用51单片机做贪吃蛇游戏掌机

用51单片机做贪吃蛇游戏掌机

游戏掌机是一种很普及的娱乐工具，价格低廉、携带方便、趣味性强是其闪光点。有很多创客尝试做游戏掌机，有的用Arduino去模拟电视信号进行游戏界面的显示，有的通过对树莓派进行修改而模拟FC。它们的效果，身为中学生的我看着觉得很爽，但是受能力所限，无法实现。所以我就打算用这几年的编程经验和手头上已有的硬件来个“老物新玩”，用自己琢磨出的算法实现程序编写，做一台贪吃蛇游戏掌机。

我将介绍我对于框架式游戏编程的思考与实现方案，同时也想展现一下独立探索与创造的精神。

贪吃蛇游戏的优点在于硬件要求极低，没有华丽的动画，编程难度较低，制作周期也短，游戏容易上手而且有趣。所以，我的游戏掌机就先选择运行贪吃蛇游戏。

硬件使用了40脚51单片机、8×8LED点阵屏、6个微动开关（见图1），我先用面包板和杜邦线验证了电路（见图2），然后用洞洞板焊接了电路（见图3）。为了便携，可以带上一块锂电池与充电控制板。为了以后便于扩展支持其他游戏，还可以添加蜂鸣器电路，这里可以简单地用三极管进行驱动。引出下载用的接口，最后用胶带缠上固定。成品如图4所示。

图1?6个微动开关的布局、用途与连接的接口

图2?用面包板和杜邦线搭建的实验电路

图3?制作过程

图4?成品

现在我来讲讲最有趣，也最有技术含量的代码部分，主要是我对贪吃蛇显示画面的一种处理算法，它也可用于其他游戏，可能有很多不足，但是简单易懂，大家可以根据自己的想法去编写自己的代码。

由于我是在计算机上编程，用控制台写小游戏，输出字符是“打印”的原理，所以显示画面没必要时刻刷新屏幕（可以减少资源浪费）。而且我们可以利用这一显示特性进行“静态显示”，从而消除屏幕闪烁问题。所谓“静态显示”就是每次显示时，调整光标到初始位置，进行覆盖式输出，这样就抵消了消除屏幕的操作，速度更快而且没有闪烁。这种方法同样还适合有显示残留的外接屏幕。图5、图6所示是我在课余时间用C++编写的控制台小游戏范例。下面给出我的贪吃蛇游戏源码，它适用于Windows下的G++/GCC编译器。

图6控制台游戏：

做了这么多尝试，现在来完成我们手头的项目。我在这个项目里用的方法可能适用面并不广，对于部分游戏需要略作调整。考虑到单线程编程要做到“多线程”的效果，我采用了一种“时间线”方法，即编程之初已经设定好一个计算周期，在一个周期结束后，进行条件判断，计算好下一步的状态，最后刷新显示数组。

显示数组（其数据结构为二维数组）的功能是缓存屏幕显示状态，屏幕需要输出时，按照显示数组逐位或逐行点亮屏幕。由于这里用的是单色屏，所以只要元素的值不是0，屏幕的对应位置就会点亮，如图7所示。

图7显示数组与屏幕显示对应关系示意图

在一个时间周期内，不需要进行计算，只用来输出（刷新屏幕）就可以了。这里一个周期可以调用系统时钟函数，或者自己另行编写一个累加器，累加达到一定值清零即可。这样就可以简单、快速地实现游戏的效果。同样，这种方案也可用于其他大多数游戏。

在贪吃蛇游戏的逻辑设计上，我定义了蛇头和蛇尾。蛇头相当于一个“画笔”；蛇尾相当于一个“笔擦”，用于擦除蛇头走过的轨迹，即形成蛇身效果。蛇头所经过的地方，就在数组对应位置上留下此时蛇头的朝向，可以用1、2、3、4表示。当蛇尾到达这个位置时，就知道了下一步应该向哪个方向继续擦除。如果蛇头踩在了“果实”上，比如“果实”用数字6表示，那么将此格改为蛇头方向，并延滞蛇尾一步，就加长了蛇身的长度。

在编写程序之前，先简单画出流程图，可以保证思路清晰，也可以提高程序编写速度并降低错误率，做到“thinktwice,codeonce”。

希望我的这个思路能被大家所采纳、分析和点评，同样还请各位读者能够分享一些更好的方案。