游戲控制電路的研究

張 潔

（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 信息技術(shù)學院，福建 福州 350007）

1 系統(tǒng)原理框圖

本次設(shè)計的游戲控制［1］系統(tǒng)由硬件電路和軟件編程構(gòu)成。其中電路部分以AT89S52為主控單元，輔以鍵盤、顯示、蜂鳴、電源、晶振等模塊。玩家通過鍵盤電路模塊來實現(xiàn)貪吃蛇游戲的操控，具體為通過上、下、左、右按鍵的輸入控制貪吃蛇的移動路徑。在沒有撞擊墻壁或與蛇身沖擊的前提下，若吞食足夠數(shù)量的食物則在顯示屏上提示本關(guān)游戲順利通關(guān)。同時，該游戲控制系統(tǒng)設(shè)置了復(fù)位、暫停、開啟等按鍵功能來滿足系統(tǒng)功能需求。當玩家順利通過五關(guān)游戲，顯示屏提示全部通關(guān)并初始化重新啟動游戲。整個游戲的系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 游戲控制系統(tǒng)原理框圖

2 游戲控制系統(tǒng)電路模塊

2.1 顯示電路

本設(shè)計通過并口的方式將LCD12864與AT89S52相連，如圖2所示。當游戲開始，顯示電路模塊向玩家發(fā)出提醒，玩家根據(jù)需要輸入對應(yīng)功能的按鍵便可將控制效果展示在顯示模塊上。若貪吃蛇撞墻或蛇頭撞到蛇身，顯示［2］電路模塊提示：“通關(guān)失敗，再接再厲！”。

圖2 顯示模塊接口電路圖

2.2 鍵盤電路

系統(tǒng)采用獨立式按鍵，每個按鍵占用一根I/O口線，每個按鍵電路相對獨立。I/O口通過按鍵接地，I/O口有上拉電阻，沒有輸入按鍵指令時，引腳端置為高電平；反之引腳電平被拉低。I/O口內(nèi)部有上拉電阻時，外部可不接上拉電阻。

為簡化電路控制功能，本次設(shè)計僅設(shè)置6個按鍵。按鍵功能如表1所示。由于AT89S52芯片P0口內(nèi)有上拉電阻，所以無需外加電阻。整個按鍵電路如圖3所示。

圖3 按鍵功能電路圖

表1 按鍵功能表

2.3 復(fù)位電路

設(shè)計采用上電復(fù)位與人工復(fù)位相結(jié)合的混合復(fù)位電路，如圖4所示。由于引腳的內(nèi)部電路已有上拉電阻作為保護，不再設(shè)置保護電阻。同時，上電時電容C4快速放電，避免了主控模塊再次上電導(dǎo)致復(fù)位失敗。若去除電容C4，則電路即為人工復(fù)位電路，按下復(fù)位鍵SW6系統(tǒng)開始復(fù)位。

圖4 復(fù)位電路

2.4 提示音電路

報警電路由電阻R13和R14，三級管T1，有源蜂鳴器BEEP1組成，如圖5所示，貪吃蛇每吞食一個食物，主控模塊輸出高電平，蜂鳴器［3］發(fā)出一個提示音“滴”。

圖5 提示音電路

圖6 晶振電路

2.5 晶振電路

主控模塊振蕩方式有4種，通過CONFIG配置寄存器的F0SC0，F(xiàn)0SC1位進行選擇，并在EPROM編程時寫入。本設(shè)計采用標準的振蕩方式進行振蕩，如圖6所示，將晶振與AT89S52的XTAL1和XTAL2引腳連接，由C1和C2，晶振CY1和與非門組成電容三點式振蕩器。

2.6 電源

使用5V直流電流作為電源［4］，將接入的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為5V直流電壓輸出，從而實現(xiàn)整個游戲控制系統(tǒng)電路的供電。

3 游戲控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 按鍵掃描設(shè)計

按鍵檢測子程序是用查詢的方式來實現(xiàn)的，6個按鍵對應(yīng)6個引腳，先對引腳進行初始化，設(shè)置P0口的電平為低電平，其他的為高電平。掃描流程如圖7所示。

3.2 顯示設(shè)計

本次設(shè)計將顯示界面劃分為游戲區(qū)和提示區(qū)兩塊顯示區(qū)域。游戲區(qū)是25×16（去除上下邊框，實際游戲范圍為25×14），提示區(qū)為7×16。顯示程序用于初始化LCDl2864，實現(xiàn)游戲過程顯示、選框顯示、游戲狀態(tài)顯示等功能，顯示流程如圖8所示。

3.3 游戲過程的控制設(shè)計

該設(shè)計用于實現(xiàn)控制貪吃蛇的走向、速度、位置，并結(jié)合吞并食物、碰壁、吞食蛇身等情況來分析判斷執(zhí)行相應(yīng)的操作。控制過程如圖9所示。

圖7 鍵盤掃描流程

圖8 顯示流程

圖9 游戲過程控制設(shè)計

4 仿真測試

通過PROTEUS構(gòu)建如圖10所示的仿真平臺對設(shè)計的游戲控制系統(tǒng)電路進行測試［5］。測試結(jié)果如圖11所示。

圖10 游戲控制系統(tǒng)仿真平臺

圖11 電路測試

5 總結(jié)

本文結(jié)合游戲玩家的功能需求，對游戲控制電路展開分析和設(shè)計。整個游戲控制系統(tǒng)以AT89S52為主控單元，輔以顯示、提示、復(fù)位等相應(yīng)功能模塊形成了一個較為完整的控制電路。最后，載入程序到主控模塊并調(diào)整相應(yīng)游戲參數(shù)對所設(shè)計的控制電路展開整體測試。實驗表明，所設(shè)計的控制電路具有可行性。