重力感应贪吃蛇（C51 MPU6050 8*8LED点阵）

本文讲述如何从无到有用C51做一个重力感应的贪吃蛇，包括元件选型、原理图PCB绘制和代码编写。

重力感应贪吃蛇（C51 MPU6050 8*8LED点阵）
- 所需元件及其选型
- 原理图绘制
  - C51外围电路
  - 复位晶振电路
  - USB下载电路/电源电路
  - MPU6050插座电路
- 代码部分
  - 驱动程序
  - 贪吃蛇算法部分

所需元件及其选型

元件	封装	数量
89C52	双列直插DIP40	1
MPU6050	8引脚(实际只用到4个)	1
8*8LED点阵屏	18引脚(2个起固定作用)	1
74HC595	贴片SOP16	1
CH340	贴片SOP16	1
12M晶振	HC-49S	2
USB母座	6脚(USB-A)	1
排阻10k	0603 8P4R	4
电阻10k	贴片0603	2
电阻33R	贴片0603	2
电阻47k	贴片0603	1
电阻4.7k	贴片0603	1
电容22P	贴片0603	3
电容33P	贴片0603	2
电容103	贴片0603	1
电容104	贴片0603	2
电解电容10u	插件	1
电解电容470u	插件	1
SS14肖特基二极管	SMA	1
A1SHB	SOT-23	1
贴片LED	0603	1
轻触开关	665	1
按钮开关	8*8	1

原理图绘制

C51外围电路

//上拉电阻画得比较丑，大家意会一下。。。

复位晶振电路

USB下载电路/电源电路

实不相瞒，最难的这部分电路是从网上抄的- -

MPU6050插座电路

代码部分

驱动程序

IIC&MPU6050

这个比较简单的，网上有很多资料，不赘述。
拿P1的0和1做IIC通信的时钟线和数据线，配置一下MPU6050的寄存器：

sbit SCL=P1^0;
sbit SDA=P1^1;#define SMPLRT_DIV      0x19
#define CONFIG          0x1A
#define GYRO_CONFIG     0x1B
#define ACCEL_CONFIG    0x1C
#define ACCEL_XOUT_H    0x3B
#define ACCEL_XOUT_L    0x3C
#define ACCEL_YOUT_H    0x3D
#define ACCEL_YOUT_L    0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H    0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L    0x40
#define TEMP_OUT_H      0x41
#define TEMP_OUT_L      0x42
#define GYRO_XOUT_H     0x43
#define GYRO_XOUT_L     0x44
#define GYRO_YOUT_H     0x45
#define GYRO_YOUT_L     0x46
#define GYRO_ZOUT_H     0x47
#define GYRO_ZOUT_L     0x48
#define PWR_MGMT_1      0x6B
#define WHO_AM_I        0x75
#define SlaveAddress    0xD0

延时5秒IIC要用，写得精确点：

void Delay5us()
{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

IIC通信的相关函数：

void I2C_Start()
{ SDA = 1; SCL = 1;Delay5us(); SDA = 0;Delay5us(); SCL = 0;
}void I2C_Stop()
{ SDA = 0; SCL = 1;Delay5us(); SDA = 1;Delay5us();
}void I2C_SendACK(bit ack)
{ SDA = ack; SCL = 1;  Delay5us(); SCL = 0;   Delay5us();
}bit I2C_RecvACK()
{ SCL = 1;                    Delay5us();                  CY = SDA;                    SCL = 0;                    Delay5us();                 return CY;
}void I2C_SendByte(uchar dat)
{uchar i;for (i=0; i<8; i++)         {dat <<= 1;               SDA = CY;                SCL = 1;                Delay5us();              SCL = 0;                Delay5us();             }I2C_RecvACK();
}uchar I2C_RecvByte()
{uchar i;uchar dat = 0; SDA = 1;                    for (i=0; i<8; i++)         {dat <<= 1; SCL = 1;                Delay5us();             dat |= SDA;                             SCL = 0;                Delay5us();             }return dat;
}void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data)
{I2C_Start();                  I2C_SendByte(SlaveAddress);   I2C_SendByte(REG_Address);    I2C_SendByte(REG_data);       I2C_Stop();
}uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address)
{uchar REG_data;I2C_Start();                   I2C_SendByte(SlaveAddress);    I2C_SendByte(REG_Address);      I2C_Start();                   I2C_SendByte(SlaveAddress+1);  REG_data=I2C_RecvByte();       I2C_SendACK(1);                I2C_Stop();                    return REG_data;
}

MPU6050相关函数：

void InitMPU6050()
{Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00);Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07);Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06);Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18);Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01);
}int GetData(uchar REG_Address)
{uchar H,L;H=Single_ReadI2C(REG_Address);L=Single_ReadI2C(REG_Address+1);return (H<<8)+L;
}

