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基于单片机的篮球计时计分设计沈超

发表时间：2021/4/25 来源：《论证与研究》2021年3期作者：沈超杨宗锦邓鹏易鑫

[导读] 摘要：本设计系统是根据日常生活中篮球比赛时需要的计时计分器所设计的，具有一定的实际意义。本课题的目的是以单片机为核心，通过LED数码管和定时器来模拟篮球比赛时的计时计分器工作状态。篮球计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统,由计时器,计分器,综合控制器等组成。本次设计是由AT89C52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置,赛程时间暂停, 及时刷新甲、乙双方的

                                                          沈超杨宗锦邓鹏易鑫泷
                                      （西华大学电气与电子信息学院四川成都 610039）
        摘要：本设计系统是根据日常生活中篮球比赛时需要的计时计分器所设计的，具有一定的实际意义。本课题的目的是以单片机为核心，通过LED数码管和定时器来模拟篮球比赛时的计时计分器工作状态。篮球计时计分器就是以单片机为核心的计时计分系统,由计时器,计分器,综合控制器等组成。本次设计是由AT89C52编程控制LED七段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置,赛程时间暂停, 及时刷新甲、乙双方的成绩等功能。设计内容包括给甲、乙两队分别设置加分按钮,各按钮按下分别实现给甲、乙队加分；设置一个交换按钮,按下实现甲、乙队总分的交换及显示等。基于此，本文分析对比了方案的可行性。
        关键词：计时计分器；设计；单片机；显示；控制
        引言：
        体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间、比分等数据进行快速采集记录、加工处理、传递利用的信息系统。根据不同运动项目的不同比赛规则要求,体育比赛的计时记分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类、得分类等多种类型。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时记分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成。同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时记分系统设备应该能够与现场成绩处理、现场大屏幕、等多种设备相联，以便实现提高比赛现场感、表演娱乐观众等功能。
        一、设计背景
        单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/0 口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到-块硅片上构成的-一个小而完善的计算机系统。按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为:“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”，可分软件部分和硬件部分，而当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上。所以，以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。
        进入21世纪，伴随着电子，信息通信技术的应用与普及开发，人们对电子技术的要求也越来越高。目前嵌入式单片机渗透到我们生活的各个领域，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为:嵌入到对象体系中的专用计算机系统。对于嵌入式即可分软件部分和硬件部分。以MCU为核心，就是各种各样的单片机，是嵌入式硬件部分的实现方式之一，它主要是因为把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“E模式”与“创新模式”。“E模式”将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机;“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。
        虽然篮球比赛中很早就开始研究应用了电子计分器，但通常都是利用模拟电子器件、数字电子器件或是模拟、数字混合组成的，其稳定性和高准确度计分仍存在一些问题。以单片机为核心的篮球比赛计分器，计分准确，具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特的优点。
        二、总体方案设计
        通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我们小组主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述最终选择方案的原因。
        （一）方案比较
         1、方案一
         方案一原理框图如图1所示。

图1 方案一的原理框图

方案一:它主要由MCU、复位键、矩阵键盘、独立键盘、译码器、锁存器和LED数码管组成。该方案首先通过Keil编写程序代码，在下载到MCU中，达到通过矩阵键盘，独立键盘，复位键来达到控制LED数码管显示的效果。
（二）方案二

图2方案二的原理框图

         方案二：由电路设计为核心，通过脉冲改变显示器上的计分，一分脉冲部分即为施加一次脉冲，可加上一分；同理，二分脉冲部分就是施加两次脉冲，可加上二分；三分脉冲是施加三次脉冲，可加上三分。通过分数清零部分将已有分数清零。其中，加减置换电路通过74LS192和74LS138组成的电路实现，而从电源产生的脉冲则通过电路分出三条支路，通过三种开关实现三种加分选择，开关1控制一条支路的开启，可形成一分脉冲；开关2控制两条支路的开启，可形成二分脉冲；开关3控制三条支路的开启，可形成三分脉冲。而分数清零则由总开关控制，当比赛结束后关闭总开关结束电路工作可实现分数清零。
       （三）方案论证
         方案一和方案二都可以实行。
         方案一优点：在单片机上添加程序来控制电路，只要程序没有问题则电路基本不会再出错。
         方案二优点：可以清楚地区分每一部分的连接与元件，快速地找出问题所在。
         方案二缺点：电路连接复杂，每一部分都需要连接更多的元件以达到目的，且用的是电路设计不符合单片机设计的要求。
        （四）方案选择
          方案二的电路比方案一更为复杂一点，用到的芯片较多，接线也更为复杂，比较不容易掌握和理解，而方案一的思路更简单，比较容易实现，相较之下，采用方案一来实现此次篮球计时计分设计。
          参考文献：
         [1]郭昊坤，含24S违例判定的篮球比赛计时计分系统[J].电子世界，2018(02) ：121-124
         [2]张苏友，基于单片机篮球比赛24秒计时器设计[J].电脑迷，2016(09)：83-85
         作者简介：沈超（1999-），男，汉，重庆市，本科，研究方向：信息工程。
         杨宗锦（2000-），男，汉，四川省内江市，本科，研究方向：信息工程。
         邓鹏（1999-），男，汉，四川省中江县，本科，研究方向：信息工程。
         易鑫泷（2000-），男，汉，四川省成都市，本科，研究方向：信息工程。