射击游戏机设计 (毕业设计53页、20784字)
摘要：随着终端设备开发能力的加强，作为娱乐终端的游戏机也得到了很大程度的发展。这也加速了游戏机在全球风行程度，所以对于游戏机的研究和设计具有很重要的意义。本文针对射击游戏机的设计，首先介绍了选题的要求，之后详细叙述了软件和硬件的设计过程。硬件部分是由中央处理器（AT89S51单片机），控制部分（独立式按键系统），显示部分（TG12864液晶显示模块）组成的；软件部分的主要内容是通过对游戏程序进行编写和调试以实现射击游戏的功能。通过硬件和软件调试，并针对问题分析修改后，游戏机系统可以稳定运行。游戏机系统中各个部分之间通过数据的传送最终完成了射击游戏运行、显示和进行按键操作的功能。最后论文对设计进行了总结，对设计中可以进一步改善的地方提出了建议。
关键字：单片机；按键；液晶显示模块；射击游戏机
The Design of The Shooting Video Game Consoles
Abstract:With the ability of the terminal equipment development to be enhanced, the game has a high degree of development as amusement rides terminal. It has also speed up the game in the global popularity, so it is very important to study and design the game. This dissertation contraposing the design of shooting game, first introduced the request of the topics, and then described in detailed the design process of the hardware and software. The hardware part is made up of CPU (AT89S51 SCM), the controlling part (Independent-button system),displaying part (TG12864 LCD module). The major content of the software is to realize the function of the shooting game by programing and debugging the game program. After the testing of the hardware and software and analysising and amendmenting the problem, the game system can run stably. The game system completes the function of running the shooting game,displaying and operate of key-press. Finally,the dissertation summarizes the design, and puts forward some advices of further improvement to the design.
Key words: SCM， button， LCD module， Shooting Video Game Consoles
目 录
第1章 绪 论 1
1.1课题背景、目的及意义 1
1.1.1 课题的背景 1
1.1.2 课题的目的及意义 1
1.2设计题目进行分析 2
1.2.1游戏机的设计 3
1.2.2射击游戏的设计 4
1.3论文的主要内容 4
第2章 射击游戏机的设计 6
2.1 初步方案介绍 6
2.2 硬件器件的选定 6
2.2.1显示部分器件的选定 6
2.2.2控制部分的器件选定 8
2.2.3核心处理部分器件的选定 9
2.3最终方案的确定 9
第3章 硬件的设计 10
3.1硬件的介绍 10
3.1.1 TG12864A液晶显示模块 10
3.1.2 AT89S51单片机 12
3.1.3 独立式按键系统 15
3.2硬件的设计 16
3.2.1独立式按键系统电路 18
3.2.2单片机接口电路 18
3.3系统的硬件实物图介绍 20
第4章 软件设计 21
4.1射击游戏机的软件模块设计 21
4.2编码实现的内容 26
