俄羅斯方塊的軟件實現方法 - 匯編語言的結構化設計及其在俄羅斯方塊中的應用

　　2　俄羅斯方塊的軟件實現方法

　　俄羅斯方塊是一款風靡全世界的十分經典的休閑游戲。本文在基于MCS51單片機和具有矩陣式按鍵、雙色LED點陣和數碼管等功能模塊的實驗系統上，采用以上所述的匯編語言結構化的編程思想，編寫能夠運用按鍵操作游戲、將游戲圖像顯示于16×8的LED雙色點陣上，將玩家分數顯示在靜態數碼管上、并伴隨游戲產生音樂效果的俄羅斯方塊游戲。

　　2.1　功能分析

　　俄羅斯方塊游戲的規則很簡單，屏幕上方隨機產生不同形狀的方塊并以一定速度落下，玩家可以控制方塊的左右位置以及旋轉方塊，巧妙地布置安排使方塊落下后充分利用屏幕空間。每當屏幕的一整行被方塊排滿時，該行方塊從屏幕上消失，其上的方塊依次下降一行，玩家獲得一定的分數。當方塊堆積達到屏幕頂端的時候，游戲結束。本游戲的主要功能包括：

　　① 開機進入開機歡迎界面。按任意鍵進入游戲難度選擇界面，難度選擇后，按確定鍵進入游戲界面。

　　② 每4個格點（雙色LED）組成一個圖形，游戲***有7種方塊圖形。屏幕上端隨機產生一種方塊圖形，并按著一定的時間周期向下移動。當前一個方塊無法再次移動時，產生下一個方塊。

　　③ 當方塊向下移動時，玩家可以通過上、下、左、右4個按鍵分別調整方塊的角度、加速方塊的下移速度、向左移動方塊1格、向右移動方塊1格。

　　④ 游戲中，玩家可以按停止鍵，選擇停止游戲并返回到開始界面；或者是按暫停鍵，暫停游戲；再次按暫停鍵時，游戲繼續進行。

　　⑤ 當一個方塊無法繼續向下移動時，判斷此時能否將屏幕的一行或多行完全填滿。若能則將這些行的方塊閃爍后消除，玩家獲得相應的分數（每消去一行，玩家得到10分），并顯示玩家總的分數；而未被消除的方塊則會一直積累。隨著玩家分數的增加，游戲的難度會增加，方塊下落的速度會加快。

　　⑥ 如果未被消除的方塊堆放的高度很高，達到屏幕頂端以至無法產生新方塊，則游戲結束，返回到開始歡迎界面。

　　⑦ 游戲開始、結束、按鍵以及消行時會產生一定的音樂效果。

　　2.2　變量定義與子函數模塊

　　根據結構化的編程思想，程序中需要對變量進行空間分配，并根據其功能進行命名，以增加程序的可讀性，使得后期的調試工作更加方便。變量定義的具體內容包括單片機及功能模塊所需的引腳命名、功能模塊所需的常量命名、單片機用戶儲存空間的預分配和命名。

　　首先列出需要用到的所有引腳和變量，并將總程序空間分塊并合理分配每一塊的大小。本程序將RAM空間劃分為即時調用區、固定區和堆棧區。即時調用區為通用寄存器組，地址00H~1FH；固定區為用戶存儲區的20H~5FH；堆棧區為60H開始的剩余空間。

　　對于函數的調用方法、數據的應用輸出、寄存器工作組的使用等關系到程序儲存空間的細節問題，前文已經作出論述。子函數與主函數的數據接口采用C51的4個工作寄存器組存放，在子函數調用時將臨時數據存入相應的工作寄存器進行處理，執行完畢后將數據返回上一級函數。

　　2.3　中斷的設計

　　中斷的使用和中斷程序的設計是單片機應用的難點之一。

　　首先，要根據程序功能設計中斷的邏輯流程。80C51單片機中有兩個定時器/計數器T0、T1。程序要求同時實現定時掃描顯示以及播放音樂的功能（音樂功能通過一條口線和蜂鳴器實現），所以要同時使用T0和T1的中斷：T0控制顯示模塊，中斷間隔時間較長，優先級較低；T1控制音樂模塊，中斷間隔較短，中斷中執行的代碼也較短，優先級較高。

　　然后，根據中斷的特點，合理設計中斷的使用規則。本程序中設計使用雙中斷，這使得程序的主體邏輯流程變得簡單，但同時也使得中斷函數本身的設計，尤其是即時數據的空間分配和斷點的保護等，變得十分重要。為了使函數簡單可靠，程序中允許中斷函數與主程序的其他函數共用工作寄存器區，但是在每次調用中斷函數時都需要全面保護和恢復現場。音樂中斷因為不涉及工作寄存器，所以只需要保護、恢復基本的數據就可以。

　　2.4　主函數流程和偽代碼描述

　　根據俄羅斯方塊游戲的功能以及結構化的匯編設計方法，主函數流程如圖2所示。