2021年07月27日 | 基于51单片机的贪吃蛇游戏设计

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

#include

#define uchar unsigned char

#define SNAKE 22             //最大长度

#define TIME 40               //显示延时时间

#define SPEED 88              //速度控制

#define  keyenable 1

sbit led = P0^0;

sbit up=P3^2; 

sbit down=P3^4;

sbit right=P3^3;

sbit left=P3^1;

uchar x[SNAKE+1];

uchar y[SNAKE+1];          

uchar time,n,i,e;         //延时时间，当前蛇长，通用循环变量，当前速度

char fx,fy;             //位移偏移量

/***************************

        延时程序

****************************/

void delay(char MS)

{

char us,usn;

while(MS!=0)

{

usn = 0;

while(usn!=0)

{

us=0xff;

while (us!=0)

{us--;};

usn--;

}

MS--;

}

}

/****************************

          判断碰撞

*****************************/

bit knock()

{

bit k;

k=0;

if(x[1]>7||y[1]>7)

k=1;                           //撞墙

for(i=2;i if((x[1]==x[i])&(y[1]==y[i]))

k=1;                       //撞自己

return k;

}

/*****************************

      上下左右键位处理

******************************/

void turnkey() 

{

if(keyenable)

{

if(left)

{

fy=0;

if(fx!=1)

fx=-1; 

else fx=1;

}

if(right)

{

fy=0;

if(fx!=-1)

fx=1; 

else fx=-1;

}

if(up)

{

fx=0;

if(fy!=-1)

fy=1; 

else fy=-1;

}

if(down)

{

fx=0;

if(fy!=1)

fy=-1; 

else fy=1;

}

}

}

/*******************************

          乘方程序

********************************/

uchar mux(uchar temp) 

{

if(temp==7) return 128;

if(temp==6) return 64;

if(temp==5) return 32;

if(temp==4) return 16;

if(temp==3) return 8;

if(temp==2) return 4;

if(temp==1) return 2;

if(temp==0) return 1;

return 0;

}

/*******************************

       显示时钟 显示程序

*******************************/

void timer0(uchar k)

{

while(k--)

{

for(i=0;i {

P2=mux(x[i]);

P1=255-mux(y[i]);

turnkey();                   //上下左右键位处理

delay(TIME);                //显示延迟

P2=0x00;

P1=0xff;

}

}

} 

/*******************************

             主程序

*******************************/

void main(void)

{

e=SPEED;

P0=0x00;

P1=0xff;

P2=0x00;

P3=0x00;

while(1)       

{

for(i=3;i x[i]=100;

for(i=3;i y[i]=100;                       //初始化

x[0]=4;

y[0]=4;                            //设置食物                            

n=3;                              //贪吃蛇长

x[1]=1;y[1]=0;                      //贪吃蛇头

x[2]=0;y[2]=0;                      //贪吃蛇尾

fx=0;

fy=0;                              //位移偏移

while(1)

{

if(keyenable)

break;

timer0(1);

}

while(1)         

{

timer0(e);

  if(knock())

{

e=SPEED;

break;

}                                //判断碰撞

        if((x[0]==x[1]+fx)&(y[0]==y[1]+fy))  //是否吃东西

        {

n++;

  if(n==SNAKE+1)

  {

n=3;

e=e+10;

  for(i=3;i x[i]=100;

          for(i=3;i y[i]=100;

}

          x[0]=x[n-2];

          y[0]=y[n-2];

}

    for(i=n-1;i>1;i--)

{

x[i]=x[i-1];

y[i]=y[i-1];

}        

  x[1]=x[2]+fx;

y[1]=y[2]+fy;                     //移动

}     

}

}