CN208018121U - 多功能实用型游戏机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能实用型游戏机，它由51系列单片机AT89C51、11.0592MHZ晶振、六段共阴极数码管、两个74HC373锁存器、一个4*4矩阵键盘、8个LED灯组成，本系统实现了一种节能环保且价格低廉的多功能游戏机。本系统主要具有以下优点：（1）体积小巧，便于安装及固定（2）使用的硬件电路简单，所需元器件少，环保节能（3）使用的元器件都是常用元器件，成本低廉，性价比高（4）功能丰富多样，用户可自行切换功能区，实现时钟模式、游戏模式、计算机模式的切换。

Description

多功能实用型游戏机

技术领域

本实用新型涉及游戏机技术领域，尤其涉及一种多功能实用型游戏机。

背景技术

随着智能设备的发展，小型化、集成化、多功能化成为当下仪器设备设计的潮流。然而像手机、ipad等设备功能复杂，造价昂贵，不便于作为小型玩具使用。市面上已有的简单游戏机大都为专用型游戏机，不具备其他功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对背景技术所述的问题进行改进，提供一种硬件电路简单稳定，元器件廉价的多功能实用型游戏机。

本实用新型所采用的技术方案如下：

多功能实用型游戏机，包括硬件电路和软件程序两大模块。其中，所述的硬件电路包括主控模块、时钟模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块，所述时钟模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块分别与主控模块连接。硬件电路简洁，连线少，可靠性高。

其中，所述的主控模块，采用单片机AT89C51，具有4K字节的Flash闪存存储器，2个16位定时器，128字节内部RAM以及32个I/O口，是一种低电压、高性能且价廉的CMOS微处理器，其资源正好满足硬件电路对输出端口的需求。

其中，所述的时钟模块，采用11.0592MHZ外部晶振的提供系统时钟，定时1s的误差不超过0.10.1μs。且设计外部可调模式进行时间补偿操作。

其中，所述的矩阵键盘模块，采用4×4矩阵键盘，需要的控制线少，8根控制线即可实现16个键盘的读入，相比于普通键盘，连线减少了一半。

其中，所述的LED灯模块，采用8个LED灯用于模拟乒乓球的移动，其特点在于反应迅速，对速度要求高，因此本系统将LED灯直接连接至单片机的P1端口，实现控制的实时性。同时，为保障流过LED灯的电流不至于过大，本系统加入分压电阻保证LED灯工作的可靠性。

其中，所述的数码管显示模块，采用6段共阴极数码管。仅需要单片机的一个控制端口以及2个锁存器便能控制6段共阴极数码管的显示控制。本系统采用单片机的P0口作为数码管显示模块的数据传输端口，锁存器采用8D三态触发器74LS373，其中一个锁存器作为6段共阴极数码管的位选，另一个作为6段共阴极数码管的段选，实现6段共阴极数码管的动态显示。

其中，所述的软件设计采用汇编语言，实现硬件资源的有效分配；采用模块化的程序设计方法，分别设计实时时钟功能单元、游戏功能单元以及计算器单元。由于三个功能单元都需要用到数码管显示，因此将数码管的动态显示控制设置为主程序，并保持持续运行。时钟定时、游戏比分记录以及计算器分别采用中断的方式进行控制。

其中，所述的主程序设计，采用数码管的动态刷新方式进行显示，一次显示一个数码管的值，以人眼无法分辨的速度持续扫描刷新6段共阴极数码管，显示效果为数码管稳定显示6个不同的数字。同时主程序内设计键盘实时扫描功能，主程序执行过程中实时监测键盘状态，若检测到稳定的键盘操作即进行对应操作。

其中，所述的时钟定时设计，采用实时时钟功能单元采用方式二自动重装在模式定时，计时1s产生的时间误差小于0.1μs，一天产生的计时误不超过0.01s，满足日常生活中计时要求。且时间显示设置外部补偿模式，当出现较大误差时，可采用外部调整的方式进行机械校准，保证实时时钟的可靠性。

