基于单片机的篮球计分器设计

张弘扬

（吉林工业职业技术学院电气与信息技术学院，吉林 吉林 132013）

1 引言

篮球计分器是篮球比赛中必不可少的辅助功能设备，尤其是计数精确、反应灵敏的便携篮球计分器更容易受到人们的青睐。单片机因其体积小、功耗低、易编程、操作简便等优点，而常用于制作篮球计分器控制器[1]。为此，设计了以工程中常用的AT89C51 型单片机为控制器，外加键盘输入电路、输出显示电路和以蜂鸣器为核心的声音报警电路的篮球计分控制系统。

2 方案设计与关键部件选取

2.1 方案设计

本篮球计分器控制系统是由单片机、复位电路、电源电路、晶振电路、按键输入电路、显示电路和报警电路等部分组成，图1 为系统硬件框图。

本篮球计分器以AT89C51 型单片机作为控制核心，由按键电路先将按键的压力信号转换为模拟量，再经A/D 转换为数字量传递给单片机，经分析运算后，在液晶显示器上显示分数[2]。如果计分不正确，将通过蜂鸣器驱动电路使蜂鸣器发出警报，并通过减分按键进行减分，直到得分正确为止。

2.2 关键部件选取

（1）控制器

市场上常见的单片机种类众多，不同单片机之间的功能和价格差异很大。本控制系统选取的单片机需具备功能齐全、使用方便且价格适中等特点，经过综合考虑选择51 单片机作为控制器。ATMEL 公司生产的51 系列单片机稳定性高、兼容性好，并且内部含有Flash 存储器，便于修改程序，因此广泛应用于各种工业控制系统。STC公司生产的51 系列单片机操作简单、价格便宜、支持多种下载程序，但功耗较高，并且内部集成资源较少[3]。

综上，选择更合适本系统的ATMEL 公司生产的AT89C51 单片机。

（2）蜂鸣器

蜂鸣器使用直流电源提电，常用的分为压电式和电磁式两种[4]。由于本设计中的篮球计分器除了计分功能以外，还有计时、调整时间以及暂停功能，不仅适用于比赛开始和暂停时通过蜂鸣器发出声音进行提示，还适用于倒计时等情况。因此，选择可以将音频信号转换为磁能的电磁式蜂鸣器作为报警电路的发声装置。

（3）显示器

常用的显示器主要有荧光数码管、半导体数码管（LED 显示器，简称LED）和液晶显示器（LCD 显示器，简称LCD）三种[5]。荧光数码管是一种真空电子管，由阴极、栅极和七个独立的阳极（a、b、c、d、e、f、g）构成。优点是功耗低且显示清晰；缺点是需要灯丝加热，但是灯丝易老化等。半导体数码管由七段发光二极管组成，当发光二极管受正向电压而导通时，便会发光。优点是电路简单、体积小、寿命长、所需电压低；缺点是工作电流较大[6]。液晶显示器是在两块平整的玻璃片上喷涂一层导电的二氧化锡，再用光刻的方法得到七段图形，液晶在外电场作用下，能改变透气性而形成不同的亮、暗场，从而显示出0～9 的不同数字[7]。优点是工艺简单、结构紧凑、形体薄、功耗低；缺点是由于液晶显示器本身不能发光，因而是一种被动显示器，并且调速方法比较复杂。

综上，选择更合适本系统的液晶显示器。

3 硬件设计

本篮球计分器的主要硬件结构包括控制器、按键、警报装置（蜂鸣器）和显示装置等[8]。

（1）控制器

AT89C51 单片机引脚功能如表1 所示。

表1 AT89C51单片机引脚功能

（2）按键

轻触开关小按键各参数如表2 所示。

表2 浮球式液位变送器

（3）警报装置

蜂鸣器参数如表3 所示。

表3 蜂鸣器参数

（4）显示装置

LCD 液晶显示器参数如表4 所示。

表4 直流电动机参数

4 软件设计

本篮球计分器控制系统的软件使用C 语言编写程序，主程序流程如图2 所示。

5 结语

根据工作原理，本篮球计分器在设计时以AT89C51 型单片机为控制核心，使用四角按键作为输入装置，选择声音报警的报警方式，采用响声较大的蜂鸣器，选择LCD12864 液晶显示屏作为显示装置，并运用C 语言进行软件编程，不仅实现了对篮球比赛的当前比赛时间、剩余比赛时间的准确计时功能，还实现了准确记录两队分别得分的准确计分功能，提高了篮球计分器的整体工作效率，并且由于其具有反应快、精度高、稳定性好、成本较低等优点，有在篮球比赛中得到普应用的价值。