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16x2 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}
}

3.2 游戏逻辑解析

游戏初始化：在game_init()函数中，我们设置蛇的初始位置和长度，并生成随机的食物位置，同时初始化LCD屏幕并显示分数。
蛇的移动：在move_snake()函数中，我们按照当前的方向更新蛇头的位置，然后更新蛇身的位置。每次移动时，蛇的身体部分会依次跟随蛇头。
碰撞检测：在check_collision()函数中，我们检测以下几种情况：
- 蛇头是否撞到自己的身体。
- 蛇头是否撞到游戏的墙壁。
- 蛇头是否吃到了食物。
如果蛇头碰到食物，蛇的长度增加，并且生成新的食物位置；如果碰到墙壁或身体，游戏结束。
显示更新：update_game_display()函数负责更新LCD屏幕的显示，显示蛇的当前位置、食物和当前分数。
控制输入：控制输入可以通过按键进行检测，通过检测按键的状态来改变direction值，从而改变蛇的移动方向。