篮球比赛技术信息统计仪研制

高 俊,黄 滨,张笑昆

(1.辽宁师范大学 体育学院，辽宁 大连 116029；2.哈尔滨师范大学 体育科学学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

篮球比赛技术统计作为客观评价运动员和运动队比赛能力的第一手资料，具有详实、准确、客观的特点，是教练员制定比赛策略、合理用人、安排打法、争取比赛胜利的重要依据[1]。但现代篮球比赛是在高速度、高强度、高对抗的运动节奏下进行的，其攻防快速转换、人员更替迅速、各种技术的综合运用，使其数据统计的类别和量日益增多，这对教练员客观、准确地记录运动员和队伍的临场表现数据，系统地评价其运动特征带来了困难。且目前，教练员获得运动员和运动队比赛技术数据的方式主要是通过赛事的官方网站和在观看比赛时进行的数理统计。该方法的缺点表现为：(1)官方公布的比赛统计数据虽然准确可靠，但统计指标较少，不利于对运动员和运动队的比赛特点进行全面评价；(2)教练员统计的数据虽然全面，但统计过程较为繁杂，误差率较高。因此，研制一种适合于教练员需求的能对篮球比赛中的多种技术指标进行快速、准确记录的仪器，就成为推进我国篮球运动发展、完善训练、提高运动员运动能力和运动队比赛成绩的重要手段之一。

1 篮球比赛技术信息统计仪的设计思路

篮球比赛技术信息统计仪，是对篮球比赛中运动员和运动队所表现的诸如得分、抢断、篮板、犯规等技战术特征进行数据化统计、分析的仪器。目前，国内外篮球比赛一般采用的是基于Excel + VBA内核的(JSLQTJ-V3)型篮球技战术信息管理仪[2]。该型仪器虽然使用准确可靠，但存在着无法对大量篮球技战术数据进行复杂的逻辑处理、不能大量存储数据、运算速度较低等问题；而且仪器体积较大、价格不菲，既不方便教练员使用，也无法广泛普及[3]。基于此，本文设计的新型篮球比赛技术信息统计仪要以功能强、价格低、小型化、操作简便为特点。首先，处理器要选择单片机中应用广泛、具有高效处理能力的芯片，其具有的外围模块、RAM和I/O端口，能实现数据的高速处理与传输[4]；其次，构建一种基于嵌入式操作系统WINCE，是集数据的采集、处理、图形显示、SD卡存储于一身的数据存储系统，能满足对多类型、大量的篮球比赛技术数据进行复杂逻辑处理功能的需求[5]；然后，选择一种具有良好人机界面控制的触摸屏系统，使仪器的控制更加直观、简单、方便[6]；最后以EDA平台设计数字集成电路，实现仪器数字集成电路系统的最优化与快速成型[7]。

2 篮球比赛技术信息统计仪的技术方案与工作原理

该新型篮球比赛技术信息统计仪设计方案见图1。中央处理器的电路输入端与电源管理电路连接，中央处理器的电路输出端分别与只读存储器模块、快速存储器模块、USB插口模块和液晶显示器触摸屏控制模块的电路连接，技术指标液晶显示器和比赛场地液晶显示器的电路分别与液晶显示器触摸屏控制模块的电路连接[8]，SD卡插口模块的电路与快速存储器模块的电路输入端连接。

图1 新型篮球比较技术信息统计仪设计方案

由电源管理电路为整个系统供电；技术指标液晶显示器显示双方运动员和运动队的得分、抢断、篮板、助攻、失误等不同信息；比赛场地液晶显示器显示比赛场地全图和球员的运动轨迹。本实用新型技术指标液晶显示器和比赛场地液晶显示器都是有触屏功能的显示器，教练员可以通过显示器屏幕上的按钮记录球员的得分、抢断、篮板、运球速度、传球速度等信息。这些信息通过液晶显示器触摸屏控制模块处理后传导到中央处理器，中央处理器通过对不同数据进行逻辑计算(计算过程中产生的临时信息储存到只读存储器模块中)，待数据处理完毕后输出统计结果。信息结果被分析归类并存储到快速存储器模块中，教练员既可以通过技术指标显示器查看统计结果，也可以通过USB插口模块和SD卡插口模块将数据写入存储卡内导出用以进一步的研究。

