基于51单片机的贪吃蛇游戏设计
本科时候做的一个课程作业，自己搭一个很简易的电路，比较有意思且易上手，故将之记录下来。（全套的仿真及代码，演示视频，课程报告以及PPT展示上传在CSDN。）
一. 实验目的
（1） 通过对C51语言的理解，编写程序实现对贪吃蛇的有效控制；
（2） 通过对51单片机硬件的学习，学会运用面包板，独立按键、点阵屏等，完成对完整电路的搭建过程；
（3） 通过对Proteus仿真软件的学习，实现基于STC89C52单片机的8*8点阵贪吃蛇的硬件电路仿真。
二. 实验介绍
贪吃蛇是一款经典小游戏，其游戏的规则是：玩家通过四个方向键来控制蛇的移动，控制其在地图上吃豆子。吃掉豆子后蛇身相应加长，蛇身速度加快。蛇运动过程中撞到墙壁或蛇身，则立即结束本轮游戏。
三. 实现功能
（1）制作一个8*8点阵的贪吃蛇游戏；
（2）通过LED点阵屏为载体显示数据；
（3）外接4个独立按键作为输入端，分别控制蛇的移动方向（上、下、左、右）；
（4）蛇头与墙壁或蛇身相撞，随即结束游戏并复位。
四. 方案设计
在该系统中，硬件部分包括STC89C52单片机，8*8点阵屏，4个按键；软件部分是在keil环境下用C51语言编写，设置蛇的初始段数为2点，并设置有障碍墙壁，游戏结束后自动复位。
（1）贪吃蛇的移动
在贪吃蛇的移动过程中，每次需要将蛇头要到的下一个LED灯点亮，对应蛇尾的LED灯熄灭。在程序中即是先把蛇尾位置的值传给蛇头的下一个位置，然后改变蛇尾的值即可。蛇头下一个位置的确定由蛇头和偏移量来确定，每次通过操作四个独立按键来控制蛇步进的偏移量。因而只要将蛇头的位置加上其偏移量的值，即可得到新的蛇头位置。
（2）食物的出现
在市场上所流行的贪吃蛇游戏中，食物的出现是一种随机行为，这在程序中需要做一个随机数来支撑该过程。我们组在实验过程中也尝试了该过程，最终选择让食物出现在蛇尾的后一步，来执行整个程序。与此同时，食物出现的位置不能与蛇的位置重合，也不能超出墙外，否则需要重置食物。
五. 模块应用
（1）AT89C52单片机最小系统模块
本系统是以STC89C52RC为核心，加上复位电路和晶振电路来构成最小系统。该系统中选用11.0592M晶振，使得单片机有较为合理的运行速度；其起振电容对振荡器的频率高低、稳定性以及快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。
（2）1588BS 8*8共阳点阵屏模块
本实验中是采用8*8共阳红色点阵显示屏，它共16个引脚，分别与单片机P1口的八位管脚、P2口的八位管脚，按照一定要求（连接规则来源于百度查询）通过杜邦线一一对应连接，继而用来显示贪吃蛇的游戏画面。
点阵屏各点的点亮原理：
该点阵屏各引脚分别对应各led点（其原理图详见下图），其基本原理是：当第一行接入高电平，第一列接入低电平，且其它列为高电平时，则第一个led灯点亮。同理，其他所有的led灯点亮原理均是如此。
（3）独立按键模块
本实验中外接4个独立按键，分别通过控制单片机P3口的P3.1~P3.4，从而控制蛇的游走方向（上、下、左、右）。当按键未按下时，控制P3口为低电平；当其中某一按键按下后，电流会通过该按键，通过P3口中相对应的管脚进入单片机，使单片机变为高电平。当单片机检测到高电平的时候，会做出相应反应，继而实现贪吃蛇游戏。
六. 程序流程
本实验中主程序工作流程如下图5所示，系统上电后首先对LED进行初始化，接着对定时器初始化，并启动定时器，之后执行程序主题逻辑部分，程序主题逻辑执行一遍后检查是否有中断发生。本实验中有两个中断源：一个是驱动贪吃蛇自动前行的定时中断，另一个是用户控制贪吃蛇移动方向的按键中断。任意中断的到来都将改变贪吃蛇当前状态。若当前没有中断发生，主程序将继续判断蛇头是否碰壁或发生头尾相撞。若是，则结束游戏，否则返回继续执行程序主体循环即可。
七. 附 录
7.1 Proteus电路仿真图
7.2 代码
1 #include <reg52.h> 2 #define uchar unsigned char 3 #define SNAKE 22 //最大长度 4 #define TIME 40 //显示延时时间 5 #define SPEED 88 //速度控制 6 #define keyenable 1 7 8 sbit led = P0^0; 9 sbit up=P3^2; 10 sbit down=P3^4; 11 sbit right=P3^3; 12 sbit left=P3^1; 13 14 uchar x[SNAKE+1]; 15 uchar y[SNAKE+1]; 16 uchar time,n,i,e; //延时时间，当前蛇长，通用循环变量，当前速度 17 char fx,fy; //位移偏移量 18 19 /*************************** 20 延时程序 21 ****************************/ 22 void delay(char MS) 23 { 24 char us,usn; 25 while(MS!=0) 26 { 27 usn = 0; 28 while(usn!=0) 29 { 30 us=0xff; 31 while (us!