基于单片机控制的电子计分器设计

郭志卓　陈振军

摘要：体育馆电子计分器是一种计时、得分类型的系统，适合中等规模体育场馆的比赛项目。系统内置STC89C52RC单片机实现程序控制，具有计分、比赛倒计时、24秒倒计时、犯规计数、报警指示等功能，计时准确、计分方便、显示清晰、易搬动等特点。

关键词：STC89C52RC单片机；数字显示器；74HC595串并转换器

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

随着电子信息技术的发展，许多场馆都安装了电子信息屏，便于及时快捷地把信息展示给外界。体育馆的纸板手动翻页计分器，落后且不美观，及时显示性也不好，与先进的场馆设施不相匹配。由单片机控制实现的电子计分器，裁判的裁定结果可以不通过任何中间传递，直接通过手中的无线遥控器，控制比赛分值加减，可以快速及时地把比赛分值、比赛时间等相关信息公布于众。

1 系统基本原理

电子计分器系统是以STC89C52RC单片机作为控制核心，配以无线通信控制、主机键盘、比分及比赛时间显示、参赛队信息显示控制等模块组成。当裁判员宣布比赛开始结束、裁定加分减分时，可以通过手中的无线遥控器直接控制计分器。计分器设立主机键盘控制单元，可以单独对计分器的启动、关闭、24秒倒计时、参赛队信息显示等进行控制。

2 电子计分器的主要功能

1） 比赛队信息显示屏：利用电子信息屏显示比赛队信息，例如：甲队PK乙队。

2） 比分计数器：显示整场比赛各队所得分数。

3） 二十四秒倒计时器：显示持球方进攻时间，计时归零后鸣笛。

4） 比赛节次显示器：显示该时间段比赛进行节次。

5） 时间倒计时器：显示该节次所剩时间。

6） 声响装置：宣布比赛开始、结束和中间叫停。

3 单片机控制电路设计

本电路由单片机控制单元、按键输入单元、比赛信息显示单元、无线通信模块单元、报警指示控制单元、时钟复位电路、电源电路等几部分构成（见图1）。

3.1 单片机控制单元

单片机控制单元采用了STC89C52RC，是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52RC使用经典的MCS-51内核，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash。

3.2 按键输入单元

按键输入单元使用了STC89C52RC的P0口，采用了矩阵键盘设计方案，4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线，便于扩展按键功能，按键的个数最多可以设计4×4个。现已占用的按键有7个，有调整时间键、暂停/开始键、中场交换比分值键、双方比分值加减键、节次控制键、犯规控制键、24秒倒计时启动键等功能。

3.3 比赛信息显示单元

比赛信息显示单元包括比赛队信息显示屏、比分计数器、二十四秒倒计时器、比赛节次显示器、时间倒计时器等。比赛队信息显示屏采用电子信息屏，开始滚动显示比赛队双方的信息，比赛开始后定位在甲队PK乙队不再滚动。其它计数、计时器采用LED发光二极管首尾串接，两排并接的方式拼成7段数码显示器的形式，通过单片机串行送出数据，经74HC595串并转换，控制7段数码显示器的显示信息。数码显示器采用的是静态显示方式，显示亮度更高、更稳定。每个数码显示器用一个74HC595控制送出段选码，所有的74HC595串联，单片机控制产生移位、存储时钟脉冲。

3.4 无线通信模块单元

无线通信模块采用了PT2262/PT2272无线发收模块，是台湾普城公司生产的CMOS工艺制造的低功耗、低价位通用编/解码电路，PT2262/PT2272最多有6个数据端引脚（D0～D5），而在系统设计中需要7个控制通道，为了便于功能扩展，系统设计中PT2262无线编码模块的6个数据端接2片8-3编码器，PT2272无线解码模块的6个数据端接2片3-8译码器，实现16个按键控制通道。

3.5 报警指示控制单元

报警指示控制单元包括指示灯控制信息和报警声音控制信息。指示灯控制信息包括中场指示灯和全场比赛结束指示灯的控制显示；报警声音控制信息包括24秒倒计时犯规报警、暂停报警、全场比赛结束报警。endprint

3.6 时钟、复位电路

时钟电路由石英晶体振荡器和微调电容组成。电容器的主要作用是帮助振荡器起振，且电容器大小对振荡频率有微调作用。这里采用的是12M石英晶体振荡器，两个22pF电容。复位电路由电容、电阻、按键组成。若要复位，只需按下RESET键，经电容充电、电阻分压，在RESET端产生复位高电平。

3.7 电源电路

电源电路包括24V开关电源和5V直流电源。24V开关电源负责给7段数码显示器供电，能够满足10-16个发光二极管的串并接电流的需要。5V电源由整流桥、滤波电容、W7805稳压器件组成，为单片机、74HC595等器件提供工作电压。

4 单片机控制程序设计

程序设计主要是对比赛双方比分值加、减控制，节次的增加控制，比赛时间的倒计时控制，24秒倒计时的控制，中场和比赛结束的报警指示控制等。通过定时/计数器T0的1秒中断控制实现比赛时间的倒计时，通过外部中断0的边沿触发方式，嵌套定时/计数器T1的1秒中断的方法实现24秒倒计时，通过主程序与多个中断程序并行执行的方式实现一块单片机同时完成多种功能的目标。

