基于單片機(jī)的籃球計(jì)分器設(shè)計(jì)

張弘揚(yáng)

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣與信息技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132013）

1 引言

籃球計(jì)分器是籃球比賽中必不可少的輔助功能設(shè)備，尤其是計(jì)數(shù)精確、反應(yīng)靈敏的便攜籃球計(jì)分器更容易受到人們的青睞。單片機(jī)因其體積小、功耗低、易編程、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，而常用于制作籃球計(jì)分器控制器[1]。為此，設(shè)計(jì)了以工程中常用的AT89C51 型單片機(jī)為控制器，外加鍵盤輸入電路、輸出顯示電路和以蜂鳴器為核心的聲音報(bào)警電路的籃球計(jì)分控制系統(tǒng)。

2 方案設(shè)計(jì)與關(guān)鍵部件選取

2.1 方案設(shè)計(jì)

本籃球計(jì)分器控制系統(tǒng)是由單片機(jī)、復(fù)位電路、電源電路、晶振電路、按鍵輸入電路、顯示電路和報(bào)警電路等部分組成，圖1 為系統(tǒng)硬件框圖。

本籃球計(jì)分器以AT89C51 型單片機(jī)作為控制核心，由按鍵電路先將按鍵的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量，再經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳遞給單片機(jī)，經(jīng)分析運(yùn)算后，在液晶顯示器上顯示分?jǐn)?shù)[2]。如果計(jì)分不正確，將通過(guò)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路使蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，并通過(guò)減分按鍵進(jìn)行減分，直到得分正確為止。

2.2 關(guān)鍵部件選取

（1）控制器

市場(chǎng)上常見的單片機(jī)種類眾多，不同單片機(jī)之間的功能和價(jià)格差異很大。本控制系統(tǒng)選取的單片機(jī)需具備功能齊全、使用方便且價(jià)格適中等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)綜合考慮選擇51 單片機(jī)作為控制器。ATMEL 公司生產(chǎn)的51 系列單片機(jī)穩(wěn)定性高、兼容性好，并且內(nèi)部含有Flash 存儲(chǔ)器，便于修改程序，因此廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)。STC公司生產(chǎn)的51 系列單片機(jī)操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、支持多種下載程序，但功耗較高，并且內(nèi)部集成資源較少[3]。

綜上，選擇更合適本系統(tǒng)的ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89C51 單片機(jī)。

（2）蜂鳴器

蜂鳴器使用直流電源提電，常用的分為壓電式和電磁式兩種[4]。由于本設(shè)計(jì)中的籃球計(jì)分器除了計(jì)分功能以外，還有計(jì)時(shí)、調(diào)整時(shí)間以及暫停功能，不僅適用于比賽開始和暫停時(shí)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出聲音進(jìn)行提示，還適用于倒計(jì)時(shí)等情況。因此，選擇可以將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為磁能的電磁式蜂鳴器作為報(bào)警電路的發(fā)聲裝置。

（3）顯示器

常用的顯示器主要有熒光數(shù)碼管、半導(dǎo)體數(shù)碼管（LED 顯示器，簡(jiǎn)稱LED）和液晶顯示器（LCD 顯示器，簡(jiǎn)稱LCD）三種[5]。熒光數(shù)碼管是一種真空電子管，由陰極、柵極和七個(gè)獨(dú)立的陽(yáng)極（a、b、c、d、e、f、g）構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)是功耗低且顯示清晰；缺點(diǎn)是需要燈絲加熱，但是燈絲易老化等。半導(dǎo)體數(shù)碼管由七段發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管受正向電壓而導(dǎo)通時(shí)，便會(huì)發(fā)光。優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、體積小、壽命長(zhǎng)、所需電壓低；缺點(diǎn)是工作電流較大[6]。液晶顯示器是在兩塊平整的玻璃片上噴涂一層導(dǎo)電的二氧化錫，再用光刻的方法得到七段圖形，液晶在外電場(chǎng)作用下，能改變透氣性而形成不同的亮、暗場(chǎng)，從而顯示出0～9 的不同數(shù)字[7]。優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、形體薄、功耗低；缺點(diǎn)是由于液晶顯示器本身不能發(fā)光，因而是一種被動(dòng)顯示器，并且調(diào)速方法比較復(fù)雜。

綜上，選擇更合適本系統(tǒng)的液晶顯示器。

3 硬件設(shè)計(jì)

本籃球計(jì)分器的主要硬件結(jié)構(gòu)包括控制器、按鍵、警報(bào)裝置（蜂鳴器）和顯示裝置等[8]。

（1）控制器

AT89C51 單片機(jī)引腳功能如表1 所示。

表1 AT89C51單片機(jī)引腳功能

（2）按鍵

輕觸開關(guān)小按鍵各參數(shù)如表2 所示。

表2 浮球式液位變送器

（3）警報(bào)裝置

蜂鳴器參數(shù)如表3 所示。

表3 蜂鳴器參數(shù)

（4）顯示裝置

LCD 液晶顯示器參數(shù)如表4 所示。

表4 直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)

4 軟件設(shè)計(jì)

本籃球計(jì)分器控制系統(tǒng)的軟件使用C 語(yǔ)言編寫程序，主程序流程如圖2 所示。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工作原理，本籃球計(jì)分器在設(shè)計(jì)時(shí)以AT89C51 型單片機(jī)為控制核心，使用四角按鍵作為輸入裝置，選擇聲音報(bào)警的報(bào)警方式，采用響聲較大的蜂鳴器，選擇LCD12864 液晶顯示屏作為顯示裝置，并運(yùn)用C 語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)籃球比賽的當(dāng)前比賽時(shí)間、剩余比賽時(shí)間的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)功能，還實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確記錄兩隊(duì)分別得分的準(zhǔn)確計(jì)分功能，提高了籃球計(jì)分器的整體工作效率，并且由于其具有反應(yīng)快、精度高、穩(wěn)定性好、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，有在籃球比賽中得到普應(yīng)用的價(jià)值。