基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)記分器的設(shè)計(jì)

樊飛轉(zhuǎn) 戴靜 李帥 陜西服裝工程學(xué)院

一、需求分析

基于51 單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)記分器的設(shè)計(jì)主要是對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按鍵控制、液晶顯示、響應(yīng)控制以及供電模塊等功能進(jìn)行研究和分析說明，其次，本文還對(duì)紅外感應(yīng)做了分析，用來實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的自動(dòng)加分。極大的方便了用戶的操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的功能。

（1）按鍵模塊

因系統(tǒng)的控制較多，所以我們采用4*4 矩陣按鍵進(jìn)行控制，這種矩陣按鍵的結(jié)構(gòu)能有利的較少單片機(jī)處理器的IO 口使用。

（2）液晶顯示模塊

液晶顯示即將所接收的數(shù)字量信號(hào)通過顯示器顯示出來?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)中，良好的人機(jī)交互顯示界面的設(shè)計(jì)是必不可少的，本次使用的人機(jī)交互顯示界面為L(zhǎng)CD 液晶顯示模塊中的LCD12864，也是較為常用的顯示器件。

（3）響應(yīng)控制模塊

利用簡(jiǎn)單的蜂鳴器模塊和LED 燈作為響應(yīng)的器件，價(jià)格低廉、顯示響應(yīng)簡(jiǎn)單，在按鍵進(jìn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)音量的反饋，使操作更加準(zhǔn)確。

（4）供電模塊

利用簡(jiǎn)單的5 伏電源，在接入電源后會(huì)有LED 燈亮起。供電的器件價(jià)格低廉、安全、可靠。本次的電源電路是建立在5 伏供電基礎(chǔ)上，電源電路主要有電源接口、電源開關(guān)、電源指示燈以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲組成。

（5）紅外光電感應(yīng)模塊

基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器設(shè)計(jì)中，需要用到紅外傳感器模塊來將手動(dòng)按鍵加分通過傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加分。本次采用的紅外傳感器是積紅外發(fā)射二極管與紅外接收管一體的紅外光電傳感器。

二、 設(shè)計(jì)思路

為保障本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)記分器系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)展的順利，首先要擬定好本文的設(shè)計(jì)思路。思路如下：

(1)首先從籃球計(jì)時(shí)記分器的研究背景及意義為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)籃球計(jì)時(shí)分控制器進(jìn)行調(diào)查和了解以及分析。

(2)然后對(duì)本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)記分器進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，并對(duì)要設(shè)計(jì)的功能選取合適的硬件材料。

(3)對(duì)單片機(jī)的控制原理和使用說明以及相關(guān)硬件材料的使用原理和控制要求進(jìn)行研究，并做出本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路原理圖，根據(jù)做好的原理圖將各個(gè)硬件模塊焊接到電路板上。

(4)對(duì)單片機(jī)開發(fā)環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，利用Keil 軟件開發(fā)平臺(tái)，編寫好相關(guān)硬件的驅(qū)動(dòng)程序。

(5)軟硬件開發(fā)都完成后，把寫好的控制程序下載到實(shí)物的處理器中，利用軟件配合焊接的硬件實(shí)物進(jìn)行調(diào)試工作。

三、相關(guān)模塊選型方案設(shè)計(jì)

（一）單片機(jī)方案選型設(shè)計(jì)

在對(duì)本課題進(jìn)行分析后，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用的功性能需求將選用51單片機(jī)作為本次控制系統(tǒng)的單片機(jī)。51 系列單片機(jī)，相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，功能比32 的單片機(jī)弱，但在控制方面相對(duì)簡(jiǎn)單些，如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)單片機(jī)的性能要求不高，或者在滿足性能的前提為加快開發(fā)的情況下，可以選擇51 單片機(jī)為主控制器。不但能降低開發(fā)成本，而且還能加快開發(fā)進(jìn)度，減少開發(fā)時(shí)間。

（二）顯示模塊方案選型設(shè)計(jì)

通過對(duì)數(shù)碼管和液晶屏的分析后，選用同樣能對(duì)數(shù)字和漢字進(jìn)行顯示，且無(wú)輻射，使用更為靈活的LCD 液晶屏LCD12864為本次的顯示界面器件。LCD 液晶屏；LCD 液晶屏（主要有字符和漢字型）是一種低功耗的，無(wú)輻射的顯示屏。如液晶屏LCD12864，同樣能對(duì)字符和中文漢字等進(jìn)行顯示，液晶屏LCD12864 有著小體積，重量輕等特性，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中更加的方便，因此相比數(shù)碼管，液晶屏LCD12864 更受到技術(shù)員在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的青睞。

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)相關(guān)籃球計(jì)時(shí)記分控制方式進(jìn)行分析和了解之后，最終決定了本課題的研究和設(shè)計(jì)方向，并確認(rèn)了本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時(shí)記分器的設(shè)計(jì)功能，并根據(jù)確認(rèn)的功能設(shè)計(jì)了本課題的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、紅外檢測(cè)模塊、按鍵控制模塊、響應(yīng)控制模塊、液晶顯示模塊組成。以51 單片機(jī)為系統(tǒng)的主控制器，利用按鍵來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，手動(dòng)控制主要包含了籃球比賽的開始、暫停，記分、計(jì)時(shí)，主客隊(duì)犯規(guī)、中途暫停，比賽節(jié)數(shù)，回秒、復(fù)位等控制。利用液晶屏來顯示出相應(yīng)的比賽信息，利用蜂鳴器和LED 燈為按鍵按下的響應(yīng)模塊，當(dāng)按鍵按下后，蜂鳴器和LED 燈會(huì)相應(yīng)的響一次以及閃一次。利用紅外傳感器檢測(cè)模塊來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記分，當(dāng)傳感器檢測(cè)到前方有晃動(dòng)，就會(huì)控制定時(shí)器相應(yīng)的加1 分。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)基于單片機(jī)的籃球比賽計(jì)時(shí)記分器的設(shè)計(jì)，主要對(duì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明，以及一些系統(tǒng)所需硬件進(jìn)行選型。再對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以更好地完成后續(xù)的實(shí)現(xiàn)工作做好基礎(chǔ)。