STC实训（EP1C3）——多控制贪吃蛇

一、 设计目的

  本次项目设计旨在通过综合使用三轴加速度传感器、数码管、蜂鸣器、导航键、按键、振动传感器等元件，基于上位机与下位机之间的通信和数据交互，利用下位机完成对上位机游戏——贪吃蛇的多种方式控制，并在此基础上，可对多种上位机软件进行拓展操作。
  在项目整体的设计过程中熟悉“EP1C3学习板”的相关知识，学习三轴加速度、振动传感器以及导航按键的工作原理，依据具体需求进行详细设计，并了解通信协议，在上位机的设计过程中学习串口通信的相关知识。

二、 预期功能及创新

1. 预期功能：

• ① 使用数码管、蜂鸣器等模块进行信息展示，如连接状态显示及提示、当前速度显示、方向指示等；
• ② 利用三轴加速度传感器、振动传感器、导航键等对上位机——贪吃蛇游戏进行控制操作。
  2. 创新：
• ① 实现下位机与上位机的相互通信及数据交互；
• ② 利用三轴加速度模拟方向控制，实现具体操作。

三、 设计流程

具体原理部分请见下载报告：https://download.youkuaiyun.com/download/forest_one/12248816

五、 实现及关键代码

1. 上位机

  上位机原型为贪吃蛇游戏，通过 Java 语言进行设计，其中包含了 Snake、Controller、BottonPanel 等多个类。（项目文件标题处给出了下载地址）

  在贪吃蛇游戏的基础上，添加串口通信模块（如下图）， 使得上位机与下位机实现相互通信，并在上位机设置串口监听，根据下位机发送的指令完成相应操作。


下位机通信

变量定义

程序函数

关键代码

  ucDateTmp 用来存储从上位机发送到下位机的数据，在一定条件下，使用 SendData发送控制指令到上位机。


2. 三轴加速度传感器

2.1 引脚定义

2.2 变量定义

2.3 程序函数

2.4 关键代码

  通过Multiple_Read_ADXL345()读出数据并使用display_angle()完成角度的转换，在进行判断时我们需要设定一定的触发区间（X、Y 轴< -40°或 >40°），当角度处于触发区间时，下位机会通过串口通信发送指令到上位机实现方向控制。

3. 导航按键

3.1 变量定义

3.2 程序函数

3.3 关键代码

  通过 GetADC()函数查询 A/D 转换的结果，通过转换结果的不同判断导航键哪个方向键被按下，并发送相应指令到上位机，由上位机做出响应，实现控制。


4. 振动传感器

4.1 变量定义

4.2 关键代码
  振动传感器的端口为 P3^4，通过对其端口的监控，判断振动传感器的状态，由于存在抖动现象，需要进行延时操作以防止避免多次发送重复指令。

5. 数码管

5.1 引脚定义

5.2 变量定义

5.3 程序函数

5.4 关键代码

  在一定条件下，利用 switch 语句进行循环动态扫描点亮数码管的相应位置，进行不同信息的展示。


6. 蜂鸣器

6.1 变量定义

6.2 关键代码

  无源蜂鸣器的端口为 P3^4，通过对其端口的操作，高低电平改变频率决定音调，高电平占空比决定音量，实现无源蜂鸣器的发声。

7. 按键

7.1 引脚定义

7.2 变量定义

7.3 关键代码

  为了消除按键的抖动，采用计数器的方法，进行消抖处理，且每完成一次操作，对计数变量进行初始化以达到每次操作的消抖。

六、 操作说明

具体操作流程图如下 ：

操作说明

该项目下位机存在 4 种状态切换，具体如下：

• ① 下载烧写程序。
• ② 完成下载后，下位机 LED 数码管显示“hold . . . .”。此时，下位机处于待机状态，还未进行与上位机的连接操作，导航键及其他控制键操作无效。
• ③ 打开上位机串口设置——打开串口，下位机 LED 数码管显示“CHOOSE . .”。当前页面要进行控制功能选择，按下 K1 键选定导航键方向控制，按下 K2 键选定三轴加速度传感方向控制。
• ④ 下位机 LED 数码管显示“SPEED8-1”。LED 数码管对速度、方向等信息进行展示，第 6 位显示速度值，第 8 位显示方向。

七、 测试验证

• ① 下载烧写程序。
  
• ② 完成下载后，下位机 LED 数码管显示“hold . . . .”。
  
• ③ 打开上位机串口设置——打开串口，下位机 LED 数码管显示“CHOOSE . .”。按下K1 键选定导航键方向控制，按下 K2 键选定三轴加速度传感方向控制。
  
  
• ④ 下位机 LED 数码管显示“SPEED8-1”。LED 数码管对速度、方向等信息进行展示，第 6 位显示速度值，第 8 位显示方向。
  
• ⑤ 上位机操作页面——实现下位机对上位机进行控制