基于單片機STC15F2K60S2的LED籃排球比賽記分牌的設(shè)計

張向樂　孫艷

摘 要：隨著國家體育事業(yè)的發(fā)展，各種校園、社區(qū)等中小型基層籃、排球賽事舉辦增多，但是由于傳統(tǒng)的賽事中所用的電子計分器成本較高，除了大型的體育場館會安放這一設(shè)備，在一般的籃球場地并沒有這一設(shè)備，這就影響到了人們的觀賽體驗，該文通過設(shè)計以STC15F2K60S2作為主控芯片，可采用常見的充電寶作為供電電源，通過LED拼成的7段數(shù)碼管顯示比賽的比分，使用無線接收發(fā)射模塊實現(xiàn)對籃球賽事比分的實時更改，簡單輕便，價格低廉，能夠普及。

關(guān)鍵詞：STC15F2K60S2 無線接收發(fā)射模塊 LED記分牌

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2813（2017）01（c）-0226-02

在各類中大型國內(nèi)、國際比賽經(jīng)常要用到記分器，而記分器功能的好壞以及適應(yīng)比賽的能力多少直接影響著人們在觀看比賽時的對比賽進度和勝敗的了解。因此，設(shè)計出符合當前各類要求比賽電子記分器的設(shè)計有了它實際的意義，讓現(xiàn)場觀眾和通過有線直播的賽事愛好者能更清楚的得知當前的比分、進行時間、犯規(guī)、得分等方面的了解。

傳統(tǒng)體育賽事計分牌相對比較麻煩，需要最少兩個人控制比賽比分，其中對于總裁判控制比分也相對不易，主裁判不能及時的更改或調(diào)整場上比分，可能會導(dǎo)致場上比分失去公平，而LED記分牌會避免此方面的問題，由主裁判直接控制場上記分牌，也便于交流，直接調(diào)整、修改場上比分，使比分達到公平。且LED記分牌便于攜帶，操作簡單，使用壽命長，不易損壞，相對于傳統(tǒng)記分牌更能體現(xiàn)賽事的比賽狀況。

LED記分牌制作簡單，移動安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種大型比賽場合，但是這種電子顯示屏價格昂貴，顯示內(nèi)容的更改、擦除等功能的實現(xiàn)都要在控制器上實現(xiàn)。能否用無線收發(fā)模塊降低成本并且很好的實現(xiàn)“計分”功能，該文基于這一想法，設(shè)計并制作一個基于無線收發(fā)模塊和LED拼成的7段數(shù)碼管的電子比賽記分牌。

1 硬件設(shè)計方案

1.1 無線部分

無線部分是利用無線收發(fā)模塊，實現(xiàn)遙控按鍵實時控制修改比賽比分。

無線接收模塊設(shè)計是該課題設(shè)計的關(guān)鍵之一，既要滿足遙控距離的要求，又需要有很高的可靠性和快速的響應(yīng)時間，所以需要選取合適的無線收發(fā)模塊。

該設(shè)計是采用315M經(jīng)典無線遙控發(fā)射接收模塊，體積小，價格便宜，相比nRF24L01P使用更簡單。

1.2 LED的7段數(shù)碼管顯示

7段LED的數(shù)字顯示屏是利用LED拼接制成，利用紅黃兩色的LED以區(qū)分不同的隊伍，

每段數(shù)字由8個LED組成，每7段又組成一個數(shù)字8的形狀，兩個數(shù)字構(gòu)成一個參賽隊的積分顯示，四個8字構(gòu)成比賽雙方的比分顯示，當然如果比分有過百的可能，則可以根據(jù)需要進行后期擴展。

1.3 控制芯片的選擇

控制芯片是系統(tǒng)的核心，遙控信息的接收、對信息數(shù)據(jù)的處理和LED7段數(shù)字顯示屏的驅(qū)動等功能的實現(xiàn)都由其完成。因此選擇合適的控制芯片是設(shè)計的關(guān)鍵。

