郭志卓　陳振軍

摘要：體育館電子計(jì)分器是一種計(jì)時(shí)、得分類型的系統(tǒng)，適合中等規(guī)模體育場(chǎng)館的比賽項(xiàng)目。系統(tǒng)內(nèi)置STC89C52RC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制，具有計(jì)分、比賽倒計(jì)時(shí)、24秒倒計(jì)時(shí)、犯規(guī)計(jì)數(shù)、報(bào)警指示等功能，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、計(jì)分方便、顯示清晰、易搬動(dòng)等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC單片機(jī)；數(shù)字顯示器；74HC595串并轉(zhuǎn)換器

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，許多場(chǎng)館都安裝了電子信息屏，便于及時(shí)快捷地把信息展示給外界。體育館的紙板手動(dòng)翻頁(yè)計(jì)分器，落后且不美觀，及時(shí)顯示性也不好，與先進(jìn)的場(chǎng)館設(shè)施不相匹配。由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的電子計(jì)分器，裁判的裁定結(jié)果可以不通過(guò)任何中間傳遞，直接通過(guò)手中的無(wú)線遙控器，控制比賽分值加減，可以快速及時(shí)地把比賽分值、比賽時(shí)間等相關(guān)信息公布于眾。

1 系統(tǒng)基本原理

電子計(jì)分器系統(tǒng)是以STC89C52RC單片機(jī)作為控制核心，配以無(wú)線通信控制、主機(jī)鍵盤、比分及比賽時(shí)間顯示、參賽隊(duì)信息顯示控制等模塊組成。當(dāng)裁判員宣布比賽開(kāi)始結(jié)束、裁定加分減分時(shí)，可以通過(guò)手中的無(wú)線遙控器直接控制計(jì)分器。計(jì)分器設(shè)立主機(jī)鍵盤控制單元，可以單獨(dú)對(duì)計(jì)分器的啟動(dòng)、關(guān)閉、24秒倒計(jì)時(shí)、參賽隊(duì)信息顯示等進(jìn)行控制。

2 電子計(jì)分器的主要功能

1） 比賽隊(duì)信息顯示屏：利用電子信息屏顯示比賽隊(duì)信息，例如：甲隊(duì)PK乙隊(duì)。

2） 比分計(jì)數(shù)器：顯示整場(chǎng)比賽各隊(duì)所得分?jǐn)?shù)。

3） 二十四秒倒計(jì)時(shí)器：顯示持球方進(jìn)攻時(shí)間，計(jì)時(shí)歸零后鳴笛。

4） 比賽節(jié)次顯示器：顯示該時(shí)間段比賽進(jìn)行節(jié)次。

5） 時(shí)間倒計(jì)時(shí)器：顯示該節(jié)次所剩時(shí)間。

6） 聲響裝置：宣布比賽開(kāi)始、結(jié)束和中間叫停。

3 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

本電路由單片機(jī)控制單元、按鍵輸入單元、比賽信息顯示單元、無(wú)線通信模塊單元、報(bào)警指示控制單元、時(shí)鐘復(fù)位電路、電源電路等幾部分構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。

3.1 單片機(jī)控制單元

單片機(jī)控制單元采用了STC89C52RC，是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52RC使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash。

3.2 按鍵輸入單元

按鍵輸入單元使用了STC89C52RC的P0口，采用了矩陣鍵盤設(shè)計(jì)方案，4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線，便于擴(kuò)展按鍵功能，按鍵的個(gè)數(shù)最多可以設(shè)計(jì)4×4個(gè)。現(xiàn)已占用的按鍵有7個(gè)，有調(diào)整時(shí)間鍵、暫停/開(kāi)始鍵、中場(chǎng)交換比分值鍵、雙方比分值加減鍵、節(jié)次控制鍵、犯規(guī)控制鍵、24秒倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)鍵等功能。

3.3 比賽信息顯示單元

比賽信息顯示單元包括比賽隊(duì)信息顯示屏、比分計(jì)數(shù)器、二十四秒倒計(jì)時(shí)器、比賽節(jié)次顯示器、時(shí)間倒計(jì)時(shí)器等。比賽隊(duì)信息顯示屏采用電子信息屏，開(kāi)始滾動(dòng)顯示比賽隊(duì)雙方的信息，比賽開(kāi)始后定位在甲隊(duì)PK乙隊(duì)不再滾動(dòng)。其它計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)器采用LED發(fā)光二極管首尾串接，兩排并接的方式拼成7段數(shù)碼顯示器的形式，通過(guò)單片機(jī)串行送出數(shù)據(jù)，經(jīng)74HC595串并轉(zhuǎn)換，控制7段數(shù)碼顯示器的顯示信息。數(shù)碼顯示器采用的是靜態(tài)顯示方式，顯示亮度更高、更穩(wěn)定。每個(gè)數(shù)碼顯示器用一個(gè)74HC595控制送出段選碼，所有的74HC595串聯(lián)，單片機(jī)控制產(chǎn)生移位、存儲(chǔ)時(shí)鐘脈沖。

3.4 無(wú)線通信模塊單元

無(wú)線通信模塊采用了PT2262/PT2272無(wú)線發(fā)收模塊，是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的CMOS工藝制造的低功耗、低價(jià)位通用編/解碼電路，PT2262/PT2272最多有6個(gè)數(shù)據(jù)端引腳（D0～D5），而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要7個(gè)控制通道，為了便于功能擴(kuò)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PT2262無(wú)線編碼模塊的6個(gè)數(shù)據(jù)端接2片8-3編碼器，PT2272無(wú)線解碼模塊的6個(gè)數(shù)據(jù)端接2片3-8譯碼器，實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵控制通道。

