籃球計時計分系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

解彥強，張治國，邵桂榮

(運城學(xué)院物理與電子工程系，山西運城044000)

0.引言

目前，各高校經(jīng)常舉辦班與班，團隊與團隊之間的小型友誼籃球比賽。這類比賽通常采用手工翻牌的方式進行計時計分，十分不方便且計時計分的效率低。基于此，本文設(shè)計一種價格低廉、方便使用的籃球計時計分器，可代替手工翻牌，提高了籃球比賽計時計分的效率。

1.總體方案設(shè)計

電路設(shè)計框圖如圖1所示［1］，可實現(xiàn)的功能有:顯示比賽時間、暫停時間及比賽節(jié)數(shù)，設(shè)置每節(jié)比賽時間，記錄雙方犯規(guī)次數(shù)，隨時刷新甲、乙兩隊在整個賽程中的比分，每節(jié)時間到及24秒進攻時間到可進行報警。

圖1 整體電路框圖

2.硬件電路設(shè)計

圖2 主程序流程圖

硬件電路主要包括主控制器、復(fù)位電路、時鐘電路、按鍵電路、顯示電路、報警電路等［2］。其中，主控制器采用AT89C51，功能是通過程序控制各部分電路協(xié)調(diào)工作;復(fù)位電路由一個按鍵和電阻串聯(lián)組成，功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序;時鐘電路由兩個非極性電容串聯(lián)和一個晶振并聯(lián)組成，功能是為AT89C51提供時鐘信號;按鍵電路由八個非自鎖按鍵組成，功能是對編程中的比賽節(jié)數(shù)、比賽時間、兩隊比分、兩隊犯規(guī)次數(shù)等變量進行控制;顯示電路由八個7段共陰數(shù)碼管組成，功能是顯示比賽節(jié)數(shù)、比賽時間、兩隊比分、兩隊犯規(guī)次數(shù)、暫停時間等;報警電路采用蜂鳴器，電路在24秒進攻時間到以及整節(jié)比賽時間結(jié)束時發(fā)出報警。

3.軟件設(shè)計

軟件部分采用模塊化編程方式［3］，主要包含主程序、定時器中斷子程序、顯示子程序、按鍵子程序、報警子程序等。調(diào)用定時器中斷子程序可實現(xiàn)計時的功能;調(diào)用顯示子程序可實現(xiàn)顯示變量數(shù)值的功能;調(diào)用按鍵子程序可實現(xiàn)改變變量數(shù)值的功能;調(diào)用報警子程序可實現(xiàn)報警提示的功能。其主程序流程圖如圖2所示，按鍵子程序流程圖如圖3所示。［4］

圖3 按鍵子程序流程圖

4.Protues仿真

在Protues中繪制好原理圖［5］，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件，仿真過程如下:

1)初始狀態(tài)如圖4所示。數(shù)碼管顯示1－720－24，其中“1”代表比賽節(jié)數(shù)，“－”是分割符，“720”代表一節(jié)籃球比賽的時間為720秒(即12分鐘)，“24”代表籃球比賽24秒進攻時間。按下M2鍵，比賽時間加1秒;按下N2鍵，比賽時間減1秒。

圖4 初始狀態(tài)仿真圖

2)甲、乙兩對比分狀態(tài)如圖5所示。數(shù)碼管顯示“010”代表甲隊的比分，“004”代表乙隊的比分，“－”是分割符。按下M3鍵，乙隊比分加1;按下M4鍵，甲隊比分加1;按下N3鍵，乙隊比分減1;按下N4鍵，甲隊比分減1。

圖5 兩隊比分狀態(tài)仿真圖

3)甲、乙兩對犯規(guī)次數(shù)狀態(tài)如圖6所示。數(shù)碼管顯示“fg”代表犯規(guī)，提示該模式為顯示甲、乙兩隊犯規(guī)次數(shù)，“12”代表甲隊的犯規(guī)次數(shù)，“11”代表乙隊的犯規(guī)次數(shù)，“－”是分割符。按下M3鍵，乙隊犯規(guī)次數(shù)加1;按下M4鍵，甲隊犯規(guī)次數(shù)加1;按下N3鍵，乙隊犯規(guī)次數(shù)減1;按下N4鍵，甲隊犯規(guī)次數(shù)減1。

圖6 兩隊犯規(guī)次數(shù)仿真圖

4)暫停時間狀態(tài)如圖7所示。數(shù)碼管顯示“STOP”代表暫停，提示該模式為暫停模式，“0013”顯示暫停時間。

圖7 暫停狀態(tài)仿真圖

5.實物制作及調(diào)試

采用Protel99繪制原理圖及PCB圖，通過熱轉(zhuǎn)印、腐蝕、打孔，完成PCB板的制作。印好電路板后，檢查印制線是否有斷線、毛刺、與其它線或焊盤有粘連，焊盤脫落等問題。焊接好所有元件后，利用萬用表檢查是否有短路、虛焊等問題。

硬件檢查無誤后，將程序?qū)懭雴纹瑱C，上電，分別針對顯示子程序、按鍵子程序、報警子程序進行測試，測試結(jié)果表明該電路能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)功能。

6.結(jié)論

通過Proteus仿真及實驗驗證，該電路能穩(wěn)定地實現(xiàn)小型籃球比賽需求的計時、計分功能。本設(shè)計基于AT89C51實現(xiàn)，其外圍電路簡單、維護性強。通過程序修改，該電路也可用于足球比賽、羽毛球比賽等的計時、計分，具有一定的可擴展性。

［1］李朝青.單片機原理及接口技術(shù)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

［2］鄧紅，張越編著.單片機實驗與應(yīng)用設(shè)計教程［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1996.

［4］趙亮，侯國銳.單片機C語言編程與實例［M］.北京:人民郵電出版社，2003

［5］高強.Protues的應(yīng)用［J］.沈陽教育學(xué)院學(xué)報.2002(9).