其中，所述的游戏功能单元设计，采用模式可选方式，比赛双方采用键盘控制乒乓球的移动，未接到球或是错误击球都被判断为失分，用户可自主选择游戏速度，同时还可以选择不同的比赛场次，如小局比分、大局比分等，此外设计比分记录功能，用户可随时查看历史比分，判断双方比赛情况。

其中，所述的的计算器单元设计，采用15个键盘分别用于表示数字0～9，以及加减乘除计算结果显示操作，用户自主输入数据与对应操作即可获得计算结果。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述的一种多功能实用型游戏机，在设计游戏机的基础上增加电子时钟功能应用与计算器功能应用。不对其操作时，可直接作为电子钟，实时显示当前时间；娱乐时可作为游戏机使用，且可以选择单人模式和双人模式状态；此外，可作为简单的计算器使用，具有基本的加减乘除运算功能。采用主键盘key0作为模式切换键，实现三种功能的顺序切换。模式1时钟显示模式下，key1～key15按键用于时、分、秒时钟调整操作；模式2游戏状态下，key1～k15按键用于游戏模式选择，查看比分，用户比赛按键等操作；模式3计算器状态下，key1～key15按键用于表示数据0～9以及加、减、乘、除、计算结果显示操作。且在不同模式下，保持时间的后台计时功能。本使用新型提供了一种结构简单、稳定性、安全性好且可以多功能切换的实用型游戏机。

附图说明

图1：本实用新型的硬件结构示意图。

图2：主控MCU的电路图。

图3：数码管显示控制电路图。

图4：8个LED灯的电路图。

图5：矩阵键盘的电路图。

图6：主程序流程图。

图7：时钟定时流程图。

图8：游戏比分记录流程图。

图9：计算器流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

以下结合附图来对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型涉及一种多功能实用型游戏机，硬件部分由主控模块、时钟电路模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块组成，所述时钟模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块分别与主控模块连接。

其中，矩阵键盘模块、数码管显示模块以及LED灯模块用于人机交互，用户通过矩阵键盘模块中的键盘控制实现模式切换以及相应的操作功能，操作结果由LED灯模块中的LED灯以及数码管显示模块中的数码管显示。

如图2所示，主控模块由单片机、时钟模块电路和复位电路组成，其中单片机采用性价比高的AT89C51单片机，该单片机具有4K字节的Flash闪存存储器，2个16位定时器，128字节内部RAM以及32个I/O口，是一种低电压、高性能且价廉的CMOS微处理器。采用外部时钟供电模式，选用11.0592MHZ晶振提供系统时钟，经分频后作为定时器记录时间，晶振两端分别连接至单片机的XTAL1和XTAL2，另外并联两个22pF电容用于滤波。复位电路由10μF电解电容、10kΩ电阻和按钮开关组成，按下复位键后，整个单片机被复位。

如图3所示，数码管显示模块电路由6段共阴极数码管和2个74HC373锁存器组成。一个锁存器连接6段共阴极数码管的段选，用于控制输出数值大小，另一个锁存器连接6段共阴极数码管的位选，用于指定哪一个6段共阴极数码管用于显示当前值。采用快速动态刷新的方式，可使6段共阴极数码管稳定显示6个不同数值。

如图4所示，LED灯模块电路，8个LED灯用于模拟乒乓球的移动，其特点在于反应迅速，对速度要求高，因此本系统将LED灯直接连接至单片机的P1端口，实现控制的实时性。同时，为保障流过LED灯的电流不至于过大，本系统加入分压电阻保证LED灯工作的可靠性。

如图5所示，矩阵键盘模块电路由4×4矩阵键盘和负载电阻组成，其中横向用于输入扫描信号，纵向用于读取，从而确定是哪一个按键被按下。用该键盘所需线路少，8根控制线即可实现16个键盘的读入，相比于普通键盘，连线减少了一半。

