基于单片机的智能篮球记分器的设计

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  •   记分器不但在体育竞赛和电视演播现场具有很大的作用,而且在现代制造业中也有很重要的作用。现代电子技术的飞跃发展,各类智能化产品相应而出,智能记分器也不例外。本项目设计就以数字电路为核心,采用单片机、无线遥控收发、高亮度的发光二极管等设计新型的智能记分器,其不但符合低功耗、节约能源的绿色环保理念,而且还减轻人工记分的负担,推进了智能记分器的发展与研究。
    1 系统设计
    1.1 系统分析

        基于应用MCS-51系列中的STC89C52芯片,设计出篮球记时、记分、记秒,声音提示,无线遥控系统,同步监视,使其能实现A/B两队比分的加减,准确记录比赛时间,进攻24 s,记分裁判通过无线遥控器进行加减分的同时在主控制台同步监视显示屏上显示比分的变化。其控制系统的模块包含7 bit动态显示数码记分模块、4 bit动态显示数码计时模块、A/B两队加减分模块、无线遥控模块和声音提示模块。在系统硬件各个模块和软件的设计过程中,还要注意如何使得系统的抗干扰能力提高,设计出具有低功耗、可靠、快速、安全以及低成本、操作简单等特点的篮球记分器。此外还要能长期支持软件升级。系统设计方案不仅要完全满足智能篮球记分器的设计要求,还广泛适用于各类学校体育馆大型比赛[1]。
    1.2 方案设计
        (1)电源供电的选择
        方案一:采用传统的供电方式,通过变压器降压,再经过稳压电路稳压后给电路进行供电。
        若采用该方案,则需要多个电源同时供电才能满足设计要求,还需要设计集成稳压电源电路,这样的电路功耗大、成本较高、电压不稳定、维护不方便、体积庞大、效率低下。
        方案二:采用开关电源,用220 V/350 W的开关电源不仅可以提供稳定的工作电压,而且该模块已经商品化、统一化、体积小和便于维护。
        开关电源小型化、轻便化有利于篮球记分器的安装。另外开关电源也在节约能源、节约资源及保护环境等方面都具有重要的意义。
        经综合对比分析,采用方案二更为合理。
        (2)显示方式的选择
        方案一:采用静态扫描方式。采用静态显示方式控制点亮数码管,各数码管同时点亮,每位数码管应显示数码的笔划数据由单片机I/O口送给锁存芯片保持数据。
        静态扫描显示原理比较简单、编程容易,显示清晰,亮度较高,但要求占用很多接口线并增用不少硬件芯片,成本较高,驱动电路复杂,而且功耗巨大。
        方案二:采用动态扫描方式进行显示时,段、位数据从I/O口到显示模块以并行方式传输;对于每段数码(a~f)各位的同一数码段(比如:a段)共用同一个驱动,由单片机给出数据段选通信号,同时单片机也给出位选信号,这样每时每刻就只有一个数据段信号和一个位数据信号同时确定哪位亮并立即显示出该数码。每位的位、段数据保持一定时间(极为短暂约1 ms),然后再显示下一个数码位的段信息;依次扫描每一个数码位(共10 bit),只要一个扫描周期的时间比人眼10 ms的滞留时间短,再加上LED的余辉,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁现象。而且只要保证电源的容量能点亮最大功率的LED数码管和广播即可,这样就可以节约巨大的电源容量(约是静态功率的6/7)[3,4]。

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