太空大戰(zhàn)小游戲

—— 基于TFT_LCD顯示屏的MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)

    本次課程設(shè)計(jì)是在MSP430單片機(jī)液晶屏字符顯示功能的基礎(chǔ)上，編程設(shè)計(jì)游戲。程序的設(shè)計(jì)基于《F6638實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》中，“TFT-LCD 實(shí)驗(yàn)--字符顯示”的程序點(diǎn)亮TFT-LCD屏幕，編寫(xiě)游戲程序，與IO控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)游戲的可視化和游戲操作。由于Code Composer Studio v5.5.0難以對(duì)該程序樣例實(shí)現(xiàn)編譯，采用的開(kāi)發(fā)工具為Code Composer Studio v6.0。

MSP430系列單片機(jī)是由美國(guó)TI公司生產(chǎn)的新一代16位單片機(jī)，因以其集成密度高、運(yùn)算速度快、外設(shè)接口豐富等優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的青睞，是當(dāng)前使用最多的單片機(jī)之一。在很多具體應(yīng)用中，甚至只利用一片MSP430單片機(jī)，就可以完成一個(gè)系統(tǒng)的全部功能。下面給出實(shí)驗(yàn)中使用的MSP430F66單片機(jī)的封裝圖和功能框圖。

圖1-MSP430F6638封裝圖

圖2-MSP430F6638功能框圖

本次編寫(xiě)的程序所用的主要模塊為L(zhǎng)CD模塊，在功能框圖中顯示為 LCD_B。硬件電路設(shè)計(jì)如下所示。其中 U21 （TPS75105DSKR）是 LCD 屏背光控制芯片，由 LCD_BL_EN 引腳控制使能端。

圖3-MSP430F6638LCD硬件設(shè)計(jì)電路

PIN NO.

FUNCTION DESCRIPTIONS SYMBOL(模塊引腳定義以及各個(gè)引腳的功能)

    LCD的全稱(chēng)是Liquid Crystal Display，即液晶顯示器，因功耗低而備受工程師青睞，大規(guī)模應(yīng)用于電子設(shè)備中。而MSP430單片機(jī)中的TFT-LCD則是指薄膜晶體管，Thin-Film Transistor。薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）具有重量輕、平板化、低功耗、無(wú)輻射、顯示品質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大，已經(jīng)從音像制品、筆記本電腦等顯示器發(fā)展到臺(tái)式計(jì)算機(jī)、工程工作站（EWS）用監(jiān)視器。對(duì)液晶顯示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化發(fā)展。

MSP430F6638所采用的TFT-LCD 液晶屏的工作參數(shù)如下：

在我們所制作的游戲中有一部分用到了矩陣鍵盤(pán)的一個(gè)按鍵，矩陣鍵盤(pán)隸屬于TM1638電路，TM1638是帶鍵盤(pán)掃描接口的LED（發(fā)光二極管顯示器）驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用電路，內(nèi)部集成有MCU 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 高壓驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)掃描等電路。其對(duì)于矩陣鍵盤(pán)的讀取如下圖所示：

圖4-TM1638鍵盤(pán)讀取電路

其中A-F分別對(duì)應(yīng)KS1-KS6。一旦有按鍵按下，TM1638中相關(guān)的寄存器的值就會(huì)改變（按鍵按下時(shí)相應(yīng)字節(jié)由0變1）。

在TFT-LCD屏上進(jìn)行飛機(jī)大戰(zhàn)小游戲。規(guī)則如下：

    基于示例程序“SPI_LCD_TFT”中所含頭文件，利用其中各函數(shù)進(jìn)行繪圖。在繪制各圖形時(shí)選取其上一點(diǎn)為相對(duì)參考點(diǎn)，然后用相對(duì)于它的坐標(biāo)畫(huà)出整個(gè)圖形。需要移動(dòng)圖形時(shí)通過(guò)參量“sp”控制其移動(dòng)距離，移動(dòng)參考點(diǎn)，并在新的位置畫(huà)出圖形，同時(shí)將原來(lái)位置圖形用背景色描一遍以擦除。在移動(dòng)我方戰(zhàn)機(jī)時(shí)，程序?yàn)橄炔脸�左右兩邊原�?lái)圖形，再顯示即時(shí)位置圖形，這樣可以防止擦除行為影響到新圖形。

