基于52单片机俄罗斯方块游戏设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析...............................................................................................................1

1.1设计背景及内容..................................................................................................1

1.2游戏规则介绍.....................................................................................................1

2方案设计.......................................................................................................................2

2.1液晶屏的选择......................................................................................................2

2.2单片机的选择......................................................................................................2

2.3系统框图..............................................................................................................2

3产品硬件设计...............................................................................................................3

3.1AT89C52单片机设计.........................................................................................3

3.2LCD12864液晶显示屏设计...............................................................................4

3.3晶振设计..............................................................................................................5

3.4大按键设计..........................................................................................................5

3.5DC电源插口和自锁开关设计............................................................................5

4系统程序设计...............................................................................................................6

4.1软件介绍.............................................................................................................6

4.2烧录.....................................................................................................................7

4.3系统程序流程图.................................................................................................8

4.3.1俄罗斯方块游戏驱动流程图....................................................................8

4.3.2俄罗斯方块游戏所有绘图工作流程图....................................................9

4.3.3.俄罗斯方块游戏中按下键的流程图......................................................10

4.4系统仿真...........................................................................................................10

5系统组装与调试..........................................................................................................11

5.1电路组装............................................................................................................11

5.2产品组装............................................................................................................11

5.3系统调试............................................................................................................13

5.3.1系统软件调试..........................................................................................13

I

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5.3.2系统硬件调试..........................................................................................13

5.4实物测试............................................................................................................13

6产品使用说明..............................................................................................................15

参考资料.........................................................................................................................16

附录1元器件清单.......................................................................................................17

附录2电路原理图.......................................................................................................18

附录3PCB设计图........................................................................................................19

附录4作品实物照.......................................................................................................20

附录5软件程序代码...................................................................................................21

II

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基于52单片机俄罗斯方块游戏设计与制作

1产品功能分析

1.1设计背景及内容

俄罗斯方块是一款非常经典休闲益智的游戏，当时为了满足人们日益渐增

的娱乐需求，决定开发一款益智类电子游戏。《俄罗斯方块》最早于1985年在

苏联开发出来并开始发行，到了1994年就风靡全世界了，在俄罗斯＂祖马＂之

称，游戏以其丰富多样的模式和规则而闻名于世。

它具有非常广泛的基础规则，几乎每一位玩家都能轻松上手。需要做的就

是不断地点击屏幕来移动俄罗斯方块，使其落到指定位置，然后看一下时间和

分数。俄罗斯方块是所有流行消法中最简单的一种，它在全世界范围内有着广

泛的使用。虽然《俄罗斯方块》游戏已经流行多年，但在过去它仍然是一个＂

新事物＂。到现在也是俄罗斯最喜欢的游戏之一。其中和《开心农场》和《农

场消消乐》一起并称为“俄罗斯三大国民游戏”，俄罗斯方块是老少皆宜的游

戏，通过这款游戏可以感受其中包含的乐趣。

（1）设计内容：

(1)不同元器件的选择；

(2)硬件的组成和介绍说明；

(3)硬件和程序设计。

（2）设计要求及预期成果：

(1)显示功能：采用液晶屏显示，来完成显示图像；

(2)按键功能：通过按键进入游戏并且控制方块；

1.2游戏规则介绍

连接电源后，通过辅助按键进入游戏，通过向左和向右的按键来控制方块

的落下的方向。玩家可以通过控制旋转按键对不同的的方块形状进行90度转向，

方便填充缺口。在方块屏幕底部拼出一个完整横条会迅速消失，给新落的方块

留出空间，同时，玩家得到分数成绩，如果没有消除方块使方块不断堆积起来，

堆积到屏幕的顶端，游戏结束，玩家失败。

1

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2方案设计

2.1液晶屏的选择

方案一:

LCD12864是一种图形点阵液晶显示器，组成部分由行驱动器和列驱动器以

及128*64全点阵液晶显示器。即可以完成图形显示，也可以8x4个（16x16）

点阵或者16x4个（8x16点阵）ASCII码。

方案二:

LCD1602也是液晶显示器，首先是显示的字体有大小的限制，不可以显示图

形，不可以显示曲线等缺点。

总结所述，故选择方案一。

2.2单片机的选择

方案一:

AT89C52低功耗，高性能，可以为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高

且廉价的方案。

方案二:

