段奕竹

摘 要：該文主要介紹了一個(gè)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子寵物的制作，這一系統(tǒng)是對(duì)于市場(chǎng)上已有的PC機(jī)上運(yùn)行的電子寵物系統(tǒng)在單片機(jī)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)游戲中，用戶可已根據(jù)電子寵物當(dāng)前的各種生命狀態(tài)來(lái)決定給寵物何種操作，而這些操作可以改變寵物的當(dāng)前的各種生命狀態(tài)，使得寵物不會(huì)隨著時(shí)間的流逝而餓死或者死于其他原因。LED顯示寵物當(dāng)前的狀態(tài)，獨(dú)立鍵盤(pán)對(duì)寵物進(jìn)行各種操作，蜂鳴器輔助游戲的進(jìn)行。從本系統(tǒng)的構(gòu)架，設(shè)計(jì)，實(shí)施，調(diào)試，最終得到一個(gè)智能化的界面和人性化的接口，真正地體現(xiàn)了把單片機(jī)這樣一門(mén)實(shí)用性課程放到實(shí)際中去的意義，也讓我們組內(nèi)成員在過(guò)程中學(xué)習(xí)到了團(tuán)隊(duì)合作和明確分工，還有將比較龐大的目標(biāo)拆分成小型的模塊各個(gè)擊破的道理。本產(chǎn)品可以用于智能化玩具中，配合以更加逼真的音效，更加絢麗的色彩，將有希望占領(lǐng)一定份額的市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：智能化電子寵物 生命狀態(tài)檢測(cè)與控制 LED顯示 鍵盤(pán)控制操作

中圖分類號(hào)：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（c）-0016-01

此系統(tǒng)旨在設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的“電子寵物”情感游戲系統(tǒng)，其主要功能是：用戶使用鍵盤(pán)選擇性地對(duì)電子寵物進(jìn)行五種活動(dòng)操作，從而改變和控制其三種狀態(tài)值，以使寵物的生命狀態(tài)值維持在一定的水平上；若不對(duì)寵物進(jìn)行操作，其生命狀態(tài)值將隨著時(shí)間而減少；若狀態(tài)值減少到一定程度，將對(duì)用戶進(jìn)行提醒；在寵物接收到用戶的某種操作時(shí)，則出現(xiàn)相應(yīng)的圖像和并發(fā)出鼓勵(lì)信號(hào)；當(dāng)寵物的生命值耗盡時(shí)，寵物死亡，游戲結(jié)束。以上是該系統(tǒng)所能完成的功能，是基于傳統(tǒng)的電子寵物產(chǎn)品的基本功能設(shè)計(jì)的，構(gòu)成了電子寵物系統(tǒng)的基本框架，但仍有很大的自主設(shè)計(jì)和擴(kuò)展空間。

1 設(shè)計(jì)要求

1.1 基本要求

（1）電子寵物能按設(shè)定時(shí)間吃飯、睡覺(jué)、洗澡等（吃飯最少兩次，一次最少吃5個(gè)食物）。（2）當(dāng)某一設(shè)定沒(méi)有滿足時(shí)，電子寵物發(fā)出提示報(bào)警或哭泣。（3）該電子寵物要有聲、光或動(dòng)作（死活之分）。（4）當(dāng)某一設(shè)定長(zhǎng)期沒(méi)有滿足或到壽命時(shí)，電子寵物會(huì)死去。（5）當(dāng)所有要求（設(shè)定）滿足時(shí)，電子寵物會(huì)高興。

1.2 發(fā)揮部分

（1）電子寵物會(huì)有生病，生病時(shí)要看醫(yī)生。（2）電子寵物知恩圖報(bào)。（3）所有功能全部由動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的C語(yǔ)言設(shè)計(jì)和多個(gè)硬件模塊的配合應(yīng)用是完成該系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)的兩個(gè)重要部分。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，為了實(shí)現(xiàn)電子寵物的基本游戲功能，我們?cè)O(shè)計(jì)了軟件程序框圖。硬件模塊設(shè)計(jì)方面根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，我們使用了六個(gè)硬件模塊，分別是：二極管，數(shù)碼管，LED點(diǎn)陣，時(shí)鐘，蜂鳴器，獨(dú)立式按鍵。

3 主要硬件設(shè)計(jì)

3.1 LED點(diǎn)陣

LED顯示區(qū)由一塊8*8LED點(diǎn)陣構(gòu)成，整個(gè)顯示模塊大小是8列*8行。要通過(guò)LED的靜態(tài)顯示一張圖案，必須采用循環(huán)控制。第一個(gè)8位寄存器存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)，通過(guò)該字節(jié)的8位二進(jìn)制碼信息控制當(dāng)前操作的LED小燈所處的行數(shù)，例如#80H表示當(dāng)前將對(duì)第八行LED進(jìn)行操作。LED點(diǎn)陣是通過(guò)單片機(jī)的PO口和P2口以及74HC138芯片相連。

