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51單片機(jī)音樂游戲設(shè)計(jì)與制作 附程序源碼

[復(fù)制鏈接]
ID:432777 發(fā)表于 2018-11-25 11:52 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容
利用89c52單片機(jī)設(shè)計(jì)一款音樂游戲。
游戲說明：游戲基于單片機(jī)開發(fā)箱實(shí)現(xiàn)。游戲開始時(shí)，會(huì)播放一首音樂，同時(shí)每隔一個(gè)音符，LED點(diǎn)陣中會(huì)從最上方下落一個(gè)小點(diǎn)。玩家需要根據(jù)音樂的節(jié)奏，在小點(diǎn)下降到LED點(diǎn)陣的底部時(shí)，按下對(duì)應(yīng)的按鍵。其中，矩陣鍵盤第一行從左到右的四個(gè)鍵分別對(duì)應(yīng)LED點(diǎn)陣的1、3、5、7列。根據(jù)每個(gè)按鍵按下的時(shí)間，會(huì)有不同的得分，通過LED模塊的D1-D5亮起來代表獲得1-5分。如果沒有LED燈亮則代表得0分。當(dāng)整首歌播放完后，會(huì)在LED點(diǎn)陣上顯示整首歌的得分，得分為0-99分。

二、設(shè)計(jì)思路和方案選擇
在決定制作音樂游戲后，利用開發(fā)箱的哪幾個(gè)模塊來制作也是需要考慮的一個(gè)問題，最終我們決定利用現(xiàn)在的這個(gè)方案。其主要原因是LED點(diǎn)陣和蜂鳴器是游戲中的主體部分，因此無可替代。獨(dú)立鍵盤還是矩陣鍵盤的選擇上，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)獨(dú)立鍵盤由于離LED點(diǎn)陣較遠(yuǎn)，在實(shí)際游戲中經(jīng)常會(huì)有反應(yīng)不過來的情況。而矩陣鍵盤就在點(diǎn)陣的正下方，因此在操作上較為方便，所以選擇了矩陣鍵盤。而游戲得分的顯示，最初是想利用數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)，后來發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣都用到了單片機(jī)的P0口。在LED點(diǎn)陣無法被取代的情況下，只能退而求其次，選擇用LED模塊顯示得分。
程序的具體設(shè)計(jì)思路如下：
  • 實(shí)現(xiàn)音樂的播放效果            
  • 實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣的顯示下落效果
  • 實(shí)現(xiàn)音樂的節(jié)奏和LED點(diǎn)的下落同步
  • 實(shí)現(xiàn)按鍵得分功能
  • 實(shí)現(xiàn)顯示得分效果

三、硬件設(shè)計(jì)
本游戲的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)開發(fā)試驗(yàn)儀，其主要用到的硬件電路有
89C52CPU模塊，LED點(diǎn)陣模塊，74HC595模塊，LED模塊，矩陣鍵盤模塊和蜂鳴器模塊。
四、軟件框圖及設(shè)計(jì)

