【制作】基于金沙滩51单片机的贪吃蛇程序

零、起因

要离开实验室了，但是还是有点不放心学弟们的学习，为了让他们知道单片机能干嘛，体会到单片机的快乐，特意作此程序，以提高他们对单片机的学习兴趣。
要实现以下功能：

食物根据随机种子的不同出现的序列也不同
经典贪吃蛇游戏，能穿墙
贪吃蛇速度随分数加快，分数越高，贪吃蛇速度越快
能显示分数

一、电路原理图

用的是金沙滩的51单片机开发板，同款的电路应该是一致的，这部分可略过。

单片机最小系统部分

跳线部分

这部分连的都是ADDR。

数码管、LED部分

这部分使用74HC245三态缓冲器来提高单片机P0口的负载能力，通过138译码器提高单片机的IO口复用。

按键部分

这部分为矩阵按键，连接到单片机的P2口。

蜂鸣器部分

蜂鸣器使用无源蜂鸣器，更自由，可以自定义音调等。

二、代码

新建51单片机工程，输入以下代码：

/*
2020-11-17 Minuye
*/#include <reg52.h>
#include <stdlib.h>/* IO引脚分配定义 */
sbit KEY_IN_1  = P2^4;  //矩阵按键的扫描输入引脚1
sbit KEY_IN_2  = P2^5;  //矩阵按键的扫描输入引脚2
sbit KEY_IN_3  = P2^6;  //矩阵按键的扫描输入引脚3
sbit KEY_IN_4  = P2^7;  //矩阵按键的扫描输入引脚4
sbit KEY_OUT_1 = P2^3;  //矩阵按键的扫描输出引脚1
sbit KEY_OUT_2 = P2^2;  //矩阵按键的扫描输出引脚2
sbit KEY_OUT_3 = P2^1;  //矩阵按键的扫描输出引脚3
sbit KEY_OUT_4 = P2^0;  //矩阵按键的扫描输出引脚4sbit ADDR0 = P1^0;  //LED位选译码地址引脚0
sbit ADDR1 = P1^1;  //LED位选译码地址引脚1
sbit ADDR2 = P1^2;  //LED位选译码地址引脚2
sbit ADDR3 = P1^3;  //LED位选译码地址引脚3
sbit ENLED = P1^4;  //LED显示部件的总使能引脚sbit BUZZ = P1^6;  //蜂鸣器控制引脚#define MAP_SIZE 8          //地图大小
#define MAP_DATA_SIZE 64    //地图数据大小
#define SLEEP_TIME 100      //每帧间隔时间
#define SNAKE_DEFAULT_LEN 3 //蛇默认长度//按键值
#define KEY_VAL_W 0x26  //向上键
#define KEY_VAL_A 0x27  //左
#define KEY_VAL_S 0x28  //下
#define KEY_VAL_D 0x25  //右//map: 地图, 每个元素的映射, -1为食物 0为空地 大于0为蛇(值为存活回合)
char pdata map[MAP_DATA_SIZE];
unsigned char dztBuff[8];
unsigned char isShowHeader;
unsigned char len, i, X, Y;
unsigned char move, inputBuf;//随机算法相关
unsigned char seed;//矩阵按键到标准键码的映射表//矩阵按键到标准键码的映射表
const unsigned char code KeyCodeMap[4][4] = {  { '1',  '2',  '3', 0x26 },  //数字键1、数字键2、数字键3、向上键{ '4',  '5',  '6', 0x25 },  //数字键4、数字键5、数字键6、向左键{ '7',  '8',  '9', 0x28 },  //数字键7、数字键8、数字键9、向下键{ '0', 0x1B, 0x0D, 0x27 }   //数字键0、ESC键、  回车键、 向右键
};
//全部矩阵按键的当前状态
unsigned char pdata KeySta[4][4] = {  {1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1}
};//数码管真值表
unsigned char code LedChar[] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E};//Led显存
unsigned char ledBuff;
//数码管显存
#define SMG_BUFF_SIZE 6
unsigned char smgBuff[SMG_BUFF_SIZE];
//Led点阵显存
#define DZT_BUFF_SIZE 8
unsigned char dztBuff[8];
//当前状态(状态机)
unsigned char mode = 1;
//当前按键值
unsigned char currentKeyVal = 0;
//蜂鸣器开关,打开后蜂鸣器响,并自动置0
bit flagBuzzOn = 0;unsigned char _kbhit()
{if(currentKeyVal){return 1;}       return 0;
}unsigned char _getch()
{unsigned char ckv = currentKeyVal;currentKeyVal = 0;return ckv;
}void UpdateSmg(unsigned int val)
{ledBuff = ~(0x80>>(val%8));smgBuff[0] = LedChar[val%10];smgBuff[1] = LedChar[val/10%10];smgBuff[2] = LedChar[val/100%10];smgBuff[3] = LedChar[val/1000%10];smgBuff[4] = LedChar[val/10000%10];smgBuff[5] = LedChar[val/100000%10];
}//游戏初始化
void InitGreedySnake()
{unsigned char j;move = KEY_VAL_D;//初始化方向inputBuf = 0;//重置输入缓存len = SNAKE_DEFAULT_LEN;//设置蛇的长度X = 0;//初始化蛇头坐标Y = 0;//初始化地图for (j = 0; j < MAP_DATA_SIZE; j++){map[j] = 0;}//初始化随机srand(seed);//找一块空地，等下设置食物while (map[i = rand() % MAP_DATA_SIZE]);//设为食物map[i] = -1;
}//贪吃蛇游戏
unsigned char GreedySnake()
