籃球計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

解彥強(qiáng)，張治國(guó)，邵桂榮

(運(yùn)城學(xué)院物理與電子工程系，山西運(yùn)城044000)

0.引言

目前，各高校經(jīng)常舉辦班與班，團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)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(jìn)行計(jì)時(shí)計(jì)分，十分不方便且計(jì)時(shí)計(jì)分的效率低?；诖耍疚脑O(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉、方便使用的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器，可代替手工翻牌，提高了籃球比賽計(jì)時(shí)計(jì)分的效率。

1.總體方案設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示［1］，可實(shí)現(xiàn)的功能有:顯示比賽時(shí)間、暫停時(shí)間及比賽節(jié)數(shù)，設(shè)置每節(jié)比賽時(shí)間，記錄雙方犯規(guī)次數(shù)，隨時(shí)刷新甲、乙兩隊(duì)在整個(gè)賽程中的比分，每節(jié)時(shí)間到及24秒進(jìn)攻時(shí)間到可進(jìn)行報(bào)警。

圖1 整體電路框圖

2.硬件電路設(shè)計(jì)

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(shí)鐘電路、按鍵電路、顯示電路、報(bào)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(gè)按鍵和電阻串聯(lián)組成，功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序;時(shí)鐘電路由兩個(gè)非極性電容串聯(lián)和一個(gè)晶振并聯(lián)組成，功能是為AT89C51提供時(shí)鐘信號(hào);按鍵電路由八個(gè)非自鎖按鍵組成，功能是對(duì)編程中的比賽節(jié)數(shù)、比賽時(shí)間、兩隊(duì)比分、兩隊(duì)犯規(guī)次數(shù)等變量進(jìn)行控制;顯示電路由八個(gè)7段共陰數(shù)碼管組成，功能是顯示比賽節(jié)數(shù)、比賽時(shí)間、兩隊(duì)比分、兩隊(duì)犯規(guī)次數(shù)、暫停時(shí)間等;報(bào)警電路采用蜂鳴器，電路在24秒進(jìn)攻時(shí)間到以及整節(jié)比賽時(shí)間結(jié)束時(shí)發(fā)出報(bào)警。

3.軟件設(shè)計(jì)

軟件部分采用模塊化編程方式［3］，主要包含主程序、定時(shí)器中斷子程序、顯示子程序、按鍵子程序、報(bào)警子程序等。調(diào)用定時(shí)器中斷子程序可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能;調(diào)用顯示子程序可實(shí)現(xiàn)顯示變量數(shù)值的功能;調(diào)用按鍵子程序可實(shí)現(xiàn)改變變量數(shù)值的功能;調(diào)用報(bào)警子程序可實(shí)現(xiàn)報(bào)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(shí)間為720秒(即12分鐘)，“24”代表籃球比賽24秒進(jìn)攻時(shí)間。按下M2鍵，比賽時(shí)間加1秒;按下N2鍵，比賽時(shí)間減1秒。

圖4 初始狀態(tài)仿真圖

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

圖5 兩隊(duì)比分狀態(tài)仿真圖

3)甲、乙兩對(duì)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(duì)犯規(guī)次數(shù)，“12”代表甲隊(duì)的犯規(guī)次數(shù)，“11”代表乙隊(duì)的犯規(guī)次數(shù)，“－”是分割符。按下M3鍵，乙隊(duì)犯規(guī)次數(shù)加1;按下M4鍵，甲隊(duì)犯規(guī)次數(shù)加1;按下N3鍵，乙隊(duì)犯規(guī)次數(shù)減1;按下N4鍵，甲隊(duì)犯規(guī)次數(shù)減1。

圖6 兩隊(duì)犯規(guī)次數(shù)仿真圖

4)暫停時(shí)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(shí)間。

圖7 暫停狀態(tài)仿真圖

5.實(shí)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(jī)，上電，分別針對(duì)顯示子程序、按鍵子程序、報(bào)警子程序進(jìn)行測(cè)試，測(cè)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該電路能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)小型籃球比賽需求的計(jì)時(shí)、計(jì)分功能。本設(shè)計(jì)基于AT89C51實(shí)現(xiàn)，其外圍電路簡(jiǎn)單、維護(hù)性強(qiáng)。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(jì)時(shí)、計(jì)分，具有一定的可擴(kuò)展性。

［1］李朝青.單片機(jī)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?jiān)骄幹?單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用設(shè)計(jì)教程［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］何立民.單片機(jī)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(guó)銳.單片機(jī)C語言編程與實(shí)例［M］.北京:人民郵電出版社，2003

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