前言

课程设计报告以及keil文件和protues仿真在文末。

一、设计内容及要求

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

二、系统的硬件设计

主控芯片为AT89C51
LCD-12864为显示器输出
多个按键作为控制器

2.1 Protues仿真图

2.2 主控芯片连接

其中P0口连接LCD-12864的DB0~DB7，P2.0~P2.1连接LCD两个片选端，P2.2~P2.4连接LCD的指令线，读写线，以及电源线,P1.0~P1.4连接控制的四个按键。

2.3 LCD-12864连接

分别连接至AT89C51的引脚

2.4 控制按键连接

此法连接，当按下按键后，相应端口置零

三、系统的软件设计

3.1 贪吃蛇算法介绍

贪吃蛇游戏算法的实现，即如何通过液晶屏显示蛇的移动。

1、其实蛇看似移动的过程中，实质只有两个点再变，即蛇头前进方向增加一个点，蛇尾减少一个点。

2、知道如何显示蛇的移动后，再一个关键问题就是蛇的转折问题，如何控制蛇尾消失的点沿着蛇的路径。通俗的说就是蛇怎么实现曲折移动，这里就用到了循环队列，每次蛇头前进方向发生变化后，队列增加一个结点，结点中包含蛇头方向变化的位置，以及蛇头转变的方向。

3、蛇尾每次移动的过程中都会与队列头指针所储存的位置做一次判断，当蛇尾到达这一位置后，从结点中取出保存的蛇头的移动方向赋给蛇尾，结点出队列即删除这一结点。

4、由于队列是先进先出，所以每前进一步会先push进蛇头的节点，再pop出蛇尾的节点，即实现了蛇的曲折运动。

3.2 典型算法实现

3.2.1 采用循环队列存储蛇头的转向信息

存储蛇头转向的信息使用了step记录，即每走一步使step+1，初始化蛇头step>蛇尾step，当按下按键时代表蛇头发生转向，用循环队列记录此时蛇头step坐标入队，同时使队尾指针+1，当不停前进蛇尾到达此step时，代表之前蛇头在此发生转向，则可不用具体xy坐标记录信息，从而节省存储空间。

// 按键扫描
void Key_Scan(void){if (KEY0 == 0)pause();else if (KEY1 == 0) {if (direction != 2) { //蛇不能直接掉头direction = 1;tailtrun_step[rear] = head_step;tailtrun_direction[rear] = 1;rear = (rear + 1) % 20;}}else if (KEY2 == 0) {if (direction != 1) {direction = 2;tailtrun_step[rear] = head_step;tailtrun_direction[rear] = 2;rear = (rear + 1) % 20;}}else if (KEY3 == 0) {if (direction != 4) {direction = 3;tailtrun_step[rear] = head_step;tailtrun_direction[rear] = 3;rear = (rear + 1) % 20;}}else if (KEY4 == 0) {if (direction != 3) {direction = 4;tailtrun_step[rear] = head_step;tailtrun_direction[rear] = 4;rear = (rear + 1) % 20;}}
}

3.2.2 根据行列具体点亮或熄灭LCD-12864某一个点

由于LCD-12864的点阵点亮是八位DB0~DB7一次性操作一个page，代表一次只能八位一起操作，无法根据某一点的line，column点亮一个点，这里采用了位与或的思想，即根据某一点的line算出此坐标点对应的page中所在的位，后读取这点所在整列的数据与此位进行位或，即可在不改变原始数据的情况下点亮此点，熄灭相似，先对位信息进行取反，后与所在整列的数据与此位进行位与，即可熄灭某一具体点。

// 点亮一个点，行列
void show_p(uint8 screen, uint8 line, uint8 column) {SelectScreen(screen);dat = read_LCD_data(line / 8, column);Set_page(line/8);  Set_column(column);write_LCD_data(dat | bitTo16(line % 8));
}
// 熄灭一个点，行列
void out_p(uint8 screen, uint8 line, uint8 column) {SelectScreen(screen);dat = read_LCD_data(line / 8, column);Set_page(line/8);   Set_column(column);write_LCD_data(dat & ~(bitTo16(line % 8)));
}

3.2.3 碰撞检测

同样采取位与的思想，函数传入具体点的line，column坐标，读取此列的信息，后进行位与操作，若结果不为零，则代表此点已被点亮，表示发生碰撞(蛇身，墙壁)。

// 碰撞检测
void hit_block(uint8 line, uint8 column) {dat = read_LCD_data(line * 2 / 8, column * 2);Set_page(line * 2 /8); Set_column(column * 2);if ((dat & bitTo16(line * 2 % 8)) != 0)over();
}

