整理单片机实验报告.docx

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整理单片机实验报告

硬件部分

一、实验概述

1、前言

在当今时代，生活的节奏越来越快，人们的生活压力也越来越大。

在这样的环境下，人们需要来缓解自己的压力，游戏成为一种消遣娱乐、缓解压力的方式受到越来越多人的亲睐。

现在手机当中有不少经典的老游戏，比如俄罗斯方块、泡泡龙、贪吃蛇等等；本方案实现手机里的游戏贪吃蛇的基本功能，并且搭建了程序框架，具有很强的扩展性。

游戏本身具有一定的娱乐性，结合凌阳语音特色在操作游戏时发出声音更增加了趣味性。

游戏贪吃蛇方案主要目的是训练我们的动手能力和综合运用所学知识的能力。

我们通过游戏贪吃蛇的方案设计可以涉及的SPCE061A单片机的使用、SPLC501液晶的使用、键盘的使用以及语音的运用。

本方案以SPCE061A单片机和SPLC501液晶显示模组外加1*8键盘为平台，实现游戏贪吃蛇的基本功能，并加入背景音乐，为我们学习单片机应用提供新的方案。

2、SPCE061A简介

SPCE061A是凌阳科技的一款16位微控制器，内嵌32K的闪存（FLASH）。

SPCE061A为语音产品而集成了ADC、DAC、AGC等，还具有n项内积运算指令，较高的处理速度使u’nSP能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是数字语音识别应用领域的一种最经济选择。

SPCE061A精简开发板—61板配有在线调试功能；结合集成开发环境不需外界任何仿真、调试器即可以完成在线编程、仿真、调试功能。

本方案直接使用SPCE061A精简开发板，利用SPCE061A的语音处理功能，以及其强大的处理能力，再配合SPLC501液晶模组等，很容易就可以实现带音效的贪吃蛇游戏，而且具有按键音效；非常好地体现了SPCE061A优异性能。

作为性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放系统，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。

这为实现语音录入提供方便的硬件条件。

两路10精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放。

另外凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。

在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。

SPCE061A片内还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（unSPIDE）用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载也是通过该接口进行下载。

下图为SPCE061A单片机的内部结构框图：

3、芯片特性简介

16位unSP微处理器，工作电压（CPU）VDD为3.0~3.6V，（I/O）VDDH为3.0~5.5V，CPU时钟：

0.32~49.152MHz，内置2K字SRAM，内置32K字FLASH可编程音频处理，晶体振荡器，系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2uA/3.6V，2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值），2个10位DAC（数/模转换）输出通道，32位通用可编程输入/输出通道，14个中断源可来自定时器A/B、时基、2个外部时钟源输入和键唤醒，具备触键唤醒的功能，使用凌阳音频编码SACM_S480可以播放压缩的语音资源，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号，32768Hz实时时钟，7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器，声音模/数转换器输入通道内置麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能，具备串行设备接口，具备低电压复位功能和低电压检测功能，内置在线仿真电路接口，具有WatchDog功能。

4、关于SPCE061A精简开发板

SPCE061A精简开发板（简称61板），是以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发－仿真－实验板，大小相当于一张扑克牌，是“凌阳科技大学计划”专为我们大学生或电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。

61板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便我们学生随身携带。

使我们在掌握软件的同时，熟悉单片机硬件的设计制作，锻炼我们的动手能力，也为单片机学习者和开发者创造了一个良好的学习条件和开发新产品的机会。

61板上有调试器接口（Probe接口）以及下载线（EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unSPIDE，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。

