郭志卓　陳振軍

摘要：體育館電子計分器是一種計時、得分類型的系統(tǒng)，適合中等規(guī)模體育場館的比賽項目。系統(tǒng)內(nèi)置STC89C52RC單片機實現(xiàn)程序控制，具有計分、比賽倒計時、24秒倒計時、犯規(guī)計數(shù)、報警指示等功能，計時準(zhǔn)確、計分方便、顯示清晰、易搬動等特點。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC單片機；數(shù)字顯示器；74HC595串并轉(zhuǎn)換器

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）12-2861-03

Design Of Electronic Scoring Device Based On Single Chip Microcomputer

GUO Zhi-zhuo， CHEN Zhen-jun

（Qingdao Binhai University， Qingdao 266555， China）

Abstract： The electronic scoring device stadium is a system timing， score type， suitable for medium scale stadium events. The built-in STC89C52RC chip to realize the program control system， with the score， the final countdown， 24 seconds countdown， foul count， alarm indication function， accurate timing， score， clear display， easy to move and convenient etc.

Key words： STC89C52RC chip； numerical indicator； 74HC595 serial to parallel converter

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，許多場館都安裝了電子信息屏，便于及時快捷地把信息展示給外界。體育館的紙板手動翻頁計分器，落后且不美觀，及時顯示性也不好，與先進的場館設(shè)施不相匹配。由單片機控制實現(xiàn)的電子計分器，裁判的裁定結(jié)果可以不通過任何中間傳遞，直接通過手中的無線遙控器，控制比賽分值加減，可以快速及時地把比賽分值、比賽時間等相關(guān)信息公布于眾。

1 系統(tǒng)基本原理

電子計分器系統(tǒng)是以STC89C52RC單片機作為控制核心，配以無線通信控制、主機鍵盤、比分及比賽時間顯示、參賽隊信息顯示控制等模塊組成。當(dāng)裁判員宣布比賽開始結(jié)束、裁定加分減分時，可以通過手中的無線遙控器直接控制計分器。計分器設(shè)立主機鍵盤控制單元，可以單獨對計分器的啟動、關(guān)閉、24秒倒計時、參賽隊信息顯示等進行控制。

2 電子計分器的主要功能

1） 比賽隊信息顯示屏：利用電子信息屏顯示比賽隊信息，例如：甲隊PK乙隊。

2） 比分計數(shù)器：顯示整場比賽各隊所得分?jǐn)?shù)。

3） 二十四秒倒計時器：顯示持球方進攻時間，計時歸零后鳴笛。

4） 比賽節(jié)次顯示器：顯示該時間段比賽進行節(jié)次。

5） 時間倒計時器：顯示該節(jié)次所剩時間。

6） 聲響裝置：宣布比賽開始、結(jié)束和中間叫停。

3 單片機控制電路設(shè)計

本電路由單片機控制單元、按鍵輸入單元、比賽信息顯示單元、無線通信模塊單元、報警指示控制單元、時鐘復(fù)位電路、電源電路等幾部分構(gòu)成（見圖1）。

3.1 單片機控制單元

單片機控制單元采用了STC89C52RC，是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52RC使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash。

3.2 按鍵輸入單元

按鍵輸入單元使用了STC89C52RC的P0口，采用了矩陣鍵盤設(shè)計方案，4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線，便于擴展按鍵功能，按鍵的個數(shù)最多可以設(shè)計4×4個?，F(xiàn)已占用的按鍵有7個，有調(diào)整時間鍵、暫停/開始鍵、中場交換比分值鍵、雙方比分值加減鍵、節(jié)次控制鍵、犯規(guī)控制鍵、24秒倒計時啟動鍵等功能。

3.3 比賽信息顯示單元

比賽信息顯示單元包括比賽隊信息顯示屏、比分計數(shù)器、二十四秒倒計時器、比賽節(jié)次顯示器、時間倒計時器等。比賽隊信息顯示屏采用電子信息屏，開始滾動顯示比賽隊雙方的信息，比賽開始后定位在甲隊PK乙隊不再滾動。其它計數(shù)、計時器采用LED發(fā)光二極管首尾串接，兩排并接的方式拼成7段數(shù)碼顯示器的形式，通過單片機串行送出數(shù)據(jù)，經(jīng)74HC595串并轉(zhuǎn)換，控制7段數(shù)碼顯示器的顯示信息。數(shù)碼顯示器采用的是靜態(tài)顯示方式，顯示亮度更高、更穩(wěn)定。每個數(shù)碼顯示器用一個74HC595控制送出段選碼，所有的74HC595串聯(lián)，單片機控制產(chǎn)生移位、存儲時鐘脈沖。

