基于STC89C51單片機的籃球計時計分器設計

摘 要：根據籃球比賽規則，設計出基于STC89C51單片機的籃球計時計分器。文章介紹了系統設計的硬件原理及軟件的設計流程。該設計具有賽程時間顯示、兩隊比分顯示、結束報警提示等輸出顯示功能，以及修改賽程時間、比賽暫停、交換兩隊比分等操作控制等功能。本設計具有電路簡潔、操作方便、性能穩定且便于攜帶等優點，在各類基層籃球比賽中具有良好的使用推廣價值。

關鍵詞：計時計分器；STC89C51；籃球比賽；LED顯示

在傳統的籃球比賽中，經常需要人工翻牌記錄賽程分數，這種方式效率低，且無法給運動員及觀眾隨時提供賽程信息。本文提出一種基于STC89C52單片機為核心控制的計時計分器系統，可代替球場上的人工計時計分，實現帶電子顯示，且比賽結束報警等功能的精確計時計分功能。器件價格便宜，使用方便，使籃球比賽的過程記錄更加及時和有效。

籃球計時計分要求如下：（1）記錄并修改比賽時間；（2）能隨時刷兩隊的比分顯示；（3）中場交換場地時，能交換兩隊比分位置；（4）能隨時接受暫停請求；（5）比賽結束時發出報警提示。

1 總體方案設計

系統主要包括單片機、LED顯示電路、定時報警、按鍵控制電路、時鐘電路及復位電路等組成，系統總體框圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 單片機最小系統

設計采用STC89C51單片機作為主控制器。STC89C51是STC公司生產的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4KB的在系統可編程Flash ROM。STC89C51單片機外接加上時鐘電路和復位電路，即可構成單片機的最小系統。

2.2 按鍵模塊設計

按鍵接至P1口和P3口，按鍵按下時輸入是低電平。P1口從P1.0開始，鍵的設置如下：add1、add2鍵是加1分、加2分鍵，reduce鍵為減1分，turn是切換雙方加減分鍵，exchange是位置交換鍵，stopbeep是關蜂鳴器鍵，start是啟動鍵，stop是暫停鍵。此外，還有兩個按鍵， P3.2 引腳的add_min是加1分鐘鍵， P3.3引腳的add_1s為加1秒鐘鍵，用于比賽時間設定。

2.3 LED顯示模塊設計

顯示分為計時和計分顯示兩個部分，均采用共陰極LED數碼管動態掃描顯示，由一個四位一體和二個兩位一體的共陰極數碼管構成。數碼管的7個段控端輸出經過74HC573驅動器進行電流放大驅動接至P0口，8個位控端經過74HC04反相放大驅動后接至P2口。采用動態掃描方式，在足夠短的周期內，使各位數碼管逐個輪流受控顯示。

此外，還有定時報警模塊，報警信號輸出接P1.7，由蜂鳴器及其驅動電路組成。定時時間到，揚聲器報警，比賽結束，按stopbeep鍵可停止報警。

2.4 系統原理圖及仿真圖

根據系統的硬件設計，得到系統的原理圖及仿真圖如圖2所示。

3 軟件設計

軟件設計采用C語言模塊設計方法，程序由主程序、T0中斷程序、顯示程序、外部中斷0程序、按鍵程序及報警程序等組成，其中主程序及T0中斷子程序流程如圖3、圖4所示。

4 系統仿真與系統調試

設計采用C語言編程，在Keil C51軟件編譯環境中，經過編譯和連接，生成十六進制的目標代碼文件.hex。在硬件上，用Proteus軟件繪制出原理圖，經過純電路調試無誤后，將生成的目標代碼文件加載到Proteus界面的AT89C51中（Proteus中無STC89C51模型，可用AT89C51替代）。接著再進行軟硬件聯合調試，反復調試，直至所有顯示及按鍵功能實現，得到圖2所示的仿真結果圖。仿真成功后，根據仿真原理圖，繪制PCB布線圖，并進行實物調試，如圖5所示，調試結果證明了系統設計的正確性。

5 結論

本設計以STC89C51單片機為控制核心，開發出具有具有記錄籃球比賽賽程信息的控制系統，經過Proteus硬件仿真及Keil C51的軟件仿真調試成功后，進行實物調試也證明系統設計的正確性和可行性。系統電路結構簡潔、可靠性高、成本低且操作簡便。采用單片機作為主控制器，功能易于擴展，且修改相關功能即可實現其他比賽控制器的設計，因此本系統具有良好的實際應用價值和借鑒意義。

參考文獻

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作者簡介：李萍（1976-），女，碩士，講師，主要從事機電控制技術的教學與科研工作。