梅選朗

摘 要 籃球比賽現(xiàn)在越來越受到年輕人的喜愛，所以球賽中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)分計(jì)時(shí)工作便變得非常重要。但在傳統(tǒng)的籃球比賽里，都是采用人工計(jì)時(shí)計(jì)分手段，這就帶來了很多弊端。首先，我們需要安排專人負(fù)責(zé)計(jì)分和計(jì)時(shí)，這明顯浪費(fèi)了資源。其次，即使專業(yè)人員來記錄時(shí)間和得分，但是偶爾也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這顯著影響了游戲時(shí)間和得分的準(zhǔn)確性，并且這些弊端必然會(huì)影響比賽的公平性。從而看來，一個(gè)高性能、高穩(wěn)定的計(jì)時(shí)計(jì)分器對(duì)于一場(chǎng)球賽來說還是特別重要的。本文就是主要研究一個(gè)功能強(qiáng)大、高穩(wěn)定性、顯示準(zhǔn)確的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)作為計(jì)時(shí)計(jì)分的工具廣泛適用于學(xué)校籃球賽中。

關(guān)鍵詞 STC89C52RC單片機(jī) 籃球比賽 計(jì)時(shí)計(jì)分 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U463.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）02-0001-08

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，體育活動(dòng)成為了人們生活中非常重要的一部分，其中籃球比賽就深受青少年們的喜愛。但是賽場(chǎng)上古老傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)計(jì)分工具很難準(zhǔn)確地記錄比賽時(shí)間和比分，這給我們?cè)斐闪撕艽蟮牟槐?。為此，我設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)，它計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、系統(tǒng)原料簡(jiǎn)單、流動(dòng)性強(qiáng)、按鍵功能強(qiáng)大，很適用于對(duì)籃球賽計(jì)時(shí)要求高的場(chǎng)合。該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52作為核心控制，七段共陽數(shù)碼管作顯示元件，通過計(jì)時(shí)計(jì)分電路、按鍵電路、報(bào)警電路等作用來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。

該系統(tǒng)由幾個(gè)模塊組成，分為計(jì)時(shí)計(jì)分模塊、顯示模塊、按鍵控制鍵盤模塊和定時(shí)報(bào)警模塊。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，讓程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，更符合人們的個(gè)性化。另外系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的程序具有很高的可讀性，易于對(duì)它進(jìn)行調(diào)試、修改和編寫，對(duì)程序進(jìn)行局部的編寫，并不影響其他程序的效果。利用Keil C51軟件進(jìn)行編程調(diào)試，將生成的十六進(jìn)制文件，利用ISP工具下載到單片機(jī)中。采用Proteus軟件來進(jìn)行仿真，檢測(cè)是否達(dá)到預(yù)期功能。[1]

該系統(tǒng)主要由單片機(jī)STC89C52RC、計(jì)時(shí)計(jì)分電路、時(shí)鐘電路、按鍵開關(guān)電路和報(bào)警電路等硬件電路組成。本設(shè)計(jì)采用軟件編程設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)計(jì)分電路來控制七段共陽數(shù)碼管顯示的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確計(jì)分、計(jì)時(shí)方便，賽程時(shí)間暫停和定時(shí)設(shè)置，能及時(shí)刷新隊(duì)伍比分，具有顯示準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜、報(bào)警指示、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