程序流程圖：



五、實(shí)物照片及調(diào)試結(jié)果
游戲時(shí)照片：
結(jié)束顯示分?jǐn)?shù)照片：

六、心得體會(huì)
這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，也是我們第一次自己完成一個(gè)由自己構(gòu)思并實(shí)現(xiàn)的作品。在選擇方案的時(shí)候，我們首先決定的是自己編寫一款游戲。在聽完老師講解蜂鳴器播放音樂和LED點(diǎn)陣的原理后，我想到了以前玩過的一款名為節(jié)奏大師的音樂游戲，我發(fā)現(xiàn)利用LED點(diǎn)陣和蜂鳴器結(jié)合，完全可以在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)它的主要框架。再配合按鍵的功能，就能用單片機(jī)來玩這一簡(jiǎn)易的音樂游戲了。于是，我們便初步?jīng)Q定了這個(gè)題目。
然而，在制作的過程中，我們遇到了許多事先沒有料想到的困難。比如LED顯示點(diǎn)的出現(xiàn)和對(duì)應(yīng)的音符的不同步，按鍵的不同得分判定難以實(shí)現(xiàn)，用于顯示分?jǐn)?shù)的數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣共用了一個(gè)端口等等。這些困難都給我們編寫程序造成了很大的困擾，甚至令我們一度想要放棄。但在我們的努力下，最終還是一個(gè)個(gè)解決了這些困難，實(shí)現(xiàn)了我們?cè)镜臉?gòu)想。這也讓我體會(huì)到實(shí)踐才是檢驗(yàn)問題最好的辦法。
通過這次課程設(shè)計(jì)，我也對(duì)單片機(jī)的軟件、硬件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。完成這一課程設(shè)計(jì)，需要能熟練地運(yùn)用51單片機(jī)的C語言編程，以及單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器、中斷等功能，也需要對(duì)LED、按鍵、蜂鳴器、數(shù)碼管等的原理進(jìn)行一定的了解。更重要的是，能夠?qū)⑦@兩者結(jié)合，才能讓各個(gè)模塊都能受我們控制，達(dá)到我們想要的效果。


這一次的實(shí)驗(yàn)作品的完成，讓我們充分體會(huì)到了學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在課程開始之初，我們對(duì)于單片機(jī)一無所知，老師給與我們的開發(fā)箱也只不過是一個(gè)上課依葫蘆畫瓢，展現(xiàn)一下黑板上程序的工具。然而隨著課程的深入，我們可以不斷的運(yùn)用課本上新學(xué)到的知識(shí)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)之中運(yùn)用過的程序和結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)更多的功能以及想法。直到最后，我們?cè)陂_發(fā)箱上，依靠著這門課程給予我們的知識(shí)和技巧，完成了一個(gè)簡(jiǎn)易的音樂游戲。雖然游戲非常的簡(jiǎn)單，但是能夠設(shè)計(jì)出這樣一個(gè)游戲是我們?cè)陂_始完全沒有預(yù)想到的。
通過這門課程，我們第一次實(shí)際感受到了知識(shí)是如何運(yùn)用于實(shí)際的。在別的課程之中考核基本都是通過書面的考試，而這一次是讓我們自己在開發(fā)箱上創(chuàng)造自己的作品，讓我們受益匪淺。我們不僅僅需要用這一門課程上的知識(shí)，許多之前學(xué)過的知識(shí)也再一次被我們從課本中找了回來，運(yùn)用于其中。在這一次的期末作業(yè)考核之中，我們真正認(rèn)識(shí)到了之前學(xué)過的許多知識(shí)的作用，例如微機(jī)原理、C語言等等，這些東西不再是課本上的知識(shí)，而變成了我們的一種能力，這是我們?cè)陂_發(fā)箱創(chuàng)造作品的過程之中最大的收獲。
另外，通過這次的作品，讓我感受到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的真諦。團(tuán)隊(duì)成員通過配合來?yè)P(yáng)長(zhǎng)避短，兩個(gè)人的知識(shí)和想法融合在一起，來更好地完成這次考核。我們的作品也從最初的一直空白，變成了一個(gè)簡(jiǎn)易但是很完整的音樂游戲。我們都從這次的創(chuàng)作中受益匪淺。

單片機(jī)源程序如下:
  1. #include <REG52.H>   
  2. #include <INTRINS.H>
  3. #define COMMONPORTS              P0              //定義輸出端口                 
  4. sbit BeepIO=P1^5;                            //定義輸出管腳
  5. sbit SRCLK=P3^6;
  6. sbit RCLK1=P3^5;
  7. sbit SER=P3^4;
  8. sbit k1=P1^3;                                          //定義按鍵
  9. sbit k2=P1^2;
  10. sbit k3=P1^1;
  11. sbit k4=P1^0;
  12. sbit button=P1^7;

