多功能籃球比賽計時計分系統(tǒng)設(shè)計分析

王 琦

（陜西警官職業(yè)學(xué)院，陜西 西安 710043）

1 多功能籃球比賽計時計分系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文所設(shè)計的籃球比賽計時和計分系統(tǒng)主要由蜂鳴器（主要起到提示作用）、顯示模塊（主要用于比分的顯示）、鍵盤模塊（主要用于對系統(tǒng)進行設(shè)定等）和時鐘模塊（比賽中各種時間信號主要通過該模塊顯示）4部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2 籃球比賽計時計分系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 顯示模塊設(shè)計

本文在該模塊的設(shè)計上，比賽雙方球員信息以及比分的顯示主要采用數(shù)碼管和1602液晶屏，實現(xiàn)籃球比賽過程雙方的動態(tài)顯示。其中，計分模塊是系統(tǒng)的核心模塊，比賽中的得分需進行更新和累加。這一功能主要采用計分器實現(xiàn)，比賽過程雙方的分?jǐn)?shù)可超過100分。如果過程中有錯誤加分等情況出現(xiàn)，相應(yīng)的減法等修正過程則可以在dire端完成[2]。

清零端由cr表示，計數(shù)器在表現(xiàn)出cr等于0時會立即完成清零處理；en表示終止端，計數(shù)器的計數(shù)在en等于0時立即切換到暫時停止的狀態(tài)；s代表數(shù)據(jù)選擇器，s等于0時給甲球隊加分，s等于1時給乙球隊加分；p1表示加一分，p2表示加兩分，p3表示加3分；dire的主要功能在于完成相應(yīng)的減法修正（給某一球隊減分）；甲球隊得分的個位用a_1表示，得分的十位由a_10表示，得分的百位用a_100表示；乙球隊得分的個位用b_1表示，得分的十位用b_10表示，得分的百位用b_100表示；co 輸出端等于1，表示對某一隊進行了加分操作，時鐘模塊中的24 s倒計時在這種情況下，減法器會清零，其減法器中cr端等于零，減法器在某一球隊開始下次進攻時又會重新開始倒計時[3]。

2.2 時鐘模塊設(shè)計

該模塊主要由3種計時器組成，即24 s倒計時器、12/60進制計時器。

（1）24 s倒計時器，主要運用的減法計數(shù)器為24進制，在實際的籃球比賽過程中，可實現(xiàn)對雙方每次進攻時間的限定，若在24 s時間內(nèi)持球，進攻一方得分則時間立即執(zhí)行清零操作，違例情況表現(xiàn)為超過24 s持球，進攻一方仍然沒有接觸到籃板或籃筐，則球權(quán)需給另一方，進攻轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換24 s倒計時轉(zhuǎn)換。

（2）12/60進制計時器，運用的減法計數(shù)器為12進制，以實現(xiàn)對每節(jié)比賽的分鐘位完成計時。每節(jié)籃球比賽為12 min，通過12進制計時器的使用，可有效實現(xiàn)對每節(jié)籃球比賽的分鐘位的倒計時；通過60進制減法計數(shù)器的運用，可有效實現(xiàn)在秒鐘位的倒計時功能，此外還能夠?qū)崿F(xiàn)暫停、清零等功能[4]。

