漯河市青少年科技创新奖候选人申报材料
智能篮球计时计分器设计与制作
1．前言
随着科学技术日新月异的发展，微电子技术更是以突飞猛进的速度前进。单片机（Single Chip Microcomputer or One Chip Microcomputer）是微型计算机的一个重要分支。它使计算机从海量数值计算进入智能控制领域，从而智能电子产品应运而生。
传统的手翻篮球计分牌功能单一，只能起到加分的功能，计算时间还需要另外的计时设备操作麻烦且误差大。出于创新的理念，着眼与现实应用。我们采用当前颇为流行的AT89C51单片机芯片，通过编程控制并配以必要的外围显示及驱动电路构成一款具有创新意义且实用的智能篮球赛计时计分器。本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙队双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有成本低、性能稳定、操作方便且易携带等特点。
2.基本功能介绍
2．1赛程时间设置
在计时电路中如电路设计原理图所示，按键开关K5、K6用来设置赛程时间。半场时间为20分钟，则通过按K5键，使数码管1显示“2”即可；再按K6键，设置比赛时间的个位数，使数码管2显示“0”即可。时间设置好后，等待赛程开始。
2．2 赛程时间启／暂停设置
当时间设置完后，比如设置赛程时间为45分钟，则如在电路设计原理图所示的LED显示器上则显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。这时，如果裁判吹响开始哨声时，则应立即按下按键K7，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458．一直计为0000时表示赛程结束。如电路设计原理图所示，按键K7为赛程启动和暂停控制。 2．3比分交换控制
比分交换控制由电路设计原理图所示的K7键完成。我们知道，因为比分交换是在上半场赛程结束后进行的，也就是说比分交换受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按K7键，则会自动交换甲、乙两队分数。如果上半场赛程时间没有到0000时，则此时按K7键，只会暂停比赛，不能交换分数。如果要继续赛程，再按一次K7即可。因此，K7键完成三重功能，即：启动、暂停、比分交换。 2．4赛程结束报警
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当比赛结束时，系统会自动发出报警声，提示赛程结束。
3． 系统方案设计
基于单片机系统的篮球记时记分器系统设计方框图如下所示：
本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用7段共阴LED作为显示器件。
4．系统电路设计
4．1计时电路的工作原理 ：
计时电路如电路设计原理图所示，主要由按键开关K5~K7，单片机AT89C51，译码器以及LED显示器构成。当调节开关K5按下时，产生一个低电平；立即数00H取出，同时调节P2.0的LED输出高电平表示可以向调分十位的CD4511发送数据，但CD4511的输出端a—g不会有输出，因为LE=1时，CD4511锁存。这时只要将要显示数据的代码经P1口的P1.0~P1.3送到CD4511的输入端A~D端，送完后，将LE清零。这时便可以将要显示数据的代码经CD4511译码后，从输出端a—g输出，送LED显示器显示。调时按键开关每按一次，数字自动加1，直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与上一样。时间设置完后，启动定时器T0开始定时计数。计时采用倒计时方式。 4．2计分电路的工作原理
计分电路主要由单片机AT89C51、串／并转换器、LED显示器、74LS21以及按键开三组成。其工作过程如下：按键开关K1~K4组成甲、乙两队加减分控制。按键开关K1~K4一端接地，另一端输入与门74LS21的9脚、10脚、12脚、13脚以及单片机AT89C51的P3．5、P3．4、P0．2、P0．1。当KI~K4四个按键的任何一位按下时，与门的8脚输出都会产生低电平使单片机发生中断，从而使相应LED显示。因为按键开关按下时为低
000001。
5．电路设计原理图
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脚，使其外部中断INT0发生中断，从而调用中断服务程序，将要显示的数据从程序中定
机P3．7脚输出低电平，将6片CD4094中显示代码送LED显示器显示，便得到显示为
机P3．7脚输出6次高电平，这样便使6片CD4094中得到不同的显示代码．然后使单片
Q'S移位至下一片CD4094输入端的第2脚。在RXD引脚输出数据过程中，连续使单片
7脚输出高电平给CD4094的第1脚STR，单片机P3．使前一片CD4094中的8位数据从
CD4094的输入端第2脚。在串行数据通过RXD引脚输出时，则TXD引脚会输出多位时
K1K2K3K4相与的结果为低电平，这时与门8脚输出低电平到单片机AT89C5的P3．2
某一时刻后，当乙队加分时，则按下K3，这时K3=0(低电平)，其余K1K2K4=111，
钟作为移位脉冲。将8位数据顺利送到CD4094中。另外在RXD引脚输出数据的同时，
义的LED显示常数表TAB中取出数据06H，经串行发送端P3．0送至串／并转换器
电平。例如：现在以乙队加分为例，来说明整个过程。假设比赛刚开始，双方比分为000000。