3.4 無線通信模塊單元

無線通信模塊采用了PT2262/PT2272無線發(fā)收模塊，是臺灣普城公司生產(chǎn)的CMOS工藝制造的低功耗、低價位通用編/解碼電路，PT2262/PT2272最多有6個數(shù)據(jù)端引腳（D0～D5），而在系統(tǒng)設(shè)計中需要7個控制通道，為了便于功能擴展，系統(tǒng)設(shè)計中PT2262無線編碼模塊的6個數(shù)據(jù)端接2片8-3編碼器，PT2272無線解碼模塊的6個數(shù)據(jù)端接2片3-8譯碼器，實現(xiàn)16個按鍵控制通道。

3.5 報警指示控制單元

報警指示控制單元包括指示燈控制信息和報警聲音控制信息。指示燈控制信息包括中場指示燈和全場比賽結(jié)束指示燈的控制顯示；報警聲音控制信息包括24秒倒計時犯規(guī)報警、暫停報警、全場比賽結(jié)束報警。endprint

3.6 時鐘、復(fù)位電路

時鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開關(guān)電源和5V直流電源。24V開關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機控制程序設(shè)計

程序設(shè)計主要是對比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時間的倒計時控制，24秒倒計時的控制，中場和比賽結(jié)束的報警指示控制等。通過定時/計數(shù)器T0的1秒中斷控制實現(xiàn)比賽時間的倒計時，通過外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時/計數(shù)器T1的1秒中斷的方法實現(xiàn)24秒倒計時，通過主程序與多個中斷程序并行執(zhí)行的方式實現(xiàn)一塊單片機同時完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時間計時1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計時）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計時減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場交換比分、中場指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見圖2。

4.2 24秒倒計時中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見圖3。

5 結(jié)束語

該電子計分器屬于單片機技術(shù)在實際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實際應(yīng)用需要設(shè)計了具體可行的硬件實現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機的并行口的三位就控制了十三個數(shù)碼顯示器的同時顯示，有一定的實際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國.單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint

3.6 時鐘、復(fù)位電路

時鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開關(guān)電源和5V直流電源。24V開關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機控制程序設(shè)計

程序設(shè)計主要是對比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時間的倒計時控制，24秒倒計時的控制，中場和比賽結(jié)束的報警指示控制等。通過定時/計數(shù)器T0的1秒中斷控制實現(xiàn)比賽時間的倒計時，通過外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時/計數(shù)器T1的1秒中斷的方法實現(xiàn)24秒倒計時，通過主程序與多個中斷程序并行執(zhí)行的方式實現(xiàn)一塊單片機同時完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時間計時1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計時）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計時減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場交換比分、中場指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見圖2。

4.2 24秒倒計時中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見圖3。

5 結(jié)束語

該電子計分器屬于單片機技術(shù)在實際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實際應(yīng)用需要設(shè)計了具體可行的硬件實現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機的并行口的三位就控制了十三個數(shù)碼顯示器的同時顯示，有一定的實際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國.單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint

3.6 時鐘、復(fù)位電路

時鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開關(guān)電源和5V直流電源。24V開關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機控制程序設(shè)計

程序設(shè)計主要是對比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時間的倒計時控制，24秒倒計時的控制，中場和比賽結(jié)束的報警指示控制等。通過定時/計數(shù)器T0的1秒中斷控制實現(xiàn)比賽時間的倒計時，通過外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時/計數(shù)器T1的1秒中斷的方法實現(xiàn)24秒倒計時，通過主程序與多個中斷程序并行執(zhí)行的方式實現(xiàn)一塊單片機同時完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時間計時1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計時）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計時減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場交換比分、中場指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見圖2。

4.2 24秒倒計時中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見圖3。

5 結(jié)束語

該電子計分器屬于單片機技術(shù)在實際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實際應(yīng)用需要設(shè)計了具體可行的硬件實現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機的并行口的三位就控制了十三個數(shù)碼顯示器的同時顯示，有一定的實際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國.單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint