Đồ án Thiết kế game mini trên Kit stm 32f746g discovery

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ GAME MINI TRÊN KIT STM32F746G_DISCOVERY GVHD: Ths Phan Vân Hoàn SVTH: Võ Phương Duy MSSV:14141044 TP Hồ Chí Minh – 06/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ GAME MINI TRÊN KIT STM32F746G_DISCOVERY GVHD: Ths Phan Vân Hoàn SVTH: Võ Phương Duy MSSV:14141044 TP Hồ Chí Minh – 06/2018 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp. HCM, tháng 03 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Phương Duy MSSV: 14141044 Chuyên ngành: CNKT Điện Tử Truyền Thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT1A I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ GAME MINI TRÊN KIT STM32F746G_DISCOVERY II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  Khảo sát các loại vi điều khiển, lựa chọn màn hình cảm ứng, tay cầm PS2, module âm thanh.  Tìm hiểu và thu thập các số liệu từ các trang mạng và sách về lập trình vi điều khiển ARM.  Tìm hiểu các tài liệu hướng dẫn sử dụng tay cầm PS2, module giải mã âm thanh. 2. Nội dung thực hiện:  NỘI DUNG 1: Nghiên cứu tài liệu về module VS1003, tay cầm PS2, KIT STM32F746 DISCOVERY.  NỘI DUNG 2: Dựa trên các dữ liệu thu thập được, lựa chọn giải pháp thiết kế và thi công mô hình kết nối các module với KIT điều khiển.  NỘI DUNG 3: Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho vi điều khiển, thiết kế giao diện màn hình chơi game.  NỘI DUNG 4: Thử nghiệm và điều chỉnh phần mềm cũng như phần cứng để mô hình được tối ưu, sử dụng dễ dàng. Đánh giá các thông số của mô hình so với thông số thực tế.  NỘI DUNG 5: Viết báo cáo thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/03/2018 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/06/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Phan Vân Hoàn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH v TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ----o0o---- Tp. HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Phương Duy Lớp: 14141DT1A MSSV:14141044 Tên đề tài: THIẾT KẾ GAME MINI TRÊN KIT STM32F746G_DISCOVERY Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD Tuần 1 Gặp GVHD nhận đề tài Nhận tài liệu hướng dẫn từ GVHD Tuần 2 Viết báo cáo Chương 1 Đọc tài liệu kĩ thuật KIT STM32, PS2 Tuần 3 Viết báo cáo Chương 1 Lập trình Game Cờ Caro Tuần 4 Viết báo cáo Chương 2 Lập trình Game Cờ Caro Lập trình Game Ball Bing Ball BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi Lập trình giao tiếp tay cầm PS2 Tuần 5 Viết báo cáo Chương 2 Lập trình, chỉnh sửa game Ball Bing Bong Tìm hiểu phương pháp giao tiếp module VS1003 Tuần 6 Viết báo cáo Chương 3 Lập trình Game Flappy Bird Giao tiếp thẻ nhớ nhưng lỗi Tuần 7 Viết báo cáo Chương 3 Lập trình, chỉnh sửa Game Flappy Bird Giao tiếp được với thẻ nhớ Tuần 8 Viết báo cáo Chương 4 Lập trình Game Stick Hero Giao tiếp thành công module VS1003 Thi công mạch kết nối Tuần 9 Viết báo cáo Chương 4 Tạo file nhạc cho các Game Lập trình Game Ai Là Triệu Phú Tuần 10 Viết báo cáo Chương 5 Lập trình Game Ai Là Triệu Phú Tuần 11 Viết báo cáo Chương 5 Lập trình Game Vòng Quay Sát Phạt Tuần 12 Viết báo cáo Chương 6 Lập trình Game Vòng Quay Sát Phạt BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii Lập trình Game Pika Pika Tuần 13 Chỉnh sửa báo cáo Chỉnh sửa code Làm hộp cho mạch GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài được thực hiện dựa trên các tài liệu có trước. Không sao chép từ bất kỳ nguồn tài liệu hay công trình nào khác. Tôi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan này. Người thực hiện Võ Phương Duy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ix LỜI CÁM ƠN Tôi xin cám ơn sâu sắc đến thầy Phan Vân Hoàn đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành đề tài. Tôi xin gửi lời chân thành cám ơn các thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Tôi cũng gửi lời đồng cám ơn đến các bạn lớp 14141DT1A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin cảm ơn đến cha mẹ. Xin chân thành cám ơn! Người thực hiện đề tài Võ Phương Duy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH x MỤC LỤC BÌA NGOÀI ..................................................................................................................... i BÌA TRONG ................................................................................................................... ii NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .............................................................................. iii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................... v CAM ĐOAN ................................................................................................................ viii LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................ ix MỤC LỤC ...................................................................................................................... x DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................... xii DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. xiii TÓM TẮT ..................................................................................................................... xv Chương 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU .............................................................................................................................. 1 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 2 1.4. GIỚI HẠN ............................................................................................................................... 2 1.5. BỐ CỤC .................................................................................................................................. 3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 4 2.1. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG ..................................................................................... 4 2.2. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .................................................................................................. 4 2.2.1 Tổng quan ARM .............................................................................................................. 4 2.2.2 Giới thiệu về ARM-M7- STM32F746G-DISCOVERY ................................................. 6 2.2.3 Module giải mã âm thanh VS1003-v2 ............................................................................. 8 2.2.4 Tay cầm game Dualshock 2 .......................................................................................... 10 2.2.5 Chuẩn truyền nhận SPI .................................................................................................. 13 2.2.6 Chuẩn giao tiếp SDMMC .............................................................................................. 15 Chương 3: TÍNH TOÁN_THIẾT KẾ ..................................................................... 18 3.1. GIỚI THIỆU.......................................................................................................................... 18 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .......................................................................... 18 3.3.1 Thiết kế sơ đồ khối ............................................................................................................ 18 3.3.2 Tính toán và thiết kế mạch ................................................................................................ 19 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xi a. Khối điều khiển, cảm ứng và hiển thị .................................................................................... 19 b. Khối tay cầm ......................................................................................................................... 23 c. Khối âm thanh ....................................................................................................................... 24 d. Khối nguồn ............................................................................................................................ 26 3.3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ............................................................................................... 27 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ...................................................................... 28 4.1. GIỚI THIỆU.......................................................................................................................... 28 4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG ....................................................................................................... 28 4.2.1 Thi công bo mạch .......................................................................................................... 28 4.2.2 Lắp ráp, hàn linh kiện và kiểm tra ................................................................................. 30 4.2.3 Đóng gói sản phẩm ........................................................................................................ 31 4.3. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ..................................................................................................... 31 4.3.1 Lưu đồ giải thuật ........................................................................................................... 31 a. Game Cờ Caro ....................................................................................................................... 33 b. Game Ball Bing Bong ........................................................................................................... 35 c. Game Flappy Bird: ................................................................................................................ 39 d. Game Stick Hero: .................................................................................................................. 42 e. Game Ai Là Triệu Phú: ......................................................................................................... 46 f. Game Vòng Quay Sát Phạt: ................................................................................................... 47 g. Game Pika Pika: .................................................................................................................... 50 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ........................................................................... 52 4.4. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC: ........................................................... 55 Chương 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................................. 61 5.1. KẾT QUẢ ............................................................................................................................. 61 5.2. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ....................................................... 62 Chương 6: KẾT LUẬN_HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 66 6.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 66 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................................................ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 67 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 68 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xii DANH SÁCH HÌNH Hình 1-1. Một số game nổi tiếng. ................................................................................... 1 Hình 2-1. Kiến trúc của vi xử lí ARM Cotex-M7. ......................................................... 6 Hình 2-2. KIT STM32F746 Discovery. .......................................................................... 7 Hình 2-3. Sơ đồ cấu trúc và sơ đồ chân VS1003. ........................................................... 8 Hình 2-4. Tay cầm PS2. ................................................................................................ 10 Hình 2-5. Màu và sơ đồ dây đầu cắm PS2. ................................................................... 12 Hình 2-6. Sơ đồ kết nối chuẩn SPI Master-Slave ......................................................... 14 Hình 2-7 Quá trình truyền nhận SPI. ............................................................................ 