL0 = Sound_Temp_TL0;void Hc595SendByte(unsigned char dat) /向74H595发送一个字节的数据unsigned char a;SRCLK=0;RCLK1=0;for(a=0;a<8;a+)SER=dat>>7;dat<<=1;SRCLK=1;_nop_(

14、);_nop_();SRCLK=0;RCLK1=1;_nop_();_nop_();RCLK1=0;void Play(unsigned char *Sound)/演奏子程序unsigned int HC595TAB8 = 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;unsigned char i;unsigned int tab,j,k,Point_led,Point_sound,LDiv,LDiv1,LDiv2,LDiv16,LDiv16_temp,CurrentFre,LDiv1_sound,LDiv2_sound,LDiv1_temp,Current

15、Fre_sound,Fre_Temp,Temp_T,SoundLength,score,count;unsigned int temp4;SoundLength = 0;LDiv16=5;/16分音符的长度while(SoundSoundLength != 0x00)/计算歌曲总长度SoundLength+=3;LDiv1_temp=0; LDiv16_temp=0;Point_led=0;Point_sound=0;TR0=0;TR1=1;score=0;sum=0;j=1;while(Point_sound < SoundLength)/一个音符一个音符的来CurrentFre =

16、SoundPoint_led;LDiv1 = SoundPoint_led+1;LDiv1_sound = SoundPoint_sound+1; /发音长度 LDiv2 = SoundPoint_led+2;if(SoundPoint_led!=0) LDiv=LDiv1+LDiv2;/两个LED灯之间的间隔长度elseLDiv=5;if (Point_led!=0)if (Fre_Temp>CurrentFre)/频率比上个音符大，LED显示的点右移两行，比上个音符小则左移两行，移到最左或最右循环if(k=0)k=6;elsek=k-2;else if (Fre_Temp<Cu

17、rrentFre)if(k=6)k=0;elsek=k+2;Fre_Temp= CurrentFre;if(SoundPoint_led!=0)HC595TABk|=0x80;/显示led灯在最上方for(i=LDiv;i>0;i-) /间隔规定长度显示下一个led灯 LDiv16_temp+;count+;if(j!=1)/判断得分 if(tempj/2!=0) if(count=1)score=5;P2=239;else if(count=2)score=4;P2=247;else if(count=3)score=3;P2=251;else if(count=4)score=2;P

18、2=253;else if(count=5)score=1;P2=254;elsescore=0;P2=255;sum=sum+score;j=1;if(LDiv16_temp=LDiv16) /每隔1个16分音符的时间for(tab=0;tab<8;tab+)HC595TABtab>>=1;/led灯下降1格if(HC595TABtab&1 = 1)/判断led灯是否下降到底部CurrentFre_sound = SoundPoint_sound;LDiv1_sound = SoundPoint_sound+1;LDiv2_sound = SoundPoint_so

19、und+2; LDiv1_temp=0;Temp_T = 65536-(5000/CurrentFre_sound)*10; /计算计数器初值Sound_Temp_TH0 = Temp_T/256; Sound_Temp_TL0 = Temp_T%256;TH0 = Sound_Temp_TH0; TL0 = Sound_Temp_TL0 + 12;TR0=1;temp0=temp1=temp2=temp3=0;count=0; P2=255;j=tab;Point_sound+=3;/发下一个音if(SoundPoint_sound=0)i=LDiv1_sound+LDiv2_sound;

20、LDiv16_temp=0;while(TF1=0)for(tab=0;tab<8;tab+)Hc595SendByte(0x00);/消隐COMMONPORTS= P0TABtab;/输出字码Hc595SendByte(HC595TABtab);Delay(1); if(k1=0) temp0=1; /判断按键是否按下else if(k2=0) temp1=1;else if(k3=0) temp2=1;else if(k4=0) temp3=1;TH1 = Sound_Temp_TH1;TL1 = Sound_Temp_TL1; TF1=0;LDiv1_temp+;if (LDiv1

21、_temp=LDiv1_sound)TR0=0; if(SoundPoint_led!=0)Point_led+=3; /显示下个led灯P2=255;/最后一个音结束熄灭led灯main()InitialSound();Play(music_tab);ShowScore(sum/9);五、实物照片及调试结果游戏时照片：结束显示分数照片：六、心得体会这次单片机的课程设计，也是我们第一次自己完成一个由自己构思并实现的作品。在选择方案的时候，我们首先决定的是自己编写一款游戏。在听完老师讲解蜂鸣器播放音乐和LED点阵的原理后，我想到了以前玩过的一款名为节奏大师的音乐游戏，我发现利用LED点阵和蜂鸣器结合，完全可以在单片机上实现它的主要框架。再配合按键的功能，就能用单片机来玩这一简易的音乐游戏了。于是，我们便初步决定了这个题目。然而，在制作的过程中，我们遇到了许多事先没有料想到的困难。比如LED显示点的出现和对应的音符的不同步，按键的不同得分判定难以实现，用于显示分数的数码管和LED点阵共用了一个端口等等。这些困难都给我们编写程序造成了很大的困扰，甚至令我们一度想要放弃。但在我们的努力下，最终还是一个个解决了这些困难，实现了我们原本的构想。这也让我体会到实践才是检验问