单片机的游戏机控制系统的设计毕业论文
目录
一、 绪 论 1
(一) 概述 1
(二) 彩票机的结构设计与原理 1
二、 彩票机各部件设计与原理 2
（一） 出票器 2
（二） 投币器 3
（三） 指示灯控制结构 4
（四） 电源盒 5
（五） 单片机 6
（1）复位电路 8
（2）晶振电路 9
（六） 游戏机主板 10
（1）主板接线表： 11
（2）主板拨码开关功能表： 17
三、 附录 系统程序 18
四、 总结 23
五、 参考文献 24
六、 致谢 24
一、 绪 论
(一) 概述
电子游戏机作为上世纪崛起的新兴娱乐产业，由于其特殊的趣味性而被人们所喜爱，在短短的间里有了长足的发展，展现出巨大的商业潜力。从电子游戏机诞生至今，电子游戏机给人直观感受的游戏画面和音效方面有了长足的进步。
现今的电子游戏机种类繁多，其中最吸引大家的还是属电玩城里的大型电子游戏机了。这些用于商业化的盈利机器都拥有超强的游戏功能，更加复杂的机器结构和游戏程序，带给玩家一个崭新的游戏体验。大多数电子游艺场所都包含4种游戏机，即：娱乐机、彩票机、模拟机、礼品机。
(二) 彩票机的结构设计与原理
彩票类游戏机由电脑板、电源盒、投币器、彩票机、电机、电磁铁驱动电路、指示灯数码管显示电路、各种检测开关、伴音功放、喇叭等组成。下图为该彩票机的接线结构示意图：
图1.1.1 快乐森林接线结构示意图
工作原理如下：开机后电源工作将5V、12V送到主板和各个电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
路上，主板得电后时钟信号发生器开始工作同时单片机在复位电路的控制下进行复位操作，以便清空寄存器和随机存储器，然后加载游戏程序，和静态存储器里面保存的游戏数据。接下来程序开始运行自检各个端口，输入输出是否处于初始状态。如状态有错便会作出相应的报警提示。如正常机器调出演示程序并处于不断检测输入信号状态。如这时有投币信号产生便进入游戏循环。程序不断检测执行的各步骤在规定时间或规定逻辑状态下是否有正确的信号输入，否则介入中断进入报警，等解除报警后程序又回到刚才停止的地方继续执行。
二、 彩票机各部件设计与原理
（一） 出票器
出票器是彩票类机型独有的部件，它们起到将彩票输出并产生计数脉冲给电脑板计数的作用。它由直流电机、涡轮蜗杆、齿轮、摩擦轮彩票导向板、控制电路、光杆等部分组成，用四根电线和电脑板相连，分别是：+12V工作电压、GND地线、IN输入信号、OUT输出信号。其中+12V是保证出票器能正常工作的必须电压值，低于或高于均会影响电机的正常工作，IN输入信号的作用是控制电机的转动和停止，OUT输出信号的作用是彩票计数脉冲的输出。同时，电路板上有几个拨动开关用来配合不同的电脑板选择输入信号极性和输出信号极性。图为出票器驱动板电路图：
图2.1.1 出票器驱动主板电路图
工作原理：当电脑板送给票机出票信号时，在IN端是一个持续的高电平5V，这时驱动电路工作使12V电压接到电机上，在传送机构的作用下将彩票送出出票口，同时光眼会被彩票的缺口间歇的遮挡形成出票脉冲经过电路处理后从OUT端送回电脑板作为彩票计数用。
（二） 投币器
投币器主要由电路板、光眼、检测线圈、电磁铁组成。它的使用和调节都比较简单方便且精度高，工作原理是通过比较标准币与待测币的电感量来识别真假币的，投币检测电路测量的电感与真币一样，吸合电磁铁就放开闸门让代币通过光眼计数，如果不一样就认定是假币就会从退币口落出。侧式电子比较投币器设置有灵敏度调节电位器，我们在调试时将真币夹一个在投币器上，先把灵敏度调紧返旋到头，反复投币试验。如果从退币口落出则顺旋一点略5度，反复试直到代币从光眼通过为止。除了灵敏度调节外还有脉冲极性选择和输出脉冲信号宽度选择两个拨动开关，一个是两拨的另一个是三拨的，具体拨法是根据电脑板对投币信号的要求进行合适的调节。投币器上一般要接三根线，1：电源线12V，红色或黄色线。2：地线0V黑线。3：信号线，绿线。
我们主要针对投币器上运算放大器组成的降压电路进行原理分析。
图2.2.1 降压电路
