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一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 利用89c52單片機(jī)設(shè)計(jì)一款音樂(lè)游戲。 游戲說(shuō)明：游戲基于單片機(jī)開發(fā)箱實(shí)現(xiàn)。游戲開始時(shí)，會(huì)播放一首音樂(lè)，同時(shí)每隔一個(gè)音符，LED點(diǎn)陣中會(huì)從最上方下落一個(gè)小點(diǎn)。玩家需要根據(jù)音樂(lè)的節(jié)奏，在小點(diǎn)下降到LED點(diǎn)陣的底部時(shí)，按下對(duì)應(yīng)的按鍵。其中，矩陣鍵盤第一行從左到右的四個(gè)鍵分別對(duì)應(yīng)LED點(diǎn)陣的1、3、5、7列。根據(jù)每個(gè)按鍵按下的時(shí)間，會(huì)有不同的得分，通過(guò)LED模塊的D1-D5亮起來(lái)代表獲得1-5分。如果沒(méi)有LED燈亮則代表得0分。當(dāng)整首歌播放完后，會(huì)在LED點(diǎn)陣上顯示整首歌的得分，得分為0-99分。 二、設(shè)計(jì)思路和方案選擇 在決定制作音樂(lè)游戲后，利用開發(fā)箱的哪幾個(gè)模塊來(lái)制作也是需要考慮的一個(gè)問(wèn)題，最終我們決定利用現(xiàn)在的這個(gè)方案。其主要原因是LED點(diǎn)陣和蜂鳴器是游戲中的主體部分，因此無(wú)可替代。獨(dú)立鍵盤還是矩陣鍵盤的選擇上，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)獨(dú)立鍵盤由于離LED點(diǎn)陣較遠(yuǎn)，在實(shí)際游戲中經(jīng)常會(huì)有反應(yīng)不過(guò)來(lái)的情況。而矩陣鍵盤就在點(diǎn)陣的正下方，因此在操作上較為方便，所以選擇了矩陣鍵盤。而游戲得分的顯示，最初是想利用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣都用到了單片機(jī)的P0口。在LED點(diǎn)陣無(wú)法被取代的情況下，只能退而求其次，選擇用LED模塊顯示得分。 程序的具體設(shè)計(jì)思路如下： 1. 實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的播放效果 2. 實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣的顯示下落效果 3. 實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)奏和LED點(diǎn)的下落同步 4. 實(shí)現(xiàn)按鍵得分功能 5. 實(shí)現(xiàn)顯示得分效果 三、硬件設(shè)計(jì) 本游戲的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)開發(fā)試驗(yàn)儀，其主要用到的硬件電路有 89C52CPU模塊，LED點(diǎn)陣模塊，74HC595模塊，LED模塊，矩陣鍵盤模塊和蜂鳴器模塊。 四、軟件框圖及設(shè)計(jì) 程序流程圖： 開始 LED與SOUND指針指向第一個(gè)音符 在頂部顯示音符對(duì)應(yīng)的LED燈 按鍵是否按下 計(jì)算并顯示上個(gè)音符的得分 顯示時(shí)間達(dá)到一個(gè)16分音符 LED燈下降一行 有LED燈下降到底部 發(fā)下一個(gè)音 SOUND指針指向下個(gè)音符 定時(shí)器1延時(shí)30ms LED燈顯示時(shí)間達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度 LED指針指向下個(gè)音符 計(jì)算并顯示整首歌的得分 LED指針指向結(jié)束符號(hào) 結(jié)束 是 否 否 是 否 是 否 否 是 是 C語(yǔ)言程序： #include #include #define COMMONPORTS P0 //定義輸出端口 sbit BeepIO=P1^5; //定義輸出管腳 sbit SRCLK=P3^6; sbit RCLK1=P3^5; sbit SER=P3^4; sbit k1=P1^3; //定義按鍵 sbit k2=P1^2; sbit k3=P1^1; sbit k4=P1^0; sbit button=P1^7; 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, 39,16,4,29,8,2,33,8,2,34,16,4,34,8,2,33,8,2,26,16,4,34,8,2,33,8,2,34,16,4, 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, 117,16,4,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2, 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, 39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,44,8,2, 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, 132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,4,1,49,5,0,49,8,2,39,8,2, 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, 44,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,34,16,4,34,8,2,44,8,2, 39,10,0,26,8,2,26,16,4,34,26,4,29,16,4,33,16,4,26,76,4,0,0,0 }; //歌曲格式為{音調(diào)，發(fā)音長(zhǎng)度，不發(fā)音長(zhǎng)度，...