乒乓球弹壁模拟实验报告

上海电力学院嵌入式系统课程设计报告

题目: 乒乓球的弹壁模拟演示

姓名：

学号：

院系：电子与信息工程学院

专业年级：电子信息工程2010级

同组成员：

2013 年7月10日

一、实验目的

ARM9硬件平台程序设计要求通过对ARM硬件体系结构和S3C2410实验箱硬件模块的理解，能够自行创建、设置工程和编写程序代码、编译、调试运行来实现某种简单的应用，如计算器、电子闹钟等。加强对C语言和ARM汇编指令的编程锻炼以及ARM硬件接口功能的理解。

二、实验环境

硬件：PC机，ARM仿真器，S32410实验箱

软件：Keil uVision

三、实验内容

设计题目：乒乓球的弹壁模拟演示

设计要求：

在LCD 屏幕上模拟给乒乓球一初始速度，假设该环境无能量损耗，让乒乓球在该环境下进行弹壁运动。

1.基本要求

（1）该环境设有上下左右四面墙，让乒乓球在该环境下自由运动，碰到墙壁则反弹，否则按照匀速方式运动。

（2）在教学实验箱的LCD 上绘制四面墙和一个乒乓球，按下开始键则给乒乓球一初始速度，指定一个方向开始运动；按下停止键则停止乒乓球的运动；按下暂停键则暂停乒乓球的运动，再按该键则继续运动。

2. 扩展内容

（1）假设该环境有重力，让乒乓球模拟在有重力的环境下运动。

（2）用键盘按键可设定乒乓球的运动速度，也可利用按键在乒乓球运动的过程中给它提速。（3）统计乒乓球碰撞的次数，并将其在LCD 上显示出来。

四、设计思路

1、本次实验所需用到的硬件模块：①LCD（用来显示乒乓球撞壁过程）；②键盘（用来控制乒乓球的运动和速度）；③LED(用来显示乒乓球的碰撞次数)。

2、因为本次实验要使LCD显示，并通过键盘产生中断控制乒乓球的运动状态和速度，所以本次实验主要同到的.c 文件主要是keyboard.c，lcd.c，led.c和main.c，主要在这几个文件上进行编程。本次实验的关键是如何在LCD中显示乒乓球，乒乓球在碰到壁后如何实现计数加一，如何用键盘产生中断控制乒乓球的状态及速度。

五、软件实现

通过下面的流程图简单介绍本实验的主题软件及功能:

六、模块功能描述:

1.主程序，显示主界面的模块 int main() { sys_init(); lcd_init_app();

uart_printf("\n LCD display Test Example (please look at LCD screen)\n");

lcd_clr_rect(0,0,800,480,BLACK);

//倒计时3秒进入乒乓球弹壁系统的显示界面 Lcd_DspHz24(280,200,GREEN,"欢迎进入乒乓球弹壁模拟演示"); lcd_clr_rect(0,0,800,480,BLACK); Lcd_DspAscII8x16(400,200,WHITE,"3"); lcd_clr_rect(300,150,600,480,BLACK); Lcd_DspAscII8x16(400,200,WHITE,"2"); lcd_clr_rect(300,150,600,480,BLACK);

Lcd_DspAscII8x16(400,200,WHITE,"1");

LCD_Test

lcd.c

keyboard.c

main.c

led.c

显示个人信息,主要是画乒乓球和墙壁（画球子函数） 用键盘读入键值实现中断控制乒乓球的运动状态和速度

显示乒乓球弹壁模拟演示界面，主函数，显示主界面 显示个人信息（学

号），计数乒乓球反弹次数

功能

功能

功能

功能

lcd_clr_rect(300,150,600,480,BLACK);

//调用数码管显示程序，在数码管上显示我的学号

led8_test();

delay(20000); //延迟两秒数码管显示零准备计数iic_write_8led(0x70, 0x17, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x16, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x15, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x14, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x13, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[0]);

//进入乒乓球弹壁模拟演示界面

Glib_Rectangle(10,10,790,470,RED);