    如繪制敵機(jī)的函數(shù)為：

void Drawenemy(x,y,c)

{

              LCD_TFT_FillRectangle(x,y-4,x+2,y-1,c);

              LCD_TFT_FillRectangle(x,y+1,x+2,y+4,c);

              LCD_TFT_FillRectangle(x+2,y-5,x+6,y+5,c);

              LCD_TFT_DrawLine(x+2,y-9,x+2,y+9,c);

              LCD_TFT_DrawLine(x+2,y-9,x+6,y-5,c);

              LCD_TFT_DrawLine(x+2,y+9,x+6,y+5,c);

              LCD_TFT_DrawLine(x+6,y-3,x+9,y,c);

              LCD_TFT_DrawLine(x+6,y+3,x+9,y,c);

}

    參考按鍵消抖示例程序“msp430f6638_Key_debounce”，在按鍵時(shí)將戰(zhàn)機(jī)參考點(diǎn)分別向左或向右移動(dòng)sp個(gè)單元。

    如向左移動(dòng)主要語(yǔ)句為：

    if(Is_sw1_pressed()==1)                  // is key 1 pressed

        {                                                    // yes

                      s=s-sp;

        }

void movebird()

{

              Drawbird(s-sp,BLACK);

              LCD_TFT_DrawLine(205,s-sp,1,s-sp,BLACK);

              Drawbird(s+sp,BLACK);

              LCD_TFT_DrawLine(205,s+sp,1,s+sp,BLACK);

              Drawbird(s,YELLOW);

}

    兩次利用隨機(jī)數(shù)函數(shù)rand()。對(duì)于某種顏色的敵機(jī)，第一次產(chǎn)生一個(gè)0到1000隨機(jī)數(shù)，將其與某數(shù)（sp0）比較以決定是否產(chǎn)生該顏色敵機(jī)，改變sp0值即可改變敵機(jī)出現(xiàn)頻率；第二次產(chǎn)生一個(gè)14到305的隨機(jī)數(shù)以決定敵機(jī)出現(xiàn)的位置參考點(diǎn)y坐標(biāo)。獎(jiǎng)勵(lì)的產(chǎn)生同樣如此。

    敵機(jī)和獎(jiǎng)勵(lì)的移動(dòng)速度可由兩個(gè)參量改變，即時(shí)間間隔sp1及移動(dòng)距離sp2。

    如敵機(jī)向下移動(dòng)的函數(shù)為：

    通過(guò)比較敵機(jī)與我方戰(zhàn)機(jī)的相對(duì)位置來(lái)判斷是否擊落，擊落后將及時(shí)位置圖形描為背景色，并將各參數(shù)重置，由數(shù)組enemy[7]來(lái)標(biāo)志某顏色敵機(jī)是否存在于畫(huà)面，若不存在則允許產(chǎn)生。獎(jiǎng)勵(lì)的獲得同上，其中加速效果通過(guò)改變sp達(dá)到，增加攻擊范圍效果通過(guò)addweapon()函數(shù)在畫(huà)面上呈現(xiàn)，同時(shí)通過(guò)改變?cè)谂袛鄵袈鋾r(shí)所用的參量range來(lái)達(dá)到改變攻擊范圍的效果。詳見(jiàn)程序附頁(yè)。

    通過(guò)一系列參量數(shù)組以及判斷是否升級(jí)，然后通過(guò)增加sp0與sp2的值分別增加敵機(jī)出現(xiàn)頻率及敵機(jī)移動(dòng)速度完成關(guān)卡升級(jí)。以下為關(guān)卡升級(jí)內(nèi)容的主要函數(shù)，其中各個(gè)細(xì)節(jié)因關(guān)系到游戲難度，所以都是由我們多次測(cè)試所得到的。

    參考關(guān)于矩陣鍵盤(pán)的樣例程序“MatrixKeyboard_DigitalTube”，利用內(nèi)置函數(shù)判斷“1”鍵是否按下，爾后通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句執(zhí)行函數(shù)kill(i)中部分指令來(lái)消滅所有敵機(jī)，同時(shí)通過(guò)drawdazhao()函數(shù)在畫(huà)面上呈現(xiàn)。爾后借用簡(jiǎn)單的循環(huán)語(yǔ)句完成大招冷卻時(shí)間倒計(jì)時(shí)。

    詳見(jiàn)程序中dazhao()函數(shù)。