基于单片机的篮球计时计分器的设计

摘要:该文以宏晶科技公司的STC89C52RC单片机为背景,以CH451作为数码管、键盘驱动芯片,设计了一款篮球计时计分器。该设计可以在平时生活和正规比赛中使用,根据实际比赛要求设置了系统的工作模式,可根据用户需要自由选择功能,具有很高的灵活性,同时操作步骤也很简单,只需简单设置工作模式及参数就可正常使用。

关键词:STC89C52RC;CH451;篮球计时计分器

中图法分类号:TP3文章标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0988-03

The Design of Basketball Points and Time Based on Single-chip

LU Yu-hong, LUN Zhi-xin, DU Fang-fang

(Tangshan College, Tangshan 063000, China)

Abstract: In this paper, a system of basketball points and time is designed. The system takes Jing Hong technology companies STC89C52RC single-chip as the background. CH451 just as digital tube and keyboard driver chip produced by Qin Heng Company in Nanjing, This design not only can be used in normal life but also in the formal competition. It based on the actual competition requirements to set up the system mode and the users can freely choose the function. With high flexibility and very simple steps, it can simply set the mode and parameters to use.

Key words: STC89C52RC; CH451; basketball time scoring device

51系列单片机有许多制造商,而国产宏晶科技的STC系列单片机使用更为方便,可有效减少器件的数量,并支持ISP功能,可通过串口下载用户应用程序,数秒就可完成一片。数码管和键盘驱动电路可以使用逻辑电路搭建,但这种方法用到的器件多,造成接口的浪费,使电路的抗干扰能力弱,不便于使用。南京沁恒公司的数码管、键盘驱动芯片CH451有效地解决了这个问题,既减少了器件数目,又提供了相应电路的许多常用功能,便于编程实现。通过采用以上两种芯片,大大简化了设计,既方便了后续程序的程序开发,也很好地控制了成本。

1 CH451简介

CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP监控的多功能芯片。CH451内置RC振荡电路,可以动态驱动8位数码管或者64位LED,具有BCD译码、闪烁、移位等功能;同时还可以进行64键的键盘扫描;CH451通过1线或者可以级联的4线串行接口与单片机等交换数据。

1.1 特点

1) 显示驱动

动态显示扫描控制,直接驱动8位数码管或者64位发光管LED;

可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD译码方式;

字数据左移、右移、左循环、右循环。

各数字独立闪烁控制。

2) 键盘控制

内置64键键盘控制器,基于8_8矩阵键盘扫描;

内置去抖动电路;

键盘中断,低电平有效输出;

提供按键释放标志位。

1.2 操作命令说明

1) 芯片内部复位:001000000001B

内部复位命令将CH451的各个寄存器和各种参数复位到默认的状态。

2) 设定显示参数:

0101[MODE][LIMIT][INTENSITY]B

设定显示参数命令用于设定CH451的显示参数:译码方式MODE,扫描极限LIMIT,显示亮度INTENSITY。译码方式MODE通过1位数据控制,置1时选择BCD译码方式,置0时选择不译码方式(默认值)。

3) 读取按键代码:0111xxxxxxxxB

读取按键代码命令用于获得CH451最近检测到的有效按键的按键代码。CH451从DOUT引脚输出按键代码,按键代码总是7位数据,最高位是状态码,位5~位0是扫描码。读取按键代码命令的位数据B0~B7可以是任意值。

2 篮球计时计分器的设计

2.1 硬件电路设计

硬件设计主要包括三部分电路,单片机电路、单片机与CH451连接电路以及CH451的数码管驱动电路、键盘扫描电路等。设计原理图如图1所示。

2.2 单片机与CH451连接电路

由于需要驱动十三只数码管,而单片CH451只能驱动八只数码管,因此需要使用两片CH451。此时用到CH451的级联,有两种方案:一是将两片CH451串联起来,第一级CH451的DOUT接下一级的DIN,这种方案虽然节省了一根与单片机的连线,但在后期软件编程时较不方便,需要将两片CH451的指令拼接成24位数据,增加了编程难度。因此使用另一种级联方案,为每个CH451提供一根独立的LOAD信号线,两片CH451共用DIN和DCLK信号线。

