體育用電子記分器的設計及制作研究

李維強

（陜西國際商貿學院 陜西 西安 712046）

隨著信息時代的到來，信息化技術應用領域越來越廣泛，體育賽事中也開始逐漸引入信息化技術，電子記分器不僅可以幫助體育裁判進行比賽分數的記錄、計時、統計比賽成績以及判斷比賽情況之外，還可以為體育轉播提供依據，為熱衷體育賽事的人們提供直觀的賽事情況，為比賽結果提供有力保障，從而全面實現體育與數字化的有機結合，促進體育事業的發展。

1 電子記分系統的基本概述

電子記分系統就是一個采集體育前沿賽事和負責記錄體育賽況的分配采集數據的軟硬件系統。主要負責采集和處理體育賽事的成績與結果，也就是利用專用技術把比賽結果傳達給教練、裁判、大屏幕、電視轉播以及計算機信息處理系統等。電子記分系統具有一定的評判、采集、分配等自身系統，能夠合理的、有效的記錄信息。電子記分系統的類型依據體育賽事舉辦的場地具有一定差別，應該依據體育賽事的實際要求來合理設計電子記分器，內部系統的基本作用就是準確的顯示和播報比賽成績，并且通過大屏幕顯示比賽結果，方便于現場觀眾、裁判、嘉賓等可以清楚的了解比賽情況。隨著科學技術的不斷發展，電子記分器已經逐漸成為體育賽事中必不可少的組成部分，電子記分系統設計是否合格直接關系到體育賽事的順利與否。

2 電子記分系統的基本功能

電子記分系統是可以應用在很多比賽場地的記分系統，主要包括室內外比賽場地。通過比賽現場工作人員或者裁判的實際操作，來對比賽數據進行控制和統計，并且利用大屏幕把比賽數據展示出來，大型體育賽事成績的主要來源就是電子記分系統。從使用電子記分器的方向來看，實際上是一點對多點，電子記分器需要把各種數據信息進行整理通過不同端口展現出來，從而順利完成和比賽現場成績數據有關的信息處理、采集、公布等作用。但是不論是何種體育賽事，電子記分器都是由記分、計時、顯示、測量、傳輸等組成，因此需要符合以下幾方面功能需要：第一，可以順利完成采集、傳遞以及處理體育賽事過程中出現的信息，并且可以保留原始的比賽數據，還可以提供一定的安全保障，從而確保航比賽結果的準確度和質量，最大限度的增加工作效率。第二，電子記分系統必須擁有很好的聯系外界以及聯系主機面的系統，此外，也應該具備處理現場數據、顯示數據以及對接電視數據傳播的能力。

3 電子記分系統的設計原則

為了保證電子記分器可以合理、準確的記錄下體育賽事的成績數據，在設計的過程中需要遵循以下原則。

1）依據體育賽事的實際要求，由競委會合理的設置記分系統，但是必須保證記分系統的準確性必須符合比賽的實際需要。

2）設計電子記分器的各種設備必須符合國家標準。采用由國家體育總局開發的各種產品和設備以及國家認定的設備。

3）電子記分系統必須具備連接信息數據接口的功能，以便于可以很好的滿足信息的自動化以及快速公布和處理比賽結果。

4）必須使用專業的、經過培訓的技術員人員來對電子記分設備進行安裝、運行、調試等，并且針對不同的體育比賽項目和形式設置不同的電子記分系統，但是也應該充分滿足國內和國際的體育總局的要求，從而保障體育賽事能夠順利完成。

4 電子記分器的設計與制作

4.1 設計LED數碼管

數字電路的主要顯示設備就是數碼管，數目管由很多種類，主要包括LCD、LED、等離子、氣體輝光放電以及液晶等，基本構成如圖1所示。

圖1 結構Fig.1 A structure chart

現階段，我們使用的主要都是LED數碼管，如圖1所示的每一筆都是由很多個發光二極管構成，其使用二極管的數量主要都大小來計算，假如圖一所示的LED每一筆都是由3個發光二極管構成，那么其內部的電路圖如圖2所示，圖2中的a是主要控制端，每一個LED數目管都具有7個類似于a是控制端，一個共陰數碼管構成。想要點亮哪些數碼管的筆畫，僅僅只是需要在相應控制端共陽管上加上高電平，此時相對應的發光二極管就會被點亮。

圖2 內部電路圖Fig.2 The internal circuit diagram

4.2 譯碼電路

想要合理的點亮相應筆畫，此時就需要我們設計相應的譯碼電路上圖中標有a、b、c、d、e、f、g，實際上是7根地址線，分別對應LED數碼管的7個控制端，想要哪些筆畫發光，只需要把相應的高電平合理添加到地址線上，并且把不需要點亮的筆畫把相對的地址線放在0上保持懸空。例如想要顯示數字零，就可以把數據線零上的高電平相應的添加到七個地址線上，以此類推。