Glib_Rectangle(11,11,791,471,RED);

Glib_Rectangle(15,15,785,465,BLUE);

Glib_Rectangle(14,14,786,466,BLUE);

Glib_Rectangle(20,20,780,460,GREEN);

Glib_Rectangle(19,19,781,461,GREEN);

Lcd_DspAscII8x16(550,320,GREEN,"20101956");

Lcd_DspAscII8x16(550,350,RED,"2010072");

Lcd_DspHz24(500,150,GREEN,"乒乓球弹壁模拟演示");

Lcd_DspHz24(525,200,BLUE,"电子信息工程");

Lcd_DspHz24(550,280,SH,"苏辉");

Glib_Rectangle(40,40,410,410,RED); //画乒乓球弹壁范围框Glib_Rectangle(39,39,411,411,RED);

Glib_Rectangle(38,38,412,412,RED);

Glib_Rectangle(37,37,413,413,RED);

Glib_Rectangle(36,36,414,414,RED);

Glib_Rectangle(35,35,415,415,RED);

Glib_Rectangle(34,34,416,416,RED);

Glib_Disc(50,225,10,GREEN); //在设定位置画一个模拟乒乓球模型while(1)

{

color_lcd_test(); //进入测试

}

}

2、数码管显示学号子程序

void led8_test(void)

{

uart_printf("\n 8-Segment Digit LED Test Example (Please look at LED)\n");

iic_init_8led();

iic_write_8led(0x70, 0x17, f_szDigital[2]);

iic_write_8led(0x70, 0x16, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x15, f_szDigital[1]);

iic_write_8led(0x70, 0x14, f_szDigital[0]);

iic_write_8led(0x70, 0x13, f_szDigital[1]);

iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital[9]);

iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital[5]);

iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[6]);

}

主要程序框图：

开始

Main 函数

显示基本信息及演示界面

调用

color_lcd_test();

键值判断

ss 模式 cc 模式

hh 模式 没有键被按下

调用led 显示模块计数

暂停

键值判断

复位

球按照设定的方向运动

3

2

1

等待

球减速

球加速 +

—

5 0

循环运动

3、画圆子程序

void Glib_Disc(int x0,int y0,int r,int color)

{

UINT16T x,y;

UINT32T xx,rr,xt,yt,rs;

UINT16T Dr[4]={0};

yt=r;

rr=r*r+1; //补偿1 修正方形

rs=yt*3/4; //画8分之一圆弧

for (xt=0;xt<=rs;xt++)

{

xx=xt*xt;

while ((yt*yt)>(rr-xx))

yt--;

x=x0+xt; //第一二象限上面的弧对应屈区域涂色

y=y0-yt;

Dr[0]=x;

x=x0-xt;

Dr[2]=x;

Dr[1]=Dr[3]=y;

Glib_Line(Dr[0],Dr[1],Dr[2],Dr[3],color);

y=y0+yt; //第三四象限下半部分对应区域涂色

Dr[0]=x;

x=x0+xt;

Dr[2]=x; Dr[1]=Dr[3]=y;

Glib_Line(Dr[0],Dr[1],Dr[2],Dr[3],color);

x=x0+yt; //第一二象限对应下面对应涂色

y=y0-xt;

Dr[0]=x;

x=x0-yt;

Dr[2]=x;

Dr[1]=Dr[3]=y;

Glib_Line(Dr[0],Dr[1],Dr[2],Dr[3],color);

y=y0+xt; //第三四象限上面对应区域涂色

Dr[0]=x;

x=x0+yt;

Dr[2]=x;

Dr[1]=Dr[3]=y;

Glib_Line(Dr[0],Dr[1],Dr[2],Dr[3],color);

}

}

4、键盘读取子程序

void keypad_test(void)

{

UINT8T keychar;

if(keyscan())

{

switch(KeyNo)

