niosii和led点阵的贪吃蛇游戏设计
摘 要本课题设计了一款贪吃蛇游戏机系统，选用了ALTERA公司研发的NIOS II型内核微处理器作为主控，系统将整个贪吃蛇游戏机系统软硬件电路划分为点阵显示器电路、蜂鸣器提示音电路和EEPROM电路设计等，在主控核心方案的选择方面则使用了Nios II微处理器作为控制器，使用了程序语言编写了用于控制Nios II微处理器的程序代码，实现了一款能够运行传统贪吃蛇游戏的掌上游戏机控制系统，但与传统掌上游戏机不同的是，本课题设计的这款贪吃蛇游戏界面是显示在8*8规格点阵显示屏上的，这种屏幕独特的显示方式给用户能够带来独特的视觉体验，通过按键的上下左右按动能够将贪吃蛇进行上下左右的方向改变，另外在按动按键时可以通过按键音提示电路进行提示。为了对设计成果的各个环节进行验证，以便从验证结果实现对贪吃蛇游戏机系统的优化和改进，经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言 1
（一） 掌上游戏机的发展背景 1
（二） 掌上游戏机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 贪吃蛇游戏机的方案设计 3
（二） Nios II微处理器简介 4
（三） 点阵显示器简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 8*8点阵显示屏驱动电路设计 6
（二） 按键提示音生成电路设计 7
（三） 游戏数据存储电路设计 7
（四） 贪吃蛇上下左右移动控制电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 贪吃蛇游戏机的主程序流程设计 9
（二） 点阵显示子程序设计 9
（三） 输出提示音子程序设计 10
五、 仿真系统设计 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
掌上游戏机的发展背景
本课题将对一款通 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
过Nios II微处理器芯片作为核心运算处理器的掌上游戏机系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择Nios II微处理器芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过Nios II微处理器芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些掌上游戏机系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。在掌上游戏机系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的主控微处理器芯片，产品开发人员往往对微处理器、基于ARM内核的微处理器、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到掌上游戏机系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对掌上游戏机系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数掌上游戏机系统的样子。与掌上游戏机系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对掌上游戏机系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在掌上游戏机系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，现如今的32位型微处理器STM32就是一种非常流行的芯片，它已经在大多数掌上游戏机系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的Nios II微处理器，实现一款掌上游戏机系统。
掌上游戏机的国内外发展现状
通过对一则互联网上的报道显示，大多数掌上游戏机系统都已经实现了嵌入式，而嵌入式系统必须依靠高性能的微处理器芯片才可以实现，因此高端级别的掌上游戏机系统都采用了目前市面上32位的ARM内核微处理器来作为主控，微处理器的性能在这个阶段将影响着掌上游戏机系统的发展现状。目前国内外的许多企业推出的掌上游戏机产品都能够实现工作性能出色、输出结果精度较高的掌上游戏机控制系统，能够稳定的实现点阵显示、提示音和数据保存，本课题对该系统在国内外的发展现状方面进行了广泛的资料查阅和调研，发现掌上游戏机系统目前在国内已经不需要依赖进口，无论是内部核心技术的研发还是产品的组装，国内都已经形成了一条成熟的产业链，尤其是对于新型掌上游戏机系统的研发方面，国内外的研发者们通过对国际上优秀的设计案例进行学习和归纳，已经完全可以设计出自己的掌上游戏机系统。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的Nios II微处理器芯片来作为主控器件，结合了点阵显示器、有源蜂鸣器和EEPROM芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能并且能够运行传统贪吃蛇游戏的掌上游戏机控制系统，但与传统掌上游戏机不同的是，本课题设计的这款贪吃蛇游戏界面是显示在8*8规格点阵显示屏上的，这种屏幕独特的显示方式给用户能够带来独特的视觉体验，通过按键的上下左右按动能够将贪吃蛇进行上下左右的方向改变，另外在按动按键时可以通过按键音提示电路进行提示，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够通过与Nios II微处理器之间的并行接口实现待显示数据交互，将贪吃蛇图案显示在屏幕上；
2、能够在Nios II微处理器的高低电平控制下实现蜂鸣器的提示音声音输出；
