基于51单片机与点阵的贪食蛇游戏机开发剖析

1、 基于51单片机与8*8点阵的贪吃蛇游戏机开发目录一、硬件设计1、8*8LED点阵的原理说明本设计采用的点阵显示模块是ARK-SZ411288K,其原理结构图如图1所示。ARK-SZ411288K显示模块是8*8点阵的显示模块,从图1中可以看出,8*8点阵共需要64个发光二极管组成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点COLPINROWNO.PINjN0._71二ATATJafl_AT_ATAT-上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的图18*8LED点阵的原理图二极管就亮。ARK-SZ411288K可与CPU直接连接，根据引脚说明，将其各个引脚与相应的I/O口连接。2、LE

2、D阵列驱动电路正向点亮一颗LED,至少也得1020毫安，若电流不够大，贝VLED不够亮。而不管是8051的输入/输出口，还是TTL、CMOS的输出端，其高态输出电流都不是很高，不过12毫安而已,因此，很难直接高态驱动LED。这时候就需要额外的驱动电路，本设计采用的是74HC595，用74HC595芯片驱动LED有以下特点：速度较快，功耗较小，LED的数目多少随意，既可以控制共阴极的LED显示器，也可以控制共阳极的LED显示器，可以软件控制LED的亮度，还可以在必要的时候关断显示（数据保留），以减小功耗，并可随时唤醒显示。用它设计的电路，不仅软硬件设计简单，而且功耗低，驱动能力强，占用的I/O口

3、线较少，是一种造价低廉，应用灵活的设计方案。物理与信息科学学院 QB1016QC2*15QD314QE刍74HC59513QF5QG611QH|7图274HC595管脚图1074HC595内含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存有各自的时钟输入（SCLK和SLCK），都是上升沿有效。当SCLK从低VCC0AR(KSCKSCLR器。寄存器和锁存器分别，串行输入数据（SDA）移入寄存器;当SLCK从低到高电平跳变时，寄存器的数据置入锁存器。清除端（CLR）的低电平只对寄存器复位（QS为低电平），而对锁存器无影响。当输出允许控制（EN）为高电平时，并行输出（Q0Q7）为高阻态，而串行输出（

4、QS）不受影响。74HC595最多需要5根控制线,即SDA、SCLK、SLCK、CLR和EN。其中CLR可以直接接到高电平，用软件来实现寄存器清零；如果不需要软件改变亮度，EN可以直接接到低电平，而用硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/O口相接，即可实现对LED的控制。数据SDA口送入74HC595,在每个SCLK的上升沿,SDA口上的数据移入寄存器，在SCLK的第9个上升沿，数据开始从QS移出。如果把第一个74HC595的QS和第二个74HC595的SDA相接，数据即移入第二个74HC595中，照此一个一个接下去，可接任意多个。数据全部送完后,给SLCK一个上升沿，寄存器中的数据即置入

5、锁存器。此时如果EN为低电平，数据即从并口Q0Q7输出，把Q0Q7与LED的8段相接，LED就可以实现显示了。要想软件改变LED的亮度，只需改变EN的占空比就行了1。二、软件设计1、主程序工作流程主程序工作流程如图3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，接着执行程序主体逻辑，程序主体逻辑执行一遍后检查是否有中断发生。中断源有两个，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键盘中断，任意中断的到来都将改变贪吃蛇的当前状态。若当前没有中断发生，主程序继续判断蛇头是否碰壁或头尾相撞，若是，结束游戏，否则继续执行程序主体循环。图3主程序工作

6、流程/SNAKE是蛇的最大长度/初始化/果子/蛇长n=-12、LED点阵初始化对点阵初始化，先把点阵所有的信息清空，让其不显示任何信息，再在指定的位置显示蛇所处的最初位置和第一个果实的位置。初始化程序如下：voidInit()for(i=3;iSNAKE+1;i+)xi=100;for(i=3;iSNAKE+1;i+)yi=100;x0=4;y0=4;n=3;x1=1;y1=0;/蛇头x2=0;y2=0;/蛇尾1addx=0;addy=0;/位移偏移3、贪吃蛇的移动当蛇没有吃到任何食物时，每次步进蛇头的将要到的下一个LED灯点亮，而蛇尾那个LED灯会灭掉，程序设计时只要将蛇尾那点位置的值传给蛇

7、头下一个位置的值，再改变蛇尾的值即可。而蛇头下一个位置根据蛇头和偏移量来确定，每次上下左右按键决定了蛇步进的偏移量，只要将蛇头的位置加上偏移量的值即得到新的蛇头位置。当蛇头碰到四周的墙壁或者碰到自己的身体，小蛇就立即毙命并结束游戏。4、食物的随机出现食物的出现是一种随机行为，所以必须做一个随机数，而且食物出现的位置不能与蛇的位置相同，也不能超出墙外，否则就要重置食物。这里使用程序中的定时计数器的低八位TL0的数值，由于TL0不断变化，不同的时间点数值不同，我这里使用的是C+语言里的stdlib.h文件库，使用里面的随机函数srand(),先利用srand(TLO)获得TL0的数值，再利用两次r