1 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的研究與發(fā)展

1.1 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器發(fā)展過程

籃球是一項(xiàng)很受人們喜愛的體育運(yùn)動(dòng)，它是以投籃為中心的對(duì)抗性運(yùn)動(dòng)。早在100多年前，美國(guó)一所基督教訓(xùn)練學(xué)校的老師就創(chuàng)立了籃球游戲。他就是詹姆士奈斯密斯博士，為了更好地完善籃球游戲，他制定了13條游戲規(guī)則，后來經(jīng)過慢慢地增加和修改，游戲出場(chǎng)的人數(shù)也慢慢減少，直到規(guī)定每個(gè)隊(duì)伍只能5個(gè)人上場(chǎng)，才演變成現(xiàn)在的籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。籃球運(yùn)動(dòng)隨后就在世界各地流行起來，這時(shí)候就需要工具來計(jì)時(shí)計(jì)分，那么籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器就開始產(chǎn)生。起先，并沒有正式準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)計(jì)分工具，只有普通的計(jì)時(shí)鐘和比分板，這顯然不能準(zhǔn)確地記錄比賽數(shù)據(jù)。[2]為了解決這個(gè)不公平的問題，剛成立的FIBA（國(guó)際業(yè)余籃球聯(lián)合會(huì)）初略的制定了世界第一份統(tǒng)一的籃球比賽規(guī)則，與此同時(shí)，籃球計(jì)時(shí)計(jì)分器也漸漸步入了電子時(shí)代，慢慢的出現(xiàn)了比賽計(jì)時(shí)鐘與簡(jiǎn)單的計(jì)分電路，還有供暫停籃球比賽時(shí)用的計(jì)秒表，同時(shí)也新加入了參賽隊(duì)員犯規(guī)打球的標(biāo)志牌。上個(gè)世紀(jì)80年代，全球經(jīng)濟(jì)和科技迅速發(fā)展，電子技術(shù)也達(dá)到了一個(gè)全新的高度，這為人們的生活帶來了很大的方便。其中智能儀器就最具有代表性，它完全打破了傳統(tǒng)的儀器概念。新的智能儀器已經(jīng)開始應(yīng)用于生活中，籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器就應(yīng)用了這些電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)為控制核心，來準(zhǔn)確、穩(wěn)定的記錄籃球比賽。[3]

1.2 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器研究目的與意義

經(jīng)過多年的發(fā)展和實(shí)踐，新的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器解決了傳統(tǒng)的不穩(wěn)定、準(zhǔn)確度低等一些問題，但是因?yàn)樵靸r(jià)成本高、技術(shù)還不夠成熟等原因，它還不能廣泛應(yīng)用于人類生活中。隨著時(shí)代的進(jìn)步發(fā)展，人們學(xué)會(huì)了采用單片機(jī)控制這個(gè)計(jì)時(shí)計(jì)分器系統(tǒng)，搭載著按鍵和LED顯示器，更容易操作和安裝，且造價(jià)成本低，可以適用于學(xué)校籃球賽和計(jì)時(shí)要求高的小團(tuán)體籃球活動(dòng)。

新的電子計(jì)時(shí)計(jì)分器運(yùn)用了單片機(jī)控制系統(tǒng)，這就大大的提高了比賽數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和公平性。另外籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器具有比賽進(jìn)行時(shí)間計(jì)時(shí)、暫停和調(diào)整比賽時(shí)間、顯示比賽成績(jī)這些功能，這些明顯節(jié)約了很多資源并且更方便讓人們使用它。新的計(jì)時(shí)計(jì)分器的到來，給比賽計(jì)時(shí)計(jì)分的工作帶來了非常大的便利，更利于開展籃球這項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)，隨著更多的人越來越喜愛籃球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，這也是對(duì)我們國(guó)家籃球事業(yè)有著明顯的促進(jìn)發(fā)展作用。[4]

1.3 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型電子產(chǎn)品涌入市場(chǎng)，功能也各不相同，深受消費(fèi)者們的喜歡。其中籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器也得到了更新?lián)Q代，經(jīng)過這么多年的研究和發(fā)展，技術(shù)層面已經(jīng)相當(dāng)成熟了。計(jì)時(shí)計(jì)分器已經(jīng)運(yùn)用到了各大體育館、學(xué)校等場(chǎng)合。雖然電子計(jì)時(shí)計(jì)分器很早就應(yīng)用在籃球比賽中，但是它所利用的技術(shù)支持通常都是模擬電子和數(shù)字電子器件，也有是兩者混合組成的器件，這些器件的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性仍不能達(dá)到新的高度，還是存在一些瑕疵。這些電子技術(shù)上的難題仍需要科學(xué)家們不斷去開發(fā)和研究，高穩(wěn)定性和高準(zhǔn)確度計(jì)時(shí)計(jì)分器的實(shí)現(xiàn)依然是目前科學(xué)研究和生產(chǎn)的課題。