，0,0,0} unsigned char code P0TAB[8] = {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; //分別為選中點(diǎn)陣1-8列 unsigned char code DIG_CODE[10][4]= { {0xf8,0x88,0xf8,0x00}, //0 {0x00,0x00,0xf8,0x00}, //1 {0xb8,0xa8,0xe8,0x00}, //2 {0xa8,0xa8,0xf8,0x00}, //3 {0xe0,0x20,0xf8,0x00}, //4 {0xe8,0xa8,0xb8,0x00}, //5 {0xf8,0xa8,0xb8,0x00}, //6 {0x80,0x80,0xf8,0x00}, //7 {0xf8,0xa8,0xf8,0x00}, //8 {0xe8,0xa8,0xf8,0x00}, //9 }; unsigned int Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0; //音符定時(shí)器初值暫存 unsigned int Sound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1; //音長(zhǎng)定時(shí)器初值暫存 void InitialSound(void); void Hc595SendByte(unsigned char 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; //計(jì)算TL1應(yīng)裝入的初值 Sound_Temp_TL1 = (65535-30000)%256; //計(jì)算TH1應(yīng)裝入的初值 ET0= 1; ET1= 0; TR0= 0; TR1= 0; EA= 1; } void ShowScore(unsigned int sum) //顯示得分 { unsigned int tab,n; while(1) { for(tab=0;tab<8;tab++) { Hc595SendByte(0x00); //消隱 COMMONPORTS = P0TAB[tab]; //輸出字碼 if(tab<4) { n=sum/10; Hc595SendByte(DIG_CODE[n][tab]); } else { n=sum%10; Hc595SendByte(DIG_CODE[n][tab-4]); } Delay(1); } } } void Delay(unsigned int n) //延時(shí)50us { unsigned char a,b; for(;n>0;n--) { for(b=1;b>0;b--) for(a=22;a>0;a--); } } void BeepTimer0(void) interrupt 1 //音符發(fā)生中斷 { BeepIO = !BeepIO; TH0 = Sound_Temp_TH0; TL0 = Sound_Temp_TL0; } void Hc595SendByte(unsigned char dat) //向74H595發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) { unsigned char a; SRCLK=0; RCLK1=0; for(a=0;a<8;a++) { SER=dat>>7; dat<<=1; SRCLK=1; _nop_(); _nop_(); SRCLK=0; } RCLK1=1; _nop_(); _nop_(); RCLK1=0; } void Play(unsigned char *Sound) //演奏子程序 { unsigned int HC595TAB[8] = {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, CurrentFre_sound,Fre_Temp,Temp_T,SoundLength,score,count; unsigned int temp[4]; SoundLength = 0; LDiv16=5; //16分音符的長(zhǎng)度 while(Sound[SoundLength] != 0x00) //計(jì)算歌曲總長(zhǎng)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) //一個(gè)音符一個(gè)音符的來(lái) { CurrentFre = Sound[Point_led]; LDiv1 = Sound[Point_led+1]; LDiv1_sound = Sound[Point_sound+1]; //發(fā)音長(zhǎng)度 LDiv2 = Sound[Point_led+2]; if(Sound[Point_led]!=0) LDiv=LDiv1+LDiv2; //兩個(gè)LED燈之間的間隔長(zhǎng)度 else LDiv=5; if (Point_led!=0) { if (Fre_Temp>CurrentFre) //頻率比上個(gè)音符大，LED顯示的點(diǎn)右移兩行，比上個(gè)音符小則左移兩行，移到最左或最右循環(huán) { if(k==0) k=6; else k=k-2; } else if (Fre_Temp0;i--) //間隔規(guī)定長(zhǎng)度顯示下一個(gè)led燈 { LDiv16_temp++; count++; if(j!=1) //判斷得分 { if(temp[j/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;P2=253;} else if(count==5){score=1;P2=254;} else{score=0;P2=255;} sum=sum+score; j=1; } } if(LDiv16_temp==LDiv16) //每隔1個(gè)16分音符的時(shí)間 { for(tab=0;tab<8;tab++) { HC595TAB[tab]>>=1; //led燈下降1格 if(HC595TAB[tab]&1 == 1) //判斷l(xiāng)ed燈是否下降到底部 { CurrentFre_sound = Sound[Point_sound]; LDiv1_sound = Sound[Point_sound+1]; LDiv2_sound = Sound[Point_sound+2]; LDiv1_temp=0; Temp_T = 65536-(5000/CurrentFre_sound)*10; //計(jì)算計(jì)數(shù)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; temp[0]=temp[1]=temp[2]=temp[3]=0; count=0; P2=255; j=tab; Point_sound+=3; //發(fā)下一個(gè)音 