《电子系统设计课程设计》打地鼠项目设计书

1项目名称，并简要说明应用背景。

项目名称：打地鼠

应用背景：打地鼠游戏是人们生活中常见的一种休闲小游戏。此游戏玩法简单，考验人们的反应速度。开发者可以根据人们兴趣开发出具有多功能的打地鼠游戏，比如升级、道具、过关等，增加游戏的趣味性。

2项目设计需求（包括功能描述和性能设计指标）

功能描述：

1.启动系统，液晶屏第一排随机显示一个1-9的数字，显示地鼠（?）或地雷（*），中间显示剩余时间，右边显示分数；液晶屏第二排显示游戏的英文名称——打地鼠。

2.开始游戏后，在背景音乐伴随下显示“Ready Go!!!”，之后正式进入游戏游戏历时2min,随着时间的增加，数字显示速度加快，游戏中课随时按K10键暂停，再次按则恢复游戏。

3.进入游戏界面后，随机产生地鼠和地雷（地雷产生的概率为10%），但随着时间的增加，地雷出现的概率会增加，数字更新的速度也越快。按键分别对应独立键盘的9个按键，按下某个键即代表击打相应位置。

4.若击中地鼠：正常情况下分数加1，若在较短时间（实际为地鼠产生到消失的前一半时间内）击中，则“快速反应，双倍加分”，即分数加2。若击中地雷，则分数减1，若未按下相应键，则分数加1。

5.游戏结束，背景音乐停止，保留最高分，分数和时间在按复位后刷新。

性能设计指标：能通过复位，玩家可以持续玩游戏。自动保存和人为清除游戏数据。

3设计方案

3.1 系统设计框图及原理阐述

设计框图：

原理阐述：

1)复位电路

复位条件：89C52单片机复位需要一个长达24个时钟周期的高电平才能复位，复位的作用就是使程序的指针指向地址0，每个程序都是从地址0开始执行，所以复位的概念就是让程序从头开始执行。

复位原理：该复位电路具有上电复位的功能，此功能是由C3实现的。当系统上电时C3有一个充电放电的过程，放电过程会产生一个高电平，放电的时间根据公式（RC

t ）计算。R为电阻R1的阻值，C 为极性电容C3的大小。系统正常运行时，按下按键K1时，RST端的电平为VCC*10/11，也是一个高电平，此时芯片也会产生一个高电平复位信号。

2)蜂鸣器

声音的产生是一种音频效果，振动的频率高，则为高音，频率低，则为低音，人耳比较容易辨认的声音频率大概是0～20 kHz。在数字电路中，以脉冲信号驱动蜂鸣器，以产生声音，在同样频率下，人类的耳朵是很难区别正弦信号或脉冲信号所产生的音效。

当P0.0 口输出1 时，内部的MOSFET 不导通，晶体管的BE 之间不会有输入电流，所以蜂鸣器上也不会有输出电流，蜂鸣器就不会激磁。当P0.0口输出为0 时，蜂鸣器就会激磁。

GND

3)按键

独立式按键接口设计：独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，每根I/O口线的按键工作状态不会影响其他I/O口线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。优点：电路配置灵活，软件结构简单。缺点：每个按键需占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口浪费大，电路结构显得复杂。因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。

矩阵式键盘接口设计：矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省I/O口。

矩阵键盘工作原理：行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。

4)存储器

24C02特性：

1.与400KHz I2C总线兼容

2. 1.8到6.0伏工作电压范围

3.低功耗CMOS技术

4.写保护功能当WP为高电平时进入写保护状态

5.页写缓冲器

6.自定时擦写周期

7.1,000,000编程/擦除周期

8.可保存数据100年

9.8脚DIPSOIC或TSSOP封装

10.温度范围商业级工业级和汽车级

串行E2PROM是基于I2C-BUS 的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。

管脚名称功能

A0、A1、A2 器件地址选择

SDA 串行数据/地址

SCL 串行时钟

WP 写保护

Vcc +1.8V~6.0V工作电压

Vss 地

5）液晶

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、

数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

管脚功能

LCD1602引脚图

1602采用标准的16脚接口，其中：

第1脚：VSS为电源地

第2脚：VCC接5V电源正极

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)