3 篮球比赛技术信息统计仪电路的研制

3.1 电源管理电路

电源管理电路(见图2)由LM3224和PAM3101芯片及相应的附属器件组成，为整个系统提供电源。LM3224为DC/DC升压模块，可以将锂电池提供的3.2～4.2 V电压转换为5 V输出，为电路中工作电压为5 V的设备供电。PAM3101为LDO元件，可以将锂电池的电压转换为3.3 V，为中央处理单元等工作电压为3.3 V的设备供电。LM3224最大输出电流为870 mA，转换效率达到85%以上；PAM3101的最大输出电流为300 mA，为低压线性稳压器件。该方案综合了控制系统、驱动电路、环路补偿调节、故障保护电路等电源输出稳定等优点[9]，在满足系统工作的同时，保证了较高的转换效率，适合便携设备的使用。

3.2 中央处理器电路

中央处理器电路(见图3)以STM32F103ZE型芯片为基础。该芯片使用高性能的ARM Cortex M3 内核，处理器位宽32位，工作电压为2.0～3.6 V，工作频率为40 MHz，内置高速存储器，具有增强型I/O端口和两条APB总线外设，内置12位的ADC、通用16位定时器[10]和PWM定时器，内置USB、I2C、SPI、I2S、SDIO、USART以及CAN总线处理器，并且可以通过I/O口扩展外设，以满足不同产品的设计需求。本设备对于人机界面的要求较高，需要触摸屏和LCD屏共同工作，并且要保证设备的快速反应和信息的快速记录，故对处理器要求较高。该处理器丰富的外设配置，满足了篮球比赛技术信息统计仪研制的应用需求。

3.3 液晶显示器触控模块的电路

液晶显示器触摸屏控制模块的电路(见图4)由一块TFT彩色液晶面板、电阻式触摸屏以及相应的驱动芯片ILI9320和TSC2046芯片组成。液晶面板的尺寸可以根据需求进行选择，其驱动芯片支持最高26万色RGB、240像素×320像素的液晶面板。芯片内置720通道源极驱动器和320通道栅极驱动器，并提供了172 800字节RAM缓存用于图像临时存储。

TSC2046是电阻式触摸屏驱动芯片，可以将触摸屏的模拟信号转换为数字坐标，提供给中央处理单元，其核心是一个具有采样和保持功能的12位逐次逼近式A/D转换器[11]。当有触摸事件发生时，PENIRQ笔中断引脚产生一个低电平信号，向中央处理单元申请中断服务。TSC2046通过SPI接口和中央处理单元进行通信，在正常转换时，X+、Y+、X-、Y-、VBAT、AUXIN 6路模拟输入信号经过片内的6通道选择器选择后，可进入模拟量输入通道进行转换[12]。TSC2046工作方式可设为8位或12位模式，输入方式有差分输入和单端输入，可以实现在占用较少资源的情况下实现精确的触摸屏定位。

图2 电源管理电路

图3 中央处理电路

4 结束语

该新型篮球比赛技术信息统计仪的优点是：操作简单，记录信息和数据的处理及时、迅速、准确，能对比赛中的各项技术数据进行全面的记录。目前，经国家知识产权局审批，该仪器已经获得国家专利[13](专利号:CN201120202785.2)。与传统篮球比赛技术信息统计仪器相比：本文研制的统计仪存储数据类型更多、数据存储量更大、输入简便、分析功能强大；而且价格较低、使用方便，能够满足篮球教练员对技术数据统计与分析的需求，具有广泛推广的价值与意义。

图4 液晶显示器触控模块电路

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