基于51单片机的俄罗斯方块游戏
俄罗斯方块游戏算法 请参考俄罗斯方块游戏的算法
1.概述
俄罗斯方块是一款风靡全球的益智游戏。它规则简单，容易上手，且游戏过程变化无穷，使用户在游戏中得到乐趣。
本设计是采用单片机来实现的智能俄罗斯方块游戏，该设计选用的处理器型号为AT89C51的单片机。重点从软件工程角度论述了俄罗斯方块模型构造，图形旋转，坐标变换，双人游戏中多任务实时操作的设计方法与实现。
2.硬件设计
总体电路图
硬件电路相对简单，主要为：
- 单片机最小系统
- LCD12864显示屏电路
- 按键电路
- 系统电源
3.软件设计
（1）LCD12864显示屏驱动程序
#define LCD_DATA P2
sbit LCD_RS=P1^0;
sbit LCD_RW=P1^1;
sbit LCD_E=P1^2;
sbit LCD_CS2=P1^4; //右屏选择（左右屏有时候相反）
sbit LCD_CS1=P1^3; //左屏选择
sbit LCD_RST=P3^7;
struct
{
unsigned char mode;//类型
unsigned char shape;//形状
unsigned char x;//x坐标
unsigned char y;//y坐标
unsigned int box;//定义方块缓存
}s_box; //定义方块结构体
//LCD检测忙状态函数
void LCD_check_busy()
{
unsigned char temp;
LCD_RS=0;
LCD_RW=1;
do
{
LCD_DATA=0xff;
LCD_E=1;
temp=LCD_DATA;
LCD_E=0;
}while((temp&0x80)==0x80);
}
//写指令代码（cs为0选左屏，cs为1选右屏）
void LCD_W_code(unsigned char tpcode,bit cs)
{
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_CS2=~cs;
LCD_CS1=cs;
LCD_DATA=tpcode;
LCD_E=1;
_nop_();
LCD_E=0;
}
//写显示数据（cs为0选左屏，cs为1选右屏）
void LCD_W_data(unsigned char tpdata,bit cs)
{
LCD_check_busy();
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_CS2=~cs;
LCD_CS1=cs;
LCD_DATA=tpdata;
LCD_E=1;
_nop_();
LCD_E=0;
}
//LCD初始化函数
void LCD_initialize()
{
LCD_RST=0;
_nop_();
_nop_();
LCD_RST=1;
LCD_W_code(0x3f,0); //开显示设置
LCD_W_code(0xc0,0); //设置显示起始行为第一行
LCD_W_code(0xb8,0); //页面地址设置
LCD_W_code(0x40,0); //列地址设为0
LCD_W_code(0x3f,1);
LCD_W_code(0xc0,1);
LCD_W_code(0xb8,1);
LCD_W_code(0x40,1);
}
//LCD清屏函数
void LCD_clear()
{
unsigned char i,j;
for(j=0;j<8;j++)
{
LCD_W_code(0xb8+j,0);
LCD_W_code(0x40,0);
LCD_W_code(0xb8+j,1);
LCD_W_code(0x40,1);
for(i=0;i<64;i++)
{
LCD_W_data(0x00,0);
LCD_W_data(0x00,1);
}
}
}
//LCD显示字符串函数（word表示要显示的字符串,
//length表示要显示的字符串宽度,
//x表示首字符所在行数,
//y表示首字符所在列数）
void LCD_display_word(unsigned char word[],
unsigned int length,
unsigned char x,
unsigned char y)
{
unsigned char i;
for(i=0;i>(12-j))&0x0001==1 )
{
tpdata=0x0f;
}
if( (Box_Ram[2*i+1]>>(12-j))&0x0001==1 )
{
tpdata|=0xf0;
}
LCD_display_byte(GAME_LOCATION+1+j*4,i,tpdata);
LCD_display_byte(GAME_LOCATION+2+j*4,i,0xbb&tpdata);
LCD_display_byte(GAME_LOCATION+3+j*4,i,0xdd&tpdata);
LCD_display_byte(GAME_LOCATION+4+j*4,i,tpdata);
}
}
}
（2）按键驱动程序
sbit button_a = P3^4; //变形
sbit button_b = P3^5; //开始
sbit up = P3^2; //暂停开始
sbit down = P3^0;
sbit left = P3^1;
sbit right = P3^3;
//基本按键程序(返回0表示没按键被按下，返回1表示down被按下，返回2表示up被按下，返回3表示button_a被按下,返回4表示left被按下,返回5表示right被按下)
//游戏中按键识别程序（有优先级，从高到低依次是button_a_reg>down>left>right>up）
unsigned char basic_button()
{
unsigned char tpflag=0;
if(button_b==0)
{
if(button_b_reg（3）俄罗斯方块图形显示函数
//检查覆盖函数（检查此时带入的参数所确定的方块是否会覆盖原有图形，不会覆盖返回1，覆盖返回0）
bit check_cover(unsigned char tpx,unsigned char tpy,unsigned int tpbox)
{
unsigned char i;
bit tpflag=1;
unsigned int temp;
temp=s_box.box;
for(i=0;i<4;i++)
{
Box_Ram[3-i+s_box.y]&=(~((temp&0x000f)<<(9-s_box.x)));
temp=temp>>4;
}//先将现有的方块从游戏点阵缓存中删除
temp=tpbox;
for(i=0;i<4;i++)
{
if((((temp&0x000f)<<(9-tpx))&Box_Ram[3-i+tpy])!=0x0000)
{
tpflag=0;
}
temp=temp>>4;
}//检查方块是否和原有图形重叠,重叠置标志位tpflag为0,不重叠不置标志位，即tpflag为1
temp=s_box.box;
for(i=0;i<4;i++)
{
Box_Ram[3-i+s_box.y]|=((temp&0x000f)<<(9-s_box.x));
temp=temp>>4;
}//在游戏点阵缓存中恢复原有方块
return(tpflag);
}
//方块缓存数据函数（输入方块类型和形状即可获得方块缓存数据）
unsigned int box_read_data(unsigned char tpmode,unsigned char tpshape)
{
unsigned int tpbox;
switch(tpmode)
{
case 0: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0xf000;break;
case 1: tpbox=0x4444;break;
case 2: tpbox=0xf000;break;
case 3: tpbox=0x4444;break;
default:;
}break;
case 1: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0xe800;break;
case 1: tpbox=0xc440;break;
case 2: tpbox=0x2e00;break;
case 3: tpbox=0x88c0;break;
default:;
}break;
case 2: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0xe200;break;
case 1: tpbox=0x44c0;break;
case 2: tpbox=0x8e00;break;
case 3: tpbox=0xc880;break;
default:;
}break;
case 3: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0xcc00;break;
case 1: tpbox=0xcc00;break;
case 2: tpbox=0xcc00;break;
case 3: tpbox=0xcc00;break;
default:;
}break;
case 4: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0xc600;break;
case 1: tpbox=0x4c80;break;
case 2: tpbox=0xc600;break;
case 3: tpbox=0x4c80;break;
default:;
}break;
case 5: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0x6c00;break;
case 1: tpbox=0x8c40;break;
case 2: tpbox=0x6c00;break;
case 3: tpbox=0x8c40;break;
default:;
}break;
case 6: switch(tpshape)
{
case 0: tpbox=0x4e00;break;
case 1: tpbox=0x8c80;break;
case 2: tpbox=0xe400;break;
case 3: tpbox=0x4c40;break;
default:;
}break;
default:;
}
return(tpbox);
}
//方块载入函数
void box_load()
{
s_box.box=box_read_data(s_box.mode,s_box.shape);
}
//方块映射游戏点阵缓存函数（参数是原来方块的位置、缓存，先消去原有位置的方块）
void box_to_Box_Ram(unsigned char tpx,unsigned char tpy,unsigned int tpbox)
{
unsigned char i;
unsigned int temp;
temp=tpbox;
for(i=0;i<4;i++)
{
Box_Ram[3-i+tpy]=Box_Ram[3-i+tpy]&(~((temp&0x000f)<<(9-tpx)));
temp=temp>>4;
}//从游戏点阵缓存中删除以前的方块
temp=s_box.box;
for(i=0;i<4;i++)
{
Box_Ram[3-i+s_box.y]=((temp&0x000f)<<(9-s_box.x))|Box_Ram[3-i+s_box.y];
temp=temp>>4;
}//在游戏点阵缓存中加入新的方块
}
//显示数字函数（
//x表示x坐标,
//y表示y坐标,
//tpdata表示要显示的数字）
//显示速度函数
void show_num(unsigned char x,
unsigned char y,
unsigned char tpdata)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<4;i++)
{
LCD_display_byte(x+i,y,num_data[tpdata*4+i]);
}
}
void show_speed_num(unsigned char x,unsigned char y)
{
show_num(x,y,speed_num);
}
//显示得分函数