本实用新型除硬件电路设计外，还有软件设计。软件设计秉承分时复用思想，用尽可能少的硬件资源实现尽可能多的功能。软件设计采用模块化的设计方法，包括主程序设计，时钟计时程序设计，游戏控制程序设计以及计算器功能单元设计。

如图6所示为主程序设计流程图，由于三种应用功能均需要数码管显示数字，因此将数码管的动态刷新设计为主程序，实时显示。同时，主程序设计键盘检测，用于检测并及时响应外部请求。

如图7所示为时钟定时流程图，时钟定时采用外部中断的方式，计时到1s则进行相应操作，首先判断秒数是否记录到60，若是，则分钟加1并清零秒钟；再判断分钟是否加到60，若是则清零分钟并使小时加1；最后判断小时是否计数到24，若是，则清零小时。

如图8所示为游戏比分记录流程图，当比赛方按下击球键后，检测乒乓球所在位置，若球在对方区域，则判定对方得分并判断对方小局得分是否到达阈值，若是，则表示第一回合介绍对方大局比分加一，并继续判断对方大局比分是否到达阈值，若是则表明对方获胜，比赛结束。若乒乓球在己方则乒乓球回击至对方，比赛继续进行。

如图9所示为计算器流程图，当用户选择计算模式后，程序进入计算状态，数码管显示值清零，用户按下运算符号前的操作数均被记作第一操作数，运算符号后的操作数被记作第二操作数，当用户按下“＝”符号后，显示两个操作数的计算结果。

本实用新型实现了一种多功能实用型游戏机，硬件电路简单可靠，元器件经济简单通用性好。本实用新型能实现计时、游戏以及计算功能：计时精度高，相对误差为0.0001％，且外部设置补偿装置实现时间的机械可调；游戏模式多样，本实用新型设计的乒乓球模拟游戏可实现双人模式、单人模式、局次、速度可选等功能；计算速度快，采用汇编语言编写计算控制程序，实现快速计算功能，可满足日常生活中简单的计算要求。本实用新型采用尽可能少的硬件电路实现尽可能多的功能，性价比高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能实用型游戏机，其特征在于，包括主控模块、时钟模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块组成；所述时钟模块、矩阵键盘模块、LED灯模块以及数码管显示模块分别与主控模块连接。

2.如权利要求1所述的一种多功能实用型游戏机，其特征在于，所述主控模块采用型号为AT89C51的单片机，具有4K字节的Flash闪存存储器，2个16位定时器，128字节内部RAM以及32个I/O口，是一种低电压、高性能且价廉的CMOS微处理器，其资源满足硬件电路对输出端口的需求。

3.如权利要求1所述的一种多功能实用型游戏机，其特征在于，所述时钟模块采用11.0592MHZ外部晶振提供系统时钟，定时1s的误差不超过0.10.1μs，且设计外部可调模式进行时间补偿操作。

4.如权利要求1所述的一种多功能实用型游戏机，其特征在于，所述矩阵键盘模块采用4×4矩阵键盘，8根控制线即可实现16个键盘的读入。

5.如权利要求2所述的一种多功能实用型游戏机，其特征在于，所述LED灯模块采用8个LED灯用于模拟乒乓球的移动，将LED灯直接连接至单片机的P1端口，实现控制的实时性；同时，为保障流过LED灯的电流不至于过大，加入分压电阻保证LED灯工作的可靠性。

6.如权利要求2所述的一种多功能实用型游戏机，其特征在于，通过单片机的一个控制端口以及2个锁存器控制数码管显示模块的显示控制，所述数码管显示模块采用6段共阴极数码管，采用单片机的P0口作为数码管显示模块的数据传输端口，所述锁存器采用8D三态触发器74LS373，其中一个锁存器作为6段共阴极数码管的位选，另一个锁存器作为6段共阴极数码管的段选，实现6段共阴极数码管的动态显示。