  14. unsigned char code music_tab[]={
  15. 33,16,4,33,8,2,34,8,2,39,16,4,26,8,2,29,8,2,33,8,2,33,8,2,33,8,2,34,8,2,
  16. 39,16,4,29,8,2,33,8,2,34,16,4,34,8,2,33,8,2,26,16,4,34,8,2,33,8,2,34,16,4,
  17. 11,8,2,26,8,2,29,16,4,26,8,2,29,8,2,33,16,4,33,8,2,34,8,2,39,16,4,44,8,2,
  18. 49,8,2,104,8,2,104,8,2,33,8,2,34,8,2,39,16,4,29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,8,2,
  19. 34,8,2,104,8,2,104,16,4,29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,8,2,34,8,2,117,8,2,
  20. 117,16,4,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,
  21. 104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,26,8,2,
  22. 26,8,2,33,8,2,29,26,4,33,4,1,34,4,1,34,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,
  23. 117,8,2,132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,
  24. 39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,44,8,2,
  25. 44,8,2,44,8,2,49,8,2,49,8,2,44,8,2,39,8,2,39,16,4,33,8,2,26,5,5,26,8,2,
  26. 29,8,2,33,8,2,34,8,2,33,4,1,34,5,0,34,8,2,33,4,1,34,5,0,34,26,4,33,8,2,
  27. 34,8,2,33,8,2,34,8,2,117,8,2,117,16,4,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,
  28. 132,8,2,117,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,4,1,49,5,0,49,8,2,39,8,2,
  29. 39,8,2,26,8,2,44,26,4,44,8,2,39,8,2,26,8,2,26,8,2,33,8,2,29,26,4,33,4,1,
  30. 34,4,1,34,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,26,4,117,8,2,132,8,2,117,8,2,
  31. 104,8,2,49,8,2,104,26,4,104,8,2,49,8,2,39,8,2,39,8,2,26,8,2,44,26,4,
  32. 44,8,2,39,8,2,39,8,2,104,8,2,49,8,2,104,76,4,34,16,4,34,8,2,44,8,2,
  33. 39,10,0,26,8,2,26,16,4,34,26,4,29,16,4,33,16,4,26,76,4,0,0,0
  34. };              //歌曲格式為{音調(diào)，發(fā)音長(zhǎng)度，不發(fā)音長(zhǎng)度，...，0,0,0}                                                                     
  35. unsigned char code P0TAB[8]  =
  36. {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};              //分別為選中點(diǎn)陣1-8列
  37. unsigned char code DIG_CODE[10][4]=
  38. {
  39. {0xf8,0x88,0xf8,0x00}, //0
  40. {0x00,0x00,0xf8,0x00}, //1
  41. {0xb8,0xa8,0xe8,0x00}, //2
  42. {0xa8,0xa8,0xf8,0x00}, //3
  43. {0xe0,0x20,0xf8,0x00}, //4
  44. {0xe8,0xa8,0xb8,0x00}, //5
  45. {0xf8,0xa8,0xb8,0x00}, //6
  46. {0x80,0x80,0xf8,0x00}, //7
  47. {0xf8,0xa8,0xf8,0x00}, //8
  48. {0xe8,0xa8,0xf8,0x00}, //9
  49. };                                         
  50. unsigned int Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;              //音符定時(shí)器初值暫存
  51. unsigned int Sound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1;              //音長(zhǎng)定時(shí)器初值暫存
  52. void InitialSound(void);
  53. void Hc595SendByte(unsigned char dat);
  54. void Delay(unsigned int n);
  55. void Play(unsigned char *Sound);
  56. void ShowScore(unsigned int sum);
  57. unsigned int sum;

