基于射頻模塊的籃球比賽系統

0 引言

籃球比賽中除了有每一節（或上、下半場(chǎng)）時(shí)間倒計時(shí)外，為了加快比賽的節奏，使比賽更加激烈精彩，比賽規則還要求進(jìn)攻方應在24s內有一次投籃動(dòng)作，否則視為違例。比賽計時(shí)系統要求用大屏幕掛在高處，控制按鍵在計時(shí)員旁邊，現在常見(jiàn)的計時(shí)系統大多采用有線(xiàn)傳輸方式，需要很長(cháng)的傳輸線(xiàn)，既不美觀(guān)也不便安裝。為此，我們設計了一套利用編、解碼器和射頻模塊進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸的籃球比賽系統，采用單片機控制，按鍵操作使用簡(jiǎn)潔，大型led（液晶顯示器）顯示，安裝方便。系統設計框圖見(jiàn)圖1。

1 遙控編、解碼芯片

編、解碼器選用pt2262、pt2272，這是一對遙控編、解碼器芯片，該編、解碼器采用高性能cmos工藝制造，功能極低，備用模式耗電僅0.5ma。對高噪聲不敏感，適合在比賽場(chǎng)館使用；有6－12個(gè)三態(tài)地址碼及0－6個(gè)數據碼；振蕩器僅需要外接1個(gè)電阻即可。與pt2262配套的譯碼器選用pt2272。它與pt2262具有相同的特點(diǎn)，備用模式耗電僅0.1μa。

pt2262編碼器采用dip18封裝，osc（振蕩器）端外接一個(gè)振蕩電阻，dout為輸出端，輸出地址碼及數據碼（由不同的脈寬組成的脈沖串），一般經(jīng)射頻電路以rf方式由天線(xiàn)發(fā)射出去，pt2262引腳a0－a7地址碼是三態(tài)的，可置"0"或"1"或"懸空"。相應輸出的信號是兩個(gè)不同寬度的脈沖，稱(chēng)為ad位（見(jiàn)圖2），可編程多種不同的地址碼（不易重碼或破譯）。編碼位結構是編碼信號的基本組成部分，它就是一個(gè)編碼字，一個(gè)編碼位有12個(gè)ad位（地址在前數據在后）和后面的sync位（帶有1/8位波長(cháng)的4位波長(cháng)的波）組成，一個(gè)碼周期有4個(gè)連續的編碼字。一旦pt2262檢測到te端置"0"，dout引腳就有編碼信號輸出。振蕩器的工作頻率取決于外界電阻的阻值。

pt2272譯碼器封裝是dip18，a0－a11為地址碼，d0－d5為數據碼。其中a6/d5－a11/d0可以做地址碼或數據碼，用做地址碼時(shí)可用三態(tài)編程，用做數據碼時(shí)是輸出引腳，若譯碼器的地址碼與編碼器的地址碼完全相對應，編碼器有數據位1時(shí)，則相應的數據引腳輸出為1（高電平）。din是脈沖信號串輸入端，osc1與osc2兩端外接一個(gè)振蕩器電阻，當接收到的信號與譯碼器中的地址碼完全符合時(shí)，vt端輸出高電平，上電后處于備用模式。當接收到信號時(shí)，其地址碼兩次比較而完全相符時(shí)，vt引腳才輸出高電平，與此同時(shí)，相應的數據引腳也輸出高電平。

2 射頻模塊

pt2262配合市售無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊f05c使用，pt2272配合市售無(wú)線(xiàn)接收模塊j04e使用，f05系列采用聲表面諧振器穩頻，smt樹(shù)脂封裝，頻率一致性較好，免調試，而一般的lc振蕩器頻率穩定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調好的頻點(diǎn)不會(huì )發(fā)生偏移。f05具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，當發(fā)射電壓為3v時(shí)，發(fā)射電流約2ma。發(fā)射功率較小，12v為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約5ma－8ma，大于12v時(shí)，功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高，f05系列采用am方式調制以降低功耗，數據信號停止，發(fā)射電流將為0，數據信號與f05采用電阻耦合，而不能用電容耦合，否則f05將不能正常工作，數據電平應接近f05的實(shí)際工作電壓，以獲得較高的調制效果，f05對過(guò)寬的調制信號易引起調制效果下降，收發(fā)距離變近。當高電平脈沖寬度在0.08ms－1ms時(shí)，發(fā)射效果較好，大于1ms后效率開(kāi)始下降，當低電平區大于10ms，接收到的數據第1位極易被干擾（即零電平干擾）而引起不解碼。如采用通用編、解碼器，可調整振蕩電阻，使每組碼中間的低電平區小于10ms，f05輸入端平時(shí)應處于低電平狀態(tài)，輸入的數據信號應是正邏輯電平，幅度最高不應超過(guò)u01的工作電壓，可靠傳輸距離達到80m。

3 硬件電路和軟件流程

3.1 鍵盤(pán)發(fā)射電路

鍵盤(pán)發(fā)射電路采用內置2kb flash rom的89c2051，采用6mhz晶振做振蕩源，用p1口的6個(gè)口作為鍵盤(pán)輸入，分別為＋1鍵a1（軟件設計時(shí)讓此鍵連續按住4s以上為連續＋1）進(jìn)行比賽時(shí)間的設定，暫停鍵a2可控制總計時(shí)和24s暫停，a3作為總計時(shí)的工作開(kāi)啟鍵，a4作為啟動(dòng)24s鍵，投籃或交換控球時(shí)按此鍵，按下此鍵后開(kāi)始24s計時(shí)，a5作為24s的停止鍵（還沒(méi)有違例），a6作為總計時(shí)和24s的同時(shí)啟動(dòng)鍵，工作時(shí)程序將a1－a6分別轉化為0001－0110，經(jīng)p3.2－p3.5送到pt2262的信號輸入端，經(jīng)dout輸出到f05c，發(fā)射出去，流程見(jiàn)圖3。

3.2 接收電路

pt2272將接收來(lái)的信號送入89c51，轉變?yōu)橄鄳陌存I指令，利用串行通信口txd和rxd通過(guò)74ls595（帶三態(tài)18位移位寄存器）輸出顯示的字段，每位顯示完以后，進(jìn)行鎖存輸出，可以避免顯示的閃爍現象，（前2位顯示24s的計時(shí)，后4位顯示總的計時(shí)分、秒）?？傆嫊r(shí)分、秒的工作采用t0定時(shí)器工作于中斷方式，建立一個(gè)中斷服務(wù)程序，24s采用t1定時(shí)器工作于中斷方式，也建立一個(gè)中斷服務(wù)程序，在內部ram單元的7ch中放24s的顯示值，7dh中存放總計時(shí)的分鐘數，7eh中存放總計時(shí)的秒值。顯示大屏幕采用led1－led6，利用24v供電，74ls595與led之間采用三極管作為功率放大電路，以驅動(dòng)大尺寸高電壓大電流的led，流程見(jiàn)圖4和圖5。

4 結束語(yǔ)

本方案成功利用數據的無(wú)線(xiàn)傳輸方式解決了籃球比賽計數器的安裝問(wèn)題，節約了線(xiàn)材，實(shí)際使用效果良好，適合在各種規模的體育場(chǎng)館使用，可以代替傳統的用鐘表進(jìn)行計時(shí)的方法，稍加改動(dòng)，也可用于其他球類(lèi)比賽，是體育器材向智能化發(fā)展的一個(gè)實(shí)例。