MSP430单片机TFT_LCD显示太空大战小游戏设计论文

太空大战小游戏

—— 基于TFT_LCD显示屏的MSP430单片机实验

    本次课程设计是在MSP430单片机液晶屏字符显示功能的基础上，编程设计游戏。程序的设计基于《F6638实验指导手册》中，“TFT-LCD 实验--字符显示”的程序点亮TFT-LCD屏幕，编写游戏程序，与IO控制结合，实现游戏的可视化和游戏操作。由于Code Composer Studio v5.5.0难以对该程序样例实现编译，采用的开发工具为Code Composer Studio v6.0。

MSP430系列单片机是由美国TI公司生产的新一代16位单片机，因以其集成密度高、运算速度快、外设接口丰富等优势受到越来越多的产品开发人员的青睐，是当前使用最多的单片机之一。在很多具体应用中，甚至只利用一片MSP430单片机，就可以完成一个系统的全部功能。下面给出实验中使用的MSP430F66单片机的封装图和功能框图。

图1-MSP430F6638封装图

图2-MSP430F6638功能框图

本次编写的程序所用的主要模块为LCD模块，在功能框图中显示为 LCD_B。硬件电路设计如下所示。其中 U21 （TPS75105DSKR）是 LCD 屏背光控制芯片，由 LCD_BL_EN 引脚控制使能端。

图3-MSP430F6638LCD硬件设计电路

PIN NO.

FUNCTION DESCRIPTIONS SYMBOL(模块引脚定义以及各个引脚的功能)

    LCD的全称是Liquid Crystal Display，即液晶显示器，因功耗低而备受工程师青睐，大规模应用于电子设备中。而MSP430单片机中的TFT-LCD则是指薄膜晶体管，Thin-Film Transistor。薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点，其应用领域正在逐步扩大，已经从音像制品、笔记本电脑等显示器发展到台式计算机、工程工作站（EWS）用监视器。对液晶显示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化发展。

MSP430F6638所采用的TFT-LCD 液晶屏的工作参数如下：

在我们所制作的游戏中有一部分用到了矩阵键盘的一个按键，矩阵键盘隶属于TM1638电路，TM1638是带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。其对于矩阵键盘的读取如下图所示：

图4-TM1638键盘读取电路

其中A-F分别对应KS1-KS6。一旦有按键按下，TM1638中相关的寄存器的值就会改变（按键按下时相应字节由0变1）。

在TFT-LCD屏上进行飞机大战小游戏。规则如下：

    基于示例程序“SPI_LCD_TFT”中所含头文件，利用其中各函数进行绘图。在绘制各图形时选取其上一点为相对参考点，然后用相对于它的坐标画出整个图形。需要移动图形时通过参量“sp”控制其移动距离，移动参考点，并在新的位置画出图形，同时将原来位置图形用背景色描一遍以擦除。在移动我方战机时，程序为先擦除左右两边原来图形，再显示即时位置图形，这样可以防止擦除行为影响到新图形。

    如绘制敌机的函数为：

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);

}

    参考按键消抖示例程序“msp430f6638_Key_debounce”，在按键时将战机参考点分别向左或向右移动sp个单元。

    如向左移动主要语句为：

    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);

}

    两次利用随机数函数rand()。对于某种颜色的敌机，第一次产生一个0到1000随机数，将其与某数（sp0）比较以决定是否产生该颜色敌机，改变sp0值即可改变敌机出现频率；第二次产生一个14到305的随机数以决定敌机出现的位置参考点y坐标。奖励的产生同样如此。

    敌机和奖励的移动速度可由两个参量改变，即时间间隔sp1及移动距离sp2。

    如敌机向下移动的函数为：

    通过比较敌机与我方战机的相对位置来判断是否击落，击落后将及时位置图形描为背景色，并将各参数重置，由数组enemy[7]来标志某颜色敌机是否存在于画面，若不存在则允许产生。奖励的获得同上，其中加速效果通过改变sp达到，增加攻击范围效果通过addweapon()函数在画面上呈现，同时通过改变在判断击落时所用的参量range来达到改变攻击范围的效果。详见程序附页。

    通过一系列参量数组以及判断是否升级，然后通过增加sp0与sp2的值分别增加敌机出现频率及敌机移动速度完成关卡升级。以下为关卡升级内容的主要函数，其中各个细节因关系到游戏难度，所以都是由我们多次测试所得到的。

    参考关于矩阵键盘的样例程序“MatrixKeyboard_DigitalTube”，利用内置函数判断“1”键是否按下，尔后通过循环语句执行函数kill(i)中部分指令来消灭所有敌机，同时通过drawdazhao()函数在画面上呈现。尔后借用简单的循环语句完成大招冷却时间倒计时。

    详见程序中dazhao()函数。