代码收藏家技术教程 2024-12-21

单片机：实现贪吃蛇（附带源码）

单片机实现贪吃蛇游戏是一个较为复杂的项目，涉及到硬件控制、程序设计、图形显示、输入处理等方面。这里我们以基于8051单片机为例，详细介绍如何通过硬件和软件来实现一个简单的贪吃蛇游戏。为了让解释更加清晰，我们将逐步分析贪吃蛇的游戏逻辑、硬件需求、程序设计等部分。

1. 贪吃蛇游戏原理

贪吃蛇是一款经典的游戏，玩家控制一条不断移动的蛇，蛇的头部通过方向键或控制信号来进行指引。蛇吃到食物后会变长，每吃到一个食物，分数会增加。游戏的挑战在于蛇不断变长，玩家需要避免蛇头撞到自己的身体或墙壁。

游戏元素

蛇的头部：蛇的移动方向由头部的位置来决定。

蛇的身体：蛇由多个部分组成，头部后面跟随着一系列的身体部分。蛇每吃到一个食物，身体会增加一个新的部分。

食物：食物是随机出现的，每吃到一个食物，蛇的长度增加。

墙壁与碰撞：如果蛇头碰到墙壁或自己的身体，游戏结束。

2. 硬件需求

要实现贪吃蛇游戏，除了单片机外，我们还需要以下硬件支持：

显示器：我们需要用显示设备来呈现游戏画面，常用的设备有LCD、OLED屏幕等。

按键：控制蛇的移动方向，常用的输入设备是按钮或键盘。

电源：提供给单片机和显示器的电源。

单片机：处理游戏逻辑和控制显示和输入。

2.1 硬件连接图

假设我们使用一个16×2 LCD显示屏和4个按键（上、下、左、右）来控制蛇的方向。连接关系如下：

LCD：通过I2C或并行接口与单片机连接。

按键：将按键连接到单片机的I/O端口，按键的按下会触发中断或轮询检测。

3. 贪吃蛇游戏的程序设计

游戏的程序设计涉及多个方面，主要包括：

初始化设置：设置I/O端口、初始化LCD屏幕和按键。

蛇的表示：用数组或链表来表示蛇的位置。

游戏逻辑：包括蛇的移动、碰撞检测、食物生成等。

显示更新：通过LCD显示游戏画面，包括蛇的位置、食物的显示、分数等。

输入处理：通过按键控制蛇的移动方向。

3.1 游戏初始化

#include <reg51.h>  // 包含8051单片机的寄存器定义
#include "lcd.h"  // 假设有LCD显示相关的函数库

#define KEY_UP    0x01  // 上键
#define KEY_DOWN  0x02  // 下键
#define KEY_LEFT  0x04  // 左键
#define KEY_RIGHT 0x08  // 右键

unsigned char snake_x[100];  // 存储蛇的x坐标
unsigned char snake_y[100];  // 存储蛇的y坐标
unsigned char snake_length = 3;  // 初始蛇的长度
unsigned char food_x, food_y;  // 食物的位置
unsigned char direction = KEY_RIGHT;  // 初始方向为右

void delay(unsigned int time) {
    unsigned int i, j;
    for(i = 0; i < time; i++) {
        for(j = 0; j < 1275; j++) {
            // 空循环实现延时
        }
    }
}

void game_init() {
    // 初始化LCD显示
    lcd_init();
    lcd_clear();
    
    // 初始化蛇的初始位置
    snake_x[0] = 10;
    snake_y[0] = 5;
    snake_x[1] = 9;
    snake_y[1] = 5;
    snake_x[2] = 8;
    snake_y[2] = 5;
    
    // 随机生成食物位置
    food_x = 15;
    food_y = 8;
    
    // 显示初始分数
    lcd_set_cursor(0, 0);
    lcd_print("Score: 0");
    
    // 显示蛇和食物
    update_game_display();
}

void update_game_display() {
    unsigned char i;
    lcd_clear();
    
    // 显示蛇
    for(i = 0; i < snake_length; i++) {
        lcd_set_cursor(snake_x[i], snake_y[i]);
        lcd_print("*");
    }
    
    // 显示食物
    lcd_set_cursor(food_x, food_y);
    lcd_print("F");
    
    // 显示分数
    lcd_set_cursor(0, 0);
    lcd_print("Score: ");
    lcd_print_num(snake_length - 3);  // 每吃一个食物，长度增加1
}

void move_snake() {
    unsigned char i;
    
    // 移动蛇身体
    for(i = snake_length - 1; i > 0; i--) {
        snake_x[i] = snake_x[i - 1];
        snake_y[i] = snake_y[i - 1];
    }
    
    // 根据方向更新蛇头的位置
    switch(direction) {
        case KEY_UP:
            snake_y[0]--;
            break;
        case KEY_DOWN:
            snake_y[0]++;
            break;
        case KEY_LEFT:
            snake_x[0]--;
            break;
        case KEY_RIGHT:
            snake_x[0]++;
            break;
    }
}

void check_collision() {
    // 碰撞检测：检查蛇头是否撞到自己
    unsigned char i;
    for(i = 1; i < snake_length; i++) {
        if(snake_x[0] == snake_x[i] && snake_y[0] == snake_y[i]) {
            // 蛇头碰到身体，游戏结束
            lcd_set_cursor(0, 1);
            lcd_print("Game Over!");
            while(1);  // 游戏结束后死循环
        }
    }
    
    // 碰撞检测：检查蛇头是否撞到墙壁
    if(snake_x[0] < 0 || snake_x[0] > 15 || snake_y[0] < 0 || snake_y[0] > 7) {
        lcd_set_cursor(0, 1);
        lcd_print("Game Over!");
        while(1);  // 游戏结束后死循环
    }
    
    // 食物检测：如果蛇头碰到食物，蛇变长
    if(snake_x[0] == food_x && snake_y[0] == food_y) {
        snake_length++;
        // 重新生成食物
        food_x = rand() % 16;
        food_y = rand() % 8;
    }
}

void main() {
    game_init();  // 初始化游戏
    
    while(1) {
        move_snake();  // 移动蛇
        check_collision();  // 检查碰撞
        
        update_game_display();  // 更新显示
        
        delay(100);  // 延时控制游戏速度
    }
}