{

case 0x0000: keychar = 'U'; break; // FUN key

case 0x0001: keychar = 'D'; break;

case 0x0002: keychar = '-'; s=s-2;break;

case 0x0003: keychar = '0'; cc=ss=hh=0; break;

case 0x0004: keychar = '+'; s=s+2;break;

case 0x0100: keychar = '*'; break;

case 0x0101: keychar = 'C'; break;

case 0x0102: keychar = '3'; cc=1;break;

case 0x0103: keychar = '2'; ss=1;break;

case 0x0104: keychar = '1'; hh=1; break;

case 0x0200: keychar = 'F'; break;

case 0x0201: keychar = 'B'; break;

case 0x0202: keychar = '6'; break;

case 0x0203: keychar = '5'; cc=ss=hh=2; break;

case 0x0204: keychar = '4'; break;

case 0x0300: keychar = 'E'; break;

case 0x0301: keychar = 'A'; break;

case 0x0302: keychar = '9'; break;

case 0x0303: keychar = '8'; break;

case 0x0304: keychar = '7'; break;

default: break;

}

if( keychar == 'U')

uart_printf(" You have pressed key < FUN >\n");

else

uart_printf(" You have pressed key < %c >\n", keychar);

}

}

备注：本次设计我使用了0、1、2、3、5、+、--，共7个键，其中1、2、3用于选择三个不同运动轨迹的球的运动，5用于控制乒乓球的暂停，0用于控制乒乓球的复位，+用于控制乒乓球运行时速度的加快，-用于控制乒乓球运行时速度的减慢。

5、小球弹壁轨道的设定模块

void color_lcd_test(void)

{

int i;

keypad_test(); //测试键盘是否被按下，被按下cc,ss,hh进入三个不同速度的模式，如果键盘没有被按下则原地等待

while(cc) //cc模式

{ int m0=50,n0=225,x,y;

int g,h=0;

int i=0;

Glib_Disc(50,225,10,GREEN); //画绿球

Glib_Disc(50,225,10,BLACK); //画黑球，以便在运动的过程中，不需要刷屏便可对红球进行擦拭

iic_init_8led(); //调用数码管显示

for(m0=50;m0<220;m0=m0+s)

{n0=n0-s;

Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

x=m0;y=n0;

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test(); //键值判断

while (cc==2) //若检测到5键被按下则暂停，在原地画一个圆

{Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

keypad_test(); }

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

if (cc==0) //若检测到0键被按下则跳出循环（复位）break;

}

w=w+1; //碰撞次数在数码管上显示

i=w/100;

iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital2[i]);

h=w/10;

iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital1[h]);

g=w%10;

iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[g]);

if (w==150) //数码管显示达到150则清零，从零开始

w=0;

for(m0=220;m0<=395;m0=m0+s)

{n0=n0+s;

Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

x=m0;y=n0;

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

while (cc==2)

{Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

keypad_test(); }

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

if (cc==0)

break;

}

w=w+1;

i=w/100; iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital2[i]); h=w/10; iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital1[h]); g=w%10; iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[g]); if (w==150)

w=0;

for(n0=220;n0<=395;n0=n0+s)

{m0=m0-s;

Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

x=m0;y=n0;

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

while (cc==2)

{Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

keypad_test(); }

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

if (cc==0)

break;

}

w=w+1;

i=w/100; iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital2[i]);

h=w/10; iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital1[h]);

g=w%10; iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[g]);

if (w==150)

w=0;

while(m0>=55)

{ m0=m0-s;

n0=n0-s;

Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

x=m0;

y=n0;

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

while (cc==2)

{Glib_Disc(m0,n0,10,GREEN);

keypad_test(); }

Glib_Disc(x,y,10,BLACK);

keypad_test();

if (cc==0)

break;

}

w=w+1;

i=w/100; iic_write_8led(0x70, 0x12, f_szDigital2[i]);

h=w/10; iic_write_8led(0x70, 0x11, f_szDigital1[h]);

g=w%10; iic_write_8led(0x70, 0x10, f_szDigital[g]);

if (w==150)

w=0;