  59. void InitialSound(void)
  60. {
  61.               button = 0;
  62.               BeepIO = 0;
  63.               TMOD  |= 0x11;
  64.               Sound_Temp_TH1 = (65535-30000)/256;              //計(jì)算TL1應(yīng)裝入的初值
  65.               Sound_Temp_TL1 = (65535-30000)%256;              //計(jì)算TH1應(yīng)裝入的初值
  66.               ET0= 1;
  67.               ET1= 0;
  68.               TR0= 0;
  69.               TR1= 0;
  70.               EA= 1;
  71. }

  73. void ShowScore(unsigned int sum)               //顯示得分
  74. {
  75.               unsigned int tab,n;
  76.               while(1)
  77.               {
  78.                             for(tab=0;tab<8;tab++)
  79.                             {
  80.                             Hc595SendByte(0x00);              //消隱                                                      
  81.                             COMMONPORTS              = P0TAB[tab];              //輸出字碼
  82.                             if(tab<4)
  83.                             {
  84.                                           n=sum/10;            
  85.                                           Hc595SendByte(DIG_CODE[n][tab]);
  86.                             }
  87.                             else
  88.                             {
  89.                                           n=sum%10;
  90.                                           Hc595SendByte(DIG_CODE[n][tab-4]);
  91.                             }            
  92.                             Delay(1);                           
  93.                             }
  94. }
  95. }

  97. void Delay(unsigned int n)   //延時(shí)50us
  98. {
  99.               unsigned char a,b;
  100.               for(;n>0;n--)
  101.               {
  102.                                 for(b=1;b>0;b--)
  103.                                    for(a=22;a>0;a--);
  104.               }
  105. }

  107. void BeepTimer0(void) interrupt 1              //音符發(fā)生中斷
  108. {
  109.               BeepIO = !BeepIO;
  110.               TH0    = Sound_Temp_TH0;
  111.               TL0    = Sound_Temp_TL0;
  112. }

  114. void Hc595SendByte(unsigned char dat)     //向74H595發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
  115. {
  116.               unsigned char a;
  117.               SRCLK=0;
  118.               RCLK1=0;
  119.               for(a=0;a<8;a++)
  120.               {
  121.                             SER=dat>>7;
  122.                             dat<<=1;
  123.                             SRCLK=1;
  124.                             _nop_();
  125.                             _nop_();
  126.                             SRCLK=0;            
  127.               }
  128.               RCLK1=1;
  129.               _nop_();
  130.               _nop_();
  131.               RCLK1=0;
  132. }

