基于单片机的“乒乓球”游戏机智能控制系统

0 前言

日常娱乐生活中，智能化的娱乐产品非常流行。单片机具有功能强、可靠性高、使用方便、体积小及重量轻等优点。国外已广泛应用于自动化控制的各个领域。近年来，国内的单片机技术与产品开发应用方面的发展也很快，各种电子产品已越来越多地采用单片机控制系统且性价比高。本文从实用的角度以AT89C2051单片机为核心设计了一种智能“乒乓球”游戏机。实践证明，该游戏机运行状况稳定、可靠，满足了智能化要求。

1 系统的基本工作原理

本设计中，通过5只连续排列的发光二极管的依次点亮代表“乒乓球”的运动。再用两个按键模拟左右两个球拍，键按下代表球拍击球。“左拍”按下可使发光二极管从左向右依次点亮，如同“乒乓球”从左向右飞来；“右拍”按下则可使发光二极管从右向左依次点亮，代表“乒乓球”从右向左运动。在游戏过程中，用数码显示管实时显示双方比分。游戏规则如下：

（1）“乒乓球”移动速度是固定的，设定每秒钟移动一位（发光二极管）。

（2）在“乒乓球”移位一次的过程中，进行25次的测试（即每40毫秒一次），查询接球方是否有击球动作。

^①安徽省教育厅基金项目。编号：2003JK093

（3）接球方的击球动作应发生在“乒乓球”到达本方最后一位发光二极管（即点亮）一秒钟时间之内。如接球方在此一秒钟之内按键，则接球成功，接球方得分。“乒乓球”转为相反方向运动。此后，原接球方变为发球方，原发球方变为接球方。游戏继续进行。

（4）如接球方提前或滞后击球，则接球方失误。双方都不得分。这时“乒乓球”熄灭，数码显示管显示双方的比分不变。然后仍由原发球方发球。

2 硬件组成

具体电路由单片机电路、发光二极管显示电路、按键电路和数码显示电路等部分组成。

2.1 单片机电路

AT89C2051、X1、R1、C1等组成单片机电路，R1、C1组成单片机的复位电路，接通电源的瞬间，由于电源电压通过R1对C1的充电过程，单片机AT89C2051复位端1脚获得一个高电平复位脉冲，使得单片机进入初始状态。见图1。

2.2 发光二极管显示和按键电路

利用AT89C2051作发光二极管和按键的接口电路。P_3.0~P_3.4口接5只发光二极管，P_3.7口接左按键，模拟左拍击球动作；P_3.5口接右按键，模拟右拍击球动作。见图1。

2.3 数码显示电路

利用显示译码器MC14459组成6位共阴极LED静态显示电路。当P_1.4=1时，译码器74LS138开通，由P_1.5~P_1.7口经译码器74LS138控制各MC14459芯片依次选通各LED，同时由P_1.0~P_1.3口将欲显示的十六进制数直接输出到各MC14459芯片中,再使控制端为高电平,锁存P_1.0~P_1.3口输出的数据，并进行译码驱动显示。见图1。

图1 系统原理框图

3 软件设计

为了便于调试，本系统的软件主要采用模块化结构设计，具体的程序由主程序、“乒乓球”左移子程序、“乒乓球”右移子程序和比分显示子程序等模块组成。下面给出了主程序、“乒乓球”左移子程序、“乒乓球”右移子程序及显示子程序的流程图。

3.1 主程序

主程序的功能是进行初始化工作，并控制“乒乓球”游戏的开始。模拟左拍的按键接P_3.7口，模拟右拍的按键接P_3.5口。游戏开始时，显示的比分是零比零，此后，如左拍按下则“乒乓球”右移；如右拍按下则“乒乓球”左移。在主程序中，需要用四个通用寄存器分别作为右方得分寄存器、左方得分寄存器、1秒计时常数寄存器及“乒乓球”移位计数器。其流程图见图2。

图2 主程序流程图

3.2 “乒乓球”左移子程序

左移子程序的主要功能是控制“乒乓球”的向左移动，并在逐位移动过程中判断是否有左拍击球动作。只有当“乒乓球”移动到最左的一秒时间内击球才是有效的，左拍得分，并转乒乓球右移子程序，使“乒乓球”向右移动，即相当于左方发球。除此之外，所有的左拍击球都算失误，重新开始“乒乓球”左移子程序，相当于由右方重新发球。其流程图见图3。

图3 “乒乓球”左移子程序流程图

3.3 “乒乓球”右移子程序

“乒乓球”的右移子程序的原理与左移子程序的原理相同，只要把左移子程序流程图中的“右”与“左”互换即可。

3.4 显示子程序

3.4.1 比分显示格式

比分显示用六位数码显示管进行显示。其显示格式见图4。

图4 “乒乓球”游戏比分显示格式

3.4.2 显示原理

　　“乒乓球”游戏的左右拍得分分别存在左方得分寄存器和右方得分寄存器中（在主程序中已设置好两个寄存器）。首先设置初值,使二极管熄灭并使比分显示为“００——００”，然后游戏开始，如左拍或右拍正确击球，相应方的比分加1分，否则比分保持原来比分不变。其流程图见图５。

图５ 显示子程序流程图

4 结束语

本文作者创新点：整个设计以A