基于AT89C51单片机的贪吃蛇游戏设计
点击链接获取Keil源码与 仿真图：
源码获取
主要内容：
设计一个贪吃蛇游戏，使其具有以下游戏规则：①当没有改变方向时，贪吃蛇沿原来路径一直前进②贪吃蛇无法回头，只能异于当前方向改变行动③蛇头碰到蛇身时死亡，游戏结束④贪吃蛇吃到豆子则蛇身增加⑤蛇头碰到墙壁时死亡，游戏结束⑥当蛇长达到17及以上时出现山洞出口，进入则游戏胜利
基本要求：
1、游戏不改变方向时，贪吃蛇沿原来路径一直前进；
2、游戏设计过程中，贪吃蛇无法回头，；
3、游戏进行过程中，蛇头碰到蛇身或触碰墙壁则贪吃蛇死亡，游戏结束；
4、贪吃蛇吃到豆子则蛇身增加，当蛇长达到17及以上时游戏胜利。
主要参考资料：
[1] 李丹，马莹，彭玄璋.单片机原理及应用[M] .成都：电子科技大学出版社,2021.
[2] 田希晖.C51单片机技术教程[M]. 北京：人民邮电出版社,2007.
[3] 顾晖等.微机原理与接口技术-基于8086和仿真（第二版）.北京：电子工业出版社，2015.
完 成 期 限： 12月11日 - 12月25日 指导教师签名： 课程负责人签名：
摘 要
随着科技的发展，现代生活节奏越来越快，人们的工作生活压力也随之加大。设计一款操作简单，生动新颖，娱乐性强，便于携带的小游戏，在繁忙的工作生活之余玩玩这款小游戏，不仅可以调节人们的情绪，使人心情舒畅，还能健脑益智，为更好地投入工作学习做好准备。
本文基于单片机设计的贪吃蛇游戏，除了具有传统意义上的贪吃蛇游戏的特点：吃豆子蛇身増长，得分；分数达到一定高度后，山洞会打开一扇门，使得游戏拥有胜利结局。本次设计加入了游戏暂停的功能，方便随时离开不至于重新玩。为节省存储空间，游戏算法上进行了新的设计，定义一个一维数组，直接保存蛇头以及蛇尾的xy坐标。
具体实现上，硬件系统平台采用51系列单片机，搭载LCD和按键，构成了一个轻巧便携的游戏机系统。51系列单片机技术成熟，功能强大，应用广泛。使用单片机作为控制核心，可以简化硬件电路，采用软件编程控制单片机实现硬件电路的功能，降低能耗，降低成本。软件采用C语言编程，方便灵活，大大加快了软件开发速度，缩短了开发周期，并且便于移植。为提高开发效率和硬件稳定性，采用了功能强大的硬件仿真软件 ,依托该软件提供的仿真环境搭配Keil作为软件开发调试环境进行仿真调试成功。
关键词：贪吃蛇；51单片机；游戏
目 录
摘 要 I
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 背景设定 1
1.3 操作指南 1
1.4 游戏特色 2
1.5 游戏评价 2
第2章 硬件设备介绍 3
2.1 单片机 3
2.1.1 51单片机特性 3
2.1.2 51单片机管脚说明 3
2.2 LCD-12864 5
2.2.1 12864基本参数 5
2.2.2 12864内部功能器件及相关功能 7
2.2.3 12864相关指令 7
第3章 系统的硬件设计 9
3.1 仿真设计 9
3.1.1 主控芯片连接 9
3.1.2 LCD-12864连接 9
3.1.3 控制按键连接 10
第4章 系统的软件设计 11
4.1 贪吃蛇算法介绍 11
4.2 典型算法实现 11
4.2.1 采用循环队列存储蛇头的转向信息 11
4.2.2 根据行列具体点亮或熄灭LCD-12864某一个点 12
4.2.3 碰撞检测 13
4.2.4 2×2点扩大 13
4.2.5 字模算法 14
第5章 系统测试 17
结论 19
参考文献 20
第1章 绪论
1.1 概述
贪吃蛇（也叫贪食蛇）是一款经典的小游戏。初始是像素版本，后来又衍生出3D版本、多人对战版本等。有PC和手机等多平台版本。既简单又耐玩。该游戏通过控制蛇头方向吃豆子，从而使得蛇变得越来越长。
贪吃蛇游戏最初为单机模式，后续又陆续推出团战模式、赏金模式、挑战模式等多种玩法。
另外还有一种名为“贪吃蛇”钻井测井技术，是运用旋转导向系统、随钻测井系统等的油气田定向钻井、随钻测井技术，可完成海上“丛式井”和复杂油气层的开采需求，大幅降低油气田开发综合成本。
1.2 背景设定
1976年，平台推出了一款经典街机游戏。游戏中，两名玩家分别控制一个角色在屏幕上移动，所经之处砌起围栏。角色只能向左、右方向90度转弯，游戏目标保证让对方先撞上屏幕或围栏。听起来有点复杂，其实就是下面这个样子：
基本上就是两条每走一步都会长大的贪吃蛇比谁后完蛋，玩家要做的就是避免撞上障碍物和越来越长的身体。
很受欢迎，类似的游戏先后出现在 Atari 2600、TRS-80、苹果 2 等早期游戏机、计算机上。但真正让这种游戏形式红遍全球的还是21年后随诺基亚手机走向世界的贪吃蛇游戏——Snake。
1.3 操作指南
玩家使用方向键操控一条长长的蛇不断吞下豆子，同时蛇身随着吞下的豆子不断变长，当蛇头撞到蛇身或障壁时游戏结束。贪吃蛇最初为人们所知的是诺基亚手机附带的一个小游戏，它伴随着诺基亚手机走向世界。现在的贪吃蛇出现了许多衍生版本，并被移植到各种平台上。
1.4 游戏特色
贪吃蛇游戏操作简单，可玩性比较高。这个游戏难度最大的不是蛇长得很长的时候，而是开始。那个时候蛇身很短，看上去难度不大，却最容易死掉，因为把玩一条小短蛇让人容易走神，失去耐心。由于难度小，你会不知不觉加快调整方向的速度，在游走自如的时候蛇身逐渐加长了，而玩家却没有意识到危险，在最得意洋洋的一刻突然死亡。
