体育用电子记分器的设计及制作研究

李维强

（陕西国际商贸学院 陕西 西安 712046）

随着信息时代的到来，信息化技术应用领域越来越广泛，体育赛事中也开始逐渐引入信息化技术，电子记分器不仅可以帮助体育裁判进行比赛分数的记录、计时、统计比赛成绩以及判断比赛情况之外，还可以为体育转播提供依据，为热衷体育赛事的人们提供直观的赛事情况，为比赛结果提供有力保障，从而全面实现体育与数字化的有机结合，促进体育事业的发展。

1 电子记分系统的基本概述

电子记分系统就是一个采集体育前沿赛事和负责记录体育赛况的分配采集数据的软硬件系统。主要负责采集和处理体育赛事的成绩与结果，也就是利用专用技术把比赛结果传达给教练、裁判、大屏幕、电视转播以及计算机信息处理系统等。电子记分系统具有一定的评判、采集、分配等自身系统，能够合理的、有效的记录信息。电子记分系统的类型依据体育赛事举办的场地具有一定差别，应该依据体育赛事的实际要求来合理设计电子记分器，内部系统的基本作用就是准确的显示和播报比赛成绩，并且通过大屏幕显示比赛结果，方便于现场观众、裁判、嘉宾等可以清楚的了解比赛情况。随着科学技术的不断发展，电子记分器已经逐渐成为体育赛事中必不可少的组成部分，电子记分系统设计是否合格直接关系到体育赛事的顺利与否。

2 电子记分系统的基本功能

电子记分系统是可以应用在很多比赛场地的记分系统，主要包括室内外比赛场地。通过比赛现场工作人员或者裁判的实际操作，来对比赛数据进行控制和统计，并且利用大屏幕把比赛数据展示出来，大型体育赛事成绩的主要来源就是电子记分系统。从使用电子记分器的方向来看，实际上是一点对多点，电子记分器需要把各种数据信息进行整理通过不同端口展现出来，从而顺利完成和比赛现场成绩数据有关的信息处理、采集、公布等作用。但是不论是何种体育赛事，电子记分器都是由记分、计时、显示、测量、传输等组成，因此需要符合以下几方面功能需要：第一，可以顺利完成采集、传递以及处理体育赛事过程中出现的信息，并且可以保留原始的比赛数据，还可以提供一定的安全保障，从而确保航比赛结果的准确度和质量，最大限度的增加工作效率。第二，电子记分系统必须拥有很好的联系外界以及联系主机面的系统，此外，也应该具备处理现场数据、显示数据以及对接电视数据传播的能力。

3 电子记分系统的设计原则

为了保证电子记分器可以合理、准确的记录下体育赛事的成绩数据，在设计的过程中需要遵循以下原则。

1）依据体育赛事的实际要求，由竞委会合理的设置记分系统，但是必须保证记分系统的准确性必须符合比赛的实际需要。

2）设计电子记分器的各种设备必须符合国家标准。采用由国家体育总局开发的各种产品和设备以及国家认定的设备。

3）电子记分系统必须具备连接信息数据接口的功能，以便于可以很好的满足信息的自动化以及快速公布和处理比赛结果。

4）必须使用专业的、经过培训的技术员人员来对电子记分设备进行安装、运行、调试等，并且针对不同的体育比赛项目和形式设置不同的电子记分系统，但是也应该充分满足国内和国际的体育总局的要求，从而保障体育赛事能够顺利完成。

4 电子记分器的设计与制作

4.1 设计LED数码管

数字电路的主要显示设备就是数码管，数目管由很多种类，主要包括LCD、LED、等离子、气体辉光放电以及液晶等，基本构成如图1所示。

图1 结构Fig.1 A structure chart

现阶段，我们使用的主要都是LED数码管，如图1所示的每一笔都是由很多个发光二极管构成，其使用二极管的数量主要都大小来计算，假如图一所示的LED每一笔都是由3个发光二极管构成，那么其内部的电路图如图2所示，图2中的a是主要控制端，每一个LED数目管都具有7个类似于a是控制端，一个共阴数码管构成。想要点亮哪些数码管的笔画，仅仅只是需要在相应控制端共阳管上加上高电平，此时相对应的发光二极管就会被点亮。

