基于单片机的篮球比赛计时记分器的设计

樊飞转 戴静 李帅 陕西服装工程学院

一、需求分析

基于51 单片机的篮球比赛计时记分器的设计主要是对系统实现按键控制、液晶显示、响应控制以及供电模块等功能进行研究和分析说明，其次，本文还对红外感应做了分析，用来实现分数的自动加分。极大的方便了用户的操作，实现自动化的功能。

（1）按键模块

因系统的控制较多，所以我们采用4*4 矩阵按键进行控制，这种矩阵按键的结构能有利的较少单片机处理器的IO 口使用。

（2）液晶显示模块

液晶显示即将所接收的数字量信号通过显示器显示出来。基于单片机设计的篮球计时计分器设计中，良好的人机交互显示界面的设计是必不可少的，本次使用的人机交互显示界面为LCD 液晶显示模块中的LCD12864，也是较为常用的显示器件。

（3）响应控制模块

利用简单的蜂鸣器模块和LED 灯作为响应的器件，价格低廉、显示响应简单，在按键进行时会出现音量的反馈，使操作更加准确。

（4）供电模块

利用简单的5 伏电源，在接入电源后会有LED 灯亮起。供电的器件价格低廉、安全、可靠。本次的电源电路是建立在5 伏供电基础上，电源电路主要有电源接口、电源开关、电源指示灯以及自恢复保险丝组成。

（5）红外光电感应模块

基于单片机设计的篮球计时计分器设计中，需要用到红外传感器模块来将手动按键加分通过传感器实现自动加分。本次采用的红外传感器是积红外发射二极管与红外接收管一体的红外光电传感器。

二、 设计思路

为保障本次基于单片机设计的篮球计时记分器系统设计进展的顺利，首先要拟定好本文的设计思路。思路如下：

(1)首先从篮球计时记分器的研究背景及意义为出发点，对国内外相关篮球计时分控制器进行调查和了解以及分析。

(2)然后对本次基于单片机设计的篮球计时记分器进行功能设计，并对要设计的功能选取合适的硬件材料。

(3)对单片机的控制原理和使用说明以及相关硬件材料的使用原理和控制要求进行研究，并做出本次系统设计的电路原理图，根据做好的原理图将各个硬件模块焊接到电路板上。

(4)对单片机开发环境进行学习，利用Keil 软件开发平台，编写好相关硬件的驱动程序。

(5)软硬件开发都完成后，把写好的控制程序下载到实物的处理器中，利用软件配合焊接的硬件实物进行调试工作。

三、相关模块选型方案设计

（一）单片机方案选型设计

在对本课题进行分析后，根据实际设计应用的功性能需求将选用51单片机作为本次控制系统的单片机。51 系列单片机，相对来说比较简单，功能比32 的单片机弱，但在控制方面相对简单些，如果在实际设计中对单片机的性能要求不高，或者在满足性能的前提为加快开发的情况下，可以选择51 单片机为主控制器。不但能降低开发成本，而且还能加快开发进度，减少开发时间。

（二）显示模块方案选型设计

通过对数码管和液晶屏的分析后，选用同样能对数字和汉字进行显示，且无辐射，使用更为灵活的LCD 液晶屏LCD12864为本次的显示界面器件。LCD 液晶屏；LCD 液晶屏（主要有字符和汉字型）是一种低功耗的，无辐射的显示屏。如液晶屏LCD12864，同样能对字符和中文汉字等进行显示，液晶屏LCD12864 有着小体积，重量轻等特性，在单片机设计中更加的方便，因此相比数码管，液晶屏LCD12864 更受到技术员在单片机设计中的青睐。

（三）系统结构设计

根据对相关篮球计时记分控制方式进行分析和了解之后，最终决定了本课题的研究和设计方向，并确认了本次基于单片机设计的篮球计时记分器的设计功能，并根据确认的功能设计了本课题的系统框架结构。

本次系统设计主要由单片机、红外检测模块、按键控制模块、响应控制模块、液晶显示模块组成。以51 单片机为系统的主控制器，利用按键来实现手动控制，手动控制主要包含了篮球比赛的开始、暂停，记分、计时，主客队犯规、中途暂停，比赛节数，回秒、复位等控制。利用液晶屏来显示出相应的比赛信息，利用蜂鸣器和LED 灯为按键按下的响应模块，当按键按下后，蜂鸣器和LED 灯会相应的响一次以及闪一次。利用红外传感器检测模块来实现自动记分，当传感器检测到前方有晃动，就会控制定时器相应的加1 分。

四、结束语

本文主要针对基于单片机的篮球比赛计时记分器的设计，主要对系统软件的设计进行说明，以及一些系统所需硬件进行选型。再对系统结构进行分析，以更好地完成后续的实现工作做好基础。