基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)記分器硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

樊飛轉(zhuǎn) 付向艷 李帥 陜西服裝工程學(xué)院

關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 籃球比賽 計(jì)時(shí)記分器

一、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）復(fù)位電路設(shè)計(jì)

本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器，同樣也將采用51 單片機(jī)中的ATC89C51 來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，該單片機(jī)具有超強(qiáng)的抗干擾能力、功耗也較低，且具備掉電保護(hù)功能。本次復(fù)位電路將使用按鍵復(fù)位結(jié)合上電復(fù)位相設(shè)計(jì)而成。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)問(wèn)題、或者需要把系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)恢復(fù)為初始狀態(tài)時(shí)等，都需要利用復(fù)位按鍵通過(guò)復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。

（二）晶振電路

單片機(jī)的晶振電路一般由，位于單片機(jī)內(nèi)部的震蕩電路中的反相器，以及在外部連接晶振和電容、電阻等組成。反相器的特點(diǎn)是當(dāng)輸入電平為低時(shí)，則輸出的為高電平，反之輸入為高電平時(shí)，則輸出為低電平。晶振對(duì)電容也具有要求，實(shí)際應(yīng)用中，晶振所接電容的有效值不能比當(dāng)前的晶振負(fù)載電容還大（不能超出晶振的負(fù)載能力）。

根據(jù)資料查找和對(duì)本次系統(tǒng)的計(jì)算，將采用兩個(gè)22PF 的電容C2 和C3，以及一個(gè)11.0592MHz 的晶振，與單片機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)反相器X1、X2 進(jìn)行連接，完成本次單片機(jī)控制系統(tǒng)的晶振電路設(shè)計(jì)。之所以本次的晶振采用了11.0592MHz，是為了讓系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中得到一個(gè)更為精準(zhǔn)的通信頻率。

二、顯示模塊設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)中，良好的人機(jī)交互顯示界面的設(shè)計(jì)是必不可少的，本次使用的人機(jī)交互顯示界面為L(zhǎng)CD液晶顯示模塊中的LCD12864。該顯示模塊自帶有20 個(gè)控制端口，本次液晶屏的電路設(shè)計(jì)主要用到兩組電源端口、電位調(diào)節(jié)控制端口，以及與單片機(jī)之間的SPI 通信控制端口。如上電路圖所示，兩組電源控制端口分別接到正5 伏和地，電位調(diào)節(jié)控制端口VO 接一個(gè)10K的電位器，SPI 通信控制端口RS、RW、E 分別連接到處理器的P27、P26、P25 控制IO口。PSB、RST-L 接到處理器的P24、P23 控制IO口。

三、紅外傳感器模塊設(shè)計(jì)

紅外傳感器是積紅外發(fā)射二極管與紅外接收管一體的紅外光電傳感器。紅外收發(fā)二極管對(duì)管體積小，因此安裝非常的方便和靈活，且低功耗，只需較小的電流便能驅(qū)動(dòng)工作。一個(gè)用來(lái)主場(chǎng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)分，另一個(gè)用來(lái)客場(chǎng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)分。紅外光電傳感器的電源控制端口分別接到正5 伏電源和地，主場(chǎng)紅外光電傳感器的電平信號(hào)輸出端口E 接處理器的P00 控制IO 口，客場(chǎng)紅外光電傳感器信號(hào)輸出端口E 接處理器P01 控制IO 口。當(dāng)紅外光電傳感器前每晃動(dòng)一次，計(jì)數(shù)值就會(huì)自動(dòng)加一分并在液晶屏上顯示。

四、按鍵控制模塊設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)中，需要用到按鍵來(lái)完成相關(guān)的控制。需求的設(shè)置按鍵不多，且功能相對(duì)簡(jiǎn)單，此時(shí)選擇獨(dú)立按鍵作為設(shè)置按鍵更為合適，因?yàn)楠?dú)立按鍵電路簡(jiǎn)單，軟件程序?qū)Π存I的掃描識(shí)別也容易。由于本次所需要的設(shè)置按鍵較多，為了減輕對(duì)處理器控制IO 的占用，將采用4*4 矩陣按鍵來(lái)完成相應(yīng)的功能設(shè)置。

本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器實(shí)物中的SW3 按鍵為主隊(duì)犯規(guī)控制按鍵，SW4 為客隊(duì)犯規(guī)控制按鍵，主客隊(duì)的犯規(guī)次數(shù)最多為6 次。SW6 為主隊(duì)暫停控制按鍵，SW5 為客隊(duì)暫?？刂瓢存I，主客隊(duì)的暫停次數(shù)最多為2 次。SW9 為開(kāi)始和暫?？刂瓢存I（系統(tǒng)暫停時(shí)，不會(huì)進(jìn)行計(jì)時(shí)計(jì)分，且藍(lán)色燈會(huì)變亮）。SW10 為比賽節(jié)數(shù)控制按鍵。SW7 為回秒控制按鍵， SW8 為復(fù)位控制按鍵。SW11-SW14為主隊(duì)加減分控制按鍵（分別為+1、+2、+3、-1），SW15-SW18 為客隊(duì)加減分控制按鍵（分別為+1、+2、+3、-1）。

五、響應(yīng)模塊設(shè)計(jì)

本次利用一個(gè)三級(jí)管電路來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，將蜂鳴器的負(fù)極接到三極管上，正極則連正5 伏，處理器通過(guò)控制P32 IO 口，控制三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲。LED 燈則通過(guò)處理器上的P34 IO 口來(lái)完成控制，電阻R6 和R4 為限流電阻。觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出響聲和點(diǎn)亮LED，都是通過(guò)處理器上的控制IO 口輸出的高低電平來(lái)完成的，當(dāng)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，P32 、P34 IO 就會(huì)輸出一個(gè)低電平，從而使蜂鳴器發(fā)出響聲，同時(shí)點(diǎn)亮LED。

六、結(jié)束語(yǔ)

硬件設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)骨架，有了強(qiáng)勁的骨架才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。本章主要從硬件的總體設(shè)計(jì)到各元器件，最后到系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)和各元件的電路設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和說(shuō)明。