3.2.4 2×2点扩大

由于一次只亮一个点，导致贪吃蛇和豆子会很小，对视觉和操作是一个很大的考验，于是可以使用比例扩大到一个点为2×2，使得游戏界面变得更加亲和。对于原先的1点扩大到2个点，我使用了每个点对应一个坐标，使得4个点是一体的，为后续的函数书写提供极大便利。

// 2×2合并为一个点
void show_bp(uint8 screen,uint8 line,uint8 column){SelectScreen(screen);start_line = line * 2;start_column = column * 2;for(j=0;j<2;j++){dat = read_LCD_data(start_line / 8, start_column + j);write_LCD_data(dat | bitTo16(start_line % 8));dat = read_LCD_data(start_line / 8, start_column + j);write_LCD_data(dat | bitTo16(start_line % 8 + 1));}Set_page(start_line / 8);    //前面设置完会自动+1，需重新设置回来Set_column(start_column + 1);
}
void out_bp(uint8 screen,uint8 line,uint8 column){SelectScreen(screen);start_line = line * 2;start_column = column * 2;for(j=0;j<2;j++){dat = read_LCD_data(start_line / 8, start_column + j);write_LCD_data(dat & ~( bitTo16(start_line % 8)));dat = read_LCD_data(start_line / 8, start_column + j);write_LCD_data(dat & ~( bitTo16(start_line % 8 + 1)));}Set_page(start_line / 8); //前面设置完会自动+1，需重新设置回来Set_column(start_column + 1);
}

3.2.5 字模算法

由于LCD-12864采用的是点阵点亮，若想显示具体汉字信息，则需使用16×16的字模运算。可使用“PCtoLCD2002”软件进行字模提取。

在具体调用时，应设计相应算法，适应具体字模，例如16×16，由于一次只能书写8位，16则需分两次书写，先写上面的8×16，再写下方的8×16。

// 16×16字模
void show_ch(uint8 screen,uint8 page,uint8 column,uint8 *p)
{uint8 i;SelectScreen(screen);Set_page(page);Set_column(column);for(i=0;i<16;i++) //采用16*16的字模{write_LCD_data(p[i]);}Set_page(page+1);Set_column(column);for(i=0;i<16;i++) //采用16*16的字模,"小四号字"{write_LCD_data(p[i+16]);}
}
//游戏开始结束字模
uint8 code ch[]=
{
0x10,0x60,0x02,0x8C,0x00,0x08,0xF9,0x4E,0xC8,0x20,0x58,0x4F,0x48,0xC8,0x08,0x00,
0x04,0x04,0x7E,0x81,0x40,0x30,0x0F,0x40,0x7F,0x00,0x44,0x84,0x7F,0x04,0x04,0x00,/*"游",0*/0x00,0x08,0x48,0x88,0x08,0xC8,0x38,0x40,0x40,0x40,0xFF,0x20,0x22,0xAC,0x20,0x00,
0x00,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x04,0x18,0x80,0x40,0x20,0x17,0x18,0x26,0x41,0xF0,0x00,/*"戏",1*/0x80,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x80,0x00,
0x00,0x80,0x40,0x30,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"开",2*/0x10,0x10,0xF0,0x1F,0x10,0xF0,0x00,0x40,0xE0,0x58,0x47,0x40,0x50,0x60,0xC0,0x00,
0x40,0x22,0x15,0x08,0x16,0x21,0x00,0x00,0xFE,0x42,0x42,0x42,0x42,0xFE,0x00,0x00,/*"始",3*/0x20,0x30,0xAC,0x63,0x20,0x18,0x08,0x48,0x48,0x48,0x7F,0x48,0x48,0x48,0x08,0x00,
0x22,0x67,0x22,0x12,0x12,0x12,0x00,0xFE,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0xFE,0x00,0x00,/*"结",4*/0x04,0x04,0xE4,0x24,0x24,0x24,0x24,0xFF,0x24,0x24,0x24,0x24,0xE4,0x04,0x04,0x00,
0x40,0x40,0x27,0x22,0x12,0x0A,0x06,0xFF,0x06,0x0A,0x12,0x22,0x27,0x40,0x40,0x00,/*"束",5*/0x00,0x00,0x00,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x33,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",6*/
};
// 游戏开始界面
void start(){show_im(1, 2, 0 * 16, image1);show_ch(1, 4, 2 * 16, ch + 32 * 0);show_ch(1, 4, 3 * 16, ch + 32 * 1);show_ch(2, 4, 0 * 16, ch + 32 * 2);show_ch(2, 4, 1 * 16, ch + 32 * 3);show_ch(2, 4, 2 * 16, ch + 32 * 6);show_ch(2, 4, 3 * 16, ch + 32 * 6);pause();ClearScreen(0);
}

附录

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