2.3 鍵盤模塊電路

鍵盤模塊在具體設(shè)計時采用的鍵盤是機械開關(guān)，在操作相應(yīng)的按鍵時，因電壓突跳以及機械觸點自身具有一定的彈性等原因，電壓會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象（觸點在開路或閉合的一瞬間）。因此要進一步提高系統(tǒng)對按鍵的信息識別的準(zhǔn)確度，需通過相應(yīng)的去抖動處理操作，最大程度降低這種電壓抖動情況的出現(xiàn)概率。本設(shè)計為了有效消除導(dǎo)致抖動部分的信號，使用狀態(tài)機完成去抖電路的設(shè)計，去除按鍵電壓抖動的關(guān)鍵在于穩(wěn)定的低電平（按下某一按鍵時為低電平）狀態(tài)的有效提取，需對前/后沿的抖動毛刺完成濾除處理。具體處理步驟為：首先對某一按鍵信號完成取樣（需采用相應(yīng)的脈沖來完成），若3次連續(xù)取樣結(jié)果都處于低電平狀態(tài)，則說明該信號已達到了穩(wěn)定狀態(tài)，此時可輸出該低電平的按鍵信號；接下來對該按鍵信號再繼續(xù)進行取樣，若3次連續(xù)取樣并非都是低電平，說明原來的穩(wěn)定狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生變化，輸出的是高電平。如果reset信號能夠確保有效，電路在這種情況下會進入復(fù)位狀態(tài)（S0），這就表明低電平在取樣過程中沒有被檢測到；如果在對取樣進行輸入時，有相應(yīng)的低電平被檢測到，此時狀態(tài)就會向下進行轉(zhuǎn)換，如果電路進入到 S3，則表明3個信號（連續(xù)檢測）都顯示為低電平，系統(tǒng)一旦檢測出高電平的存在，就會重新進入到復(fù)位狀態(tài)（S0），再次進行檢測。在去除按鍵抖動模塊中，檢測的時鐘由clk表示，將clk與10 kHz的頻率連接起來；cr（在低電平時有效）表示復(fù)位信號；din[4..0]（總共是5位）表示按鍵信號，在低電平時有效，總共需要去抖動 5 個按鍵；dout[4..0]表示對按鍵信號的去抖動處理，其元件符號的具體表現(xiàn)形式如圖2所示[5]。

圖2 去除按鍵抖動模塊

3 系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)

結(jié)合軟件和硬件功能才能實現(xiàn)顯示隊員信息、24 s 倒計時、計分和計時等功能。本文具體通過模塊化程序的設(shè)計完成系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計，保證不同模塊間處于相互獨立的狀態(tài)，以便對不同模塊系統(tǒng)程序進行相應(yīng)的操作時，其他的模塊不會受到影響。系統(tǒng)設(shè)計主要包括程序的編寫、修改和升級等，根據(jù)所需具有的不同功能，將軟件程序分為驅(qū)動 LED顯示數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)檢驗、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)錯誤重傳請求和串口數(shù)據(jù)收發(fā)5個部分[6]。其中的部分程序設(shè)計如下。

4 系統(tǒng)測試及優(yōu)化

通過將本系統(tǒng)應(yīng)用于實際的籃球比賽中進行測試，測試結(jié)果表明本系統(tǒng)能夠有效替代籃球比賽中的傳統(tǒng)人工計時和計分方法，比賽時間和比分通過液晶顯示器顯示更加方便直觀，降低了傳統(tǒng)計時和計分的誤差，使籃球比賽過程更加透明公正。同時本設(shè)計中采用的時鐘芯片（DS1302）沒有鋰電池，在主電源斷電的情況下無法完成數(shù)據(jù)的儲存，因此通過改用DS12C887（自帶鋰電池）的芯片完善系統(tǒng)，以防止數(shù)據(jù)丟失。鍵盤模塊因需占用較多的I/O口，采用矩陣鍵盤的設(shè)計方法，最終實現(xiàn)在鍵盤使用率提升的基礎(chǔ)上降低了設(shè)計成本[7]。

5 結(jié)語

目前部分高校在籃球比賽中，計分和計時方法比較落后，通常采用比分牌等人工方法，這種方法缺少靈活度，大都缺少相應(yīng)計時功能如24 s倒計時等，一定程度上影響了比賽的正常進行和評判。本文主要通過對多功能籃球比賽計時系統(tǒng)進行分析，設(shè)計了一種具備多功能的籃球比賽計時和計分系統(tǒng)，對傳統(tǒng)計時和計分方法進行優(yōu)化，且檢測結(jié)果表明該系統(tǒng)操作簡單、透明直觀，可有效實現(xiàn)籃球比賽計時計分功能。