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        基于單片機(jī)STC15F2K60S2的LED籃排球比賽記分牌的設(shè)計(jì)

        2017-10-21 16:11:26張向樂孫艷
        當(dāng)代體育科技 2017年3期
        關(guān)鍵詞:數(shù)碼管遙控按鍵

        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(jì)分器成本較高,除了大型的體育場館會(huì)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(yàn),該文通過設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)籃球賽事比分的實(shí)時(shí)更改,簡單輕便,價(jià)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(hào):TN873 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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?cè)谟^看比賽時(shí)的對(duì)比賽進(jìn)度和勝敗的了解。因此,設(shè)計(jì)出符合當(dāng)前各類要求比賽電子記分器的設(shè)計(jì)有了它實(shí)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(dāng)前的比分、進(jìn)行時(shí)間、犯規(guī)、得分等方面的了解。

        傳統(tǒng)體育賽事計(jì)分牌相對(duì)比較麻煩,需要最少兩個(gè)人控制比賽比分,其中對(duì)于總裁判控制比分也相對(duì)不易,主裁判不能及時(shí)的更改或調(diào)整場上比分,可能會(huì)導(dǎo)致場上比分失去公平,而LED記分牌會(huì)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(dá)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(duì)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(dòng)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(jià)格昂貴,顯示內(nèi)容的更改、擦除等功能的實(shí)現(xiàn)都要在控制器上實(shí)現(xiàn)。能否用無線收發(fā)模塊降低成本并且很好的實(shí)現(xiàn)“計(jì)分”功能,該文基于這一想法,設(shè)計(jì)并制作一個(gè)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(jì)方案

        1.1 無線部分

        無線部分是利用無線收發(fā)模塊,實(shí)現(xiàn)遙控按鍵實(shí)時(shí)控制修改比賽比分。

        無線接收模塊設(shè)計(jì)是該課題設(shè)計(jì)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(shí)間,所以需要選取合適的無線收發(fā)模塊。

        該設(shè)計(jì)是采用315M經(jīng)典無線遙控發(fā)射接收模塊,體積小,價(jià)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(duì)伍,

        每段數(shù)字由8個(gè)LED組成,每7段又組成一個(gè)數(shù)字8的形狀,兩個(gè)數(shù)字構(gòu)成一個(gè)參賽隊(duì)的積分顯示,四個(gè)8字構(gòu)成比賽雙方的比分顯示,當(dāng)然如果比分有過百的可能,則可以根據(jù)需要進(jìn)行后期擴(kuò)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(duì)信息數(shù)據(jù)的處理和LED7段數(shù)字顯示屏的驅(qū)動(dòng)等功能的實(shí)現(xiàn)都由其完成。因此選擇合適的控制芯片是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

        該設(shè)計(jì)使用STC系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)與51單片機(jī)完全兼容,在同樣時(shí)鐘頻率條件下運(yùn)行速度是51單片機(jī)的12倍,內(nèi)部最大RAM空間達(dá)1280 B。內(nèi)部RAM2K字節(jié),高速,高可靠,完全滿足該課題設(shè)計(jì)需要,從成本和使用熟練情況來考慮,設(shè)計(jì)中選擇使用STC15F2K60S2作為整個(gè)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(jì)

        2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)的總體思路是當(dāng)有比分變動(dòng)時(shí),相應(yīng)按鍵按下,按鍵所代表的相應(yīng)信息,會(huì)傳送給MCU,MCU經(jīng)過相應(yīng)的處理,將處理后要顯示的比分?jǐn)?shù)通過LED驅(qū)動(dòng)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(jì)

        2.2.1 LED驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)

        采用8050三極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大,然后將LED拼成的7段數(shù)碼管點(diǎn)亮,這種方案電路簡單,穩(wěn)定性高,成本低。圖2給出驅(qū)動(dòng)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(hào)為解碼后的高電平信號(hào),使用極為方便,并且價(jià)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(duì)于遙控器按相應(yīng)的按鍵發(fā)射信號(hào),對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位就會(huì)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(duì)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(jì)中使用的是其無線電方面的應(yīng)用。

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        3.1 主程序

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

        系統(tǒng)初始化主要是對(duì)MCU內(nèi)部數(shù)據(jù)初始化,也即是對(duì)顯示數(shù)據(jù)清零;按鍵掃描檢測(cè)的作用是使系統(tǒng)檢測(cè)有無按鍵信息輸入,如果檢測(cè)到是有效的按鍵信息,就會(huì)在MCU中進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理;信息處理是在MCU中進(jìn)行的,它主要是指對(duì)雙方比分的累加記數(shù);延時(shí)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(shí)的余輝效應(yīng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)使用,當(dāng)遙控按鍵按下后無線接收模塊將得到信號(hào)并將送給單片機(jī)中斷,作為中斷的觸發(fā)信號(hào),MCU將進(jìn)行信息處理,即MCU將根據(jù)所檢測(cè)到的有效按鍵,進(jìn)行對(duì)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(dòng)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(jì)問題。設(shè)計(jì)的電路簡捷,成本低,充分發(fā)揮芯片的功能,系統(tǒng)性價(jià)比較高,較為實(shí)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(duì)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(xiàn)

        [1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].北京:高等教育出版社,2005.

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        [3] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].4版.北京:清華大學(xué)出版社,2010.

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