校園籃球比賽計時計分系統的設計

陳 峰

（江蘇商貿職業學院，江蘇南通，226011）

校園籃球比賽計時計分系統的設計

陳 峰

（江蘇商貿職業學院，江蘇南通，226011）

針對傳統校園籃球比賽采用人工計時計分的方法存在數據不準確這一缺點，本文根據籃球比賽的規則要求設計了校園籃球比賽計時計分系統，該控制系統采用AT89C51單片機，整個硬件電路主要包括矩陣鍵盤、12864液晶顯示、蜂鳴器報警提示電路等組成。軟件系統主要包括12864顯示程序、矩陣鍵盤程序、計時程序和計時報警程序的設計。通過仿真和實物驗證了該系統的可靠性，并在校園籃球比賽中得到應用，效果較好，滿足籃球比賽計時計分系統的設計要求。

單片機；籃球比賽；計時；計分

0 引言

在學校舉辦的一些籃球比賽中，計時一般采用人工計時，計分一般是在塑料板寫上數字穿起來，使用的時候需要一張一張地翻。這種計時計分全部都由人工來完成，比較麻煩，且數據可能不準確，在比賽中往往會出現一些爭議。因此本文設計了基于單片機控制的籃球計時計分系統，該系統能使籃球比賽計時計分更加準確公平，且操作簡單，能滿足國際籃聯比賽規則的基本要求。

1 系統設計要求

（1）計分：實時刷新顯示雙方的得分。

（2）計時：包括每節比賽的計時、每次進攻的24s的計時，當計時時間到時能自動進行報警提示。每節比賽時間可根據需要進行設置。

（3）其他數據的統計：包括雙方暫停的次數、雙方每節比賽犯規的次數。

2 硬件設計

籃球計時計分系統以AT89C51單片機為核心，由單片機最小系統、顯示模塊、提示電路和按鍵輸入模塊等組成，其系統框圖如圖1所示。該系統能實現籃球比賽計時計分功能，并能對雙方的暫停次數、犯規次數進行統計，從而滿足校園籃球比賽的要求。

圖1 校園籃球計時計分系統框圖

2.1 單片機最小系統

單片機最小系統主要由AT89C51單片機、電源、時鐘電路和復位電路組成。由晶振和瓷片電容與單擊內部電路構成單片機的時鐘電路，晶振頻率為12MHz。復位電路采用按鍵復位電路，通過按下復位按鍵，可使籃球計時計分系統復位，即雙方的比分、各項統計數據清零，同時計時時間復位為10min。

2.2 顯示模塊

籃球比賽要求顯示的信息比較多，因此采用12864點陣液晶屏來顯示，其電路連接如圖2所示。其中8個雙向數據DB0-DB7接P0口，指令數據選擇（RS）接P2.0引腳，讀寫選擇（R/W）接P2.1引腳，使能（E）接P2.2引腳，左半屏選擇（CS1）接P2.3引腳，右半屏選擇（CS2）接P2.4引腳，復位（RST）接P2.5引腳。

圖2 12864液晶顯示電路

128x64點陣液晶屏是一種用于圖像、符號和漢字的顯示模塊，能夠直觀的顯示籃球比賽中的數據，顯示信息如圖3所示，第一行顯示比賽雙方信息，第二行顯示雙方比分，第三行顯示比賽時間和24秒計時時間，第四行顯示雙方的暫停次數以及每節比賽的犯規次數。

圖3 12864液晶顯示信息

2.3 按鍵模塊

主要用于控制比賽的開始、暫停，統計雙方比賽的數據，該系統統計籃球比賽的相關數據較多，且需人為控制，因此采用4x4矩陣鍵盤。該矩陣鍵盤的行線與P1口的低四位相連，列線與P1口的高四位相連，如圖4所示。

其中S1——設置比賽的節數，S2——設置每節比賽時間（10min或5min），S3——每節犯規次數清零，S4——清除報警提示；S5——比賽開始，S6——比賽暫停，S7——24秒計時復位，S8——14秒計時復位（用于犯規后進攻時間不足14秒時補足14秒）；S9、S13——一方得分加1分，S10、S14——一方得分減1分，S11、S15——統計每隊每節犯規次數，S12、S16——統計每隊暫停次數。