3.2 鍵盤(pán)

使用獨(dú)立式鍵盤(pán)，輸入到單片機(jī)的P2口。每個(gè)鍵的功能如表1所示。

3.3 時(shí)鐘

本程序采用的時(shí)鐘是T0和T1，其中T0時(shí)鐘采用中斷，在中斷子程序中采用查詢是否有按鍵按下的方法，而T1時(shí)鐘為了配合聲音產(chǎn)生特定頻率的方波，采用查詢方法定時(shí)。其中時(shí)鐘0采用第2種工作方式，而時(shí)鐘1采用第1種工作方式，所以在一開(kāi)始初始化的時(shí)候就有MOV TMOD，#12H。

3.4 蜂鳴器

本程序中所使用的聲音是蜂鳴器發(fā)出的，通過(guò)一根一位口線（P3.3）連接。輔助以計(jì)時(shí)器T1的幫助，產(chǎn)生特定頻率的方波，產(chǎn)生相應(yīng)的音符。要做到這一點(diǎn)，給T1設(shè)定正確的初始值尤為重要。例如頻率為523 Hz，其周期T=1/523=1912μs，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)1912/2=956次，后將I/O反相，就可以得到523Hz的音符，中音“DO”。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器選擇8分頻CTC模式，下表中每格內(nèi)上行為頻率，下行為OCR的值，沒(méi)有寫(xiě)出的說(shuō)明需要改變分頻。第一列列出了4個(gè)八度區(qū)。

曲目選擇功能使用switch語(yǔ)句，通過(guò)改變整型j的值改變曲目序號(hào)，從而選擇不同的play函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。歌曲的暫停使用掃描按鍵程序，每播放一個(gè)音符都會(huì)掃描一下暫停鍵，如果被按下則跳出play函數(shù)的循環(huán)。在曲目選擇時(shí)，根據(jù)不同的j值，使用數(shù)組選擇不同字符元素驅(qū)動(dòng)LCD點(diǎn)陣，顯示所要播放的曲目。

在本實(shí)驗(yàn)中，有三種情況下會(huì)發(fā)出聲音：（1）饑餓的情況下會(huì)發(fā)出報(bào)警的聲音；（2）生病的時(shí)候會(huì)發(fā)出報(bào)警的聲音；（3）高興的時(shí)候會(huì)唱歌，歌曲為祝你平安的純音樂(lè)。

4 結(jié)語(yǔ)

這個(gè)電子寵物的競(jìng)賽設(shè)計(jì)通過(guò)點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì)出一個(gè)比較智能化和人性化的電子寵物游戲，于是構(gòu)架出這個(gè)游戲的大框架和模塊，但是從開(kāi)始著手做系統(tǒng)設(shè)計(jì)到在電路設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題。windows的畫(huà)圖軟件設(shè)計(jì)好圖像，將畫(huà)布設(shè)定為128*64像素大小，只用黑色筆在畫(huà)布上作畫(huà)。每一張圖都是我們親筆在畫(huà)圖軟件上設(shè)計(jì)的，讓我們?cè)诰o張的編程時(shí)間之余體驗(yàn)一下藝術(shù)帶來(lái)的快樂(lè)。對(duì)應(yīng)的I/O口線始終等電位。這個(gè)問(wèn)題本身并不復(fù)雜，但通過(guò)這個(gè)小問(wèn)題我們更體會(huì)到運(yùn)用課本知識(shí)的過(guò)程中一定要結(jié)合實(shí)際情況。雖然在整個(gè)程序的編寫(xiě)過(guò)程中，雖然內(nèi)容不斷地豐富，問(wèn)題也不斷地出現(xiàn)，但我們的思路還是非常清晰的，這一方面得益于最初開(kāi)題時(shí)我們對(duì)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊的功能和實(shí)現(xiàn)方案的細(xì)致研究，這也讓我們認(rèn)識(shí)到項(xiàng)目前期規(guī)劃的重要性。

通過(guò)這一次的單片機(jī)自主訓(xùn)練，關(guān)于這門(mén)課程的學(xué)習(xí)我們最深的體會(huì)是：硬件功能模塊在使用時(shí)最好不要照搬例程，而是應(yīng)該理解硬件工作的原理，明白每一句軟件控制程序?qū)?yīng)的具體硬件操作， 這一點(diǎn)對(duì)于之后程序調(diào)試和故障排除都將大有裨益。同時(shí)，對(duì)于工科生來(lái)說(shuō)掌握一定的硬件知識(shí)也是非常必要的。除了具體的課程學(xué)習(xí)體會(huì)，我們通過(guò)這八周來(lái)的訓(xùn)練，自身自主學(xué)習(xí)的精神 得到了很大的激發(fā)，自主學(xué)習(xí)能力也得到了很大的提高，也一次次地感受到了學(xué)習(xí)帶來(lái)我們的快樂(lè)和成就感。