籃球計時計分系統的設計與實現

解彥強，張治國，邵桂榮

(運城學院物理與電子工程系，山西運城044000)

0.引言

目前，各高校經常舉辦班與班，團隊與團隊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行計時計分，十分不方便且計時計分的效率低。基于此，本文設計一種價格低廉、方便使用的籃球計時計分器，可代替手工翻牌，提高了籃球比賽計時計分的效率。

1.總體方案設計

電路設計框圖如圖1所示［1］，可實現的功能有:顯示比賽時間、暫停時間及比賽節數，設置每節比賽時間，記錄雙方犯規次數，隨時刷新甲、乙兩隊在整個賽程中的比分，每節時間到及24秒進攻時間到可進行報警。

圖1 整體電路框圖

2.硬件電路設計

圖2 主程序流程圖

硬件電路主要包括主控制器、復位電路、時鐘電路、按鍵電路、顯示電路、報警電路等［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調工作;復位電路由一個按鍵和電阻串聯組成，功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執行程序;時鐘電路由兩個非極性電容串聯和一個晶振并聯組成，功能是為AT89C51提供時鐘信號;按鍵電路由八個非自鎖按鍵組成，功能是對編程中的比賽節數、比賽時間、兩隊比分、兩隊犯規次數等變量進行控制;顯示電路由八個7段共陰數碼管組成，功能是顯示比賽節數、比賽時間、兩隊比分、兩隊犯規次數、暫停時間等;報警電路采用蜂鳴器，電路在24秒進攻時間到以及整節比賽時間結束時發出報警。

3.軟件設計

軟件部分采用模塊化編程方式［3］，主要包含主程序、定時器中斷子程序、顯示子程序、按鍵子程序、報警子程序等。調用定時器中斷子程序可實現計時的功能;調用顯示子程序可實現顯示變量數值的功能;調用按鍵子程序可實現改變變量數值的功能;調用報警子程序可實現報警提示的功能。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］，調入已編譯好的目標代碼文件，仿真過程如下:

1)初始狀態如圖4所示。數碼管顯示1－720－24，其中“1”代表比賽節數，“－”是分割符，“720”代表一節籃球比賽的時間為720秒(即12分鐘)，“24”代表籃球比賽24秒進攻時間。按下M2鍵，比賽時間加1秒;按下N2鍵，比賽時間減1秒。

圖4 初始狀態仿真圖

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

圖5 兩隊比分狀態仿真圖

3)甲、乙兩對犯規次數狀態如圖6所示。數碼管顯示“fg”代表犯規，提示該模式為顯示甲、乙兩隊犯規次數，“12”代表甲隊的犯規次數，“11”代表乙隊的犯規次數，“－”是分割符。按下M3鍵，乙隊犯規次數加1;按下M4鍵，甲隊犯規次數加1;按下N3鍵，乙隊犯規次數減1;按下N4鍵，甲隊犯規次數減1。

圖6 兩隊犯規次數仿真圖

4)暫停時間狀態如圖7所示。數碼管顯示“STOP”代表暫停，提示該模式為暫停模式，“0013”顯示暫停時間。

圖7 暫停狀態仿真圖

5.實物制作及調試

采用Protel99繪制原理圖及PCB圖，通過熱轉印、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，將程序寫入單片機，上電，分別針對顯示子程序、按鍵子程序、報警子程序進行測試，測試結果表明該電路能夠實現相關功能。

6.結論

通過Proteus仿真及實驗驗證，該電路能穩定地實現小型籃球比賽需求的計時、計分功能。本設計基于AT89C51實現，其外圍電路簡單、維護性強。通過程序修改，該電路也可用于足球比賽、羽毛球比賽等的計時、計分，具有一定的可擴展性。

［1］李朝青.單片機原理及接口技術［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2005.

［2］鄧紅，張越編著.單片機實驗與應用設計教程［M］.北京:冶金工業出版社，2004.

［3］何立民.單片機應用技術選編［M］.北京:北京航空航天大學出版社，1996.

［4］趙亮，侯國銳.單片機C語言編程與實例［M］.北京:人民郵電出版社，2003

［5］高強.Protues的應用［J］.沈陽教育學院學報.2002(9).