2.3 CH451电路

该电路主要用于驱动数码管与按键扫描。第一片CH451驱动7只数码管,包括甲队得分,乙队得分以及模式显示。第二片CH451驱动6只数码管,包括比赛时间及倒计时显示。

单片CH451能够驱动64只按键,但本设计只需用到九只按键,因此只需要三根SEG信号线以及三根DIG信号线即可。为了防止键被按下后在SEG信号线与DIG信号线之间形成短路,影响数码管显示,在DIG引脚与键盘矩阵之间串接限流电阻。

2.4 下载电路

由于STC系列单片机内部有ISP引导程序,在MCU上电时检测RXD、TXD的下载信号,搭建下载电路时只需要一片MAX232和五只电容即可。连接好的电路如图2所示。

3 软件设计

3.1 总体设计

为了满足实际需要,在系统上电后可设置系统工作模式,模式介绍如表1。

设置好工作模式后,点亮显示工作模式的数码管,使其它数码管熄灭,提示用户此功能不可用,并且禁止相应按键操作。其次,还需要设置相应时间参数,具体操作方法在相应模块说明部分。

相应参数设定好之后即可进入正常使用状态,时间开始计时,启用相应键盘功能记录比赛分数。

模式0和模式1,当比赛时间达到预先设置的时间值时,停止计时,并闪烁所有数码管提示用户时间到。

在模式2,由于没有启用计时功能,所以只要系统不断电,计分功能将持续工作。

3.2 向CH451写数据

写数据即为向CH451发送操作命令,包括初始化、显示数据、接收按键信息、控制数码管闪烁等。CH451的写入有相应时序,时序图如图3所示。只要严格按照时序写入即可。

向CH451写数据的代码如下:

WRITE1_8:RRC A

CLR DCLK

MOV DIN,C

SETB DCLK

DJNZ R7,WRITE1_8

MOV A,B

MOV R7,#04H

WRITE1_4:RRC A

CLR DCLK

MOV DIN,C

SETB DCLK

DJNZ R7,WRITE1_4

SETB LOAD1

SETB EX0

3.3 读取按键代码

单片机从CH451读取按键代码是本系统中单片机唯一接收外部数据的渠道,因此使用中断处理。当有按键按下的时候CH451向单片机发出中断请求,单片机转向中断处理程序,即读取按键代码的程序。

读取按键代码的程序如下:

READ: ;读取按键代码

CLR LOAD2 ;命令开始

MOV A,#0F7H;读键值命令,忽略12位命令的低8位,高4位用作结束标志

READ_4:SETB C ;在高位添0以检测位数据结束

RRC A ;低位在前,高位在后

CLR DCLK

MOV DIN,C ;送出一位数据

SETB DCLK ;产生时钟上升沿锁通知CH451输入位数据

CJNE A,#0FFH,READ_4;位数据未完继续,共4位,完成后为0FFH

SETB LOAD2 ;产生加载上升沿通知CH451处理命令数据

MOV A,#0FCH;该数据用以检测位数据结束

READ_7:MOVC,DOUT ;读入一位数据

CLR DCLK

RLC A ;数据移入ACC,高位在前,低位在后

SETB DCLK

JC READ_7 ;位数据未完继续,共7位,完成后才移出0

MOV D_KEY,A;保存键值

CLR IE1 ;清中断标志

RET

按键代码与相应的对应按键如表2所示。

4 结束语

以STC89C52RC单片机,CH451数码管、键盘驱动芯片为核心所设计的篮球计时计分器,具有体积小,成本低,操作灵活方便等特点,不仅适用于大型比赛,也可在平时的运动中使用,从而扩大了电子计时计分器的应用范围。

参考文献:

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