2 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的工作原理

2.1 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的基本原理與組成

根據(jù)這次課題所研究的要求，這里介紹一種籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器所設(shè)計(jì)的基本原理和方法，即是通過單片機(jī)編程控制外圍數(shù)碼管工作的電路，這個(gè)電路設(shè)計(jì)成本很低，使用很廣泛，因此很有研究生產(chǎn)的價(jià)值。[5-6]該電路采用單片機(jī)STC89C52RC作為核心元件，利用一個(gè)四位一體數(shù)碼管顯示比賽時(shí)間的計(jì)時(shí)，另外兩個(gè)共陽的三位一體管來顯示兩隊(duì)比賽隊(duì)伍的分?jǐn)?shù)。兩個(gè)三位一體數(shù)碼管能夠顯示分?jǐn)?shù)范圍達(dá)0～999分，足夠統(tǒng)計(jì)賽程比分，四位一體數(shù)碼管中有兩個(gè)用于顯示分鐘，剩下兩個(gè)顯示秒鐘。比賽開始前，將時(shí)間設(shè)置好，比賽一開始就啟動(dòng)計(jì)時(shí)，直到倒計(jì)時(shí)走到零為止，這個(gè)設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)范圍是0～99分鐘，也能滿足實(shí)際比賽計(jì)時(shí)的需求。另外本設(shè)計(jì)為了校正計(jì)分器比分和調(diào)整比賽時(shí)間的方便，增加了6個(gè)按鍵，4個(gè)按鍵用于輸入兩個(gè)參賽隊(duì)伍的的分?jǐn)?shù)，另外2個(gè)按鍵用于暫停和啟動(dòng)比賽時(shí)間?？紤]到籃球賽的實(shí)際情況，該設(shè)計(jì)還添加了定時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束，設(shè)計(jì)自帶的揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出警報(bào)提示比賽結(jié)束。

該設(shè)計(jì)擁有能夠準(zhǔn)確記錄比賽數(shù)據(jù)、比賽定時(shí)設(shè)置、比賽暫停、刷新比分等強(qiáng)大功能。該系統(tǒng)構(gòu)成可由計(jì)時(shí)顯示模塊、計(jì)分顯示模塊、定時(shí)報(bào)警模塊和按鍵控制模塊組成。

2.2 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的人工計(jì)時(shí)計(jì)分相比，電子計(jì)時(shí)計(jì)分器有其非常優(yōu)秀的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

（1）能夠穩(wěn)定的、精確地記錄比賽數(shù)據(jù);

（2）能夠定時(shí)和暫停賽程時(shí)間、并能修改賽程時(shí)間;

（3）能夠隨時(shí)刷新兩支隊(duì)伍在賽程中的比分;

（4）當(dāng)場(chǎng)中交換比賽場(chǎng)地時(shí)，能夠交換兩支隊(duì)伍的比分位置;

（5）當(dāng)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)為零時(shí)，能夠發(fā)出警報(bào)，提示比賽結(jié)束;

（6）它的造價(jià)成本低，可靠性高，功能齊全，已經(jīng)應(yīng)用到了人們的生活中，能適用于各種場(chǎng)所的籃球比賽計(jì)分。

2.3 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的功能介紹

本設(shè)計(jì)能夠直觀的顯示比賽實(shí)時(shí)比分和時(shí)間，隨時(shí)暫?；騿?dòng)比賽并可以調(diào)整比分。當(dāng)一節(jié)比賽結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出提示聲音，交換場(chǎng)地時(shí)可以交換兩隊(duì)伍比分的顯示位置。這些功能可以作為普通籃球賽的計(jì)時(shí)計(jì)分器。[7]

3 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的總體設(shè)計(jì)

本文中設(shè)計(jì)的籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器由硬件電路和軟件調(diào)試部分組成。

3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

這個(gè)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)時(shí)計(jì)分顯示模塊、按鍵控制模塊、定時(shí)報(bào)警模塊和供電電源模塊。這些模塊相互協(xié)調(diào)工作，就能讓這個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而穩(wěn)定的顯示計(jì)時(shí)計(jì)分功能。該系統(tǒng)框圖如上圖1所示。

3.2 主要器件的選擇

本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)成本低、功能齊全的籃球賽電子計(jì)時(shí)計(jì)分器，所以首先選擇了價(jià)格合理性價(jià)比高的器件來作為實(shí)驗(yàn)材料。我選擇了性能高的單片機(jī)STC89C52作為系統(tǒng)核心，兩個(gè)三位一體數(shù)碼管來顯示比賽分?jǐn)?shù)，一個(gè)四位一體數(shù)碼管來顯示比賽時(shí)間。另外該系統(tǒng)的供電電源采用了USB電源線和5V直流電源兩種供電方式。[8]

3.2.1 核心控制——STC89C52RC

STC89C52RC型單片機(jī)是宏晶科技公司研發(fā)的一種新型單片機(jī)，它具有超強(qiáng)抗干擾能力、運(yùn)行速度快、高可靠、功耗低等優(yōu)良特性。它的指令代碼直接兼容傳統(tǒng)的8051單片機(jī)。它的功能特性如下：

（1）有12時(shí)鐘每機(jī)器周期和6時(shí)鐘每機(jī)器周期兩種任意選擇，而且指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051;