{char mi,temp;char * p = 0;/*//蛇头闪烁if (isShowHeader){//使用位操作把蛇头置空dztBuff[Y] = dztBuff[Y] & (~(0x80 >> (X % MAP_SIZE)));isShowHeader = 0;}else{isShowHeader = 1;}*///如果没按退出键if(inputBuf != 0x1B){//检测输入if (_kbhit()) {//获取输入inputBuf = _getch();switch (inputBuf)//动作冲突检测，如果与原动作不冲突，则覆盖原动作{case KEY_VAL_A:if (move != KEY_VAL_D)move = KEY_VAL_A; break;case KEY_VAL_D:if (move != KEY_VAL_A)move = KEY_VAL_D; break;case KEY_VAL_S:if (move != KEY_VAL_W)move = KEY_VAL_S; break;case KEY_VAL_W:if (move != KEY_VAL_S)move = KEY_VAL_W; break;}}//输入switch (move){case KEY_VAL_A:p = &X, *p -= 1; break;//p指向对应轴, 并更新坐标case KEY_VAL_D:p = &X, *p += 1; break;case KEY_VAL_S:p = &Y, *p += 1; break;//因为Y轴向下为正, 所以这里是加1case KEY_VAL_W:p = &Y, *p -= 1; break;}//如果越界, 则移动至另一端*p = (*p + MAP_SIZE) % MAP_SIZE;    //p指向蛇头对应的地图元素p = map + X + Y * MAP_SIZE;if (*p > 1)//如果撞到自己{//游戏结束 (1为蛇尾)return 1;}if (*p == -1)//如果为食物{//寻找空地while (map[i = rand() % MAP_DATA_SIZE]);//设置食物, 蛇长+1map[i] = -1, len += 1;//蜂鸣器响flagBuzzOn = 1;}else {//空地for (i = 0; i < MAP_DATA_SIZE; i++) {//遍历地图, 所有蛇的值-1 (去掉蛇尾)if (map[i] > 0){map[i]--;}}} //状态判断 p指向地图元素, i为空地下标for (*p = len,mi = 0, i = 0,temp = 0; i < MAP_DATA_SIZE;)   //蛇头赋值, 遍历地图{if (map[i] == 0) {dztBuff[mi] = dztBuff[mi] & (~(0x80 >> (temp)));}else if (map[i] > 0) {dztBuff[mi] = dztBuff[mi] | (0x80 >> (temp));}else {//食物dztBuff[mi] = dztBuff[mi] | (0x80 >> (temp));}i++;temp = i % MAP_SIZE;if (temp == 0) {//如果到下一行的元素mi++;}}//正常调用return 0;}else {//按了退出键，执行退出程序return 1;}
}//延迟5ms*unit
void DelayN5ms(unsigned char unit)
{unsigned char a,b,c;while(unit--){for(c=1;c>0;c--)for(b=200;b>0;b--)for(a=10;a>0;a--);}
}//按键驱动
void KeyDriver()
{unsigned char i, j;static unsigned char pdata backup[4][4] = {  //按键值备份，保存前一次的值{1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1},  {1, 1, 1, 1}};for (i=0; i<4; i++)  //循环检测4*4的矩阵按键{for (j=0; j<4; j++){if (backup[i][j] != KeySta[i][j])    //检测按键动作{if (backup[i][j] != 0)           //按键按下时执行动作{if(currentKeyVal == 0){currentKeyVal = KeyCodeMap[i][j];}}backup[i][j] = KeySta[i][j];     //刷新前一次的备份值}}}
}void InitSys(unsigned char val)
{unsigned char i;flagBuzzOn = 1;ledBuff = val;for(i=0;i<DZT_BUFF_SIZE;i++){if(i<SMG_BUFF_SIZE){smgBuff[i] = val;}dztBuff[i] = ~val;}
}void main()
{unsigned char i;EA = 1;       //使能总中断ENLED = 0;    //使能U3TMOD = 0x11;  //设置T1为模式1,T0为模式1ET1 = 1;     //使能T1中断TR1 = 1;     //启动T1ET0 = 1; //使能T0中断TR0 = 1;   //启动T0while (1){switch(mode){case 1://初始化模式,自检InitSys(0);//延时1秒,让灯全亮以检查DelayN5ms(200);InitSys(0xff);mode = 2;break;case 2://随机种子模式,输入初始化随机种子KeyDriver();if(currentKeyVal == 0x0D){InitSys(0xff);mode = 3;break; }//随机种子seed += _getch();//显示随机种子UpdateSmg(seed);break;case 3://初始化游戏InitGreedySnake();mode = 4;break;case 4://游戏中i = 50 - (len*4);if(i<20){i = 20;}DelayN5ms(i);KeyDriver();if (GreedySnake()) {//游戏结束mode = 5;ledBuff = 0;flagBuzzOn = 1;DelayN5ms(200);flagBuzzOn = 1;DelayN5ms(200);flagBuzzOn = 1;}//显示分数UpdateSmg(len - SNAKE_DEFAULT_LEN);//break;case 5:KeyDriver();DelayN5ms(10);i++;if(i>240){i = 0;}if(i%10 == 0){flagBuzzOn = 1;   }if(_getch() == 0x1b)//按下退出{InitSys(0xff);mode = 2;}break; }}
}//以下代码完成数码管动态扫描刷新
void SmgRefresh()