if(Sound[Point_sound]==0) i=LDiv1_sound+LDiv2_sound; } } LDiv16_temp=0; } while(TF1==0) { for(tab=0;tab<8;tab++) { Hc595SendByte(0x00); //消隱 COMMONPORTS = P0TAB[tab]; //輸出字碼 Hc595SendByte(HC595TAB[tab]); Delay(1); if(k1==0) temp[0]=1; //判斷按鍵是否按下 else if(k2==0) temp[1]=1; else if(k3==0) temp[2]=1; else if(k4==0) temp[3]=1; } } TH1 = Sound_Temp_TH1; TL1 = Sound_Temp_TL1; TF1=0; LDiv1_temp++; if (LDiv1_temp==LDiv1_sound) TR0=0; } if(Sound[Point_led]!=0) Point_led+=3; //顯示下個(gè)led燈 } P2=255; //最后一個(gè)音結(jié)束熄滅led燈 } main() { InitialSound(); Play(music_tab); ShowScore(sum/9); } 五、實(shí)物照片及調(diào)試結(jié)果 游戲時(shí)照片： 結(jié)束顯示分?jǐn)?shù)照片： 六、心得體會(huì) 這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，也是我們第一次自己完成一個(gè)由自己構(gòu)思并實(shí)現(xiàn)的作品。在選擇方案的時(shí)候，我們首先決定的是自己編寫一款游戲。在聽完老師講解蜂鳴器播放音樂(lè)和LED點(diǎn)陣的原理后，我想到了以前玩過(guò)的一款名為節(jié)奏大師的音樂(lè)游戲，我發(fā)現(xiàn)利用LED點(diǎn)陣和蜂鳴器結(jié)合，完全可以在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)它的主要框架。再配合按鍵的功能，就能用單片機(jī)來(lái)玩這一簡(jiǎn)易的音樂(lè)游戲了。于是，我們便初步?jīng)Q定了這個(gè)題目。 然而，在制作的過(guò)程中，我們遇到了許多事先沒(méi)有料想到的困難。比如LED顯示點(diǎn)的出現(xiàn)和對(duì)應(yīng)的音符的不同步，按鍵的不同得分判定難以實(shí)現(xiàn)，用于顯示分?jǐn)?shù)的數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣共用了一個(gè)端口等等。這些困難都給我們編寫程序造成了很大的困擾，甚至令我們一度想要放棄。但在我們的努力下，最終還是一個(gè)個(gè)解決了這些困難，實(shí)現(xiàn)了我們?cè)镜臉?gòu)想。這也讓我體會(huì)到實(shí)踐才是檢驗(yàn)問(wèn)題最好的辦法。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我也對(duì)單片機(jī)的軟件、硬件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。完成這一課程設(shè)計(jì)，需要能熟練地運(yùn)用51單片機(jī)的C語(yǔ)言編程，以及單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器、中斷等功能，也需要對(duì)LED、按鍵、蜂鳴器、數(shù)碼管等的原理進(jìn)行一定的了解。更重要的是，能夠?qū)⑦@兩者結(jié)合，才能讓各個(gè)模塊都能受我們控制，達(dá)到我們想要的效果。 這一次的實(shí)驗(yàn)作品的完成，讓我們充分體會(huì)到了學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。在課程開始之初，我們對(duì)于單片機(jī)一無(wú)所知，老師給與我們的開發(fā)箱也只不過(guò)是一個(gè)上課依葫蘆畫瓢，展現(xiàn)一下黑板上程序的工具。然而隨著課程的深入，我們可以不斷的運(yùn)用課本上新學(xué)到的知識(shí)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)之中運(yùn)用過(guò)的程序和結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能以及想法。直到最后，我們?cè)陂_發(fā)箱上，依靠著這門課程給予我們的知識(shí)和技巧，完成了一個(gè)簡(jiǎn)易的音樂(lè)游戲。雖然游戲非常的簡(jiǎn)單，但是能夠設(shè)計(jì)出這樣一個(gè)游戲是我們?cè)陂_始完全沒(méi)有預(yù)想到的。 通過(guò)這門課程，我們第一次實(shí)際感受到了知識(shí)是如何運(yùn)用于實(shí)際的。在別的課程之中考核基本都是通過(guò)書面的考試，而這一次是讓我們自己在開發(fā)箱上創(chuàng)造自己的作品，讓我們受益匪淺。我們不僅僅需要用這一門課程上的知識(shí)，許多之前學(xué)過(guò)的知識(shí)也再一次被我們從課本中找了回來(lái)，運(yùn)用于其中。在這一次的期末作業(yè)考核之中，我們真正認(rèn)識(shí)到了之前學(xué)過(guò)的許多知識(shí)的作用，例如微機(jī)原理、C語(yǔ)言等等，這些東西不再是課本上的知識(shí)，而變成了我們的一種能力，這是我們?cè)陂_發(fā)箱創(chuàng)造作品的過(guò)程之中最大的收獲。 另外，通過(guò)這次的作品，讓我感受到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的真諦。團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)配合來(lái)?yè)P(yáng)長(zhǎng)避短，兩個(gè)人的知識(shí)和想法融合在一起，來(lái)更好地完成這次考核。我們的作品也從最初的一直空白，變成了一個(gè)簡(jiǎn)易但是很完整的音樂(lè)游戲。我們都從這次的創(chuàng)作中受益匪淺。