  134. void Play(unsigned char *Sound)                            //演奏子程序
  135. {
  136.               unsigned int HC595TAB[8]  = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
  137.               unsigned char i;
  138.               unsigned int tab,j,k,Point_led,Point_sound,LDiv,LDiv1,LDiv2,LDiv16,
  139. LDiv16_temp,CurrentFre,LDiv1_sound,LDiv2_sound,LDiv1_temp,
  140. CurrentFre_sound,Fre_Temp,Temp_T,SoundLength,score,count;
  141.               unsigned int temp[4];                                                                                                               
  142.               SoundLength = 0;
  143.               LDiv16=5;                                                        //16分音符的長(zhǎng)度            
  144.               while(Sound[SoundLength] != 0x00)              //計(jì)算歌曲總長(zhǎng)度
  145.               {
  146.                             SoundLength+=3;
  147.               }
  148.               LDiv1_temp=0;
  149.               LDiv16_temp=0;
  150.               Point_led=0;
  151.               Point_sound=0;            
  152.               TR0=0;
  153.               TR1=1;
  154.               score=0;
  155.               sum=0;
  156.               j=1;
  157.               while(Point_sound < SoundLength)              //一個(gè)音符一個(gè)音符的來
  158.               {
  159.               CurrentFre  = Sound[Point_led];            
  160.               LDiv1 = Sound[Point_led+1];                           
  161.               LDiv1_sound = Sound[Point_sound+1]; //發(fā)音長(zhǎng)度                                          
  162.               LDiv2 = Sound[Point_led+2];
  163.               if(Sound[Point_led]!=0)                              
  164.                             LDiv=LDiv1+LDiv2;              //兩個(gè)LED燈之間的間隔長(zhǎng)度
  165.               else
  166.                             LDiv=5;
  167.               if (Point_led!=0)
  168.               {
  169. if (Fre_Temp>CurrentFre)              //頻率比上個(gè)音符大，LED顯示的點(diǎn)右移兩行，比上個(gè)音符小則左移兩行，移到最左或最右循環(huán)
  170.               {
  171.                             if(k==0)              k=6;
  172.                             else              k=k-2;
  173.               }
  174.               else if (Fre_Temp<CurrentFre)
  175.               {
  176.                             if(k==6)              k=0;
  177.                             else              k=k+2;
  178.                             }
  179.               }
  180.               Fre_Temp= CurrentFre;
  181.               if(Sound[Point_led]!=0)
  182.               HC595TAB[k]|=0x80;                            //顯示led燈在最上方
  183.               for(i=LDiv;i>0;i--)               //間隔規(guī)定長(zhǎng)度顯示下一個(gè)led燈
  184.               {
  185.                             LDiv16_temp++;
  186.                             count++;                                                      
  187.                             if(j!=1)                                                        //判斷得分
  188.                             {                                         
  189.                             if(temp[j/2]!=0)
  190.                             {
  191.                             if(count==1){              score=5;P2=239;}
  192.                             else if(count==2){score=4;P2=247;}
  193.                             else if(count==3){score=3;P2=251;}
  194.                             else if(count==4){score=2;P2=253;}
  195.                             else if(count==5){score=1;P2=254;}
  196.                             else{score=0;P2=255;}
  197.                             sum=sum+score;
  198.                             j=1;
  199.                             }
  200.               }                           
  201.               if(LDiv16_temp==LDiv16) //每隔1個(gè)16分音符的時(shí)間
  202.               {            
  203.               for(tab=0;tab<8;tab++)                           
  204.               {
  205.                             HC595TAB[tab]>>=1;              //led燈下降1格            
  206.                             if(HC595TAB[tab]&1 == 1)              //判斷l(xiāng)ed燈是否下降到底部            
  207.                             {                                                                                                
  208.                             CurrentFre_sound  = Sound[Point_sound];            
  209.                             LDiv1_sound = Sound[Point_sound+1];
  210.                             LDiv2_sound = Sound[Point_sound+2];
  211.                             LDiv1_temp=0;                                                                                                                                          
  212. Temp_T = 65536-(5000/CurrentFre_sound)*10; //計(jì)算計(jì)數(shù)器初值
  213.                             Sound_Temp_TH0 = Temp_T/256;
  214.                                           Sound_Temp_TL0 = Temp_T%256;
  215.                                           TH0 = Sound_Temp_TH0;
  216.                                           TL0 = Sound_Temp_TL0 + 12;
  217.                                           TR0=1;
  218.                                           temp[0]=temp[1]=temp[2]=temp[3]=0;
  219.                                           count=0;
  220.                                           P2=255;
  221.                                           j=tab;
  222.                                           Point_sound+=3;              //發(fā)下一個(gè)音
  223.                                           if(Sound[Point_sound]==0)
  224.                                           i=LDiv1_sound+LDiv2_sound;            
  225.                                           }                                                                                      
  226.                             }
  227.                             LDiv16_temp=0;
  228.               }                           
  229.               while(TF1==0)                                                                                                                             
  230.               {                                                      
  231. ……………………

  233. …………限于本文篇幅 余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件…………
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ID:543985 發(fā)表于 2019-5-21 17:07 來自觸屏版 | 顯示全部樓層
小白，有的部分看不懂，希望博主能回下，可以有償解釋
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ID:1148086 發(fā)表于 2025-4-16 15:27 | 顯示全部樓層
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