采用主程序调用各个子程序实现方式。程序部分由主程序、延时子程序、刷新显示缓冲区数据子程序、调整时间子程序、T0中断服务子程序（比赛时间计时1秒）、外中断0服务子程序（24秒倒计时）、T1中断服务子程序（24秒倒计时减1秒）、暂停子程序、比赛双方加分、减分子程序、犯规子程序、中场交换比分、中场指示、比赛结束指示子程序等组成。

4.1 主程序流程图

见图2。

4.2 24秒倒计时中断（INT0中断）服务程序流程图

见图3。

5 结束语

该电子计分器属于单片机技术在实际中的具体应用，根据实际应用需要设计了具体可行的硬件实现方案，特别是在显示控制单元，根据控制信息的特点采用了74HC595串并转换器，实现数码显示器的静态显示方式，只占用单片机的并行口的三位就控制了十三个数码显示器的同时显示，有一定的实际应用创新性。

参考文献：

[1] 谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.endprint

3.6 时钟、复位电路

时钟电路由石英晶体振荡器和微调电容组成。电容器的主要作用是帮助振荡器起振，且电容器大小对振荡频率有微调作用。这里采用的是12M石英晶体振荡器，两个22pF电容。复位电路由电容、电阻、按键组成。若要复位，只需按下RESET键，经电容充电、电阻分压，在RESET端产生复位高电平。

3.7 电源电路

电源电路包括24V开关电源和5V直流电源。24V开关电源负责给7段数码显示器供电，能够满足10-16个发光二极管的串并接电流的需要。5V电源由整流桥、滤波电容、W7805稳压器件组成，为单片机、74HC595等器件提供工作电压。

4 单片机控制程序设计

程序设计主要是对比赛双方比分值加、减控制，节次的增加控制，比赛时间的倒计时控制，24秒倒计时的控制，中场和比赛结束的报警指示控制等。通过定时/计数器T0的1秒中断控制实现比赛时间的倒计时，通过外部中断0的边沿触发方式，嵌套定时/计数器T1的1秒中断的方法实现24秒倒计时，通过主程序与多个中断程序并行执行的方式实现一块单片机同时完成多种功能的目标。

采用主程序调用各个子程序实现方式。程序部分由主程序、延时子程序、刷新显示缓冲区数据子程序、调整时间子程序、T0中断服务子程序（比赛时间计时1秒）、外中断0服务子程序（24秒倒计时）、T1中断服务子程序（24秒倒计时减1秒）、暂停子程序、比赛双方加分、减分子程序、犯规子程序、中场交换比分、中场指示、比赛结束指示子程序等组成。

4.1 主程序流程图

见图2。

4.2 24秒倒计时中断（INT0中断）服务程序流程图

见图3。

5 结束语

该电子计分器属于单片机技术在实际中的具体应用，根据实际应用需要设计了具体可行的硬件实现方案，特别是在显示控制单元，根据控制信息的特点采用了74HC595串并转换器，实现数码显示器的静态显示方式，只占用单片机的并行口的三位就控制了十三个数码显示器的同时显示，有一定的实际应用创新性。

参考文献：

[1] 谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.endprint

3.6 时钟、复位电路

时钟电路由石英晶体振荡器和微调电容组成。电容器的主要作用是帮助振荡器起振，且电容器大小对振荡频率有微调作用。这里采用的是12M石英晶体振荡器，两个22pF电容。复位电路由电容、电阻、按键组成。若要复位，只需按下RESET键，经电容充电、电阻分压，在RESET端产生复位高电平。

3.7 电源电路

电源电路包括24V开关电源和5V直流电源。24V开关电源负责给7段数码显示器供电，能够满足10-16个发光二极管的串并接电流的需要。5V电源由整流桥、滤波电容、W7805稳压器件组成，为单片机、74HC595等器件提供工作电压。

4 单片机控制程序设计

程序设计主要是对比赛双方比分值加、减控制，节次的增加控制，比赛时间的倒计时控制，24秒倒计时的控制，中场和比赛结束的报警指示控制等。通过定时/计数器T0的1秒中断控制实现比赛时间的倒计时，通过外部中断0的边沿触发方式，嵌套定时/计数器T1的1秒中断的方法实现24秒倒计时，通过主程序与多个中断程序并行执行的方式实现一块单片机同时完成多种功能的目标。

采用主程序调用各个子程序实现方式。程序部分由主程序、延时子程序、刷新显示缓冲区数据子程序、调整时间子程序、T0中断服务子程序（比赛时间计时1秒）、外中断0服务子程序（24秒倒计时）、T1中断服务子程序（24秒倒计时减1秒）、暂停子程序、比赛双方加分、减分子程序、犯规子程序、中场交换比分、中场指示、比赛结束指示子程序等组成。

4.1 主程序流程图

见图2。

4.2 24秒倒计时中断（INT0中断）服务程序流程图

见图3。

5 结束语

该电子计分器属于单片机技术在实际中的具体应用，根据实际应用需要设计了具体可行的硬件实现方案，特别是在显示控制单元，根据控制信息的特点采用了74HC595串并转换器，实现数码显示器的静态显示方式，只占用单片机的并行口的三位就控制了十三个数码显示器的同时显示，有一定的实际应用创新性。

参考文献：

[1] 谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.endprint