为了让大家更深入地了解底层的原理，在讲解时特意选择了51单片机(而非STM系列)，另外16*16点阵由译码器和移位缓存器直接驱动(而非MAX系列芯片)，摇杆也利用ADC功能判断方向。

那如何让单片机驱动这256个点呢？直接用IO口驱动显然不够且十分浪费。为了解决这个问题，我们要引入动态扫描的方法，它利用了人类的视觉暂留现象：如果让点阵的每一行分别轮流显示，当扫描速度足够高时，我们并不会看到一行一行地闪动，而是一幅完整的图像。

在驱动这个16*16点阵时，单片机会首先选中一行，然后将16位的数据输出以显示一行，在做短时间的停顿后接着再选择下一行输出，如此往复对这16行进行高速扫描就可以在点阵上看到要显示的图像。

先来讲解一下16*16点阵的原理。为了方便大家理解，我们先来看一下8*8点阵的电路图。它实际上由64个LED组成，每行共阴，每列共阳，当某行输出信号为低电平时，整一行LED阴极均为低电平，当在列上分别输入不同的电平信号时，交叉点的LED就会有不同的亮灭情况，以此不断循环扫描，就可以显示完整的图像。

8*8点阵的原理图

16*16点阵实质上为4个8*8点阵组合而成，对它的控制和8*8点阵也是大同小异，同样是分别扫描所有的行并输出列的数据，以此输出完整的16*16图像。

我们首先来考虑点阵行的控制，由于要节省单片机的引脚，我们使用74HC138译码器来控制不同的行，这里采用两个译码器分别对16行进行选择。

74HC138引脚图

VDD和GND分别为电源正负极，A0,A1,A2负责数据输入，Y0到Y7进行译码输出，E1,E2,E3为使能引脚，只有当E1和E2均为低电平，E3为高电平时，译码器才会正常输出，否则只会全部输出高电平。在使用时，只需要输入3位二进制加权地址，就能提供8个互斥的低有效输出。

74HC138架构图

由于译码器输出电流较低，必须借助三极管分别放大输出信号才能正常驱动LED。此处将译码器的输出接口分别连接到PNP三极管的基极，然后发射极连接点阵的行引脚，由于所有三极管的发射极均连接在VCC上，当输入低电平时，集电极就会输出高电平，否则就输出低电平，以此放大译码器的控制信号。

74HC138输出的原理图

两个74HC138的连接图对比

两个译码器的连接图稍有不同，对比一下可以发现它巧妙地利用了74HC138的使能特性，当G为高电平时，两个译码器均无输出，当G为低电平且D为低电平时，第一个译码器使能而第二个译码器关闭，反之第二个译码器使能而第一个译码器关闭；所以这里就可以直接使用A B C D对16行进行选择控制，G使能全部输出。

同样是为了节省IO口，我们使用了两个74HC595级联进行列输出，由于列输出内容是不确定的，所以我们要借助位移缓存器将串行数据转化为并行数据。

74HC595引脚图

这里VCC和GND分别为电源正负极，Q0到Q7为输出接口，DS为数据输入口，SHCP为数据输入时钟，STCP为输出存储器锁存时钟线，MR用于清零移位寄存器，OE为输出使能，Q7S可以连接到下一级位移缓存器的DS。

查阅数据手册可知，当SHCP产生一个上升沿的时候，移位寄存器读入DS上的电平信号，并且所有的数据都向后移动了一位。当数据输入完毕时，在STCP上发送一个上升沿可以让移位寄存器的数据锁存输出，由于有移位寄存器的存在，进行数据输入的时候可以有效避免“鬼影”问题。此处为了方便大家理解引入了IC的架构图。

74HC595架构图

在这个制作中我们不需要对移位缓存器进行单独操作，因此将OE接地，MR接VCC即可。把SHCP和STCP分别合并同时引出为CLK和LATCH输入线；第二个IC的DS接到第一个IC的级联输出端上，以实现多个74HC595的级联；再将第一个IC的DS端引出为DATA输入线，这样子我们用三根线就可以实现16位数据的串行输出。

两个74HC595的连接图

总结一下，这个16*16点阵需要两根电源线和八根数据线进行驱动，其中A B C D和G进行选择，DATA,CLK和LATCH串行输出16位的列显示数据。在选通一行后，74HC595输出该行数据，总共16行依次循环进行动态扫描，让16*16的点阵显示出来需要的文字或者图形。

接着，我们用摇杆来控制蛇的走向。摇杆的本质是X轴和Y轴的两个电位器，在摇杆运动的时候，通过读取两个电位器的输出电压就可以分别得到X轴和Y轴的坐标。由于得到是模拟数据，利用单片机的ADC功能来获取电压大小即可得到前后左右的运动数据。

目前国内大部分51单片机为STC的产品，因此我们选用了STC8单片机作为控制中心来驱动整个游戏。鉴于贪吃蛇程序在系统平台上编写过于简单，这里就不再赘述游戏逻辑的编程。下面的C语言代码用Keil编译后通过串口烧录进单片机即可。

头文件及常量定义

全局变量定义

定义八个数据线的引脚位置

全局初始化

向74HC595发送8bits的数据的函数

借助位运算进行行选

驱动整个点阵

对摇杆的扫描及响应

定时器中断

生成随机点

贪吃蛇的游戏逻辑

简易的main函数

以上就是整个贪吃蛇游戏的主要代码，分为从硬件上驱动IC和在软件上进行游戏的过程，虽然很简单但能让初学者了解51单片机对74系列IC的使用和ADC的读取，也能对单片机的编程加强认知。谢谢大家！

图文：林钜聪

排版：刘杨

审核：梁庆铧