4.3 软件开发环境 27
4.3.1 Keil 8051简介 27
4.3.2 uVision2 IDE环境介绍 28
第5章 调试 29
5.1对游戏机系统的调试 29
5.2硬件调试的方法 29
5.2.1单片机系统的调试 29
5.2.2液晶显示模块的调试 30
5.2.3键盘调试 30
5.3调试过程 30
5.3.2对单个器件进行调试 30
5.3.3硬件系统调试过程 33
5.3.4软件系统调试过程 34
5.3.5系统联调 35
5.4调试的结论 36
结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
附录 1 40
附录 2 43
附录 3 48
第1章 绪 论
1.1课题背景、目的及意义
1.1.1 课题的背景
如今，游戏机风行的程度，是第一台电子游戏机的研制者诺兰•布什纳尔先生始料不及的。在全世界最大的城市，直至最小的村庄，从纽约最辉煌的游乐场，到高加索最小的乡镇儿童娱乐点，在千家万户，正在进行着千千万万这样的“战斗”，伴随着无数成功与失败，兴奋与懊丧。游戏机带来了一个全球性的疯狂症，其他任何娱乐与之相比都望尘莫及。然而，究竟是什么原因使游戏机如此风行呢? 在回顾了游戏机发展简史之后，我们不难悟出，技术进步在游戏机发展过程中起到了极大的促进作用。
但是，技术进步绝不是游戏机风行的唯一因素。这可以在任天堂公司的发展史上找到佐证。1982年，任天堂公司总部设计室主任宫本秀设计出了脍炙人口的节目《超级马利》，截止1992年底该游戏卡已创下4.45亿美元的销售额记录，但该游戏的容量仅为40K，其技术成分比世嘉游戏要低很多，但至今没有一部世嘉游戏销售额比得过这部游戏。宫本秀先生在回答这部游戏为何获得巨大成功时说，他设计的马利形象一位固执的意大利水管安装工与许多人有着共同的性格，所以人们都喜欢马利。任天堂公司的领导人山内溥更是直言不讳：“由于拥有新技术，他们(世嘉公司)可以领先于我们进入市场，但可以直率地说，我们的游戏内容要好一些”。天堂公司正是凭借在选择好题材、好设计方面的雄厚实力与世嘉公司抗衡。可以说好的游戏内容与先进的技术是相辅相承的，它们共同造就了游戏机的风行。
当然，游戏机的风行还有其他社会因素。
游戏机风行还远远没有达到高峰，甚至未达到某个山脉的高度。每年全世界电子游戏公司都有新节目问世，而技术的发展使更精彩的节目出现成为可能。也许用不了多久，游戏机行业将会超过所有娱乐行业，成为人们首屈一指的精神享受。
1.1.2 课题的目的及意义
因为在当今社会中游戏机的普遍性已经达到了很高的程度。在这个庞大的游戏玩家群中职业的游戏玩家在游戏机使用中只是一个很小的比例。游戏玩家存在在任何行业，如学生，工人，公司职员等。所以游戏产业有着很广泛发展前景。虽然在现实生活中有很多人沉迷游戏，荒废了自己的工作学习，不过这只是游戏产业造成的反面效果，任何事物有利就必然是有弊的。虽有不少人沉迷于游戏，不过还是有很多人合理利用游戏时间，通过游戏来缓解工作压力和疲劳的。
从设计自身来讲：这个设计是设计一个射击游戏机，对我来说完成设计是最重要的，不会去考虑设计是否会带来经济效益，方案是设计的越简单，越容易实现越好。也许我的设计不会有别人去使用，只是作为一个自己完成四年大学的结业成果，但是在设计过程中我要查阅相当多的资料去制定方案，去了解游戏机的工作原理，去选择合适的硬件材料，去调试，以完成设计。通过设计可以提高我们查阅资料的能力，并且在设计中要用到许多我在大学四年中学的知识，如要设计外围电路就要用到数模电的知识，编写程序就要用到单片机，微机原理的知识。通过毕业设计我又把大学四年学到的知识进行了再次学习和巩固，也对这些知识有了新的了解，对于以后在工作中的使用也有了很大的帮助。虽然我设计的这个游戏机不可能投入生产。但是为了完成这个设计，我查阅了很多资料，去了解游戏机的发展背景，现状，结构构成和工作原理，这对于以后如果从事类似的工作还是有很大的帮助的。并且对设计的三大部分硬件组成部分有了很好的了解。
院校工科专业毕业设计是实现本科培养目标要求的重要阶段。毕业设计是学生在毕业前的综合训练阶段;是学习,深化,拓宽,综合教学的重要过程;是学生学习,研究与实践成果的全面总结;是培养学生综合素质和工程实践能力的重要方法.毕业设计着重培养学生综合分析和解决问题的能力,组织管理和社交能力,独立工作能力,培养学生严谨的科学作风和认真的工作态度,树立事业心和责任感, 毕业设计对于提高毕业生全面素质具有重要意义。本课题是利用AT89S51单片机完成射击游戏机的设计。通过对本课题设计题目的分析，判断使用单片机作为处理核心来设计游戏机。从可行性，价钱等方面考虑选择使用AT89S51单片机，通过设计中对AT89S51单片机的认识和了解，对单片机系统的结构和功能有了进一步的了解。并且对单片机的历史，发展趋势，特点以及应用有了很好的了解。并且课程设计用到了许多以前学到的知识，是对自己以前所学知识很好的复习。