板上的主要功能模块如下：

SPCE061A单片机最小系统外围电路模块；电源输入模块；音频电路（包含MIC输入、DAC音频功放输出）模块；按键模块；I/O端口接口模块；调试、下载接口模块。

二、功能技术设计

1、利用SPCE061A单片机、SPLC501液晶显示模组实现带音效的手机游戏——贪吃蛇具有下述功能：

完成游戏贪吃蛇的基本功能，即贪吃蛇在吃到食物后蛇身要增长，同时游戏界面上再随机出现食物，在贪吃蛇撞到墙壁或者与自身相撞时，贪吃蛇游戏结束；增加背景音乐，在游戏中可以选择打开或关闭背景音乐；增加中文菜单选项功能和按键语音特效功能。

2、技术设计：

1.贪吃蛇中出现的食物随机出现。

2.游戏具有开始键，上、下、左、右控制键，音乐选择按键。

三、设计简介

1、贪吃蛇游戏原理：

在液晶屏幕上用连在一起的点表示贪吃蛇，同时在液晶屏幕上随机地给出食物。

游戏者通过键盘操作控制贪吃蛇的移动，去吃食物，吃到后食物消失，然后再随机在屏幕上给出食物同时贪吃蛇的身体增长。

游戏以吃到食物为目的，贪吃蛇不断增长身体，直到贪吃蛇撞到墙壁或者自身相撞游戏结束。

实现贪吃蛇的移动原理是根据人眼的视觉效应，在一定的间隔时间将贪吃蛇的蛇头向当前的运动方向移动一格，然后所有的蛇身依次向前移动一格，最后将蛇尾擦除。

这样人眼看起来贪吃蛇就是在不断的向前移动。

而在贪吃蛇吃到食物后，标注贪吃蛇身长属性的节数增加一，在下次贪吃蛇移动的时候多画出一节，贪吃蛇就会变长。

食物的给出，首先需要产生一个随机数，然后通过这个随机数计算得到食物的横纵座标，根据横纵座标将食物显示在液晶屏上。

操作贪吃蛇需要作人机界面接口，在这里使用简单的1*8键盘作为输入，液晶屏作为输出完成数据的交互。

结合凌阳的语音库，增加按键的声音效果，至此实现整体的方案。

2、硬件框图

系统主要包括SPCE061A精简开发板-61板、SPLC501液晶模组、1*8外扩键盘三个部分。

电压采用5V的DC电源，芯片的I/O电压为3.3V。

SPCE061A精简开发板是整个设计的核心，主要负责控制液晶的游戏界面输出，键盘信息的采集输入，而且按键等音效也是SPCE061A进行控制输出的。

SPLC501液晶模组主要起到人机界面的作用，显示游戏的信息作为一个输出界面，1*8键盘作为游戏的输入。

3、硬件功能模块连接情况

4、电气参数

61板IO口电压为3.3V，供电电源电压3.3V-5.5V。

5、实验注意事项

电源不能接反，注意接地，在硬件接线的时候注意关闭电源

。

6、主控板电路模块分析

（1）电源板电路模块分析

电源部分的电路由4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系统供电。

SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺。

SPY0029具有静态电流低、线性调整出色等特点。

下图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，接SPCE061A的51脚，这种接法使得I/O输出高电平为3.3V;VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚；AVSS2接音频输出电路的AVSS2。

（2）微控制器电路

控制器采用凌阳科技公司的SPCE061A，其硬件资源分配见下表。

（3）语音输出电路

SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。

下图是音频输出电路图。

可以直接听喇叭输出的声音。

图中的SPY0030也是凌阳公司的产品。

和LM386相比，SPY0030还具有下述优势的，比如LM386工作电压需在4V以上,SPY0030仅需2.4V即可工作（两颗电池即可工作）；LM386输出功率100mW以下,SPY0030约700mW。

1.准备阶段

四、操作流程

1、开机后显示“凌阳科技”、“PressanyKey”并且具有凌阳的Logo在旋转；

2、在按任意键或者开机持续20秒后自动进入菜单选项；

（7）列出安全对策措施建议的依据、原则、内容。

环境影响的经济损益分析，也称环境影响的经济评价，即估算某一项目、规划或政策所引起的环境影响的经济价值，并将环境影响的经济价值纳入项目、规划或政策的经济费用效益分析中去，以判断这些环境影响对该项目：

