基于STC89C51单片机的篮球计时计分器设计

摘 要：根据篮球比赛规则，设计出基于STC89C51单片机的篮球计时计分器。文章介绍了系统设计的硬件原理及软件的设计流程。该设计具有赛程时间显示、两队比分显示、结束报警提示等输出显示功能，以及修改赛程时间、比赛暂停、交换两队比分等操作控制等功能。本设计具有电路简洁、操作方便、性能稳定且便于携带等优点，在各类基层篮球比赛中具有良好的使用推广价值。

关键词：计时计分器；STC89C51；篮球比赛；LED显示

在传统的篮球比赛中，经常需要人工翻牌记录赛程分数，这种方式效率低，且无法给运动员及观众随时提供赛程信息。本文提出一种基于STC89C52单片机为核心控制的计时计分器系统，可代替球场上的人工计时计分，实现带电子显示，且比赛结束报警等功能的精确计时计分功能。器件价格便宜，使用方便，使篮球比赛的过程记录更加及时和有效。

篮球计时计分要求如下：（1）记录并修改比赛时间；（2）能随时刷两队的比分显示；（3）中场交换场地时，能交换两队比分位置；（4）能随时接受暂停请求；（5）比赛结束时发出报警提示。

1 总体方案设计

系统主要包括单片机、LED显示电路、定时报警、按键控制电路、时钟电路及复位电路等组成，系统总体框图如图1所示。

2 硬件设计

2.1 单片机最小系统

设计采用STC89C51单片机作为主控制器。STC89C51是STC公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4KB的在系统可编程Flash ROM。STC89C51单片机外接加上时钟电路和复位电路，即可构成单片机的最小系统。

2.2 按键模块设计

按键接至P1口和P3口，按键按下时输入是低电平。P1口从P1.0开始，键的设置如下：add1、add2键是加1分、加2分键，reduce键为减1分，turn是切换双方加减分键，exchange是位置交换键，stopbeep是关蜂鸣器键，start是启动键，stop是暂停键。此外，还有两个按键， P3.2 引脚的add_min是加1分钟键， P3.3引脚的add_1s为加1秒钟键，用于比赛时间设定。

2.3 LED显示模块设计

显示分为计时和计分显示两个部分，均采用共阴极LED数码管动态扫描显示，由一个四位一体和二个两位一体的共阴极数码管构成。数码管的7个段控端输出经过74HC573驱动器进行电流放大驱动接至P0口，8个位控端经过74HC04反相放大驱动后接至P2口。采用动态扫描方式，在足够短的周期内，使各位数码管逐个轮流受控显示。

此外，还有定时报警模块，报警信号输出接P1.7，由蜂鸣器及其驱动电路组成。定时时间到，扬声器报警，比赛结束，按stopbeep键可停止报警。

2.4 系统原理图及仿真图

根据系统的硬件设计，得到系统的原理图及仿真图如图2所示。

3 软件设计

软件设计采用C语言模块设计方法，程序由主程序、T0中断程序、显示程序、外部中断0程序、按键程序及报警程序等组成，其中主程序及T0中断子程序流程如图3、图4所示。

4 系统仿真与系统调试

设计采用C语言编程，在Keil C51软件编译环境中，经过编译和连接，生成十六进制的目标代码文件.hex。在硬件上，用Proteus软件绘制出原理图，经过纯电路调试无误后，将生成的目标代码文件加载到Proteus界面的AT89C51中（Proteus中无STC89C51模型，可用AT89C51替代）。接着再进行软硬件联合调试，反复调试，直至所有显示及按键功能实现，得到图2所示的仿真结果图。仿真成功后，根据仿真原理图，绘制PCB布线图，并进行实物调试，如图5所示，调试结果证明了系统设计的正确性。

5 结论

本设计以STC89C51单片机为控制核心，开发出具有具有記录篮球比赛赛程信息的控制系统，经过Proteus硬件仿真及Keil C51的软件仿真调试成功后，进行实物调试也证明系统设计的正确性和可行性。系统电路结构简洁、可靠性高、成本低且操作简便。采用单片机作为主控制器，功能易于扩展，且修改相关功能即可实现其他比赛控制器的设计，因此本系统具有良好的实际应用价值和借鉴意义。

参考文献

[1]袁芳，江伟.篮球比赛场地计时计分系统的设计[J].实验室研究与探索，2014（11）：91-94.

[2]鹿玉红，伦志新.基于单片机的篮球计时计分器设计[J].电子世界，2010（5）：59-60.

[3]姜志海，赵艳雷，等.单片机的C语言程序设计与应用——基于Proteus仿真（第3版）[M].电子工业出版社，2015.

[4]徐爱钧.Keil C51单片机高级语言应用编程技术[M].电子工业出版社，2015.

作者简介：李萍（1976-），女，硕士，讲师，主要从事机电控制技术的教学与科研工作。