該設(shè)計使用STC系列單片機。該系列單片機與51單片機完全兼容，在同樣時鐘頻率條件下運行速度是51單片機的12倍，內(nèi)部最大RAM空間達1280 B。內(nèi)部RAM2K字節(jié)，高速，高可靠，完全滿足該課題設(shè)計需要，從成本和使用熟練情況來考慮，設(shè)計中選擇使用STC15F2K60S2作為整個系統(tǒng)的控制芯片。

1.4 硬件整體電路

P1、P2、P3和P4是接LED拼成的7段數(shù)碼管接口。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

系統(tǒng)的總體思路是當有比分變動時，相應(yīng)按鍵按下，按鍵所代表的相應(yīng)信息，會傳送給MCU，MCU經(jīng)過相應(yīng)的處理，將處理后要顯示的比分數(shù)通過LED驅(qū)動模塊，在顯示屏上顯示出來。系統(tǒng)框圖見圖1。

2.2 單元模塊的設(shè)計

2.2.1 LED驅(qū)動模塊的設(shè)計

采用8050三極管對信號進行放大，然后將LED拼成的7段數(shù)碼管點亮，這種方案電路簡單，穩(wěn)定性高，成本低。圖2給出驅(qū)動電路簡單的示意原理圖。

2.2.2 無線接收發(fā)射模塊

接收模塊采用LC振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號為解碼后的高電平信號，使用極為方便，并且價格低廉，所以被廣泛的使用。所選接收模塊帶四路解碼輸出，且接收模塊有較寬的接收帶寬，一般采用DC5V供電，使用方便。

發(fā)射模塊即四鍵無線遙控器，是由超再生帶解碼四路遙控接收電路組成，對于遙控器按相應(yīng)的按鍵發(fā)射信號，對應(yīng)的數(shù)據(jù)位就會輸出高電平。SC2262是COMS工藝制造的低功耗通用編碼電路，它和SC2272配對使用，最多有12位三態(tài)編碼。電路具有省電模式，可用于無線電和紅外線遙控發(fā)射等應(yīng)用。在該設(shè)計中使用的是其無線電方面的應(yīng)用。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 主程序

主程序包括系統(tǒng)初始化、按鍵掃描檢測、信息處理和延時顯示，流程圖是由開始—初始化—按鍵檢測—信息處理—信息處理—掃描顯示。

系統(tǒng)初始化主要是對MCU內(nèi)部數(shù)據(jù)初始化，也即是對顯示數(shù)據(jù)清零；按鍵掃描檢測的作用是使系統(tǒng)檢測有無按鍵信息輸入，如果檢測到是有效的按鍵信息，就會在MCU中進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；信息處理是在MCU中進行的，它主要是指對雙方比分的累加記數(shù)；延時顯示部分是指比分在LED屏上顯示的方法，它是利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應(yīng)，可實現(xiàn)對比分亮度可調(diào)的穩(wěn)定顯示。

3.2 外部中斷服務(wù)程序（無線遙控）

外部中斷用于無線接收端接收按鍵信息時使用，當遙控按鍵按下后無線接收模塊將得到信號并將送給單片機中斷，作為中斷的觸發(fā)信號，MCU將進行信息處理，即MCU將根據(jù)所檢測到的有效按鍵，進行對比分相應(yīng)的累加記分，然后輸出更正后的比分信息給驅(qū)動電路，顯示比分。

4 結(jié)語

該課題使用無線收發(fā)模塊為主要的通信器件，操作簡單，響應(yīng)速度快，很好地解決了關(guān)鍵部件的設(shè)計問題。設(shè)計的電路簡捷，成本低，充分發(fā)揮芯片的功能，系統(tǒng)性價比較高，較為實用。由于LED本身自帶的性質(zhì)，可以更為醒目的將比分展現(xiàn)給參賽者和觀眾，更易于與比賽相結(jié)合，增加體育愛好者對比賽的關(guān)注程度，以及提高賽事的規(guī)格，使賽事顯得更加規(guī)范，給參賽者心理上的滿足。

參考文獻

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