void show_score_num(unsigned char x,unsigned char y)
{
show_num(x,y,destroy_row_num/10000);
show_num(x+=5,y,(destroy_row_num%10000)/1000);
show_num(x+=5,y,(destroy_row_num%1000)/100);
show_num(x+=5,y,(destroy_row_num%100)/10);
show_num(x+=5,y,destroy_row_num%10);
}
//消行函数
void destroy_row()
{
unsigned char i,j=0;
unsigned char tpflag[4]={0,0,0,0};//最多一次只能消四行，所以设置四个标志位即可,初值为0
for(i=0;i<16;i++)
{
if((Box_Ram[i]&0x3ffc)==0x3ffc)
{
tpflag[j]=i+1;//tpflag为0表示不标志，1表示第0行缓存为0xffff，n表示第n+1行缓存为0xffff
destroy_row_num++;//消除的行数加一
/*如不把Box_Ram[19]定义成idata类型的话加入这段代码显示数据区就溢出了*/
if(destroy_row_num%30==0&&speed_num!=9)
{
speed_num++;//消够三十行游戏速度加一
show_speed_num(13,4);//调用显示游戏速度函数
}
/*如不把Box_Ram[19]定义成idata类型的话加入这段代码显示数据区就溢出了*/
j++;
if(j==4)
{
break;
}//检查完有四行要消除则退出检查循环
}
}//依次检测是否有行缓存为0xffff，如果是则标志tpflag为此行的行号
for(j=0;j<4;j++)
{
if(tpflag[j]!=0)
{
for(i=tpflag[j]-1;i>0;i--)
{
Box_Ram[i]=Box_Ram[i-1];
Box_Ram[0]=0x2004;
}
}
}//被标志的行依次被上一行所取代，即被消去
show_score_num(3,1);
}
//显示下一个方块函数
void show_next_box()
{
unsigned char i,tpdata;
unsigned int temp;
temp=box_read_data(next_mode,next_shape);
for(i=0;i<4;i++)
{
tpdata=0x00;
if( ((temp>>(15-i))&0x0001)==1 )
{
tpdata=0x0f;
}
if( ((temp>>(11-i))&0x0001)==1 )
{
tpdata|=0xf0;
}
LCD_display_byte(7+i*4,6,tpdata);
LCD_display_byte(8+i*4,6,0xbb&tpdata);
LCD_display_byte(9+i*4,6,0xdd&tpdata);
LCD_display_byte(10+i*4,6,tpdata);
tpdata=0x00;
if( ((temp>>(7-i))&0x0001)==1 )
{
tpdata=0x0f;
}
if( ((temp>>(3-i))&0x0001)==1 )
{
tpdata|=0xf0;
}
LCD_display_byte(7+i*4,7,tpdata);
LCD_display_byte(8+i*4,7,0xbb&tpdata);
LCD_display_byte(9+i*4,7,0xdd&tpdata);
LCD_display_byte(10+i*4,7,tpdata);
}
}
//方块生成函数
void box_build()
{
s_box.mode=next_mode;
s_box.shape=next_shape;
s_box.x=3;
s_box.y=0;
next_mode=TL0%7;//产生随机数，但是是伪随机的
next_shape=TL0%4;//产生随机数，但是是伪随机的
show_next_box();//放到game_execute()函数中不知道为什么就是不正常显示
}
//检查游戏结束函数（游戏结束返回1，游戏没有结束返回0）
bit check_game_over()
{
unsigned char i;
bit tpflag=0;
unsigned int temp;
temp=s_box.box;
for(i=0;i<4;i++)
{
if((((temp&0x000f)<<(9-s_box.x))&Box_Ram[3-i+s_box.y])!=0x0000)
{
tpflag=1;
}
temp=temp>>4;
}//检查新建方块是否和原有图形重叠,重叠置标志位tpflag为1,不重叠不置标志位，即tpflag为0
return(tpflag);
}
//游戏执行函数（控制方块下落，检测是否到底，如果到底调用消行函数）
void game_execute()
{
if(box_down_reg<20-(speed_num<<1))
{
box_down_reg++;
}
else
{
box_down_reg=0;
if(check_cover(s_box.x,s_box.y+1,s_box.box))
{
s_box.y++;
box_to_Box_Ram(s_box.x,s_box.y-1,s_box.box);
}//检测是否还可以下降，如果还能下降则继续下降
else
{
destroy_row();
box_build();
box_load();
game_over_flag=check_game_over();//游戏结束标志位置1表示游戏结束
box_to_Box_Ram(s_box.x,s_box.y,s_box.box);
box_down_reg=(20-(speed_num<<1)-1);//为了使方块一出现就能变换形状，所以需要尽快使得方块下降一行，不知道为什么最高行不能变换形状
}//如果不能下降则调用消行函数检查是否可以消行，之后重新建立方块
}
}
//选择游戏速度函数
void select_speed()