}

七、在软件调试过程中遇到的问题

本次设计综合性比较强，需要用到好几个模块，在实践过程中难免遇到问题。首先遇到的第一个问题就是如何画乒乓球模型，在原有的代码中没有画圆形的函数程序，因此需要自己编写一个画圆子程序。可是在嵌入式这么课上没有操作过，所以不知从何下手。但是在查阅资料以及在老师的帮助下解决了这个问题。在设计过程中遇到的最大问题就是在调用keypad_test()，通过读取键盘值来控制乒乓球的暂停、复位以及在运动的过程中加速减速的问题。每次通过加一个按键来实现一个功能的时候总是不能顺利完成，总是会出现各种差错。比如在设定按键来控制加速减速的时候，我定义了一个按键，然后想在乒乓球运动的for语句下面加一个键值判断，通过按键来增加乒乓球位移的量，但不知怎么的，我感觉程序没错误但实验现象却不是我想要的。后来与同学一起讨论后，我把乒乓球移位的定量换成了变量，并在keypad_test里定义这个值，通过按键来改变它，于是得到了我设想结果。

当然，在设计过程中还是有一些小问题，有的属于比较低级的错误，但遇到问题时，不论是怎样的问题，只要静下心来认真观察，一步步的更改，实在找不出错误可以通过询问老师或者同学，都会有解决的办法。

八、设计总结

软件演示操作方法：

通过下载编译进入主界面之后，选择1,2,3,三个键可以以不同的速度、方向开始乒乓球的弹壁模拟实验，按0键可以使运动暂停，按5键是复位。按“+”键和“-”键分别控制乒乓球在运行过程中的速度。在乒乓球碰壁的同时，数码管会显示出一共碰壁的次数。

没有达到设计要求：

没有考虑重力的因素，因为不太清楚重力应该怎么去实现。

超出设计要求：

除了考虑重力因素之外，扩展的其他几个内容都实现了，可以通过数码管来显示乒乓球碰壁的次数，给运动的乒乓球改变速度。另外还有一个就是我通过多次清屏设定一个欢迎界面，并且还有一个三秒的倒计时环节。这样使我的设计比较人性化。

需要改进的设想：

本次设计有一点不足的就是乒乓球运动的不够稳定，一直在闪，其次就是由于计算的误差会有一点点擦除的痕迹。本次设计还可以添加音乐，这样会使整体效果更好。

九、心得体会

通过本次课程设计，让我对S3C2410实验箱硬件模块以及keil编程软件有了更加深刻地了解。本次设计最主要的是编程，虽然自己考取了全国计算机二级C的证书，但是对于实际操作方面自己掌握的还不是很好，而且很多语句都生疏了，然而通过这次实践，让我又重温了C语言的知识，提高了自己的编程能力。并且从中让我体会到了一个道理，学会了一方面的技能，不经常去用，时间久了证书只是一张纸而已。

本次课程设计，我分配到的这个乒乓球弹壁模拟演示相对于其他课题来讲可能比较简单，而且也很有趣。这次是我这么多次大作业以来最投入的一次，连续三天从上午11点到傍晚6点，我都待在实验室，于是在第五天的时候基本已经完成了大体内容。每次有新功能实现的时候，心里非常高兴，很有成就感。由于时间充裕，我还美化了设计，给它添加了一个“欢迎进入乒乓球弹壁模拟演示”的界面，还添加了一个三秒的倒计时，定义多钟颜色，使显示界面更加美观。本次设计的成功实现，离不开老师的指导以及同学的共同讨论。

这次课程设计使我收获很多。通过本次实验，提高了我分析程序、通过设中断逐步运行查找程序中的问题、阅读错误提示语句及纠错的能力。俗话说“三个臭皮匠，抵得上一个诸葛亮”，一个人的想法是有限的，集思广益才会有更多的想法出来，对题目的完成会有更大的帮助。不论做什么事情，团队的力量是无穷的。

附：作品展示