3.5 報(bào)警指示控制單元

報(bào)警指示控制單元包括指示燈控制信息和報(bào)警聲音控制信息。指示燈控制信息包括中場(chǎng)指示燈和全場(chǎng)比賽結(jié)束指示燈的控制顯示；報(bào)警聲音控制信息包括24秒倒計(jì)時(shí)犯規(guī)報(bào)警、暫停報(bào)警、全場(chǎng)比賽結(jié)束報(bào)警。endprint

3.6 時(shí)鐘、復(fù)位電路

時(shí)鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個(gè)22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開(kāi)關(guān)電源和5V直流電源。24V開(kāi)關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個(gè)發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機(jī)、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要是對(duì)比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)控制，24秒倒計(jì)時(shí)的控制，中場(chǎng)和比賽結(jié)束的報(bào)警指示控制等。通過(guò)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的1秒中斷控制實(shí)現(xiàn)比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，通過(guò)外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的1秒中斷的方法實(shí)現(xiàn)24秒倒計(jì)時(shí)，通過(guò)主程序與多個(gè)中斷程序并行執(zhí)行的方式實(shí)現(xiàn)一塊單片機(jī)同時(shí)完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時(shí)子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時(shí)間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時(shí)間計(jì)時(shí)1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場(chǎng)交換比分、中場(chǎng)指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見(jiàn)圖2。

4.2 24秒倒計(jì)時(shí)中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見(jiàn)圖3。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電子計(jì)分器屬于單片機(jī)技術(shù)在實(shí)際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要設(shè)計(jì)了具體可行的硬件實(shí)現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點(diǎn)采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機(jī)的并行口的三位就控制了十三個(gè)數(shù)碼顯示器的同時(shí)顯示，有一定的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint

3.6 時(shí)鐘、復(fù)位電路

時(shí)鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個(gè)22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開(kāi)關(guān)電源和5V直流電源。24V開(kāi)關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個(gè)發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機(jī)、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要是對(duì)比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)控制，24秒倒計(jì)時(shí)的控制，中場(chǎng)和比賽結(jié)束的報(bào)警指示控制等。通過(guò)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的1秒中斷控制實(shí)現(xiàn)比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，通過(guò)外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的1秒中斷的方法實(shí)現(xiàn)24秒倒計(jì)時(shí)，通過(guò)主程序與多個(gè)中斷程序并行執(zhí)行的方式實(shí)現(xiàn)一塊單片機(jī)同時(shí)完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時(shí)子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時(shí)間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時(shí)間計(jì)時(shí)1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場(chǎng)交換比分、中場(chǎng)指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見(jiàn)圖2。

4.2 24秒倒計(jì)時(shí)中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見(jiàn)圖3。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電子計(jì)分器屬于單片機(jī)技術(shù)在實(shí)際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要設(shè)計(jì)了具體可行的硬件實(shí)現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點(diǎn)采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機(jī)的并行口的三位就控制了十三個(gè)數(shù)碼顯示器的同時(shí)顯示，有一定的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint

3.6 時(shí)鐘、復(fù)位電路

時(shí)鐘電路由石英晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。電容器的主要作用是幫助振蕩器起振，且電容器大小對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。這里采用的是12M石英晶體振蕩器，兩個(gè)22pF電容。復(fù)位電路由電容、電阻、按鍵組成。若要復(fù)位，只需按下RESET鍵，經(jīng)電容充電、電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。

3.7 電源電路

電源電路包括24V開(kāi)關(guān)電源和5V直流電源。24V開(kāi)關(guān)電源負(fù)責(zé)給7段數(shù)碼顯示器供電，能夠滿足10-16個(gè)發(fā)光二極管的串并接電流的需要。5V電源由整流橋、濾波電容、W7805穩(wěn)壓器件組成，為單片機(jī)、74HC595等器件提供工作電壓。

4 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要是對(duì)比賽雙方比分值加、減控制，節(jié)次的增加控制，比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)控制，24秒倒計(jì)時(shí)的控制，中場(chǎng)和比賽結(jié)束的報(bào)警指示控制等。通過(guò)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的1秒中斷控制實(shí)現(xiàn)比賽時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，通過(guò)外部中斷0的邊沿觸發(fā)方式，嵌套定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的1秒中斷的方法實(shí)現(xiàn)24秒倒計(jì)時(shí)，通過(guò)主程序與多個(gè)中斷程序并行執(zhí)行的方式實(shí)現(xiàn)一塊單片機(jī)同時(shí)完成多種功能的目標(biāo)。

采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)方式。程序部分由主程序、延時(shí)子程序、刷新顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)子程序、調(diào)整時(shí)間子程序、T0中斷服務(wù)子程序（比賽時(shí)間計(jì)時(shí)1秒）、外中斷0服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)）、T1中斷服務(wù)子程序（24秒倒計(jì)時(shí)減1秒）、暫停子程序、比賽雙方加分、減分子程序、犯規(guī)子程序、中場(chǎng)交換比分、中場(chǎng)指示、比賽結(jié)束指示子程序等組成。

4.1 主程序流程圖

見(jiàn)圖2。

4.2 24秒倒計(jì)時(shí)中斷（INT0中斷）服務(wù)程序流程圖

見(jiàn)圖3。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電子計(jì)分器屬于單片機(jī)技術(shù)在實(shí)際中的具體應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要設(shè)計(jì)了具體可行的硬件實(shí)現(xiàn)方案，特別是在顯示控制單元，根據(jù)控制信息的特點(diǎn)采用了74HC595串并轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示器的靜態(tài)顯示方式，只占用單片機(jī)的并行口的三位就控制了十三個(gè)數(shù)碼顯示器的同時(shí)顯示，有一定的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝維成，楊加國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.endprint