这个电路的目的就是要得到1.1V的电压，这个电压是有1.8V电压经过Q1降压而来，其中12V是运放的供电，1.2V_REF是1.2V的基准电压当刚给电路通电时，Q1截止状态，S极的电压为0V，那么运放的反相输入端就为0V，而同相输入端为1.1V，由此可见，同相输入端的电压大于反相输入端，那么输出端的电压就为高电平，这个高电平通过电阻R1来到MOS管Q1的G极，则Q1导通，1.8V电压将穿过MOS管给滤波电容C4充电，充电的过程中，A点电压逐渐升高，当电压大于1.1V（也就是大于正向输入端的电压）时，运放的输出端为低电平，这又导致Q1截止，此时C4放电，放电的过程A点电压降低，当低于同相输入端的电压1.1V时，又回到起始阶段，如此反复，A点将有一个1.1V的输出电压。如此，投币器便能正常工作了。
（三） 指示灯控制结构
所谓指示灯控制，就是用一个简单的电路板控制几个或十几个指示灯根据游戏要求点亮与熄灭的过程，指示灯可以用LED灯。电路图如图2.3.1。
点灯原理：开机5个灯都不亮，图中标注的灯负极接任意一个需要点亮灯的负极，灯灭时灯的负极会有10左右的电压，该电压通过3.9k电阻对1000uf的电容充电。当电容上的电压超过6v时Q1会导通，接着Q2导通。12v电压通过Q2，D3为Y2的电容充电并为Q3提供偏压，Q3导通。币针开关的正极线接到该Q3的c极连接的5个LED的正极。Q3导通会对LED所连的几个开关产生一个相当于币针开关导通的信号。Q3导通还通过100欧的电阻对1000uf电容放电。开关信号产生后，机台会点亮对应的几盏灯，灯亮后，灯负极的电压会降到零点几伏，该电压不足以为Q1提供偏压，所以Q1截止、Q2截止、Q3截止，点灯过程结束。
本次嵌入主板的单片机为AT89S52，AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯如图2.5.1所示，AT89S52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持?2?种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU?停止工作，允许?RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工?作。掉电保护方式下，RAM?内容被保存，振荡器被冻结，?单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
一、 绪 论 1
(一) 概述 1
(二) 彩票机的结构设计与原理 1
二、 彩票机各部件设计与原理 2
（一） 出票器 2
（二） 投币器 3
（三） 指示灯控制结构 4
（四） 电源盒 5
（五） 单片机 6
（1）复位电路 8
（2）晶振电路 9
（六） 游戏机主板 10
（1）主板接线表： 11
（2）主板拨码开关功能表： 17
三、 附录 系统程序 18
四、 总结 23
五、 参考文献 24
六、 致谢 24
一、 绪 论
(一) 概述
电子游戏机作为上世纪崛起的新兴娱乐产业，由于其特殊的趣味性而被人们所喜爱，在短短的间里有了长足的发展，展现出巨大的商业潜力。从电子游戏机诞生至今，电子游戏机给人直观感受的游戏画面和音效方面有了长足的进步。
现今的电子游戏机种类繁多，其中最吸引大家的还是属电玩城里的大型电子游戏机了。这些用于商业化的盈利机器都拥有超强的游戏功能，更加复杂的机器结构和游戏程序，带给玩家一个崭新的游戏体验。大多数电子游艺场所都包含4种游戏机，即：娱乐机、彩票机、模拟机、礼品机。
(二) 彩票机的结构设计与原理
彩票类游戏机由电脑板、电源盒、投币器、彩票机、电机、电磁铁驱动电路、指示灯数码管显示电路、各种检测开关、伴音功放、喇叭等组成。下图为该彩票机的接线结构示意图：
图1.1.1 快乐森林接线结构示意图
工作原理如下：开机后电源工作将5V、12V送到主板和各个电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
路上，主板得电后时钟信号发生器开始工作同时单片机在复位电路的控制下进行复位操作，以便清空寄存器和随机存储器，然后加载游戏程序，和静态存储器里面保存的游戏数据。接下来程序开始运行自检各个端口，输入输出是否处于初始状态。如状态有错便会作出相应的报警提示。如正常机器调出演示程序并处于不断检测输入信号状态。如这时有投币信号产生便进入游戏循环。程序不断检测执行的各步骤在规定时间或规定逻辑状态下是否有正确的信号输入，否则介入中断进入报警，等解除报警后程序又回到刚才停止的地方继续执行。
二、 彩票机各部件设计与原理
（一） 出票器
