樊飛轉(zhuǎn) 付向艷 李帥 陜西服裝工程學院

關(guān)鍵字：單片機 籃球比賽 計時記分器

一、單片機最小系統(tǒng)設(shè)計

（一）復(fù)位電路設(shè)計

本次基于單片機設(shè)計的籃球計時計分器，同樣也將采用51 單片機中的ATC89C51 來控制整個系統(tǒng)的運行，該單片機具有超強的抗干擾能力、功耗也較低，且具備掉電保護功能。本次復(fù)位電路將使用按鍵復(fù)位結(jié)合上電復(fù)位相設(shè)計而成。當單片機系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)問題、或者需要把系統(tǒng)的當前狀態(tài)恢復(fù)為初始狀態(tài)時等，都需要利用復(fù)位按鍵通過復(fù)位電路來實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。

（二）晶振電路

單片機的晶振電路一般由，位于單片機內(nèi)部的震蕩電路中的反相器，以及在外部連接晶振和電容、電阻等組成。反相器的特點是當輸入電平為低時，則輸出的為高電平，反之輸入為高電平時，則輸出為低電平。晶振對電容也具有要求，實際應(yīng)用中，晶振所接電容的有效值不能比當前的晶振負載電容還大（不能超出晶振的負載能力）。

根據(jù)資料查找和對本次系統(tǒng)的計算，將采用兩個22PF 的電容C2 和C3，以及一個11.0592MHz 的晶振，與單片機系統(tǒng)的兩個反相器X1、X2 進行連接，完成本次單片機控制系統(tǒng)的晶振電路設(shè)計。之所以本次的晶振采用了11.0592MHz，是為了讓系統(tǒng)的運行過程中得到一個更為精準的通信頻率。

二、顯示模塊設(shè)計

基于單片機設(shè)計的籃球計時計分器設(shè)計中，良好的人機交互顯示界面的設(shè)計是必不可少的，本次使用的人機交互顯示界面為LCD液晶顯示模塊中的LCD12864。該顯示模塊自帶有20 個控制端口，本次液晶屏的電路設(shè)計主要用到兩組電源端口、電位調(diào)節(jié)控制端口，以及與單片機之間的SPI 通信控制端口。如上電路圖所示，兩組電源控制端口分別接到正5 伏和地，電位調(diào)節(jié)控制端口VO 接一個10K的電位器，SPI 通信控制端口RS、RW、E 分別連接到處理器的P27、P26、P25 控制IO口。PSB、RST-L 接到處理器的P24、P23 控制IO口。

三、紅外傳感器模塊設(shè)計

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。紅外收發(fā)二極管對管體積小，因此安裝非常的方便和靈活，且低功耗，只需較小的電流便能驅(qū)動工作。一個用來主場自動實現(xiàn)計分，另一個用來客場自動實現(xiàn)計分。紅外光電傳感器的電源控制端口分別接到正5 伏電源和地，主場紅外光電傳感器的電平信號輸出端口E 接處理器的P00 控制IO 口，客場紅外光電傳感器信號輸出端口E 接處理器P01 控制IO 口。當紅外光電傳感器前每晃動一次，計數(shù)值就會自動加一分并在液晶屏上顯示。

四、按鍵控制模塊設(shè)計

基于單片機設(shè)計的籃球計時計分器設(shè)計中，需要用到按鍵來完成相關(guān)的控制。需求的設(shè)置按鍵不多，且功能相對簡單，此時選擇獨立按鍵作為設(shè)置按鍵更為合適，因為獨立按鍵電路簡單，軟件程序?qū)Π存I的掃描識別也容易。由于本次所需要的設(shè)置按鍵較多，為了減輕對處理器控制IO 的占用，將采用4*4 矩陣按鍵來完成相應(yīng)的功能設(shè)置。

本次基于單片機設(shè)計的籃球計時計分器實物中的SW3 按鍵為主隊犯規(guī)控制按鍵，SW4 為客隊犯規(guī)控制按鍵，主客隊的犯規(guī)次數(shù)最多為6 次。SW6 為主隊暫?？刂瓢存I，SW5 為客隊暫?？刂瓢存I，主客隊的暫停次數(shù)最多為2 次。SW9 為開始和暫停控制按鍵（系統(tǒng)暫停時，不會進行計時計分，且藍色燈會變亮）。SW10 為比賽節(jié)數(shù)控制按鍵。SW7 為回秒控制按鍵， SW8 為復(fù)位控制按鍵。SW11-SW14為主隊加減分控制按鍵（分別為+1、+2、+3、-1），SW15-SW18 為客隊加減分控制按鍵（分別為+1、+2、+3、-1）。

五、響應(yīng)模塊設(shè)計

本次利用一個三級管電路來驅(qū)動蜂鳴器工作，將蜂鳴器的負極接到三極管上，正極則連正5 伏，處理器通過控制P32 IO 口，控制三極管驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出響聲。LED 燈則通過處理器上的P34 IO 口來完成控制，電阻R6 和R4 為限流電阻。觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出響聲和點亮LED，都是通過處理器上的控制IO 口輸出的高低電平來完成的，當檢測到有按鍵按下時，P32 、P34 IO 就會輸出一個低電平，從而使蜂鳴器發(fā)出響聲，同時點亮LED。

六、結(jié)束語

硬件設(shè)計是一個系統(tǒng)骨架，有了強勁的骨架才能實現(xiàn)強大的功能。本章主要從硬件的總體設(shè)計到各元器件，最后到系統(tǒng)電路的設(shè)計和各元件的電路設(shè)計對系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行研究和說明。