时进行写操作。

第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。

第15～16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。

特征：

1．3.3V或5V工作电压，对比度可调

2．内含复位电路

3．提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能

4．有80字节显示数据存储器DDRAM

5．内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM

6．8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM

6）稳压电源电路

1.7805概述

7805是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压为5v。它有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差别,最常用是lm7805,下图为其结构见图：

<7805引脚图>

其中1接整流器输出的+电压，2为公共地(也就是负极)，3就是我们需要的正5V输出电压。

2.基本参数：

输出电压：4.75-5.25V；

静态电流：4.2-8mA；

输出噪音电压：40uV；

纹波抑制比：78dB；

输出电阻：17mΩ；

输出电压温度系数-1.1mV/°C；

3．基本特征：

输出电流可达1.5A

不需外接补偿元件

内含限流保护电流，防止负载短路烧毁元件

内含结温过热保护电路，防止结温过热烧毁器件

内含功耗限制电路，防止烧毁输出驱动器晶体管

4. 7805典型应用电路:

3.2 技术方案分析

在正式进入游戏后，一般情况下，机器每个地鼠出现的时间都已经系统的设置好了。至此，可以用循环的方式让地鼠在间隔一段时间就出现，同时，为满足不同反映能力的使用者，时间也是递增的，随着时间的推移，地鼠出现的速度越来越快，地雷的频率越来越高，增加游戏的挑战性。在虚拟软件上，由于鼠标点击可能会同时点击几个控件，那个时候将不能较好的反映游戏本质，所以，可以用一些提示来说明。以此来使游戏者可以能更方便地进行游戏，感受到实物中的一些乐趣。

3.3 技术关键点或难点

采用AT89C52单片机，电路设计简单，按键使用独立按键，接9个按键，主要的设计关键在于c语言编程，其中游戏的流程的设计和数据的存储是作品的难点和关键，在设计过程中还考虑到游戏的耐玩性，在程序编程上也有比较高的水平。

3.4 技术路线

接通电源后，会自动开启游戏，游戏进入待机状态，按下开始键（1键），游戏开始。迅速按下相应的键，在游戏设定的时间内未按动按键，则游戏结束。当游戏结束或重玩则按下复位键，如果中途停止则按下停止键（1键）。打地鼠游戏机增加了等级灯和停止键，在电路上设计简单，可以减少成本，在编程上尽可能多的做到人性化。

3.5 试验或测试方案说明

系统测试采用独立模块测试和整合模块测试结合的方法，各模块整合并接上电源后，通过遥控打开游戏系统。随后，单片机系统驱动游戏系统进入初始化模式，同时蜂鸣器系统被驱动开始播放背景音乐。游戏开始后，液晶上随机出现数字，驱动二极管，当正确按键，则二极管闪亮一次，否则就不亮。此过程中，系统不断计时，不断刷新分数。接着是单片机系统电路和LCD显示屏电路，连接后插上电源，检测LCD能否工作，若不能的话，主要检查LCD与单片机的接线是否对位。再接着是蜂鸣器电路，连接好后，接通电源看蜂鸣器能否鸣叫，若能，则连接正常；若不能，先检查元件参数是否正确，再

通过万用表检查该模块是否出现短路或断路。最后是红外接收电路，此部分较为简单，一般不会出现问题，若有问题，只要参照上面方法检查即可解决。所以模块都整合在一块电路板上后，开始进行联调。就是启动整个电路系统看工作是否能按照期望进行，若不能正常工作，主要检查代码的正确性，这个在C语言的编译器中进行。

3.6 试验记录及结果分析（留待报告写）

3.7 结论（留待报告写）

附件：系统电气原理图及元器件清单(1)原理图

（2）元器件清单