段奕竹

摘 要：該文主要介紹了一個運用單片機技術(shù)實現(xiàn)電子寵物的制作，這一系統(tǒng)是對于市場上已有的PC機上運行的電子寵物系統(tǒng)在單片機為開發(fā)平臺上的實現(xiàn)。在這個游戲中，用戶可已根據(jù)電子寵物當前的各種生命狀態(tài)來決定給寵物何種操作，而這些操作可以改變寵物的當前的各種生命狀態(tài)，使得寵物不會隨著時間的流逝而餓死或者死于其他原因。LED顯示寵物當前的狀態(tài)，獨立鍵盤對寵物進行各種操作，蜂鳴器輔助游戲的進行。從本系統(tǒng)的構(gòu)架，設(shè)計，實施，調(diào)試，最終得到一個智能化的界面和人性化的接口，真正地體現(xiàn)了把單片機這樣一門實用性課程放到實際中去的意義，也讓我們組內(nèi)成員在過程中學習到了團隊合作和明確分工，還有將比較龐大的目標拆分成小型的模塊各個擊破的道理。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。

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

中圖分類號：TN914 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0016-01

此系統(tǒng)旨在設(shè)計一個基于單片機的“電子寵物”情感游戲系統(tǒng)，其主要功能是：用戶使用鍵盤選擇性地對電子寵物進行五種活動操作，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；若不對寵物進行操作，其生命狀態(tài)值將隨著時間而減少；若狀態(tài)值減少到一定程度，將對用戶進行提醒；在寵物接收到用戶的某種操作時，則出現(xiàn)相應(yīng)的圖像和并發(fā)出鼓勵信號；當寵物的生命值耗盡時，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)計和擴展空間。

1 設(shè)計要求

1.1 基本要求

（1）電子寵物能按設(shè)定時間吃飯、睡覺、洗澡等（吃飯最少兩次，一次最少吃5個食物）。（2）當某一設(shè)定沒有滿足時，電子寵物發(fā)出提示報警或哭泣。（3）該電子寵物要有聲、光或動作（死活之分）。（4）當某一設(shè)定長期沒有滿足或到壽命時，電子寵物會死去。（5）當所有要求（設(shè)定）滿足時，電子寵物會高興。

1.2 發(fā)揮部分

（1）電子寵物會有生病，生病時要看醫(yī)生。（2）電子寵物知恩圖報。（3）所有功能全部由動作實現(xiàn)。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理的C語言設(shè)計和多個硬件模塊的配合應(yīng)用是完成該系統(tǒng)預(yù)期目標的兩個重要部分。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，為了實現(xiàn)電子寵物的基本游戲功能，我們設(shè)計了軟件程序框圖。硬件模塊設(shè)計方面根據(jù)設(shè)計內(nèi)容的要求，我們使用了六個硬件模塊，分別是：二極管，數(shù)碼管，LED點陣，時鐘，蜂鳴器，獨立式按鍵。

3 主要硬件設(shè)計

3.1 LED點陣

LED顯示區(qū)由一塊8*8LED點陣構(gòu)成，整個顯示模塊大小是8列*8行。要通過LED的靜態(tài)顯示一張圖案，必須采用循環(huán)控制。第一個8位寄存器存儲一個字節(jié)，通過該字節(jié)的8位二進制碼信息控制當前操作的LED小燈所處的行數(shù)，例如#80H表示當前將對第八行LED進行操作。LED點陣是通過單片機的PO口和P2口以及74HC138芯片相連。

3.2 鍵盤

使用獨立式鍵盤，輸入到單片機的P2口。每個鍵的功能如表1所示。

3.3 時鐘

本程序采用的時鐘是T0和T1，其中T0時鐘采用中斷，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。其中時鐘0采用第2種工作方式，而時鐘1采用第1種工作方式，所以在一開始初始化的時候就有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，通過一根一位口線（P3.3）連接。輔助以計時器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，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，因此只要令計數(shù)器計1912/2=956次，后將I/O反相，就可以得到523Hz的音符，中音“DO”。

定時/計數(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，沒有寫出的說明需要改變分頻。第一列列出了4個八度區(qū)。

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

在本實驗中，有三種情況下會發(fā)出聲音：（1）饑餓的情況下會發(fā)出報警的聲音；（2）生病的時候會發(fā)出報警的聲音；（3）高興的時候會唱歌，歌曲為祝你平安的純音樂。

4 結(jié)語

這個電子寵物的競賽設(shè)計通過點陣顯示設(shè)計出一個比較智能化和人性化的電子寵物游戲，于是構(gòu)架出這個游戲的大框架和模塊，但是從開始著手做系統(tǒng)設(shè)計到在電路設(shè)計中遇到了很多問題。windows的畫圖軟件設(shè)計好圖像，將畫布設(shè)定為128*64像素大小，只用黑色筆在畫布上作畫。每一張圖都是我們親筆在畫圖軟件上設(shè)計的，讓我們在緊張的編程時間之余體驗一下藝術(shù)帶來的快樂。對應(yīng)的I/O口線始終等電位。這個問題本身并不復雜，但通過這個小問題我們更體會到運用課本知識的過程中一定要結(jié)合實際情況。雖然在整個程序的編寫過程中，雖然內(nèi)容不斷地豐富，問題也不斷地出現(xiàn)，但我們的思路還是非常清晰的，這一方面得益于最初開題時我們對整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各個模塊的功能和實現(xiàn)方案的細致研究，這也讓我們認識到項目前期規(guī)劃的重要性。

通過這一次的單片機自主訓練，關(guān)于這門課程的學習我們最深的體會是：硬件功能模塊在使用時最好不要照搬例程，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， 這一點對于之后程序調(diào)試和故障排除都將大有裨益。同時，對于工科生來說掌握一定的硬件知識也是非常必要的。除了具體的課程學習體會，我們通過這八周來的訓練，自身自主學習的精神 得到了很大的激發(fā)，自主學習能力也得到了很大的提高，也一次次地感受到了學習帶來我們的快樂和成就感。