基于单片机的篮球计分计时器设计

摘要：随着科技和社会的进步，篮球赛场上计分不再用粉笔或者记分牌计分，现在更多的是采用数字计分器，方便快捷，只需通电按上几个按钮就能完成计分或者更多的功能。本文介绍了基于单片机设计的篮球计分计时器。利用单片机最小系统板、AT89S52芯片，电源电路，数码管，按键来完成设计。

关键词：单片机最小系统板；AT89S52；数码管

一、概述

计分计时器是体育赛场上必不可少的设备，其设计的合理性关系到比赛的正常的进行。随着比赛规则的进一步完善，计分计时器也要进行改善，以满足赛事的需求。在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单片机。[1] 单片机在很多领域和场合都会使用，这是由它的某些特点所决定的。比如：小体积、低功耗、灵活性较好。控制功能强、产品的设计较为容易。这也是本文选择单片机作为设计篮球计分器的芯片的原因。

二、篮球计分计时器的总体设计

篮球计分计时器需要实现的功能为记下比赛双方A队与B队的分数，比赛进行的小节数，24秒倒计时，交换场地，以及显示哪队胜利的胜利标志。根据比赛经验知：篮球比赛最高分为100多分，所以使用三位数码管来显示比赛双方的分数。篮球比赛总共有四个小节，为单数，所以使用一位数码管来显示进行的小节。由于24秒为两位数，所以使用两位数码管来显示24秒倒计时的时间。给每个队安装一个发光二极管，哪个队的发光二极管亮哪个队就获得了胜利。加分减分，计时的开始用按键来进行控制。在进行电路的连接中，数码管、按键与AT89S52相对应的管脚相连。将所用到的AT89S52、数码管、按键、发光二级管焊接到单片机最小系统板上，这样就不必设计晶振电路和复位电路。为了电路连接的方便和程序编写的简练，设计中所采用的数码管均为共阳极或者共阴极。

图1：系统框图

三、硬件设计

1.AT89S52

AT89S52单片机有P0、P1、P2、P3口，这四个口通过与其他的芯片端口相连可以完成一系列的功能。P0口为分时复用的低8位地址/数据总线，让P0口的P0.0---P0.6分别控制A队分数显示数码管、B队分数显示数码管和倒计时显示数码管的A、B、C、D、E、F、G引脚。P2口作为高8位地址总线使用，让P2.0、P2.1、P2.2分别控制A队分数显示数码管的三个位引脚，P2.3、P2.4、P2.5分别用来控制B队分数显示数码管的三个位引脚，P2.6、P2、7用来控制倒计时显示数码管的两个位引脚。P3口具有第二功能，P3.0---P3.6分别用来控制小节显示数码管的A、B、C、D、E、F、G引脚，而小节显示数码管的一个位引脚用P3.7引脚来进行控制。P1口用来控制按键闭开。P1.0用来控制A队的加分按键；P1.1用来控制B队的加分按键；P1.2用来控制交换场地的按键；P1.3用来控制结束比赛的按键；P1.4用来控制倒计时的按键，按键按下去倒计时开始进行；P1.5用来控制小节数，按一下小节数增加1。

2.LED显示模块的设计

数码管有共阳极和共阴极两种。共阳极数码管是将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共端，共阴极数码管是将所有二级管的阴极接在一起形成公共端。[2]数码管的扫描方式有动态显示和静态显示两种。静态显示所利用的元器件多，结构复杂。动态显示利用人的视觉停留现象，所使用的元器件比静态显示要少。所以本次设计中采用的是共阴极数码管，扫描方式为动态显示。

3.按键的设计

本次设计需使用6个按键，分别控制A队的加分、B队的加分、交换场地、结束比赛、24秒倒计时、小节数。这些按键需跟AT89S52的P1口连接，来实现其控制的功能。因为只需要6个按键，按键数目较少，所以不需要用按键矩阵键盘，以免造成资源的浪费，用六个单独的按键即可。

4.电源模块设计

单片机系统提供的电源为稳定的5V直流电源。设计中电源电路采用基于LM7805的输出电压为+5V输出电流为1.5A的稳压电源。它包括桥式整流电路Dl 到D4，电源变压器B，防止自激电容C12、 C13，滤波电容C1l 、C13 及一个固定式的三端稳压器78L05，电路搭建简捷方便。

图2： 基于LM7805的稳压电源

四、软件设计

篮球计分计时器软件设计采用模块化程序设计。采用模块化设计，一个模块一个模块的设计，设计思路清晰、容易设计、调试出错时容易查找错误处。程序由主程序、延时子程序、A队加分、B队加分、A队分数显示、B队分数显示、倒计时和倒计时显示、小节和小节显示子程序组成。

五、系统的性能调试

在设计的过程中，首先进行软件的仿真，仿真结果与实现的功能要求一致后，按照原理图进行实物的焊接，焊接无误后，将程序烧写进AT89S52。对实际的电路进行调试，调试现象能达到预期的要求。实际中遇到的问题，数码管的显示亮度有点暗，可能的原因是电路中的电流太小。这时采用一个驱动芯片对电路进行驱动，问题就得到了解决。

六、结束语

电子技术应用到我们的日常生活中，将会解决很多生活中的问题，使我们的生活变得丰富多彩、方便快捷。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航天领域、专用的设备的智能管理及过程控制等领域。[3]单片机技术与我们的生活息息相关，我们应该更好的、正确的使用它。

参考文献：

[1]李全利.单片机原理及接口技术[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2011.

[2]李正军.计算机控制系统[M]. 2版.北京：机械工业出版社，2013.

[3]李富林，崔继友，程伟华，彭鹏.浅谈单片机的应用领域[J]. 网络财富，2010，8.