74HC595&LED点阵

定义接口：

sbit SRCLK=P3^6;
sbit RCLK=P3^5;
sbit SER=P3^4;

595串转并函数：

void HC595SendByte(unsigned char dat)
{unsigned char a;SRCLK=0;RCLK=0;for(a=0;a<8;a++){SER=dat>>7;dat<<=1;SRCLK=1;_nop_();_nop_();SRCLK=0;    }RCLK=1;_nop_();_nop_();RCLK=0;
}

贪吃蛇算法部分

数据结构
由于51内存很有限，LED点阵还需要时刻进行扫描，MPU6050还要进行通信，要尽量节约时间和空间。本文并没有使用二维数组，而是使用一个一维数组表示蛇的信息，每个元素从头至尾，前半个字节表示横坐标，后半个字节表示纵坐标。实物也是这样存储，只需要一个uchar。

宏定义如下：

#define COMMONPORTS P0
#define UP    0x00
#define DOWN  0x01
#define LEFT  0x02
#define RIGHT 0x03

全局变量如下：

unsigned char code TAB[8] = {0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//scan 8*8 LED columnunsigned char snake[40] = {0x34}; //initial position
unsigned char food = 0x33;
unsigned char refresh = 0; //determine whether to refresh
unsigned char len = 1; //the length of snake
unsigned char dir = DOWN; // direction
unsigned char map[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0}; //scan 8*8 LED row
unsigned char isalive = 1; // determine game over or not
static int ts; // timer

其中TAB是8*8LED点阵屏的列扫描，map是一个长度为8的数组，记录每一列上8个LED的亮灭。

整体思路：

先放个主函数压压惊：

void main()
{unsigned char tab;InitMPU6050();Timer0Init();while(1){while(!refresh){for(tab=0;tab<8;tab++){HC595SendByte(0x00);COMMONPORTS = TAB[tab];HC595SendByte(map[tab]);}}refresh = 0;get_dir();snake_move();if(!isalive){ET0 = 0;continue;}print_game();}
}

思路很简单，根本不需要解释。

工具函数tran()

void tran(unsigned char num,unsigned char *x, unsigned char *y)
{*x = num >> 4;*y = (unsigned char)(num << 4) >> 4;
}

这个函数就是用来把一个字节拆成两半，分别代表横坐标和纵坐标。

定时器：1s刷新一次屏幕

void Timer0Init()
{TMOD|=0X01;TH0=0XFC;TL0=0X18;   ET0=1;EA=1;TR0=1;
}void Timer0() interrupt 1
{TH0=0XFC;TL0=0X18;ts++;if(ts==1000){ts=0;refresh = 1;    }
}

更新map

void print_game()
{unsigned char i;unsigned char x,y;memset(map,0,sizeof(unsigned char)*8);for(i=0;i<len;i++){tran(snake[i],&x,&y);map[x] += (1<<y);}tran(food,&x,&y);map[x] += (1<<y);
}

产生食物

unsigned char generate_food()
{unsigned char food_,fx,fy;unsigned char in_snake = 0,i;int rd;do {rd = (unsigned char)(GetData(ACCEL_ZOUT_H));fx = rd & 0x07;fy = (rd & 0x38) >> 3;in_snake = 0;food_ = ((fx^0) << 4) ^ fy;for (i = 0; i < len; ++i){if (food_ == snake[i])in_snake = 1;}} while(in_snake);return food_;
}

这里本来打算用rand生成随机数的，后来一想，MPU在手里，为何不直接取位数取余做随机数呢，岂不是更好。

蛇移动

void snake_move()
{unsigned char grow = 0,i,tmp,x_snake_head,y_snake_head;unsigned char last = snake[0];tran(snake[0],&x_snake_head,&y_snake_head);switch (dir){case UP:    y_snake_head++; break;case DOWN:  y_snake_head--; break;case LEFT:  x_snake_head--; break;case RIGHT: x_snake_head++; break;}snake[0] = ((x_snake_head^0) << 4) ^ y_snake_head;if(x_snake_head>7 || y_snake_head>7)isalive = 0;if(snake[0] == food){grow = 1;food = generate_food();}for(i=1;i<len;i++){if(snake[0] == snake[i])isalive = 0;tmp = snake[i];snake[i] = last;last = tmp;}if(grow){snake[len] = last;len++;}
}

用MPU获得方向

void get_dir()
{int ax = GetData(ACCEL_XOUT_H);int ay = GetData(ACCEL_YOUT_H);if(ax < -8000)dir = LEFT;else if(ax > 8000)dir = RIGHT;else if(ay < -8000)dir = UP;else if(ay > 8000)dir = DOWN;
}

OK大功告成。
可以下载源码试一试，亲测有效
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