2.4 計時報警電路

主要用于每節比賽時間計時報警和24秒進攻計時報警。該電路如圖5所示，利用單片機的P2.7來控制蜂鳴器。由于蜂鳴器的驅動電流較大，單片機的I/O口無法滿足。而三極管S8550最大可提供500mA以上的電流，足以驅動蜂鳴器，所以使用P2.7控制三極管S8550的導通和截止，達到控制蜂鳴器的目的。

圖4 4x4矩陣鍵盤電路

圖5 報警提示電路

3 軟件設計

整個系統的程序包括12864顯示程序、矩陣鍵盤程序、籃球計時程序和計時報警程序。其中計時采用單片機內部的定時/計數器T0來實現。

3.1 主程序設計

主程序主要進行定時器T0和12864液晶初始化、按鍵檢測與處理、12864顯示數據的更新和顯示控制，其流程圖如圖6所示。

矩陣鍵盤掃描程序進行按鍵檢測、識別，按鍵處理函數完成比賽時間設置、比賽的開始與暫停、雙方比賽數據的統計等作用。

12864液晶顯示函數主要完成雙方比賽數據（雙方比分、犯規次數、暫停次數）和倒計時時間的更新顯示。

3.2 定時器中斷程序設計

定時器T0中斷函數完成比賽倒計時時間和24秒進攻時間的更新。其流程圖如圖所示。定時器T0采用工作方式1，定時時間為50毫秒，通過定時中斷20次來達到定時1秒的目的。其中變量cnt用于統計定時中斷的次數，每中斷一次，變量cnt的值便增加1；變量min代表比賽倒計時分鐘；變量sec代表比賽倒計時秒；變量sec24代表進攻倒計時。

圖6 ：主程序流程圖

圖8 校園籃球計時計分系統

4 系統調試

圖7 ：定時器T0中斷流程圖

為了驗證該系統的功能是否實現，利用proteus軟件和keil軟件聯合進行仿真調試，首先在proteus軟件里完成電路原理圖的繪制，然后利用keil軟件完成程序的編寫編譯調試，并生成hex文件，并在原理圖中將HEX文件載入單片機，單片機仿真運行按鈕進行系統功能調試。運行結果如圖8所示，12864液晶能實時顯示比賽的數據，并對比賽進行計時。由圖可知，當前比賽為第二節，比賽時間還剩8分30秒，進攻時間還剩18秒，雙方比分為20:24，暫停次數為分別是一次和二次，當節犯規次數分別為二次和三次。

通過電路仿真調試說明系統硬件和軟件設計已經能夠達到預期的目的，然后利用proteus Ares進行PCB板的設計，并采用熱傳印法完成PCB板的制作。然后根據電路圖完成電路的焊接制作，并將編譯成功后生成HEX文件通過編程器寫入到單片機芯片中，最后通電調試可實現籃球計時計分系統的功能。

5 結束語

本文設計了一種校園籃球比賽計時計分系統，該控制系統基本滿足校園籃球比賽所需的計時計分及其他相關數據統計的設計要求，減少了傳統籃球比賽人工計時計分的誤差，增加了校園籃球比賽的公平性。此外該系統通過改變其軟件設計，還可將該系統應用于校園乒乓球、羽毛球等計分系統。

[1]金杰．MCS-51單片機C語言程序設計與實踐[M]．電子工業出版社，2011

[2]彭偉．單片機C語言程序設計100例[M]．電子工業出版社，2008

[3]胡建明．MCS-51單片機籃球計分器的設計[M]．科學咨詢（決策管理），2009(11):40

[4]王秀平．籃球比賽計時計分系統的研發[J]．荊楚理工學院學報 ,2010(5):24-26.

[5]王剛．基于單片機控制的便攜式籃球計時器設計［J］．現代電子技術，2011(14):151-153

Design of System of Timing and Scoring for Campus Basketball Game

Chen Feng
（Jiangsu Vocational College of Business,Nantong,226011,China）

Traditional campus basketball game timing and scoring are relized by manual work.The method have the defect of inaccurate data.The paper design the campus basketball game time and scoring system according to the requirements of the basketball game rules.The control system uses AT89C51 single-chip computer,the whole hardware circuit mainly includes matrix keyboard,12864 LCD display,buzzer alarm circuit and so on.The software system includes 12864 display program,matrix keyboard program,time program and the alarm program. The reliability of the system is verified by simulation and practicality.The system has been applied in the campus basketball match, and the effect is good. The system meets the design requirements of the campus basketball game timing and scoring system.

Single-chip computer；Basketball game；Timing system；Scoring system

陳 峰（1983-），男，講師，研究方向：電子與通訊。