STC89C52容易出错，在一定状态下抗干扰能力不如AT。

总结所述，故选择方案一。

2.3系统框图

本设计由AT89C52单片机+LCD12864显示模块+按键输入模块组成。

供电模块按键输入模块

AT89C52

时钟模块

单LCD12864显示模块

片

机

复位电路

图1系统框图

2

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3产品硬件设计

3.1AT89C52单片机设计

单片机具有运算速度快、体积小、可靠性高、可编程性强、性价比高等特

点，被广泛应用于电子领域，如智能控制系统中的各种单片机。AT89C52单片机

是AT89CS系列芯片的其中一种，该系列包括AT89C52和AT89C54两种型号，其

中AT89C52最大容量可达8MB;AT89C54最大容量可达16MB。AT89C52单片机是

8位微控制器，在速度和容量上有很大的优势。AT89C52采用高可靠性设计，具

有内部存储芯片和闪存两种访问模式。

（1）封装方式：PDIP、PLCC、TQFP，选用的是DPIP。

双列直插封装的单片机特点：

1.适合PCB的穿孔安装；

2.易于对PCB布线；

3.操作方便；

（2）引脚功描述：

1.VCC连接电源。

2.GND连接接地端。

3.XTAL1和XTAL2分别是振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端、

放大器的输出端。

单片机如下图所示：

图2AT89C52单片机原理图

3

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3.2LCD12864液晶显示屏设计

LCD12864液晶显示屏采用的是TFT液晶屏，显示分辨率为640x480，可同

时显示6行9列。为了实现屏幕的旋转和放大，需要通过串口将数据转换为相

应的指令数据，然后进行相应的操作。

（1）模块特点：

LCD12864液晶显示屏可以很方便将显示时钟，数据和图形。

可以直接通过USB接口和单片机相连，可以将头像或文字以像素大小显示

在显示屏上。

和相同类型的液晶显示模块相比较低电压低功耗，硬件电路结构和显示程

序都不复杂容易上手，价格方面也低于点阵液晶显示模块。

（2）主要参数：

电源电压：3.0-5.5v

时钟频率：2mHz

显示方式：STN，蓝膜，负显

视角方向：6点

最大功耗：1W

原理图如下图所示。

图3液晶显示屏原理图

(3)功能描述：

VCC：提供直流电源

液晶屏接地的作用包括有防雷，防静电，防干扰等等。

4

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3脚和18脚连接一个103电位器，真正的作用是调试LCD12864液晶屏模

块出现的明亮显示问题。

3.3晶振设计

(1)晶振:自激振荡器分别由石英晶体和陶瓷谐振器构成。

(2)晶振原理：晶振是电子设备的心脏，它使集成电路产生振荡信号，使电

路产生输出波形的振荡。

(3)晶振作用：在共振的状态下工作，既稳定又精确的单频振荡。

电路原理图如图所示：

图4晶振电路原理图

3.4大按键设计

(1)按键类型：贴片按键

(2)按键引脚原理：1和2内部导通，3和4内部导通。

(3)按键功能描述：

K1向左K2变形K3向右

K4暂停K5向下K6确认

图5大按键电路原理图

3.5DC电源插口和自锁开关设计

(1)DC电源插口种类：圆形

(2)2、3脚接地，1脚实际是VCC（电源），但是电路中要接蓝色的自锁开

5

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关，然后开关的另一个脚再接电源。

(3)自锁开关：在电路中起到电源的开关作用，常开的其中一脚接DC电源

插口电源脚，常开的另一脚接电路的VCC。

图6右DC电源插口和左自动关锁电路原理图

4系统程序设计

控制系统是由两部分组成分别是硬件系统和软件系统，硬件部分就是前面

提到的产品设计，开发板还有一些元器件组成。软件程序开发就是把需要实现

的功能，用代码的形式实现出来。所以在设计开发板的时候，要想使系统达到

预期的效果，必须做好软件支持工作。

4.1软件介绍

Keil5是一款软件开发系统，提供了编译器，宏汇编，库管理，并且是一款

功能强大的仿真调试软件，该软件在同类型里占用极大优势，不仅使项目开发

周期缩短还大大提高了工作的效率。这款软件的专业性很强，使用方法很简单，

容易上手。

优点：

(1)SWD下载速度为50M是keil4的5倍,下载程序极快,无论是实验还是量

产，非常有效的提高开发进度。

(2)Keil5非常完美兼容了keil4，安装好后既可以使用keil4以前做的工程，

也不要做什么设置。

(3)SWD下载速度为50M是keil4的5倍,下载程序极快,无论是实验还是量

产，非常有效的提高开发进度。

(4)Keil5非常完美兼容了keil4，安装好后既可以使用keil4以前做的工程，

也不要做什么设置。

使用步骤：

6

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(1)首先打开keil软件，在界面点击＂Project＂点击下拉框中＂New

uVisionProject＂新建工程。

(2)界面会弹出窗口，然后在窗口左侧选择合适的开发芯片型号。

(3)工程创建好后，点击左上方的工程项目，界面会弹出窗口，就可以开始

创建和编写C语言代码。

(4)打开ManageProjectlteltems，然后进行分类工程代码文件夹，项目管

理等。

(5)在菜单栏找到图标按钮，点击按钮进行编译工程，界面的窗口会出现输

出编译信息了。

图7Keil5开发界面

4.2烧录

STC-ISP是针对单片机下载编程烧录而设计的，可以提高编程效率。

使用步骤:

(1)先将单片机通过USB接口连接电脑，通过电脑的设备管理器可以查看串

口号。

(2)打开SIP软件，然后选择相对应的单片机机型和串口号。

(3)点击打开程序文件，选择keil里面生成的hex文件代码，点击下载，然

后给单片机通电，在编译过程中，会持续的闪灯，直到屏幕出现操作成功，就

是烧录成功了，同时灯也会停止闪烁。

7

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4.3系统程序流程图

4.3.1俄罗斯方块游戏驱动流程图

开始

随机生成一个图

形

交给当前图形

变量

随机生成一个图

形

交给提示图形变

根据变化绘图量

（绘提示图和当

前图形）

N

n图形到底了

吗

n

图形下降一行

N行满

Y

绘图一次

表格满

N

N

消除行并把上面的行

提示图形变量

清所有数数据下移并置清行为

给当前图形

据Ytrue、当前图改变为

false

随机生成一个绘图(清屏)

图形交给提示

图形变量

游戏结束

绘图

图8驱动流程图

8

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4.3.2俄罗斯方块游戏所有绘图工作流程图

开始

输出分数

清除刚才位置的图形,包括清除提示图和当

前图

当前图形改

N

Y变

绘当前图的现在位置

提示图形改变

Y

N

绘提示图

消行动作为

N真？

Y

从消行的那一行的第一列开始

为空数据

NY

绘白色；相当于清除色彩

表格中对应的色彩

行+1到移动数

据最后一行N

Y

结束

图9绘图流程图

9

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4.3.3.俄罗斯方块游戏中按下键的流程图

按下键

记下下降图形时的位置()

直接把图形下降到底

行满

Y

Y

N

表格满

提示图形变量给当前图形

清所有数据消除行并把上面的行数据下移

并置清行为true、当前图改变为false

随机生成一个图形交

绘图(清屏)

给提示图形变量

游戏结束

绘图

结束

图10按下键流程图

4.4系统仿真

Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布

线来实现一个完整的电子设计系统。如果程序和电路图没问题，在KEIL中build

all并且仿真运行后，可以在proteus看到实时效果了如图11所示：

10

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图11仿真图

总结：经Proteus仿真，证明此俄罗斯方块游戏能正常运行，可以进入实

物焊接阶段。

5系统组装与调试

5.1电路组装

元器件要按顺序焊接，焊线要均匀，不能有断路，短路现象。焊接需要符

合标标准规定，且要保证每个接线处都能正常工作，必须到快而准。最后需要

整体再检查一遍，确认是不是紧固了，有没有与其它管脚相连在一起了。线有

没有脱落或者正负极接反了。

5.2产品组装

（1）产品装备配图

11

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图12装配图

（2）产品反面焊接图

图13焊接面

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5.3系统调试

整体系统上电调试前，观察接线还有没有问题，如线脱落，线有没有接反，

正负极接反等问题，显示屏的位置是否正确，检查开发板是否通电。

选择调试平台，将程序带入软件进行调试，如果程序调试没有存在问题，

然后开始检查系统功能可不可以满足要求，如果功能存在问题，那就要重新调

试，反复进行调试，直到所有问题都解决，达到功能。

5.3.1系统软件调试

程序编译过程中没有提示错误，检查是否可以满足功能要求，如果功能还

存在问题，那就要调试到没有问题为止。

新建文件；新建一个新的文件夹，文件里面编写程序代码。然后保存到文

件夹。

程序编译和调试；首先第一步就是点编译，然后可以看到提示的信息。如

果有错误的话会提示，我们找出错误并修改。直到没有错误。

5.3.2系统硬件调试

硬件测试，用万用表等检查所有元器件是否可以通电，都可以正常工作了，

分为以下几种。

（1）调试主要分为以下：

我们先观察，看焊接的是否完整，还有元器件直接有没有焊接好，有没有

遗漏忘记焊的情况，不然会出现短路情况，否则达不到效果。

可以万用表测试，判断电源有短路的情况，测量管脚是不是连接正确，是

否接线错误，是否焊接脚管有问题，避免达不到工作效果。

插5V电源线。前面如果都没有问题，就可以上电了，上电以后观察器件是

否正常工作。

（2）最后检查，确认每个器件是否都可以正常工作，是否满足开发的效果，

要好保护产品，不能让元器件损坏。

5.4实物测试

测试正常，如下图所示。

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图14测试图

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6产品使用说明

（1）使用前检查产品线是否完全接好，有没有损坏的情况，使用时用书本

在放产品下面。

（2）5V的电源线给板子上电，上电后就可以了，显示屏显示图像，用按键

实现功能。

（3）不使用时，收好产品，轻拿轻放，切记不要大力操作按键，避免损坏。

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