贪吃蛇的另一个危险期在于游戏开始几十秒之后。由于玩家的注意力高度集中，精神紧张，此时局面稍好，就会不由自主地想放松一下，结果手指一松劲，贪吃蛇就死了。所以贪吃蛇可以算作一个敏捷型的小游戏。
1.5 游戏评价
和别的游戏不同，贪吃蛇是一个悲剧性的游戏。许多电子游戏都是以操作者的胜利而告终，而贪吃蛇的结局却是死亡。不管玩得多么纯熟，技术多么高超，你最终听到的都是贪吃蛇的一声惨叫。当手机上的小蛇越长越长，积分越来越高的时候，死亡也就越来越近。那时候忙的不是为了吃豆子长身体，而是为了避免撞墙。你会发现你穷于应付，四处奔忙。
第2章 硬件设备介绍
2.1 单片机
是一种带4K字节 FLASH存储器( - Flash and Read Only )的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
是一种帯2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的是一种高效微控制器，是它的一种精简版本。单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.1.1 51单片机特性
提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，256字节片内数据存储器(00H -7FH为片内RAM，80H-FFH为特殊功能寄存器SFR)，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.1.2 51单片机管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚 备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（计时器0外部输入）
P3.5 T1（计时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.1.3 芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片工作，直到下一个硬件复位为止。
2.2 LCD-12864
带中文字库的 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个1616 点汉字，和128 个168 点ASCII 字符 集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
2.2.1 12864基本参数
（1）低电源电压（VDD:+3.0–+5.5V）（2）显示分辨率:128×64 点（3）内置汉字字库，提供8192 个16×16 点阵汉字(简繁体可选)（4）内置128 个16×8 点阵字符（5）2MHZ 时钟频率（6）显示方式：STN、半透、正显（7）驱动方式：1/，1/5BIAS
（8）视角方向：6 点（9）背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED 的1/5—1/10
（10）通讯方式：串行、并口可选（11）内置DC-DC 转换电路，无需外加负压（12）无需片选信号，简化软件设计（13）工作温度: 0℃ - +55℃ ,存储温度: -20℃ - +60℃
2.2.2 12864内部功能器件及相关功能
指令寄存器(IR)
IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。
2．数据寄存器(DR)
DR是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入DR，或在E信号高电平作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
3．忙标志：BF
BF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。
利用 READ指令，可以将BF读到DB7总线，从检验模块之工作状态。
4．显示控制触发器DFF
此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（ OFF），DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（ OFF）。
DDF的状态是指令 ON/OFF和RST信号控制的。
5．XY地址计数器
XY地址计数器是一个9位计数器。高3位是X地址计数器，低6位为Y地址计数器，XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。
X地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。
Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据