=0) 32 {us--;}; 33 usn--; 34 } 35 MS--; 36 } 37 } 38 /**************************** 39 判断碰撞 40 *****************************/ 41 bit knock() 42 { 43 bit k; 44 k=0; 45 if(x[1]>7||y[1]>7) 46 k=1; //撞墙 47 for(i=2;i<n;i++) 48 if((x[1]==x[i])&(y[1]==y[i])) 49 k=1; //撞自己 50 return k; 51 } 52 /***************************** 53 上下左右键位处理 54 ******************************/ 55 void turnkey() 56 { 57 if(keyenable) 58 { 59 if(left) 60 { 61 fy=0; 62 if(fx!=1) 63 fx=-1; 64 else fx=1; 65 } 66 if(right) 67 { 68 fy=0; 69 if(fx!=-1) 70 fx=1; 71 else fx=-1; 72 } 73 if(up) 74 { 75 fx=0; 76 if(fy!=-1) 77 fy=1; 78 else fy=-1; 79 } 80 if(down) 81 { 82 fx=0; 83 if(fy!=1) 84 fy=-1; 85 else fy=1; 86 } 87 } 88 } 89 /******************************* 90 乘方程序 91 ********************************/ 92 uchar mux(uchar temp) 93 { 94 if(temp==7) return 128; 95 if(temp==6) return 64; 96 if(temp==5) return 32; 97 if(temp==4) return 16; 98 if(temp==3) return 8; 99 if(temp==2) return 4; 100 if(temp==1) return 2; 101 if(temp==0) return 1; 102 return 0; 103 } 104 /******************************* 105 显示时钟 显示程序 106 *******************************/ 107 void timer0(uchar k) 108 { 109 while(k--) 110 { 111 for(i=0;i<SNAKE+1;i++) 112 { 113 P2=mux(x[i]); 114 P1=255-mux(y[i]); 115 turnkey(); //上下左右键位处理 116 delay(TIME); //显示延迟 117 P2=0x00; 118 P1=0xff; 119 } 120 } 121 } 122 /******************************* 123 主程序 124 *******************************/ 125 void main(void) 126 { 127 e=SPEED; 128 P0=0x00; 129 P1=0xff; 130 P2=0x00; 131 P3=0x00; 132 while(1) 133 { 134 for(i=3;i<SNAKE+1;i++) 135 x[i]=100; 136 for(i=3;i<SNAKE+1;i++) 137 y[i]=100; //初始化 138 x[0]=4; 139 y[0]=4; //设置食物 140 n=3; //贪吃蛇长 141 x[1]=1;y[1]=0; //贪吃蛇头 142 x[2]=0;y[2]=0; //贪吃蛇尾 143 fx=0; 144 fy=0; //位移偏移 145 while(1) 146 { 147 if(keyenable) 148 break; 149 timer0(1); 150 } 151 while(1) 152 { 153 timer0(e); 154 if(knock()) 155 { 156 e=SPEED; 157 break; 158 } //判断碰撞 159 if((x[0]==x[1]+fx)&(y[0]==y[1]+fy)) //是否吃东西 160 { 161 n++; 162 if(n==SNAKE+1) 163 { 164 n=3; 165 e=e+10; 166 for(i=3;i<SNAKE+1;i++) 167 x[i]=100; 168 for(i=3;i<SNAKE+1;i++) 169 y[i]=100; 170 } 171 x[0]=x[n-2]; 172 y[0]=y[n-2]; 173 } 174 for(i=n-1;i>1;i--) 175 { 176 x[i]=x[i-1]; 177 y[i]=y[i-1]; 178 } 179 x[1]=x[2]+fx; 180 y[1]=y[2]+fy; //移动 181 } 182 } 183 }