出票器是彩票类机型独有的部件，它们起到将彩票输出并产生计数脉冲给电脑板计数的作用。它由直流电机、涡轮蜗杆、齿轮、摩擦轮彩票导向板、控制电路、光杆等部分组成，用四根电线和电脑板相连，分别是：+12V工作电压、GND地线、IN输入信号、OUT输出信号。其中+12V是保证出票器能正常工作的必须电压值，低于或高于均会影响电机的正常工作，IN输入信号的作用是控制电机的转动和停止，OUT输出信号的作用是彩票计数脉冲的输出。同时，电路板上有几个拨动开关用来配合不同的电脑板选择输入信号极性和输出信号极性。图为出票器驱动板电路图：
图2.1.1 出票器驱动主板电路图
工作原理：当电脑板送给票机出票信号时，在IN端是一个持续的高电平5V，这时驱动电路工作使12V电压接到电机上，在传送机构的作用下将彩票送出出票口，同时光眼会被彩票的缺口间歇的遮挡形成出票脉冲经过电路处理后从OUT端送回电脑板作为彩票计数用。
（二） 投币器
投币器主要由电路板、光眼、检测线圈、电磁铁组成。它的使用和调节都比较简单方便且精度高，工作原理是通过比较标准币与待测币的电感量来识别真假币的，投币检测电路测量的电感与真币一样，吸合电磁铁就放开闸门让代币通过光眼计数，如果不一样就认定是假币就会从退币口落出。侧式电子比较投币器设置有灵敏度调节电位器，我们在调试时将真币夹一个在投币器上，先把灵敏度调紧返旋到头，反复投币试验。如果从退币口落出则顺旋一点略5度，反复试直到代币从光眼通过为止。除了灵敏度调节外还有脉冲极性选择和输出脉冲信号宽度选择两个拨动开关，一个是两拨的另一个是三拨的，具体拨法是根据电脑板对投币信号的要求进行合适的调节。投币器上一般要接三根线，1：电源线12V，红色或黄色线。2：地线0V黑线。3：信号线，绿线。
我们主要针对投币器上运算放大器组成的降压电路进行原理分析。
图2.2.1 降压电路
这个电路的目的就是要得到1.1V的电压，这个电压是有1.8V电压经过Q1降压而来，其中12V是运放的供电，1.2V_REF是1.2V的基准电压当刚给电路通电时，Q1截止状态，S极的电压为0V，那么运放的反相输入端就为0V，而同相输入端为1.1V，由此可见，同相输入端的电压大于反相输入端，那么输出端的电压就为高电平，这个高电平通过电阻R1来到MOS管Q1的G极，则Q1导通，1.8V电压将穿过MOS管给滤波电容C4充电，充电的过程中，A点电压逐渐升高，当电压大于1.1V（也就是大于正向输入端的电压）时，运放的输出端为低电平，这又导致Q1截止，此时C4放电，放电的过程A点电压降低，当低于同相输入端的电压1.1V时，又回到起始阶段，如此反复，A点将有一个1.1V的输出电压。如此，投币器便能正常工作了。
（三） 指示灯控制结构
所谓指示灯控制，就是用一个简单的电路板控制几个或十几个指示灯根据游戏要求点亮与熄灭的过程，指示灯可以用LED灯。电路图如图2.3.1。
点灯原理：开机5个灯都不亮，图中标注的灯负极接任意一个需要点亮灯的负极，灯灭时灯的负极会有10左右的电压，该电压通过3.9k电阻对1000uf的电容充电。当电容上的电压超过6v时Q1会导通，接着Q2导通。12v电压通过Q2，D3为Y2的电容充电并为Q3提供偏压，Q3导通。币针开关的正极线接到该Q3的c极连接的5个LED的正极。Q3导通会对LED所连的几个开关产生一个相当于币针开关导通的信号。Q3导通还通过100欧的电阻对1000uf电容放电。开关信号产生后，机台会点亮对应的几盏灯，灯亮后，灯负极的电压会降到零点几伏，该电压不足以为Q1提供偏压，所以Q1截止、Q2截止、Q3截止，点灯过程结束。
本次嵌入主板的单片机为AT89S52，AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯如图2.5.1所示，AT89S52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持?2?种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU?停止工作，允许?RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工?作。掉电保护方式下，RAM?内容被保存，振荡器被冻结，?单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
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