规划或政策的可行性会产生多大的影响。

对负面的环境影响估算出的是环境费用，对正面的环境影响估算出的是环境效益。

在此菜单项，有三个按键有效，分别是Key1、Key2、Key3。

Key1为确认键，Key2为向下移动菜单，Key3为向上移动菜单（Key1、Key2、Key3为1*8键盘的从左到右一次定义的）。

选择“贪吃蛇”选项；

3、选择进入游戏按确认键，则进入游戏模式，游戏设置作为扩展方案，返回上一级，则返回上级菜单。

在游戏模式下1*8键盘有五个键有效，依次为退出游戏键、向上方向控制键、向下方向控制键、向左方向控制键和向右方向控制键，按动对应方向控制按键将改变贪吃蛇的行动方向，

4、游戏结束时出现如下界面，按确认键返回一级菜单。

五、常见问题

1.规划环境影响评价的报审1、如果在实验箱上实现这个方案的功能，有的时候液晶屏上没有显示，出现这种情况一般是由于实验箱上SPCE061A芯片的IO口被大量复用造成的，而且主要有USB模块与液晶冲突。

解决的办法就是将USB模块上的跳线拔掉即可。

（2）评价范围。

根据评价机构专业特长和工作能力，确定其相应的评价范围。

2、程序代码中没有调节游戏速度功能，在程序中可以提高刷新速度改变游戏的速度。

（2）规划编制机关在报送审批专项规划草案时，将环境影响报告书一并附送。

3、程序中对液晶的驱动不需要从头写，只要把相关的文件（SPLC501液晶模组资料）添加到工程中，调用相关的API函数就可以使用液晶。

4、液晶具有32级灰度可调。

背光只要把相应的跳线连接即可。

（1）安全预评价。

六、结语

（1）安全预评价。

本次课程设计是带音乐的手机游戏。

应用了所学的单片机知识及课外搜集的资料，对题目所要求的工程进行了设计。

在这次的课程设计中，用到了等元器件。

设计了单片机汇编语言等部分构成的工程。

在规定的时间内，由于技术水平有限，此设计还不够完美。

通过这次的学习，使我对单片机有了进一步的认识，并在运用和软件模拟运用上有了很大的提高。

通过学习不仅使自己的能力提高了，还提高了和同学共同协作完成的团队能力，发现自己的不足，学习同学的长处。

在增强了团队意识和协作能力的时候，也增进了我们的友谊！

有了这次的设计的基础，为以后的学习打下了坚实的基础，对今后的学习充满了信心。

1）地方环境标准是对国家环境标准的补充和完善。

在执行上，地方环境标准优先于国家环境标准。

凌阳公司的SPCE061A的结构特点及其相关的开发平台，为学生开发带语音特色的产品方案带来了很大的方便，本实验仅是SPCE061A的一个基本应用，体现了SPCE061A多种资源对产品开发的极大支持，同时体现了其的语音特色。

本方案的可扩展性比较强，整个程序的程序框架已经搭建好，可以继续编写程序完成其他功能。

例如：

为贪吃蛇游戏添加游戏配置选项，可以对游戏的速度等进行选择；为贪吃蛇游戏添加计分过关等游戏方案；添加其他游戏方案，如俄罗斯方块、五子棋等，将方案系统设计成小型游戏机。

这些都是我在这次课程设计中学到的，这次课程设计的制作是我对本专业有了更深一步的认识，同时对专业基础知识以及专业要求的基本素质有了一些深入了解。

经过这次的学习，让我了解到单一的知识虽然乏味，但只要融会贯通，将所有单一的知识综合后就能产生巨大的实用效果。

将自己学到的课本上的知识应用于实际当中，将理论与实际相结合，使我的综合能力有所提高。

（二）环境影响经济损益分析的步骤