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智能篮球计时计分器设计与制作
1．前言
随着科学技术日新月异的发展，微电子技术更是以突飞猛进的速度前进。单片机（Single Chip Microcomputer or One Chip Microcomputer）是微型计算机的一个重要分支。它使计算机从海量数值计算进入智能控制领域，从而智能电子产品应运而生。
传统的手翻篮球计分牌功能单一，只能起到加分的功能，计算时间还需要另外的计时设备操作麻烦且误差大。出于创新的理念，着眼与现实应用。我们采用当前颇为流行的AT89C51单片机芯片，通过编程控制并配以必要的外围显示及驱动电路构成一款具有创新意义且实用的智能篮球赛计时计分器。本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙队双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有成本低、性能稳定、操作方便且易携带等特点。
2.基本功能介绍
2．1赛程时间设置
在计时电路中如电路设计原理图所示，按键开关K5、K6用来设置赛程时间。半场时间为20分钟，则通过按K5键，使数码管1显示“2”即可；再按K6键，设置比赛时间的个位数，使数码管2显示“0”即可。时间设置好后，等待赛程开始。
2．2 赛程时间启／暂停设置
当时间设置完后，比如设置赛程时间为45分钟，则如在电路设计原理图所示的LED显示器上则显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。这时，如果裁判吹响开始哨声时，则应立即按下按键K7，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458．一直计为0000时表示赛程结束。如电路设计原理图所示，按键K7为赛程启动和暂停控制。 2．3比分交换控制
比分交换控制由电路设计原理图所示的K7键完成。我们知道，因为比分交换是在上半场赛程结束后进行的，也就是说比分交换受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按K7键，则会自动交换甲、乙两队分数。如果上半场赛程时间没有到0000时，则此时按K7键，只会暂停比赛，不能交换分数。如果要继续赛程，再按一次K7即可。因此，K7键完成三重功能，即：启动、暂停、比分交换。 2．4赛程结束报警
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当比赛结束时，系统会自动发出报警声，提示赛程结束。
3． 系统方案设计
基于单片机系统的篮球记时记分器系统设计方框图如下所示：
本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用7段共阴LED作为显示器件。
4．系统电路设计
4．1计时电路的工作原理 ：
计时电路如电路设计原理图所示，主要由按键开关K5~K7，单片机AT89C51，译码器以及LED显示器构成。当调节开关K5按下时，产生一个低电平；立即数00H取出，同时调节P2.0的LED输出高电平表示可以向调分十位的CD4511发送数据，但CD4511的输出端a—g不会有输出，因为LE=1时，CD4511锁存。这时只要将要显示数据的代码经P1口的P1.0~P1.3送到CD4511的输入端A~D端，送完后，将LE清零。这时便可以将要显示数据的代码经CD4511译码后，从输出端a—g输出，送LED显示器显示。调时按键开关每按一次，数字自动加1，直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与上一样。时间设置完后，启动定时器T0开始定时计数。计时采用倒计时方式。 4．2计分电路的工作原理
计分电路主要由单片机AT89C51、串／并转换器、LED显示器、74LS21以及按键开三组成。其工作过程如下：按键开关K1~K4组成甲、乙两队加减分控制。按键开关K1~K4一端接地，另一端输入与门74LS21的9脚、10脚、12脚、13脚以及单片机AT89C51的P3．5、P3．4、P0．2、P0．1。当KI~K4四个按键的任何一位按下时，与门的8脚输出都会产生低电平使单片机发生中断，从而使相应LED显示。因为按键开关按下时为低
000001。
5．电路设计原理图
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脚，使其外部中断INT0发生中断，从而调用中断服务程序，将要显示的数据从程序中定
机P3．7脚输出低电平，将6片CD4094中显示代码送LED显示器显示，便得到显示为
机P3．7脚输出6次高电平，这样便使6片CD4094中得到不同的显示代码．然后使单片
Q'S移位至下一片CD4094输入端的第2脚。在RXD引脚输出数据过程中，连续使单片
7脚输出高电平给CD4094的第1脚STR，单片机P3．使前一片CD4094中的8位数据从
CD4094的输入端第2脚。在串行数据通过RXD引脚输出时，则TXD引脚会输出多位时
K1K2K3K4相与的结果为低电平，这时与门8脚输出低电平到单片机AT89C5的P3．2
某一时刻后，当乙队加分时，则按下K3，这时K3=0(低电平)，其余K1K2K4=111，
钟作为移位脉冲。将8位数据顺利送到CD4094中。另外在RXD引脚输出数据的同时，
义的LED显示常数表TAB中取出数据06H，经串行发送端P3．0送至串／并转换器
电平。例如：现在以乙队加分为例，来说明整个过程。假设比赛刚开始，双方比分为000000。