基于單片機的籃球比賽計時記分器的設計

樊飛轉 戴靜 李帥 陜西服裝工程學院

一、需求分析

基于51 單片機的籃球比賽計時記分器的設計主要是對系統實現按鍵控制、液晶顯示、響應控制以及供電模塊等功能進行研究和分析說明，其次，本文還對紅外感應做了分析，用來實現分數的自動加分。極大的方便了用戶的操作，實現自動化的功能。

（1）按鍵模塊

因系統的控制較多，所以我們采用4*4 矩陣按鍵進行控制，這種矩陣按鍵的結構能有利的較少單片機處理器的IO 口使用。

（2）液晶顯示模塊

液晶顯示即將所接收的數字量信號通過顯示器顯示出來。基于單片機設計的籃球計時計分器設計中，良好的人機交互顯示界面的設計是必不可少的，本次使用的人機交互顯示界面為LCD 液晶顯示模塊中的LCD12864，也是較為常用的顯示器件。

（3）響應控制模塊

利用簡單的蜂鳴器模塊和LED 燈作為響應的器件，價格低廉、顯示響應簡單，在按鍵進行時會出現音量的反饋，使操作更加準確。

（4）供電模塊

利用簡單的5 伏電源，在接入電源后會有LED 燈亮起。供電的器件價格低廉、安全、可靠。本次的電源電路是建立在5 伏供電基礎上，電源電路主要有電源接口、電源開關、電源指示燈以及自恢復保險絲組成。

（5）紅外光電感應模塊

基于單片機設計的籃球計時計分器設計中，需要用到紅外傳感器模塊來將手動按鍵加分通過傳感器實現自動加分。本次采用的紅外傳感器是積紅外發射二極管與紅外接收管一體的紅外光電傳感器。

二、 設計思路

為保障本次基于單片機設計的籃球計時記分器系統設計進展的順利，首先要擬定好本文的設計思路。思路如下：

(1)首先從籃球計時記分器的研究背景及意義為出發點，對國內外相關籃球計時分控制器進行調查和了解以及分析。

(2)然后對本次基于單片機設計的籃球計時記分器進行功能設計，并對要設計的功能選取合適的硬件材料。

(3)對單片機的控制原理和使用說明以及相關硬件材料的使用原理和控制要求進行研究，并做出本次系統設計的電路原理圖，根據做好的原理圖將各個硬件模塊焊接到電路板上。

(4)對單片機開發環境進行學習，利用Keil 軟件開發平臺，編寫好相關硬件的驅動程序。

(5)軟硬件開發都完成后，把寫好的控制程序下載到實物的處理器中，利用軟件配合焊接的硬件實物進行調試工作。

三、相關模塊選型方案設計

（一）單片機方案選型設計

在對本課題進行分析后，根據實際設計應用的功性能需求將選用51單片機作為本次控制系統的單片機。51 系列單片機，相對來說比較簡單，功能比32 的單片機弱，但在控制方面相對簡單些，如果在實際設計中對單片機的性能要求不高，或者在滿足性能的前提為加快開發的情況下，可以選擇51 單片機為主控制器。不但能降低開發成本，而且還能加快開發進度，減少開發時間。

（二）顯示模塊方案選型設計

通過對數碼管和液晶屏的分析后，選用同樣能對數字和漢字進行顯示，且無輻射，使用更為靈活的LCD 液晶屏LCD12864為本次的顯示界面器件。LCD 液晶屏；LCD 液晶屏（主要有字符和漢字型）是一種低功耗的，無輻射的顯示屏。如液晶屏LCD12864，同樣能對字符和中文漢字等進行顯示，液晶屏LCD12864 有著小體積，重量輕等特性，在單片機設計中更加的方便，因此相比數碼管，液晶屏LCD12864 更受到技術員在單片機設計中的青睞。

（三）系統結構設計

根據對相關籃球計時記分控制方式進行分析和了解之后，最終決定了本課題的研究和設計方向，并確認了本次基于單片機設計的籃球計時記分器的設計功能，并根據確認的功能設計了本課題的系統框架結構。

本次系統設計主要由單片機、紅外檢測模塊、按鍵控制模塊、響應控制模塊、液晶顯示模塊組成。以51 單片機為系統的主控制器，利用按鍵來實現手動控制，手動控制主要包含了籃球比賽的開始、暫停，記分、計時，主客隊犯規、中途暫停，比賽節數，回秒、復位等控制。利用液晶屏來顯示出相應的比賽信息，利用蜂鳴器和LED 燈為按鍵按下的響應模塊，當按鍵按下后，蜂鳴器和LED 燈會相應的響一次以及閃一次。利用紅外傳感器檢測模塊來實現自動記分，當傳感器檢測到前方有晃動，就會控制定時器相應的加1 分。

四、結束語

本文主要針對基于單片機的籃球比賽計時記分器的設計，主要對系統軟件的設計進行說明，以及一些系統所需硬件進行選型。再對系統結構進行分析，以更好地完成后續的實現工作做好基礎。