基于單片機的乒乓球比賽記分顯示器設計

乒乓球比賽記分顯示器是適用于各類大中小型乒乓球比賽中用的記錄并顯示比賽比分的裝置，目前其裝置主要有以下幾種。

（1）傳統比賽記分牌，成本低廉但需專人操作，已不能滿足目前的現實需要。

（2）電子計分裝置是應用于大型比賽中，為了滿足現場效果，所以其尺寸、操作方式等。一般都需要找廠家去定制，這就造成了其成本過高。

（3）移動式乒乓球計分裝置是安裝在手機上供乒乓球比賽的記分程序，它不僅設計的非常人性化同時也可以與會場的大屏幕電子記分牌相連接，能做到比賽的實時同步。

就目前來看移動式計分系統作為未來的發展主流。

1  方案設計

本項設計采用的最小單片機系統為AT89S51單片機，本類單片機在使用時一定要包括單片機片內振蕩器和時鐘電路復位電路電源。在本系統是使用12MHZ,它為本系統的時鐘，設計中添加了電阻，其主要目的是保證P0端口的正常運行。我們以4個為一組把8個顯示器分為2組用以統計個人得分，包括：參賽運動員選手姓名（開頭第一個英文字母表示，如有雷同則可添加采用選手姓名最后一個字的英文大寫字母）、比賽分數（雙位位數表示00——99分）、比賽獲勝局數（單位數表示）和倒計時顯示器（結束30秒倒計時）。采用16個按鍵鍵入方式；S0  S1  S2  S3  S4  S5  S6  S7  S7  S8  S9  S10  S11  S12  S13  S14  S15  S16按下 S1  S2  S3  S4  S5  S6  S7  S7  S8可以控制比賽分數的實時加減。按下S9按鈕為雙方選手換位，S10按鈕為時間的開始和暫停，S0是復位鍵，比賽結束時按下復位鍵即置零可將該裝置恢復初始狀態 ，S11  S12  S13  S14  S15  S16可以根據后期用戶的自身需要另行添加其他功能模塊是的功能按鍵。當系統發生錯誤時以及比賽時間結束時會自動觸發蜂鳴報警器，發出蜂鳴聲，以示提示和報警。

系統主控電路圖如下圖所示，其中主要控制模塊有：電源控制電路、按鍵控制電路、晶振電路、復位電路、LED顯示模塊控制電路、時鐘電路、蜂鳴報警器等電路組成。

1.1  電源供給設計方案

為使電源控制模塊能夠穩定有效的工作，就一定要有可靠并且穩定的電源。如果采用獨立的電源供電，雖然電源的選擇上會有更多的選擇項，但是這樣也帶來了電源供給線路會更加的復雜，長期使用會增加電路電平的負載壓力，最終將會影響到整體裝置的正常工作。所以本項設計的電源控制電路是采用最小單片機系統控制模塊。本方案最大的特點就是結構較簡單能耗較低且成本不高；缺點是輸出功率不高。

1.2  顯示界面方案

該顯示方案要求具有2組對立4個顯示功能。基于上述原因，本次設計考慮完全采用LED顯示。本次方案最大的特點是在實現其基本功能的同時其操作也不復雜。能夠全面的滿足本項裝置所顯示的阿拉伯數字和英文字母符號。

1.3  矩陣鍵盤輸入方案

4×4行列式矩陣鍵盤通過8聯撥動撥碼開關與單片機的P3.0﹣P3.7八個端口相連接， P3.4﹣P3.7四個端口在其中作為列線, P3.0﹣P3.3四個端口在其中作為行線。本項設計的矩陣鍵盤通過以上方式分別實現16個按鍵的功能。其中S0為復位鍵，按下后即可恢復至最初狀態，S1 S2按鈕為A選手個位數加1減1，S3 S4按鈕為 A選手十位數加1減1，S5 S6 按鈕為B選手個位數加1減1，S7 S8 按鈕為B選手十位數加1減1，S9按鈕為雙方選手換位，S10按鈕為時間的開始和暫停。

1.4  蜂鳴報警器設計

為了驅動蜂鳴報警器本設計采用9012的三極管和一個2.2K的012三極管。這樣就可以在三極管中使驅動電流放大，從而達到蜂鳴器報警器報警的作用，為了更好的運行，則采用高電平狀態輸出，這時三極管為導通狀態，驅動電流滿足報警的作用。

2  硬件設計

2.1  總體設計

本項基于單片的乒乓球比賽計分顯示器設計方案的核心是以單片機為控制樞紐，在設計方案中采用模塊化布局，設計方案中共分為以下個功能模塊：ST89S51單片機控制系統、蜂鳴報警器模塊、4×4矩陣鍵盤及LED計分顯示模塊等。ST89S51單片機作為整個設計方案的中央控制中心，它不僅僅是組織協調整體裝置平穩運行的的控制器，還是實時比賽數據的信息處理中心。它由單片機內振蕩器、時鐘電路和復位電路等組成。系統采用8個LED小型顯示模塊等功能。

3  記分牌裝置控制系統的設計

3.1  記分牌裝置的具體控制要求

記分牌上一共有8個LED小型顯示模塊，且4個模塊為一組，兩組分布于上下方位或者平行方位。還要確保多個LED之間能夠同步亮滅，而比賽選手姓名欄則要確保常亮不變。 顯示獲勝局數、分數和比賽時間的LED顯示模塊可以隨著比賽的進行而改變；如比賽期間多個LED顯示模塊之間不能保持協調工作，則應該系統自主關閉，同時向主控制系統發出警報。 系統工作后，首先整個LED顯示模塊要一起亮閃3S以檢查是否出現不亮情況； 接著開始顯示姓名單個字母，剩余LED顯示模塊顯示數值均為零，然后可以通過按動S1  S2  S3  S4  S5  S6  S7  S8  按鍵改變分數數值。 按動S9交換2組4個LED顯示模塊的顯示數值，按動S0除了顯示姓名數碼管外的數碼管數值全部歸零。

3.2  記分牌控制系統的程序編制

3.2.1  軟件設計應用環境

3.2.2  軟件設計流程

本項設計方案主要是進行各個模塊之間協調。已達到使電源控制模塊，分數實時加減模塊等的初始化，乒乓球比賽中能夠及時發送并處理數據，同時對4×4矩陣鍵盤進行完整的按鍵系統配對掃描，在乒乓球比賽過程中等待外部的中斷，以及比賽過程中因比分導致突發事件的應急處理。

本項乒乓球記分顯示裝置一共有兩種狀態，一種是通過手動按鈕進行加分或者減分狀態，一種是可以通過復位鍵與交換鍵實現數值交換或者清零。然后可以向其中輸入代碼 。 其流程圖如圖3所示。

4  結語

本論文系統的介紹了一種以 AT89 S51單片機為基礎的乒乓球比賽分數記錄裝置的設計方案。此類計分裝置的出現將有利于乒乓球比賽事業的發展

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html