太空大戰小游戲

—— 基于TFT_LCD顯示屏的MSP430單片機實驗

    本次課程設計是在MSP430單片機液晶屏字符顯示功能的基礎上，編程設計游戲。程序的設計基于《F6638實驗指導手冊》中，“TFT-LCD 實驗--字符顯示”的程序點亮TFT-LCD屏幕，編寫游戲程序，與IO控制結合，實現游戲的可視化和游戲操作。由于Code Composer Studio v5.5.0難以對該程序樣例實現編譯，采用的開發工具為Code Composer Studio v6.0。

MSP430系列單片機是由美國TI公司生產的新一代16位單片機，因以其集成密度高、運算速度快、外設接口豐富等優勢受到越來越多的產品開發人員的青睞，是當前使用最多的單片機之一。在很多具體應用中，甚至只利用一片MSP430單片機，就可以完成一個系統的全部功能。下面給出實驗中使用的MSP430F66單片機的封裝圖和功能框圖。

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2017-7-30 03:36 上傳

圖1-MSP430F6638封裝圖

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圖2-MSP430F6638功能框圖

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

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圖3-MSP430F6638LCD硬件設計電路

PIN NO.

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

    LCD的全稱是Liquid Crystal Display，即液晶顯示器，因功耗低而備受工程師青睞，大規模應用于電子設備中。而MSP430單片機中的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、無輻射、顯示品質優良等特點，其應用領域正在逐步擴大，已經從音像制品、筆記本電腦等顯示器發展到臺式計算機、工程工作站（EWS）用監視器。對液晶顯示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化發展。

MSP430F6638所采用的TFT-LCD 液晶屏的工作參數如下：

在我們所制作的游戲中有一部分用到了矩陣鍵盤的一個按鍵，矩陣鍵盤隸屬于TM1638電路，TM1638是帶鍵盤掃描接口的LED（發光二極管顯示器）驅動控制專用電路，內部集成有MCU 數字接口、數據鎖存器、LED 高壓驅動、鍵盤掃描等電路。其對于矩陣鍵盤的讀取如下圖所示：

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圖4-TM1638鍵盤讀取電路

其中A-F分別對應KS1-KS6。一旦有按鍵按下，TM1638中相關的寄存器的值就會改變（按鍵按下時相應字節由0變1）。

在TFT-LCD屏上進行飛機大戰小游戲。規則如下：

    基于示例程序“SPI_LCD_TFT”中所含頭文件，利用其中各函數進行繪圖。在繪制各圖形時選取其上一點為相對參考點，然后用相對于它的坐標畫出整個圖形。需要移動圖形時通過參量“sp”控制其移動距離，移動參考點，并在新的位置畫出圖形，同時將原來位置圖形用背景色描一遍以擦除。在移動我方戰機時，程序為先擦除左右兩邊原來圖形，再顯示即時位置圖形，這樣可以防止擦除行為影響到新圖形。

    如繪制敵機的函數為：

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”，在按鍵時將戰機參考點分別向左或向右移動sp個單元。

    如向左移動主要語句為：

    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);

}

    兩次利用隨機數函數rand()。對于某種顏色的敵機，第一次產生一個0到1000隨機數，將其與某數（sp0）比較以決定是否產生該顏色敵機，改變sp0值即可改變敵機出現頻率；第二次產生一個14到305的隨機數以決定敵機出現的位置參考點y坐標。獎勵的產生同樣如此。

    敵機和獎勵的移動速度可由兩個參量改變，即時間間隔sp1及移動距離sp2。

    如敵機向下移動的函數為：

    通過比較敵機與我方戰機的相對位置來判斷是否擊落，擊落后將及時位置圖形描為背景色，并將各參數重置，由數組enemy[7]來標志某顏色敵機是否存在于畫面，若不存在則允許產生。獎勵的獲得同上，其中加速效果通過改變sp達到，增加攻擊范圍效果通過addweapon()函數在畫面上呈現，同時通過改變在判斷擊落時所用的參量range來達到改變攻擊范圍的效果。詳見程序附頁。

    通過一系列參量數組以及判斷是否升級，然后通過增加sp0與sp2的值分別增加敵機出現頻率及敵機移動速度完成關卡升級。以下為關卡升級內容的主要函數，其中各個細節因關系到游戲難度，所以都是由我們多次測試所得到的。

    參考關于矩陣鍵盤的樣例程序“MatrixKeyboard_DigitalTube”，利用內置函數判斷“1”鍵是否按下，爾后通過循環語句執行函數kill(i)中部分指令來消滅所有敵機，同時通過drawdazhao()函數在畫面上呈現。爾后借用簡單的循環語句完成大招冷卻時間倒計時。

    詳見程序中dazhao()函數。