（2）STC89C52系列單片機(jī)工作電壓：5.5V～3.8V（5V單片機(jī)）。普通的8051工作頻率是0～70MHz，而它的工作頻率是：0～35MHz，實(shí)際的工作頻率可以達(dá)到42MHz;

（3）芯片上集成了1280字節(jié)或512字節(jié)RAM;

（4）通用I/O口（35/39個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）;P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O使用時(shí)，需加上拉電阻;

（5）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），可通過串口直接下載用戶數(shù)據(jù)。具有EEPROM功能、看門狗（WDT）功能;

（6）共3個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)八位定時(shí)器使用。

在各種模式下，整個(gè)系統(tǒng)的功耗都非常低。正常工作模式功耗：4mA～7mA。掉電模式：典型功耗<0.1uA。掉電模式可由外部中斷喚醒。[9]

3.2.2 顯示器件——七段數(shù)碼管

系統(tǒng)最常用的輸出設(shè)備通常就是顯示器，它能直觀明了的展現(xiàn)結(jié)果，但是顯示器的種類繁多，其中最突出的兩種就是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）。本次設(shè)計(jì)中只用簡(jiǎn)單的顯示分?jǐn)?shù)和時(shí)間這些數(shù)字，它們兩個(gè)顯示器都能達(dá)到要求，但是考慮到LED顯示器更便宜實(shí)惠，所以我選擇了LED顯示器。LED顯示器又稱為數(shù)碼管，分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于，七段數(shù)碼管比八段數(shù)碼管少一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)的發(fā)光二極管單元。數(shù)碼管它主要有八段發(fā)光二極管組成，其引腳分布圖如下圖2所示，圖中a～g七段二極管可以組成不同的數(shù)字和字符，dp一小段二極管可以顯示小數(shù)點(diǎn)。系統(tǒng)正常工作時(shí)，a～g七段二極管可以顯示0～9和A～F這十六個(gè)數(shù)字和字符，例如當(dāng)afgcd這幾段二極管發(fā)光時(shí)就可以顯示數(shù)字“5”，當(dāng)gedcb這幾段二極管發(fā)光時(shí)就可以顯示字符“d”。[10]

3.3 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的元件清單

另加9cm*15cm萬用板、電源插座、各種電阻和排阻、導(dǎo)線和焊錫若干。

4 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的硬件設(shè)計(jì)

硬件是整個(gè)籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)，該設(shè)計(jì)的硬件電路由單片機(jī)控制系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、計(jì)分電路、報(bào)警電路組成，系統(tǒng)的硬件框圖如圖3所示。

4.1單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制器，其引腳圖如圖4所示。

單片機(jī)STC89C52引腳功能介紹如下：

VCC，引腳編號(hào)40，接電源正極。

GND，引腳編號(hào)20，接電源負(fù)極或接地。

RST，引腳編號(hào)9，復(fù)位輸入。只有連續(xù)輸入兩個(gè)機(jī)器周期以上高電位時(shí)才判斷為有效，這可以用來復(fù)位單片機(jī)初始化操作。

P0端口即P0.0～P0.7，引腳編號(hào)39～32。P0口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當(dāng)P0用作I/O口時(shí)，P0是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口，上電復(fù)位后處于開漏模式。P0口內(nèi)部無上拉電壓，所以作I/O口必須外接10K～4.7K的上拉電阻，當(dāng)P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時(shí)，是低8位地址線[A0～A7]，數(shù)據(jù)線的[D0～D7]，此時(shí)就不需要外接上拉電阻。在程序?qū)懭刖幊蹋‵lash ROM）時(shí)，P0端口負(fù)責(zé)接收指令字節(jié);在驗(yàn)證程序時(shí)，它負(fù)責(zé)輸出指令字節(jié)。

P1端口即P1.1～P1.7，引腳編號(hào)為1～8。P1口時(shí)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向口輸入/輸出口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入，寫入到端口是1時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻被拉向端口，它被用作輸入端口的高電位。當(dāng)P1口作為輸入口使用，因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，那些被外部拉低的引腳時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。另外，P1.0/T2可作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入;P1.1/T2EX可作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕捉或重裝方式的觸發(fā)控制。在程序?qū)懭刖幊毯万?yàn)證程序時(shí)，P1口負(fù)責(zé)接收低8位地址。

P2端口即P2.0～P2.7引腳，編號(hào)為21～28。P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口，也可用作高8位地址總線（A8～A15）。當(dāng)P2口作為I/O口使用時(shí)，P2是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口。在寫入編程和程序校檢時(shí)，P2口用于接收高位地址和一些控制信號(hào)。[11]