3、设计AT24C02型EEPROM芯片的驱动电路，通过Nios II微处理器的IIC总线接口对该存储芯片进行驱动，实现重要数据的读写；
方案设计及元器件选择
贪吃蛇游戏机的方案设计
本贪吃蛇游戏机系统将以Nios II微处理器作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的参数显示电路、有源蜂鸣器电路和数据存储电路设计的驱动控制，结构框图中的Nios II微处理器芯片、晶振电路以及复位电路三个部分将组成微处理器最小系统电路。
目录
一、 引言 1
（一） 掌上游戏机的发展背景 1
（二） 掌上游戏机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 贪吃蛇游戏机的方案设计 3
（二） Nios II微处理器简介 4
（三） 点阵显示器简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 8*8点阵显示屏驱动电路设计 6
（二） 按键提示音生成电路设计 7
（三） 游戏数据存储电路设计 7
（四） 贪吃蛇上下左右移动控制电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 贪吃蛇游戏机的主程序流程设计 9
（二） 点阵显示子程序设计 9
（三） 输出提示音子程序设计 10
五、 仿真系统设计 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
掌上游戏机的发展背景
本课题将对一款通 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
过Nios II微处理器芯片作为核心运算处理器的掌上游戏机系统做详细的研究和设计，之所以在众多的常用微处理器芯片中选择Nios II微处理器芯片来作为主控是考虑到前人的研究基础以及现有阶段市场上大多数产品所表现出的优缺点等因素，本课题认为能够通过Nios II微处理器芯片的控制实现各项的预期课题目标，并且能够对一些掌上游戏机系统常见的缺陷进行优化和避免，对目前市面上一些优秀的设计案例进行进一步的性能提升，同时这也是本课题提出的目的和意义。在掌上游戏机系统的发展背景中不可或缺的一个关键器件就是它的主控微处理器芯片，产品开发人员往往对微处理器、基于ARM内核的微处理器、DSP数字处理器或者FPGA等主控芯片较为青睐，选取出这些芯片中性价比较高、性能较为突出的一些型号，将其嵌入到掌上游戏机系统的主控部分，通过性能流畅的程序代码施加控制，从而通过技术手段将这些芯片的最大功效得以发挥，对掌上游戏机系统所要表现的各项功能得以表现，这也就是我们今天能够在市面上见到的大多数掌上游戏机系统的样子。与掌上游戏机系统有联系的产品在推向市场前，研发企业需要对掌上游戏机系统的研发成本做详细的规划，因为只有一个具有高性价比的产品，能够实现总体平均水平以上的性能并且成本处于中下标准的产品才是一个具有竞争力产品，所以在掌上游戏机系统的发展过程中，设计人员总是喜欢选择时下性价比最高的主控微处理器来作为主控，现如今的32位型微处理器STM32就是一种非常流行的芯片，它已经在大多数掌上游戏机系统和其他控制系统中得到了嵌入，不但能够实现裸机工作，还能够实现更为复杂的操作系统工作模式。本课题将在前人工作的基础上，选择了一款性价比很高的Nios II微处理器，实现一款掌上游戏机系统。
掌上游戏机的国内外发展现状
通过对一则互联网上的报道显示，大多数掌上游戏机系统都已经实现了嵌入式，而嵌入式系统必须依靠高性能的微处理器芯片才可以实现，因此高端级别的掌上游戏机系统都采用了目前市面上32位的ARM内核微处理器来作为主控，微处理器的性能在这个阶段将影响着掌上游戏机系统的发展现状。目前国内外的许多企业推出的掌上游戏机产品都能够实现工作性能出色、输出结果精度较高的掌上游戏机控制系统，能够稳定的实现点阵显示、提示音和数据保存，本课题对该系统在国内外的发展现状方面进行了广泛的资料查阅和调研，发现掌上游戏机系统目前在国内已经不需要依赖进口，无论是内部核心技术的研发还是产品的组装，国内都已经形成了一条成熟的产业链，尤其是对于新型掌上游戏机系统的研发方面，国内外的研发者们通过对国际上优秀的设计案例进行学习和归纳，已经完全可以设计出自己的掌上游戏机系统。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的Nios II微处理器芯片来作为主控器件，结合了点阵显示器、有源蜂鸣器和EEPROM芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能并且能够运行传统贪吃蛇游戏的掌上游戏机控制系统，但与传统掌上游戏机不同的是，本课题设计的这款贪吃蛇游戏界面是显示在8*8规格点阵显示屏上的，这种屏幕独特的显示方式给用户能够带来独特的视觉体验，通过按键的上下左右按动能够将贪吃蛇进行上下左右的方向改变，另外在按动按键时可以通过按键音提示电路进行提示，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够通过与Nios II微处理器之间的并行接口实现待显示数据交互，将贪吃蛇图案显示在屏幕上；
2、能够在Nios II微处理器的高低电平控制下实现蜂鸣器的提示音声音输出；
3、设计AT24C02型EEPROM芯片的驱动电路，通过Nios II微处理器的IIC总线接口对该存储芯片进行驱动，实现重要数据的读写；
方案设计及元器件选择
贪吃蛇游戏机的方案设计
本贪吃蛇游戏机系统将以Nios II微处理器作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的参数显示电路、有源蜂鸣器电路和数据存储电路设计的驱动控制，结构框图中的Nios II微处理器芯片、晶振电路以及复位电路三个部分将组成微处理器最小系统电路。
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