基于單片機控制的便攜式籃球計時(shí)器設計

摘要：隨著(zhù)籃球運動(dòng)的普及，為了解決偏遠貧困山區籃球比賽和小團體外出比賽的計時(shí)問(wèn)題，利用AT89C51芯片控制能力強，設計靈活，以及編程語(yǔ)言易于修改等優(yōu)點(diǎn)，采用軟件設計和硬件設計相結合，設計了該便攜式籃球計時(shí)器，利用Keil μVision 3運行程序、調試時(shí)間、運行步驟，將寫(xiě)好的程序導入仿真硬件電路中，查看是否與設計要求一致。該設計具有性能穩定，功耗低，價(jià)格便宜，易于攜帶等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：便攜式計時(shí)器；籃球賽；計時(shí)器；AT89C51

0 引言
本設計利用單片機AT89C51完成了計時(shí)的功能，詳細地介紹了系統硬件與軟件的設計過(guò)程，設計由AT89C51編程控制Led七段數碼管作顯示的籃球計時(shí)系統。該系統具有賽程時(shí)間設定，計時(shí)啟功，暫停，報警，24 s及復位等功能。

1 系統原理
籃球比賽計時(shí)的準確性和計時(shí)的精確度是要求很高的，而單片機在這方面有著(zhù)出色的表現。該系統采用頻率為12 MHz的芯片，整個(gè)系統由按鍵、計時(shí)顯示、報警，箭頭方向等部分組成。該系統組成方框圖如圖1所示。

單片機是該系統電路的核心組成部分，系統的各種功能都是在單片機內通過(guò)編程來(lái)實(shí)現。單片機選用AT89C51。它的X1(19腳)和X2(18腳)外接12MHz晶振，為單片機提供時(shí)鐘信號。晶振的2個(gè)引腳分別串一個(gè)瓷片電容，電容值為20～50 pF，用于提高晶振頻率的穩定性。共接入6個(gè)4寸7段共陽(yáng)極數碼管顯示器，用于賽程的時(shí)間和記錄24 s違規計時(shí)顯示。
2 系統硬件設計
2．1 定時(shí)控制部件設計
定時(shí)控制部件是在規定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的全部?jì)炔亢屯獠靠刂菩盘?，使各功能元件協(xié)調工作，完成指令所規定的功能。主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)工作時(shí)序，其工作需要時(shí)鐘電路提供一個(gè)工作頻率。
MCS-51內部有一個(gè)用于構成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入端和輸出端分別是XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接時(shí)鐘源可構成時(shí)鐘電路。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，與內部反向器構成穩定的自激振蕩器，它發(fā)出的脈沖直接送入片內的定時(shí)控制部件。
2．2 系統的復位電路設計
設計采用的是上電加按鈕電平復位，是上電自動(dòng)復位與按鈕電平復位的組合。上電復位利用電容充電來(lái)實(shí)現，即上電瞬間RST／Vpd端的電位與Vcc相同，隨著(zhù)充電電流的減少，RST／Vpd的電位下降，最后被復位在0 V，按鈕電平復位，當按鈕按下后，電源Vcc通過(guò)電阻施加在單片機復位端RST／Vpd上，實(shí)現單片機的復位。
2．3 報警器
設計采用的是12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器作為報警器。當單片機送一個(gè)高電平延時(shí)一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)三極管將信號放大后驅動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅動(dòng)12 V電磁式鐵振膜蜂鳴器，使得電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線(xiàn)圈和磁鐵的相互作用下振動(dòng)發(fā)聲。
2．4 譯碼及驅動(dòng)部分電路
譯碼及驅動(dòng)部分由74LS248和ULN2804A兩塊芯片組成，其輸入電壓為12 V。74LS248的輸入端與單片機的I／O口對應相連，ULN2404A的輸出端與數碼管的段選端相連。

3 籃球計時(shí)器軟件設計
首先在比賽之前，接通電源，系統自動(dòng)復位，首先設置時(shí)間，通過(guò)上下?lián)軇?dòng)“設置時(shí)間”的按鈕來(lái)設置比賽的時(shí)間，本設計已設好12 min和10 min一節的兩種時(shí)間，按下啟動(dòng)按鈕，計時(shí)器面板的計時(shí)電路共陽(yáng)極數碼管計時(shí)部分顯示為“12-00”或“10：00”；24 s計時(shí)器顯示為“24”。當比賽開(kāi)始時(shí)，按下“運行”按鈕計時(shí)器計時(shí)部分和24 s部分同時(shí)開(kāi)始運行。
在比賽過(guò)程中可以通過(guò)球權按鍵來(lái)控制箭頭的指向，從而顯示比賽中擁有球權的隊。若控球方在24 s內未違規，則只需按一下“24 s復位”按鈕即可，當24 s違規時(shí)，該蜂鳴器會(huì )發(fā)出2 s的報警聲音。