1.2设计题目进行分析
本设计的设计题目为，射击游戏机的设计。从题目上看，设计可以分为2个部分：游戏机的设计和射击游戏的设计。游戏机就是要进行游戏的机器，不过单一的机器不可能完成游戏的功能的，所以要设计游戏，在把设计的游戏放入游戏机，这样就实现了游戏机的功能。
1.2.1游戏机的设计
游戏机：指运用电子技术制造，通过电子荧屏显示声音图像，由游戏者操作摇杆、键盘或者按钮进行娱乐活动的机器
对于我们平时使用的游戏机一般不可能只有一种游戏。对于一般的电视游戏机来说，游戏机由以下几部分构成
1、主机：内部装有电脑板的电视调制器板。
2、Ⅰ、Ⅱ号控制盒：两只控制盒分别供两名游戏者使用，都用电缆线与主机连接。
3、电源变换器：由于任天堂类游戏机主机内无电源装置，必须配用电源变换器将交流电变换成直流电，以提供机器电源。在我国使用的电源变换器是将220伏交流市电变换成10伏直流电。
4、高频电缆：是将电视游戏机主机与电视机天线插孔相连的专用高频电缆，用以传输游戏信号。
5、游戏节目卡：是存储不同游戏节目内容的存储器。
另外，还可以配置天线开关转换盒，使电视机的天线插孔能在外接电视天线与游戏机之间进行开关转换，可以避免从看电视节目转换到玩游戏机或者从玩游戏机转换到看电视节目时频繁的插拔高频电缆插头的操作，从而保护了电视的外接端子。
还有一种常见的就是掌上游戏机，顾名思义，掌上游戏机是一种体积很小，便于携带的游戏机，这类游戏机的体积很小当然不可能象电视游戏机那样接很多线，也不能接2个控制盒，所以这种游戏机的线路都是通过游戏机主板上的I/O接口线连接的。游戏机的控制是靠按键的，按键与显示屏幕处在一个游戏盒上。一般使用电池作为电源，相对于电视游戏机，这种游戏机所可以玩的游戏种类要少的多，游戏机的游戏卡也不便于经常更换。对与本设计的游戏机，设计类似掌上游戏机的游戏机是比较合适，并且本设计只需要一个游戏就够了——射击游戏。
游戏机是一种机器，所以针对游戏机的设计是硬件的设计，即要通过各种芯片的的连接，外围电路的构造形成一个硬件系统，完成个器件组建达到的运行游戏的目的。因为以前玩过电视游戏机和掌上游戏机，虽说没有拆开来研究，不过也可以看出游戏机的大概构成部件。从大的方面说，游戏机可以分为3个部分：显示部分，中央处理器，控制部分。从本设计来看，不论在经济效益方面还是在是否完成方面，设计一个类似电视游戏机的游戏机是不可行的，所以要设计一个类似掌上游戏机的游戏机。掌上游戏机：显示部分（小屏幕的显示器），控制部分（按键控制），中央处理部分（单片机）。
根据掌上游戏机的的组成对自己的设计进行分析，设计中的游戏机与掌上游戏机的构造基本是相同的。不过我设计的游戏机结构要简单的多，只要能完成设计目的就好了。在完成游戏机系统的硬件连接后，要对各个部分进行调试，才能使游戏机达到要求。
1.2.2射击游戏的设计
射击游戏的程序就像我们常玩的游戏机的游戏卡中的游戏，游戏卡中存有很多游戏，当把游戏卡插入游戏机的芯片插槽后，游戏卡中的存储的游戏通过多步转换在电视上显示一个游戏菜单，玩家可以选择要玩的游戏。本设计射击游戏是以程序的形式使用的，本设计设计的射击游戏程序先通过下载器下到单片机中存储起来，当需要使用时，再从存储器中拿出来使用。游戏程序要在软件环境下进行调试，当程序在调试软件中运行没有问题时，才能下载到单片机中使用。
1.3论文的主要内容
本论文的主要内容是介绍射击游戏机机设计的设计步骤，设计方案以及设计各模块的功能简介，软、硬件仿真等。如图1-1，本设计是由控制系统，核心处理部分，显示部分三个主要部分构成。控制端由独立式按键系统构成，主要有3个按键控制着游戏中己方物体的运行状态和发射子弹。当按键按下时，按键的信号就传送到单片机，单片机判断是那个按键按下后，执行相应得按键程序，并把执行结果送到显示部分，显示部分先把信号状态数据存放在寄存器中，当显示部分空闲时，允许寄存器中的数据运行时，寄存器中的数据就转换成图像信号并在显示部分的显示器中显示出来。玩家再根据观察到的显示的情况对按键进行进一步操作，再把按键信号发送到单片机，再通过单片机处理在显示器中显示出来。这样执行下去，直到玩家终止操作，结束运行为止。这样一次游戏的操作就完成了。
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