8、and()%8分别得到食物出现的横纵坐标的位置。三、调试及仿真程序软件编译器使用uVision3。在用uVision3编写单片机程序时，因uVision3往往只能修改语法上的错误，对于算法上的问题不好检查，而直接下到单片机里又受电路板的限制而不方便调试，因此这里使用Proteus进行电路仿真。该软件具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能，同时有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。先在Proteus上绘制硬件电路(并未画出驱动电路)，电路设计完成后就可以进行仿真。先双击单片机，把用

9、uVision3编译生成的HEX文件指定为下载文件，点击PLAY键即可进行仿真。当出现ANALYSERERRORS时，表示电路有错误，列表中说明了具体的错误，必须要先排错才可以进行仿真。本设计仿真效果如图4所示。SCTAL1C2X1CRYSTAL:TE：7I1-巴4TTZW空.-FZZh1Pg-5nP2-*pi.irrzBPZi.hWP2JA11P2.*/A12P3.&ViJHp.TiirrrP2.TW1SCT13工B33JbpP1J31HI2卩23+Pi*SP1S6riJ3F173pnu-ADoPn.1/AD1PnZfAD2pnjADiPD.AD*P口S*ADSPD.9AD6Pn.?/AD7

10、PUP=LZ.1PjP2p14?ZZF213PZ_i3*FZZ3PZ3UE：DP3.imDP32iTffTpPWTITTl-PZ5图4系统测试效果图软件调试及Proteus仿真完成后就进行硬件的安装。本设计按照原先设计好的电路图进行总体上的布置，采用人工搭电路的方法进行硬件的安装。安装时要考虑受热、稳固等多方面的影响使用电烙铁时要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化，形成“虚焊，”而焊接时间太长又容易损坏元器件，每一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。其次芯片的摆置要方便连线，焊接时要先把芯片拔出，等线接好了再插上去。在焊接时要考虑电路的抗干扰能力同时要充

11、分考虑电源对单片机的影响。每焊接完一个模块，要用万能表根据电路图检查有没有接错、短路等现象，确认正确后再继续下一个模块2。附录：代码#include#defineucharunsignedcharsbitdown=P3l;#defineSNAKE20/最大长度#defineTIME50/显示延时时间#defineSPEED71/速度控制sbitkeyenable=P36/方向使能sbitkeyy=P02;/上下*/sbitup=P33;/downsbitright=P32;sbitleft=P34;ucharxSNAKE+1;ucharySNAKE+1;uchartime,n,i,e;/延时时

12、间，当前蛇长，通用循环变量，当前速度charaddx,addy;/位移偏移量延时程序*/voiddelay(charMS)charus,usn;while(MS!=0)usn=0;while(usn!=0)us=0 xff;while(us!=0)us-;usn-;MS-;判断碰撞g/bitknock()bitk;k=0;if(x17|y17)k=1;/撞墙for(i=2;in;i+)if(x1=xi)&(y1=yi)k=1;/撞自己returnk;/*上下左右键位处理*/voidturnkey()/interrupt0using2if(keyenable)if(left)addy=0;if(

13、addx!=1)addx=-1;elseaddx=1;if(right)addy=0;if(addx!=-1)addx=1;elseaddx=-1;if(up)addx=0;if(addy!=-1)addy=1;elseaddy=-1;if(down)addx=0;if(addy!=1)addy=-1;elseaddy=1;/*乘方程序ucharmux(uchartemp)if(temp=7)return128;if(temp=6)return64;if(temp=5)return32;if(temp=4)return16;if(temp=3)return8;if(temp=2)return4

14、;if(temp=1)return2;if(temp=0)return1;return0;/*显示时钟显示程序voidtimer0(uchark)while(k-)for(i=0;iSNAKE+1;i+)P2=mux(xi);P1=255-mux(yi);turnkey();/上下左右键位处理/显示延迟delay(TIME);P2=0 x00;P1=0 xff;/*主程序voidmain(void)e=SPEED;P0=0 x00;P1=0 xff;P2=0 x00;P3=0 x00;while(1)/if(keyenable=1)P1=0 x00;P2=0 xff;elseP1=0 xff;P2=0 x00;for(i=3;iSNAKE+l;i+)xi=100;for(i=3;iSNAKE+l;i+)yi=100;/初始化/果子/蛇长n=-1/蛇头/蛇尾1/位移偏移x0=4;y0=4;n=3;x1=1;y1=0;x2=0;y2=0;addx=0;addy=0;/k=1;while(1)if(key