P3端口即是P3.0～P3.7，引腳編號(hào)為10～17。它內(nèi)部也有一個(gè)上拉電阻的8位雙向輸入/輸出口。它的功能與P1口類似，在寫入程序和檢驗(yàn)程序時(shí)，接收部分控制信號(hào)。P3口除了作為I/O口外，還有一些復(fù)用功能，如表2所示：

XTAL1引腳編號(hào)19。內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端。

XTAL2引腳編號(hào)18。內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸出端，接外部晶振的另一端。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳可浮空，此時(shí)XTAL2實(shí)際將XTAL1輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。

4.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)

時(shí)鐘電路在整個(gè)控制系統(tǒng)中起著很重要的作用，在一個(gè)正常工作的單片機(jī)系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路能保障系統(tǒng)基準(zhǔn)震蕩定時(shí)信號(hào)。它由晶振和外圍電路構(gòu)成，晶振頻率是衡量單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的快慢的標(biāo)準(zhǔn)，頻率越高系統(tǒng)工作越快。本設(shè)計(jì)采用的是12MHZ的晶振，加上兩個(gè)30pF的電容，具體的晶振電路如圖4所示。

圖中晶振的兩引腳分別與XTAL1和XTAL2震蕩脈沖的輸入引腳、輸出引腳連接，其中接地線是用來減弱諧波對(duì)電路穩(wěn)定性的影響。

4.3 顯示電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用LED顯示器來記錄數(shù)據(jù)，一個(gè)四位一體數(shù)碼管記錄賽程時(shí)間，兩個(gè)三位一體數(shù)碼管記錄比賽分?jǐn)?shù)。LED數(shù)碼管分為共陰和共陽兩種結(jié)構(gòu)，其LED顯示原理圖如圖5所示。

LED兩種結(jié)構(gòu)原理圖如圖5（b）（c）所示，共陰極結(jié)構(gòu)其顯示端輸入高電平才有效，才能讓二極管發(fā)光，輸入低電平就截止了;共陽極結(jié)構(gòu)則顯示端輸入低電平才有效，高電平就截止。本設(shè)計(jì)采用的是圖（c）共陽極結(jié)構(gòu)，即需要把八個(gè)發(fā)光二極管陽極連在一起，如果需要某一段二極管發(fā)光，只需要在其對(duì)應(yīng)端輸入低電平即可。例如我們需要顯示數(shù)字“2”，我們則在abged這幾段二極管端口輸入低電平，其他端口輸入高電平，此時(shí)就可以顯示數(shù)字“2”。本設(shè)計(jì)采用的四位一體數(shù)碼管和三位一體數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖如圖5（d）（e）所示，系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的顯示電路原理圖如圖4-5所示。[12]

4.4 按鍵控制電路的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)設(shè)置了六個(gè)按鍵，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)加減賽程時(shí)間和比分、暫停賽程和交換場(chǎng)地并交換比分等功能。其按鍵控制電路圖如圖6-7所示。

六個(gè)按鍵一端接地，另一端輸入與單片機(jī)引腳口連接。各個(gè)按鍵的連接與功能介紹如下：

（1）K2按鍵連接單片機(jī)P1.0口，它的功能是為A隊(duì)比分加一分，或者是在比賽開始之前是調(diào)整時(shí)間加一分鐘;

（2）K3按鍵連接單片機(jī)P1.1口，它可以調(diào)整A隊(duì)比分減一分，或者是在比賽開始之前調(diào)整時(shí)間減一分鐘;

（3）K4按鍵連接P1.2口，是EXCHANGE鍵，為換場(chǎng)鍵，打完一場(chǎng)比賽才可以進(jìn)行換場(chǎng)，同時(shí)兩隊(duì)的比分也會(huì)交換位置顯示;

（4）K5按鍵連接P1.3口，它的功能是為B隊(duì)比分加一分，或者是在比賽開始之前調(diào)整時(shí)間加一秒鐘;

（5）K6按鍵連接P1.4口，它可以調(diào)整B隊(duì)比分減一分，或者是在比賽開始之前調(diào)整時(shí)間減一分鐘;

（6）K7按鍵連接P3.2口，是RUN/STOP鍵，為啟動(dòng)或暫停鍵，比賽開始之前，按下啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)立刻開始計(jì)時(shí)，再次按下時(shí)即是暫停鍵，此時(shí)比賽暫停。

