篮球计时计分系统的设计与实现

解彦强，张治国，邵桂荣

(运城学院物理与电子工程系，山西运城044000)

0.引言

目前，各高校经常举办班与班，团队与团队之间的小型友谊篮球比赛。这类比赛通常采用手工翻牌的方式进行计时计分，十分不方便且计时计分的效率低。基于此，本文设计一种价格低廉、方便使用的篮球计时计分器，可代替手工翻牌，提高了篮球比赛计时计分的效率。

1.总体方案设计

电路设计框图如图1所示［1］，可实现的功能有:显示比赛时间、暂停时间及比赛节数，设置每节比赛时间，记录双方犯规次数，随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分，每节时间到及24秒进攻时间到可进行报警。

图1 整体电路框图

2.硬件电路设计

图2 主程序流程图

硬件电路主要包括主控制器、复位电路、时钟电路、按键电路、显示电路、报警电路等［2］。其中，主控制器采用AT89C51，功能是通过程序控制各部分电路协调工作;复位电路由一个按键和电阻串联组成，功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序;时钟电路由两个非极性电容串联和一个晶振并联组成，功能是为AT89C51提供时钟信号;按键电路由八个非自锁按键组成，功能是对编程中的比赛节数、比赛时间、两队比分、两队犯规次数等变量进行控制;显示电路由八个7段共阴数码管组成，功能是显示比赛节数、比赛时间、两队比分、两队犯规次数、暂停时间等;报警电路采用蜂鸣器，电路在24秒进攻时间到以及整节比赛时间结束时发出报警。

3.软件设计

软件部分采用模块化编程方式［3］，主要包含主程序、定时器中断子程序、显示子程序、按键子程序、报警子程序等。调用定时器中断子程序可实现计时的功能;调用显示子程序可实现显示变量数值的功能;调用按键子程序可实现改变变量数值的功能;调用报警子程序可实现报警提示的功能。其主程序流程图如图2所示，按键子程序流程图如图3所示。［4］

图3 按键子程序流程图

4.Protues仿真

在Protues中绘制好原理图［5］，调入已编译好的目标代码文件，仿真过程如下:

1)初始状态如图4所示。数码管显示1－720－24，其中“1”代表比赛节数，“－”是分割符，“720”代表一节篮球比赛的时间为720秒(即12分钟)，“24”代表篮球比赛24秒进攻时间。按下M2键，比赛时间加1秒;按下N2键，比赛时间减1秒。

图4 初始状态仿真图

2)甲、乙两对比分状态如图5所示。数码管显示“010”代表甲队的比分，“004”代表乙队的比分，“－”是分割符。按下M3键，乙队比分加1;按下M4键，甲队比分加1;按下N3键，乙队比分减1;按下N4键，甲队比分减1。

图5 两队比分状态仿真图

3)甲、乙两对犯规次数状态如图6所示。数码管显示“fg”代表犯规，提示该模式为显示甲、乙两队犯规次数，“12”代表甲队的犯规次数，“11”代表乙队的犯规次数，“－”是分割符。按下M3键，乙队犯规次数加1;按下M4键，甲队犯规次数加1;按下N3键，乙队犯规次数减1;按下N4键，甲队犯规次数减1。

图6 两队犯规次数仿真图

4)暂停时间状态如图7所示。数码管显示“STOP”代表暂停，提示该模式为暂停模式，“0013”显示暂停时间。

图7 暂停状态仿真图

5.实物制作及调试

采用Protel99绘制原理图及PCB图，通过热转印、腐蚀、打孔，完成PCB板的制作。印好电路板后，检查印制线是否有断线、毛刺、与其它线或焊盘有粘连，焊盘脱落等问题。焊接好所有元件后，利用万用表检查是否有短路、虚焊等问题。

硬件检查无误后，将程序写入单片机，上电，分别针对显示子程序、按键子程序、报警子程序进行测试，测试结果表明该电路能够实现相关功能。

6.结论

通过Proteus仿真及实验验证，该电路能稳定地实现小型篮球比赛需求的计时、计分功能。本设计基于AT89C51实现，其外围电路简单、维护性强。通过程序修改，该电路也可用于足球比赛、羽毛球比赛等的计时、计分，具有一定的可扩展性。

［1］李朝青.单片机原理及接口技术［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2005.

［2］邓红，张越编著.单片机实验与应用设计教程［M］.北京:冶金工业出版社，2004.

［3］何立民.单片机应用技术选编［M］.北京:北京航空航天大学出版社，1996.

［4］赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例［M］.北京:人民邮电出版社，2003

［5］高强.Protues的应用［J］.沈阳教育学院学报.2002(9).