15 Hình 2-8. Quá trình đọc dữ hiệu. .................................................................................. 16 Hình 2-9. Quá trình ghi dữ liệu. .................................................................................... 16 Hình 2-10. Sơ đồ khối SDMMC. .................................................................................. 17 Hình 3-1 Sơ đồ khối hệ thống. ...................................................................................... 18 Hình 3-2. Mặt trên của KIT. ......................................................................................... 20 Hình 3-3. Sơ đồ bố trí Arduino Connectors, SD card adapter. ..................................... 22 Hình 3-4. Tay cầm PS2. ................................................................................................ 23 Hình 3-5. Sơ đồ khối nối STM32F746 với PS2. .......................................................... 24 Hình 3-6. Module VS1003. ........................................................................................... 25 Hình 3-7. Sơ đồ kết nối STM32F746 với VS1003. ...................................................... 26 Hình 3-8. Sơ đồ kết nối nguồn ngoài cho STM32F746. ............................................... 27 Hình 3-9. Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống. ........................................................... 27 Hình 4-1. Sơ đồ PCB mạch kết nối STM với PS2 và VS1003. .................................... 28 Hình 4-2. Sơ đồ PCB 3D mạch kết nối STM với PS2 và VS1003. .............................. 29 Hình 4-3. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch kết nối STM với PS2 và VS1003..................... 29 Hình 4-4. Khung của mạch. .......................................................................................... 31 Hình 4-5. Lưu đồ chương trình chính. .......................................................................... 32 Hình 4-6. Lưu đồ đọc/phát nhạc. .................................................................................. 32 Hình 4-7. Lưu đồ chính game Cờ Caro. ....................................................................... 33 Hình 4-8. Lưu đồ xử lý nước đi. ................................................................................... 34 Hình 4-9. Lưu đồ vẽ nước đi. ........................................................................................ 34 Hình 4-10. Lưu đồ chính của game. ............................................................................. 35 Hình 4-11. Lưu đồ chọn chế độ chơi. ........................................................................... 36 Hình 4-12. Lưu đồ xử lý 1 người chơi. ........................................................................ 37 Hình 4-13. Lưu đồ xử lý 2 người chơi. ......................................................................... 38 Hình 4-14. Lưu đồ xử lý thua. ...................................................................................... 39 Hình 4-15. Lưu đồ chính game Flappy Bird. ................................................................ 40 Hình 4-16. Lưu đồ di chuyển trụ. ................................................................................. 41 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiii Hình 4-17. Kiểm tra thua. ............................................................................................. 41 Hình 4-18. Lưu đồ di chuyển Bird lên. ......................................................................... 42 Hình 4-19. Lưu đồ chính game Stick Hero. .................................................................. 43 Hình 4-20. Lưu đồ bước 1............................................................................................. 43 Hình 4-21. Lưu đồ bước 2............................................................................................. 44 Hình 4-22. Lưu đồ bước 3............................................................................................. 44 Hình 4-23. Lưu đồ bước 4............................................................................................. 45 Hình 4-24. Lưu đồ bước 5............................................................................................. 45 Hình 4-25. Lưu đồ game Ai là triệu phú. ...................................................................... 46 Hình 4-26. Lưu đồ chính Game Vòng Quay Sát Phạt. ................................................. 47 Hình 4-27. Lưu đồ xử lý góc và tốc độ quay. ............................................................... 48 Hình 4-28. Lưu đồ thông báo kết quả. .......................................................................... 49 Hình 4-29. Lưu đồ chính game Pika Pika. .................................................................... 50 Hình 4-30. Lưu đồ xử lý pikachu nhảy lên. .................................................................. 51 Hình 4-31.Lưu đồ di chuyển CNV. .............................................................................. 51 Hình 4-32. Lưu đồ kiểm tra pika có đụng CNV hay không. ........................................ 51 Hình 4-33. Giao diện phần mềm Keil C. ...................................................................... 52 Hình 4-34.Giao diện phần mềm STM32CubeMX. ...................................................... 53 Hình 4-35. Thao tác chọn game .................................................................................... 57 Hình 4-36. Thao tác Game Cờ Caro. ............................................................................ 58 Hình 4-37. Thao tác chọn chế độ Game BBB. ............................................................. 58 Hình 4-38. Nút nhấn điều khiển game BBB. ................................................................ 59 Hình 4-39. Thao tác game Flappy Bird. ....................................................................... 59 Hình 4-40. Thao tác game Stick Hero. ......................................................................... 60 Hình 5-1. Kết quả phần cứng. ....................................................................................... 61 Hình 5-2. Giao diện chọn Game. .......................