這些簡(jiǎn)單地按鍵可以實(shí)現(xiàn)把比賽數(shù)據(jù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的記錄下來，可以達(dá)到這次研究課題的要求。

4.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

報(bào)警電路一般是通過晶體管的電流放大作用，然后再通過驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，從而達(dá)到發(fā)聲的目的。本次設(shè)計(jì)選用無源蜂鳴器，可以通過使用CPL P3.7，然后與軟件相結(jié)合，這時(shí)候就可以產(chǎn)生一定寬度的正脈沖，最后經(jīng)過PNP晶體管的驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生聲音信號(hào)。 當(dāng)一節(jié)籃球賽結(jié)束時(shí)，需要發(fā)出聲音指示，這時(shí)就需要設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路，該設(shè)計(jì)的報(bào)警電路如圖8所示。

本系統(tǒng)中是采用STC89C52的十六引腳通過驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。在設(shè)置一節(jié)比賽時(shí)間后，計(jì)時(shí)器將會(huì)倒計(jì)時(shí)直至為零，此時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警指示，提示本節(jié)比賽結(jié)束。

5 籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的軟件設(shè)計(jì)及仿真

5.1 軟件設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制核心是軟件的編程設(shè)計(jì)，也是能讓整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。C語言和匯編語言是單片機(jī)常用的編程語言，最終都會(huì)轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制格式或者是二進(jìn)制格式等類型文件下載到單片機(jī)的控制芯片中，來校檢能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所要求的功能。該系統(tǒng)的計(jì)時(shí)顯示功能是利用單片機(jī)芯片的定時(shí)功能設(shè)計(jì)的，分?jǐn)?shù)顯示功能是利用其技術(shù)功能來設(shè)計(jì)的，其中處理分?jǐn)?shù)和時(shí)間時(shí)，還需要通過中斷控制來實(shí)現(xiàn)。[13]

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序之前，我們要對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，從中明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)、功能和技術(shù)支持，還有能夠支持該系統(tǒng)正常運(yùn)行的硬件設(shè)施和工作環(huán)境，這些是設(shè)計(jì)編程系統(tǒng)的必備條件和基礎(chǔ)。當(dāng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)計(jì)分功能、加減分功能和提示音提示比賽結(jié)束。當(dāng)按下按鍵時(shí)，計(jì)分電路將有一個(gè)對(duì)應(yīng)的加減分處理，然后通過數(shù)碼管掃描和顯示處理，并把相應(yīng)的加減分?jǐn)?shù)顯示出來。當(dāng)計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)為零時(shí)，系統(tǒng)會(huì)利用單片機(jī)I/O口輸出高、低電平，通過晶體管的電流放大作用，產(chǎn)生的矩形波，外界的蜂鳴器就會(huì)發(fā)出一定頻率的聲音，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。

5.2 系統(tǒng)流程圖

該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖如圖9所示。

5.3 軟件調(diào)試及仿真

Keil和Protues編程仿真軟件是現(xiàn)在功能最強(qiáng)大且最流行的仿真軟件，該系統(tǒng)的仿真就是運(yùn)用了這兩個(gè)軟件。從程序的編寫，編譯到調(diào)試，目標(biāo)版的仿真一應(yīng)俱全。支持匯編語言和C語言的編程。還可配合Keil C實(shí)現(xiàn)程序的聯(lián)合調(diào)試，將Protues中繪制的原理圖作為目標(biāo)板，而用Keil C集成環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)板的控制，與實(shí)際中通過硬件仿真器對(duì)目標(biāo)板的調(diào)試幾乎完全相同，并且支持多顯示器的調(diào)試，即Protues運(yùn)行在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，而Keil C運(yùn)行在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，通過網(wǎng)絡(luò)連接。[14]

在Protues中進(jìn)行電路仿真時(shí)，先繪制好原理圖，再調(diào)入由Keil C已編譯好的目標(biāo)代碼文件*.HEX，隨后便可在Protues的原理圖中模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程，進(jìn)行觀察從而改良自己的設(shè)計(jì)方案。

單片機(jī)STC89C52的功能特性及引腳圖的連接和系統(tǒng)中硬件電路的設(shè)計(jì)，它包括了顯示電路、時(shí)鐘電路、報(bào)警電路、供電電源等。后面進(jìn)行軟件編程并進(jìn)行了仿真，最后制作出了實(shí)物，望該論文能為籃球賽計(jì)時(shí)計(jì)分器的設(shè)計(jì)提供更多的參考價(jià)值。

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