图2 内部电路图Fig.2 The internal circuit diagram

4.2 译码电路

想要合理的点亮相应笔画，此时就需要我们设计相应的译码电路上图中标有a、b、c、d、e、f、g，实际上是7根地址线，分别对应LED数码管的7个控制端，想要哪些笔画发光，只需要把相应的高电平合理添加到地址线上，并且把不需要点亮的笔画把相对的地址线放在0上保持悬空。例如想要显示数字零，就可以把数据线零上的高电平相应的添加到七个地址线上，以此类推。

4.3 设计电路

在充分了解译码电路和数码管以后，最基本的体育电子记分器主要是由LED数码管、译码电路以及单刀十掷开关构成。其实能够组成这样电路的一共有4个，每两个数码管构成一个记分单元以及一个基本记分电路。印刷板电路一般都是由双面板构成，行打孔，适当的把二极管的引脚穿过内板焊接在另一面上；列上不进行打孔，把二极管引脚合理弯折九十度之后，焊接在电路板上。由24个LED构成数码管的每一个笔画，并且保证每12个串联在一起，在实际操作中来确定限流电阻，一般都是保持在30 mA左右，因此实际设计的电子记分装置的外形如图3所示。

图3 体育电子记分器的外观Fig.3 Sports electronic scoreboard appearance

4.4 制作电子记分器

经过上述的分析，基本的电子记分器的设计已经完成，接下来要做的就是制作电子记分器，准备好制作需要使用的各种零件，依据实际要求焊接好各种元件，然后进行通电，看其是否成功，转动开关，保证每个数字都可以准确显示出来。

4.5 系统的测试和联调

由于电子记分系统的建设过程比较复杂，专业性比较强，一次就能够成功的几率不是很大，因此就需要进行反复的调试

1）网络联调。在对电子记分器进行内部网络调试的时候，应该依据体育赛场内的核心网络系统为依据，全方面调试本地局域网、骨干网以及网络信息的情况，不断测试网络性能，尤其是网络的安全性和可靠性。

2）系统联调。在网络连通顺畅的情况下，把网络和服务以及应用进行统一联合调试，由于系统技术复杂繁多，因此需要进行多次测试。依据体育赛事数据为条件，选择具有代表性的项目成绩进行模拟结果编排以及覆盖整个比赛过程，综合整体系统来分析模拟成绩和奖牌数，并且可以提供一定的网络查询。

5 全电子记分器

经过上述设计与制作的电子记分器实际上还是属于机械电子方面的，记分工作还是具有一定困难的。因此就需要使用十进制计数方式来完善电子记分器。例如可以使用CD4017来替代上述制作过程中使用的单刀十掷开关，使用CD4017的主要功能就是可以顺利的把需要输送到记分器顶端的时钟脉冲逐渐转变成十个计数单位输出的高电平，而且每十个脉冲可以组成一个进位脉冲，从而全面实现清零的作用。如下图四所示为CD4017的原理图，其中IC1NE555与其中的各种元件共同组成可以产生计数脉冲单元，并且可以调节RP来保证电子记分器合理的产生一到两个脉冲每秒；IC2CD4017与其周围元件共同构成十进制计数电路，并且可以通过LED0-9来显示计数状态。

把K1放置在2、3的位置上，把电源连接上，我们就可以看到LED出现闪烁的情况，不断调节RP来改变LED闪烁的情况，最终把闪烁频率调节到每秒两次左右。在10个LED中，如果仅仅点亮LED0，在每次切断电源以后都需要重新开启电源，这就是电子记分器的清零功能。如果把K1放置到1、2上，我们就会观察到10个LED随着0倒9的规律开始不断地闪烁，并且是依次被点亮和不断循环，这就是我们所说的十进制功能；在电子记分器进行记录的过程中，不论设备处在什么状态之下，只要手工按下K2，电路系统就会自动回归到LED0开始重新循环点亮，这就是通常所说的手动清零功能。想要停止电子计数器的计数作用，只需要把K1重新放置到1、2位置上。随着科学技术的不断发达，电子记分器也在不断的发展和进步，为了更好地满足体育赛事的实际需求，就需要我们不断开发新的电子记分系统，保证电子记分器的准确性和稳定性。

图4 十进制计数方式来完善电子记分器Fig.4 Decimal counting mode to improve the electronic scoring device

6 结束语

体育赛事的电子记分器是举办体育赛事过程中最主要的基础设施之一，可以依据举办赛事场地的不同，合理设置不同类型的电子记分器，具体设计方案遵照体育赛事的实际要求来完成，记分系统的基本作用就是把体育赛事的成绩和结果准确的表达出来，与此同时，把比赛成绩通过大屏幕显示出来，方便于裁判、队员、观众等获得比赛信息。

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