基于51单片机的贪食蛇游戏机开发Word格式.doc
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管脚名称
方向
引脚说明
VSS
-
逻辑电源地。
VDD
逻辑电源+5V。
V0
I
LCD调整电压，应用时接10K电位器可调端
RS
数据\指令选择：
高电平：
数据D0-D7将送入显示RAM；
低电平：
数据D0-D7将送入指令寄存器执行。
R/W
读\写选择：
高电平：
读数据；
写数据。
E
读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据。
DB0
I/O
数据输入输出引脚。
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
CS1
片选择信号，高电平时选择左半屏。
CS2
片选择信号，高电平时选择右半屏。
/RET
复位信号，低电平有效。
VEE
O
LCD驱动，负电压输出，对地接10K电位器
LEDA
背光电源,LED+（5V）。
LEDK
背光电源,LED-（0V）。
单片机与液晶显示器的连接电路如图ChpNum-1所示，片选信号CS1与CS2接P2.4和P2.3引脚，RS、R/W、E分别接引脚P2.2、P2.1、P2.0。
VEE驱动负电压输出，而V0接10K电位器，对LCD亮度进行调节。
51单片机的P0口为了实现准3态，采用了OC输出，也就是集电极悬空输出。
这种电路结构，只有下拉能力，高电平输出没有电流。
在高电平时表现为高阻态，加上拉电阻，就会失去高阻态，变成1、0两态。
因此在P0口与OCM12864的I/O口之间接上10K的排阻。
用户通过四个按键控制蛇头的上下左右移动,接法如图ChpNum-1所示。
四个按键尾端均接地，任意按键的按下均会使与门输出由高电平变成低电平，从而触发中断。
此时，中断服务程序通过检测P2.6口与P2.7口的电平可以识别是哪个按键被按下。
若P2.6和P2.7同时为低电平，表明是UP键按下；
若同时为高电平，表明DOWN键按下；
若P2.6为高，P2.7为低则表明是LEFT键被按下；
若P2.6为低，P2.7为高则表明RIGHT键被按下。
游戏音效由蜂鸣器实现，接法如图ChpNum-1所示。
由于单片机输出脚的驱动电流有限，我们用单片机P2.5脚输出信号控制PNP三极管S8550的通断，当P2.5输出高电平时，三极管截止，当P2.5输出低电平时，三极管导通。
因此，通过在P2.5脚输出不同频率的方波信号，可使得蜂鸣器发出不同频率的声音。
图ChpNum-1人机接口电路
3.2单片机与PC机通信电路
本设计采用的STC89C52单片机具备ISP下载功能，无需用到编程器，编译好的单片机程序可以通过串口下载到单片机。
单片机与PC机串行通信采用RS-232C标准。
因为RS-232C接口信号不是标准的TTL电平，单片机与PC机通过RS-232C串口进行通信时，必须进行电平转换。
虽然可以用分立元件组成RS-232C与TTL电平之间的转换电路，但是现在更多的是使用集成电路来完成，这里使用MAX232集成电路。
如图ChpNum-2所示，MAX232需要外接4只0.1uF电容，或者1uF的电解电容。
之所以需要电容，是因为RS-232电平是工作在大约-9V~+9V之间，需要电容将5V电压转换成RS-232电平需要的+10V和-10V。
单片机侧安装了DB9物理连接器，可直接通过串口线连接到PC的串口。
图ChpNum-2RS-232信号适配电路
3.3其他部分电路说明
电源电路、复位和时钟电路比较简单，具体连接请参见电路原理总图。
供电部分采用7805将输入9~12V电压转换为5V输出，输入输出端接220uF电解电容，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。
由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，所以两端并联一只容量为0.1uF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。
复位电路含有上电复位和按键复位功能，按键复位用于游戏结束后游戏的重新启动。
系统插电瞬间电源通过10K电阻给10uF电容充电电平，充电电流在10K电阻上产生压降，于是电阻上端产生一个维持几百毫秒的高电平输入到RESET对单片机进行复位，电容充电满后经过电阻电流为0，复位失效。
类似地，当开关按下时，强制产生一个高电平对单片机进行复位。
时钟电路使用12MHz的晶振，晶振的两引脚处接入两个22pF的瓷片电容来削减谐波对电路稳定性的影响。
4软件设计
4.1系统程序流程