{static unsigned char i = 0;//显示消隐P0 = 0xFF;ADDR3 = 1;   switch (i){case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=smgBuff[0]; break;case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=smgBuff[1]; break;case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=smgBuff[2]; break;case 3: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=1; i++; P0=smgBuff[3]; break;case 4: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=smgBuff[4]; break;case 5: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=smgBuff[5]; break;   case 6: ADDR2=1; ADDR1=1; ADDR0=0; i=0; P0=ledBuff;    break;default: break;}
}void DzlRefresh()
{static unsigned char i = 0;P0 = 0xFF;ADDR3=0;switch(i){case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=~dztBuff[0]; break;case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=~dztBuff[1]; break;case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=~dztBuff[2]; break;case 3: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=1; i++; P0=~dztBuff[3]; break;case 4: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=~dztBuff[4]; break;case 5: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=~dztBuff[5]; break; case 6: ADDR2=1; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=~dztBuff[6]; break;        case 7: ADDR2=1; ADDR1=1; ADDR0=1; i=0; P0=~dztBuff[7]; break;default: break;}
}//按键扫描程序
void KeyScan()
{unsigned char i;static unsigned char keyout = 0;   //矩阵按键扫描输出索引static unsigned char keybuf[4][4] = {  //矩阵按键扫描缓冲区{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},  {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},  {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}};//将一行的4个按键值移入缓冲区keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;//消抖后更新按键状态for (i=0; i<4; i++)  //每行4个按键，所以循环4次{if ((keybuf[keyout][i] & 0x07) == 0x00){   //连续4次扫描值为0，即4*4ms内都是按下状态时，可认为按键已稳定的按下KeySta[keyout][i] = 0;}else if ((keybuf[keyout][i] & 0x07) == 0x07){   //连续4次扫描值为1，即4*4ms内都是弹起状态时，可认为按键已稳定的弹起KeySta[keyout][i] = 1;}}//执行下一次的扫描输出keyout++;        //输出索引递增keyout &= 0x03;  //索引值加到4即归零switch (keyout)  //根据索引值，释放当前输出引脚，拉低下次的输出引脚{case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0; break;case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0; break;case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0; break;case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0; break;default: break;}
}/* 定时器1中断服务函数 */
void InterruptTimer1() interrupt 3
{static unsigned char cnt = 0;TH1 = 0xFC;  //重新加载初值TL1 = 0x66;cnt++;KeyScan();    if(cnt%2 == 0){SmgRefresh();}else{DzlRefresh();}
}/* T0中断服务函数，执行串口接收监控和蜂鸣器驱动 */
void InterruptTimer0() interrupt 1
{static unsigned char cnt = 0;TH0 = 0xFD;  //重新加载重载值TL0 = 0x34;if (flagBuzzOn)  //执行蜂鸣器鸣叫或关闭{BUZZ = ~BUZZ;cnt++;if(cnt>240){cnt = 0;flagBuzzOn = 0;}}else{BUZZ = 1;}
}

代码只有525行，还包括注释和空行！！！
主要使用了状态机和随机种子来管理整个项目。
注释很完整了，有问题可以下方留言讨论哦~

三、效果演示

Bilibili：https://b23.tv/f12pdg（点击连接到B站看效果~）
可以完整实现贪吃蛇游戏的效果。

三、总结

状态机是一个很不错的东西，在裸机的情况下很实用。
兴趣是最好的老师，希望同学们能因此对单片机感兴趣，从而去学习它，单片机真的是个很有用的好东西！

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单片机最小系统部分

跳线部分

数码管、LED部分

按键部分

蜂鸣器部分

二、代码

三、效果演示

三、总结

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