基于单片机STC15F2K60S2的LED篮排球比赛记分牌的设计

张向乐　孙艳

摘 要：随着国家体育事业的发展，各种校园、社区等中小型基层篮、排球赛事举办增多，但是由于传统的赛事中所用的电子计分器成本较高，除了大型的体育场馆会安放这一设备，在一般的篮球场地并没有这一设备，这就影响到了人们的观赛体验，该文通过设计以STC15F2K60S2作为主控芯片，可采用常见的充电宝作为供电电源，通过LED拼成的7段数码管显示比赛的比分，使用无线接收发射模块实现对篮球赛事比分的实时更改，简单轻便，价格低廉，能够普及。

关键词：STC15F2K60S2 无线接收发射模块 LED记分牌

中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2017）01（c）-0226-02

在各类中大型国内、国际比赛经常要用到记分器，而记分器功能的好坏以及适应比赛的能力多少直接影响着人们在观看比赛时的对比赛进度和胜败的了解。因此，设计出符合当前各类要求比赛电子记分器的设计有了它实际的意义，让现场观众和通过有线直播的赛事爱好者能更清楚的得知当前的比分、进行时间、犯规、得分等方面的了解。

传统体育赛事计分牌相对比较麻烦，需要最少两个人控制比赛比分，其中对于总裁判控制比分也相对不易，主裁判不能及时的更改或调整场上比分，可能会导致场上比分失去公平，而LED记分牌会避免此方面的问题，由主裁判直接控制场上记分牌，也便于交流，直接调整、修改场上比分，使比分达到公平。且LED记分牌便于携带，操作简单，使用寿命长，不易损坏，相对于传统记分牌更能体现赛事的比赛状况。

LED记分牌制作简单，移动安装方便，被广泛应用于各种大型比赛场合，但是这种电子显示屏价格昂贵，显示内容的更改、擦除等功能的实现都要在控制器上实现。能否用无线收发模块降低成本并且很好的實现“计分”功能，该文基于这一想法，设计并制作一个基于无线收发模块和LED拼成的7段数码管的电子比赛记分牌。

1 硬件设计方案

1.1 无线部分

无线部分是利用无线收发模块，实现遥控按键实时控制修改比赛比分。

无线接收模块设计是该课题设计的关键之一，既要满足遥控距离的要求，又需要有很高的可靠性和快速的响应时间，所以需要选取合适的无线收发模块。

该设计是采用315M经典无线遥控发射接收模块，体积小，价格便宜，相比nRF24L01P使用更简单。

1.2 LED的7段数码管显示

7段LED的数字显示屏是利用LED拼接制成，利用红黄两色的LED以区分不同的队伍，

每段数字由8个LED组成，每7段又组成一个数字8的形状，两个数字构成一个参赛队的积分显示，四个8字构成比赛双方的比分显示，当然如果比分有过百的可能，则可以根据需要进行后期扩展。

1.3 控制芯片的选择

控制芯片是系统的核心，遥控信息的接收、对信息数据的处理和LED7段数字显示屏的驱动等功能的实现都由其完成。因此选择合适的控制芯片是设计的关键。

該设计使用STC系列单片机。该系列单片机与51单片机完全兼容，在同样时钟频率条件下运行速度是51单片机的12倍，内部最大RAM空间达1280 B。内部RAM2K字节，高速，高可靠，完全满足该课题设计需要，从成本和使用熟练情况来考虑，设计中选择使用STC15F2K60S2作为整个系统的控制芯片。

1.4 硬件整体电路

P1、P2、P3和P4是接LED拼成的7段数码管接口。

2 系统硬件设计

2.1 系统的总体设计

系统的总体思路是当有比分变动时，相应按键按下，按键所代表的相应信息，会传送给MCU，MCU经过相应的处理，将处理后要显示的比分数通过LED驱动模块，在显示屏上显示出来。系统框图见图1。

2.2 单元模块的设计

2.2.1 LED驱动模块的设计

采用8050三极管对信号进行放大，然后将LED拼成的7段数码管点亮，这种方案电路简单，稳定性高，成本低。图2给出驱动电路简单的示意原理图。

2.2.2 无线接收发射模块

接收模块采用LC振荡电路，内含放大整形，输出的数据信号为解码后的高电平信号，使用极为方便，并且价格低廉，所以被广泛的使用。所选接收模块带四路解码输出，且接收模块有较宽的接收带宽，一般采用DC5V供电，使用方便。

发射模块即四键无线遥控器，是由超再生带解码四路遥控接收电路组成，对于遥控器按相应的按键发射信号，对应的数据位就会输出高电平。SC2262是COMS工艺制造的低功耗通用编码电路，它和SC2272配对使用，最多有12位三态编码。电路具有省电模式，可用于无线电和红外线遥控发射等应用。在该设计中使用的是其无线电方面的应用。

3 系统软件设计

3.1 主程序

主程序包括系统初始化、按键扫描检测、信息处理和延时显示，流程图是由开始—初始化—按键检测—信息处理—信息处理—扫描显示。

系统初始化主要是对MCU内部数据初始化，也即是对显示数据清零；按键扫描检测的作用是使系统检测有无按键信息输入，如果检测到是有效的按键信息，就会在MCU中进行相应的数据处理；信息处理是在MCU中进行的，它主要是指对双方比分的累加记数；延时显示部分是指比分在LED屏上显示的方法，它是利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉效应，可实现对比分亮度可调的稳定显示。

3.2 外部中断服务程序（无线遥控）

外部中断用于无线接收端接收按键信息时使用，当遥控按键按下后无线接收模块将得到信号并将送给单片机中断，作为中断的触发信号，MCU将进行信息处理，即MCU将根据所检测到的有效按键，进行对比分相应的累加记分，然后输出更正后的比分信息给驱动电路，显示比分。

4 结语

该课题使用无线收发模块为主要的通信器件，操作简单，响应速度快，很好地解决了关键部件的设计问题。设计的电路简捷，成本低，充分发挥芯片的功能，系统性价比较高，较为实用。由于LED本身自带的性质，可以更为醒目的将比分展现给参赛者和观众，更易于与比赛相结合，增加体育爱好者对比赛的关注程度，以及提高赛事的规格，使赛事显得更加规范，给参赛者心理上的满足。

参考文献

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[2] 诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都：电子科技大学出版社，2000.

[3] 谭浩强.C程序设计[M].4版.北京：清华大学出版社，2010.