如图ChpNum-3所示，贪食蛇软件主要分成三个部分：
主程序、外部中断服务程序、定时中断服务程序。
主程序的作用是一些初始化工作及蛇体动作执行、食物的随机产生、得分累计、图像显示等。
外部中断服务程序的功能是识别按键。
定时中断服务程序的作用是定时产生步进信号。
外部中断服务程序与主程序之间联系的纽带是全局变量MovDirection,键盘中断服务程序每次执行都要把按键对应的方向更新到此变量，而主程序每次步进方向都以此变量为依据。
定时中断服务程序通过全局变量IsToStep与主程序联系起来，主程序只有在IsToStep为1时才让蛇体步进，且步进后将该变量置0，定时中断服务程序每隔一段时间为IsToStep置位，使主程序得到步进信号。
图ChpNum-3程序流程
主程序首先进行LCD和定时器的初始化，绘制好游戏界面后打开外部中断并启动定时器，进入主循环。
主循环等待蛇体步进信号IsToStep（由定时中断服务程序设置），得到步进信号后根据当前方向MovDirection控制蛇体向前步进。
步进后判断当前蛇头是否碰到食物，若碰到，将食物与蛇体合并，并产生新的食物再进入首身相碰判断；
若未碰到食物，直接进入首身相碰判断。
若首身未相碰则将IsToStep清零、更新得分后回到主循环；
否则退出游戏。
定时器中断服务程序作用是定时产生步进信号，因硬件定时最大值不够蛇体步进最小间隔时间，我们用多次硬件定时来产生一个步进信号。
设计全局变量p，每硬件中断触发一次p减1。
当p减到0时置IsToStep为1并对p重新赋值。
值得注意的是，p的重新赋值应参考蛇体长度，若蛇体长度越长p值应越小，即步进间隔越短，蛇体移动速度越快，游戏难度越大。
具体做法见参考代码。
外部中断服务程序用于按键识别并更新前进方向全局变量MovDirection。
首先取出键盘检测位的值再确定贪食蛇要改变的方向。
当贪食蛇正向上或向下移动时，按下上下方向键，键值都不进行处理；
而贪食蛇正向左或向右移动时，按下左右方向键，键值都不进行处理。
4.2软件模块设计
4.2.1LCD初始化
在对LCD进行初始化时，先要检查读忙碌标志位，当BF为1表示内部操作正在进行，0表示允许指令操作。
具体指令说明如下：
（1）显示开/关设置
引脚
电平
L
H
H/L
功能：
设置屏幕显示开/关。
DB0=H，开显示；
DB0=L，关显示。
不影响显示RAM（DDRAM）中的内容。
（2）设置显示起始行
行地址（0～63）
执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。
显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。
Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。
（3）设置页地址
页地址（0～7）
执行本指令后，下面的读写操作将在指定页内，直到重新设置。
页地址就是DDRAM的行地址，页地址存储在X地址计数器中，A2-A0可表示8页，读写数据对页地址没有影响，除本指令可改变页地址外，复位信号（RST）可把页地址计数器内容清零。
（4）设置列地址
列地址（0～63）
DDRAM的列地址存储在Y地址计数器中，读写数据对列地址有影响，在对DDRAM进行读写操作后，Y地址自动加1。
（5）状态检测
BF
ON/OFF
RST
读忙信号标志位（BF）、复位标志位（RST）以及显示状态位（ON/OFF）。
BF=H：
内部正在执行操作；
BF=L：
空闲状态。
RST=H：
正处于复位初始化状态；
RST=L：
正常状态。
ON/OFF=H：
表示显示关闭；
ON/OFF=L：
表示显示开。
（6）写显示数据
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
写数据到DDRAM，DDRAM是存储图形显示数据的，写指令执行后Y地址计数器自动加1。
D7-D0位数据为1表示显示，数据为0表示不显示。
写数据到DDRAM前，要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。
（7）读显示数据
从DDRAM读数据，读指令执行后Y地址计数器自动加1。
从DDRAM读数据前要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令.
LCD初始化时，根据指令格式，先进行读忙碌检查。
当BF为低电平时，设置显示起始行为第一行，A0~A5位为0，然后设置屏幕显示为开，具体做法见参考代码。
4.2.2键盘扫描程
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