球赛计时记分器

黎宁

摘 要：在21世纪，随着越来越多的电子信息通信技术的广泛应用，人们电子技术的各种要求也越来越高。现如今，嵌入式单片机技术已经完全融入到了我们生活的各个角落，因为它功耗低、体积小、性价比高、可靠性高和使用方便等等的特点，球赛计时计分器在各个场合各种类型的球赛里被广泛应用。采用AT89C51单片机为核心，利用一组六位共阳极数码管做时间显示，1602液晶屏做比分显示，以C语言作编程语言，在protues和keil搭建的软件仿真平台下仿真。系统具有性能稳定、成本低廉、操作方便和易携带等优点。适合各类学校和小团体作为赛程记分。

关键词：嵌入式；AT89C51；七段数码管；1602液晶屏

一、概述

球赛计时记分器是对各种球类比赛过程中所产生的比分、时间快速采集、加工处理、传递利用的工具。球赛计时记分器是一种得分型的工具。虽然在很早以前的球赛中就已经开始应用了电子记分器，但这些记分器通常都是利用数字、模拟电子器件或者是模拟数字混合组成的。它们的稳定性和高度准确性有相当大的问题。以嵌入式单片机为核心。由一组八位共阳极的数码管和1602液晶屏作为显示器件的球赛计时记分器，其具有重量轻、体积小、可靠性高、价格便宜、看干扰能力强而且使用方便的优点。

二、系统总体方案及硬件电路设计

（1）球赛计时记分器设计方案论证

以AT89C51单片机为核心，以一组八位共阳极数码管作为时间显示，一块1602液晶屏为比分显示。考虑到实际状况，每个队伍的分数范围为0到999分，此范围已经足够满足赛程需要。本设计以C语言为编程语言，在Protues和Keil搭建的软件仿真平台下进行仿真。本设计包含了AT89C51最小系统的构成，并且在此基础上扩展了一些外围接口，可以进一步了解74LS247译码器和1602液晶屏的应用，七段数码管的工作原理。

（2）系统总体设计

单片机最小系统也成为单片机最小应用系统，顾名思义就是用最小的原件组成的单片机可以正常工作的系统。组成单片机最小系统有三要素，分别为电源、晶振、复位电路。球赛计时记分器控制器采用AT89C51单片机搭配电源电路、复位电路和晶振组成的单片机最小系统，显示器采用8为共阳极数码管和1602液晶屏，时钟电路通过DS1302芯片控制。

数码管上共有a、b、c、d、e、f、g、dp八个段，每一段都是一个LED小灯，數码管显示电路采用6位共阳极数码管，所谓共阳极数码管就是这8个LED灯的阳极都是连接在一起的，方便控制。六位数码管的com都连接到正极上，由74HC138控制三极管从而进一步控制整个数码管的显示。例如DS1数码管，由图可知，Q17三极管控制DS1，而Q17又被LEDS0引脚控制，对应到74HC138上面就是由U3的Y0口输出。

1602液晶屏总共有16个引脚，我们可以从数据手册上得到它每一个引脚的功能，其引脚功能，液晶屏的1、2、15、16脚接电源的正负极和背光电源的正负极。三脚控制对比度，对比度会让显示更加清楚。1602液晶屏内部有80个字节的RAM存储用来发送的数据，第一行的地址是0X00H到0X27，第二行的地址是0X40到0X67，前十六个地址分别与16个字符对应，而其余多出来的部分则是为了移动屏幕设置的。1602液晶屏的字符显示与ASCII字符表对应，液晶屏内部有个数据指针，它指向哪里，我们写的数据就会发送到哪里。

三、系统软件设计

系统软件流程为，当单片机接通电源后液晶屏上显示比赛时间为5400秒，比分为0比0并进入一个循环。在循环内如果检测到开始键按下，程序就会开始倒计时。当计时开始后，按键子程序开始运行，当程序检测到暂停键后，程序计时会暂停，直到检测到开始键按下，程序才会继续计时。当检测到A队加分键按下后，程序会给A队分数加一，显示在液晶屏上。当检测到B队加分键按下后，程序会给B队分数加一，并显示在液晶屏上。当检测到交换键按下，程序会将两队分数的显示位置进行调换，从而告诉观众，比赛场地发生调换。当检测到时间设置按键后，程序会停止计时，并将倒计时重置为5900，在时间设置状态下，如果检测到加时键按下，倒计时会加一。如果检测到退出键按下，程序会退出时间设置状态，倒计时也将会从设置的秒数开始倒计时。当倒计时到0时蜂鸣器会发出报警。

四、系统验证

比赛开始，液晶屏显示两队比分为0比0，时间为0时0分0秒，按下加分按键，对应队伍的分数加1，按下交换按键，双方比分位置交换，交换前如图4-4所示，时间到达一小时30分，蜂鸣器响起比赛结束。

五、总结

本文介绍了一个用AT89C51单片机设计的球赛计时计分器的设计。文章对计时计分器的组成结构和设计部分的原件功能做了详细的介绍。本次设计重点知识总共有两点，一是数码管的操作方法，本次设计采用的是共阳极数码管，共阳极数码管的特点是将八段数码管的八段发光二极管的阳极都连在一起，而阴极对应的各段可分别控制。本次设计通过74HC138这个三八译码器将单片机发送的三种输入状态翻译成八种输出状态，输送到数码管的CS端口，从而控制数码管显示。第二个重点知识是1602液晶屏的操作方法，我们按照相应的时序要求通过拉高或者拉低液晶屏引脚来控制液晶屏特定部位的亮灭。从而达到显示我们所需要的图形的效果。通过本次毕业论文的设计让我学到了一些专业性很强的知识。和老师们的一些工作经验也让我受益匪浅，这是我短时间内都不能学到的。在此我对帮助过我的人衷心的说一声谢谢。

参考文献

[1]谢四连，王善伟等.单片机原理及应用[M].中国水利水电出版社，2016.

[2]彭为等.《单片机典型系统设计实例精讲》北京：电子工业出版社，2006.

[3]陈永甫.常用电子元件及其应用[M].第1版.北京：人民邮电出版社2005.

[4] 汤竞南，沈国琴，等.51单片机C语言开发与实例[M].人民邮电出版社，2008.

[5] 楼然苗，李光飞，等.51系列单片机设计实例[M].第2版.北京：北京航天航空大学出版社，2010.

（作者单位；湖南人文科技学院 信息学院）