4.3 設計電路

在充分了解譯碼電路和數碼管以后，最基本的體育電子記分器主要是由LED數碼管、譯碼電路以及單刀十擲開關構成。其實能夠組成這樣電路的一共有4個，每兩個數碼管構成一個記分單元以及一個基本記分電路。印刷板電路一般都是由雙面板構成，行打孔，適當的把二極管的引腳穿過內板焊接在另一面上；列上不進行打孔，把二極管引腳合理彎折九十度之后，焊接在電路板上。由24個LED構成數碼管的每一個筆畫，并且保證每12個串聯在一起，在實際操作中來確定限流電阻，一般都是保持在30 mA左右，因此實際設計的電子記分裝置的外形如圖3所示。

圖3 體育電子記分器的外觀Fig.3 Sports electronic scoreboard appearance

4.4 制作電子記分器

經過上述的分析，基本的電子記分器的設計已經完成，接下來要做的就是制作電子記分器，準備好制作需要使用的各種零件，依據實際要求焊接好各種元件，然后進行通電，看其是否成功，轉動開關，保證每個數字都可以準確顯示出來。

4.5 系統的測試和聯調

由于電子記分系統的建設過程比較復雜，專業性比較強，一次就能夠成功的幾率不是很大，因此就需要進行反復的調試

1）網絡聯調。在對電子記分器進行內部網絡調試的時候，應該依據體育賽場內的核心網絡系統為依據，全方面調試本地局域網、骨干網以及網絡信息的情況，不斷測試網絡性能，尤其是網絡的安全性和可靠性。

2）系統聯調。在網絡連通順暢的情況下，把網絡和服務以及應用進行統一聯合調試，由于系統技術復雜繁多，因此需要進行多次測試。依據體育賽事數據為條件，選擇具有代表性的項目成績進行模擬結果編排以及覆蓋整個比賽過程，綜合整體系統來分析模擬成績和獎牌數，并且可以提供一定的網絡查詢。

5 全電子記分器

經過上述設計與制作的電子記分器實際上還是屬于機械電子方面的，記分工作還是具有一定困難的。因此就需要使用十進制計數方式來完善電子記分器。例如可以使用CD4017來替代上述制作過程中使用的單刀十擲開關，使用CD4017的主要功能就是可以順利的把需要輸送到記分器頂端的時鐘脈沖逐漸轉變成十個計數單位輸出的高電平，而且每十個脈沖可以組成一個進位脈沖，從而全面實現清零的作用。如下圖四所示為CD4017的原理圖，其中IC1NE555與其中的各種元件共同組成可以產生計數脈沖單元，并且可以調節RP來保證電子記分器合理的產生一到兩個脈沖每秒；IC2CD4017與其周圍元件共同構成十進制計數電路，并且可以通過LED0-9來顯示計數狀態。

把K1放置在2、3的位置上，把電源連接上，我們就可以看到LED出現閃爍的情況，不斷調節RP來改變LED閃爍的情況，最終把閃爍頻率調節到每秒兩次左右。在10個LED中，如果僅僅點亮LED0，在每次切斷電源以后都需要重新開啟電源，這就是電子記分器的清零功能。如果把K1放置到1、2上，我們就會觀察到10個LED隨著0倒9的規律開始不斷地閃爍，并且是依次被點亮和不斷循環，這就是我們所說的十進制功能；在電子記分器進行記錄的過程中，不論設備處在什么狀態之下，只要手工按下K2，電路系統就會自動回歸到LED0開始重新循環點亮，這就是通常所說的手動清零功能。想要停止電子計數器的計數作用，只需要把K1重新放置到1、2位置上。隨著科學技術的不斷發達，電子記分器也在不斷的發展和進步，為了更好地滿足體育賽事的實際需求，就需要我們不斷開發新的電子記分系統，保證電子記分器的準確性和穩定性。

圖4 十進制計數方式來完善電子記分器Fig.4 Decimal counting mode to improve the electronic scoring device

6 結束語

體育賽事的電子記分器是舉辦體育賽事過程中最主要的基礎設施之一，可以依據舉辦賽事場地的不同，合理設置不同類型的電子記分器，具體設計方案遵照體育賽事的實際要求來完成，記分系統的基本作用就是把體育賽事的成績和結果準確的表達出來，與此同時，把比賽成績通過大屏幕顯示出來，方便于裁判、隊員、觀眾等獲得比賽信息。

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