{
unsigned char i;
bit tpflag=1;//置循环标志位为1
LCD_clear();
for(i=0;i<128;i++)
{
LCD_display_byte(i,0,0xff);
LCD_display_byte(i,7,0xff);
}
LCD_display_byte(60,4,0x7f);
LCD_display_byte(59,4,0x3e);
LCD_display_byte(58,4,0x1c);
LCD_display_byte(57,4,0x08);
LCD_display_byte(67,4,0x7f);
LCD_display_byte(68,4,0x3e);
LCD_display_byte(69,4,0x1c);
LCD_display_byte(70,4,0x08);
LCD_display_word(speed_data,24,3,52);
show_speed_num(62,4);
while(tpflag)
{
switch(basic_button())
{
case 4: if(speed_num!=0)
{
speaker=0;
speed_num--;
show_speed_num(62,4);
speaker=1;
}
while(left==0);
break;
case 5: if(speed_num!=9)
{
speaker=0;
speed_num++;
show_speed_num(62,4);
speaker=1;
}
while(right==0);
break;
case 6: tpflag=0;
speaker=0;
while(button_b==0);
speaker=1;
break;
default:;
}
}//选择游戏速度循环
}
//游戏开始显示画面
void game_start_show()
{
bit tpflag=1;//置循环标志位为1
LCD_full_draw(start_pic);
while(tpflag)
{
switch(basic_button())
{
case 6: tpflag=0;
speaker=0;
while(button_b==0);
speaker=1;
break;
default:;
}
}//game_start_show循环
}
//游戏初始化函数
void game_initialize()
{
box_down_reg=0;
next_mode=6;
next_shape=2;
destroy_row_num=0;
game_over_flag=0;
pause_game_flag=0;
LCD_clear();
time0_reg=0;
display_basic();
LCD_display_word(score_data,24,0,3);
LCD_display_word(speed_data,24,3,3);
show_score_num(3,1);
show_speed_num(13,4);
}
//定时器0初始化函数
void time0_initialize()
{
TMOD=0x03;//定时器0，16位工作方式
TR0=1; //启动定时器
ET0=1; //打开定时器0中断
//默认中断优先级为低
EA=1; //打开总中断
}
//俄罗斯方块游戏主函数
void Tetris_main()
{
unsigned char i;
for(i=0;i<19;i++)
{
Box_Ram[i]=Box_Ram_data[i];
};//载入游戏初始显示画面
LCD_draw(mpic);
game_over_flag=0;//游戏结束标志位置0表示游戏未结束
box_build();
box_load();
// next_box();
box_to_Box_Ram(s_box.x,s_box.y,s_box.box);
box_down_reg=(20-(speed_num<<1)-1);//为了使方块一出现就能变换形状，所以需要尽快使得方块下降一行，不知道为什么最高行不能变换形状
time0_initialize();
while(!game_over_flag)//如果游戏结束标志位置1，表示游戏结束，打破循环，调用游戏结束画面显示函数
{
game_button();
}
EA=0;//游戏结束后关中断
}
//游戏结束画面显示函数
void game_over_show()
{
unsigned char i;
bit tpflag=1;//置循环标志位为1
LCD_full_draw(over_pic);
while(button_a==0);
while(tpflag)
{
switch(basic_button())
{
case 6: tpflag=0;
speaker=0;
while(button_b==0);
speaker=1;
break;
default:;
}
}//game over画面循环
LCD_clear();
for(i=0;i<128;i++)
{
LCD_display_byte(i,0,0xff);
LCD_display_byte(i,7,0xff);
}
LCD_display_word(score_data,24,3,52);
show_score_num(52,4);
tpflag=1;
while(tpflag)
{
switch(basic_button())
{
case 6: tpflag=0;
speaker=0;
while(button_b==0);
speaker=1;
break;
default:;
}
}//游戏得分显示循环
}
（4）主函数
void main()
{
LCD_initialize();
LCD_clear();
while(1)
{
game_start_show();
select_speed();
game_initialize();//调用游戏初始化函数，初始化游戏所有变量以及在液晶屏上显示基本的信息
Tetris_main();
game_over_show();
}
}
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