基于射頻模塊的籃球比賽系統(tǒng)

0 引言

籃球比賽中除了有每一節(jié)（或上、下半場）時間倒計時外，為了加快比賽的節(jié)奏，使比賽更加激烈精彩，比賽規(guī)則還要求進攻方應在24s內有一次投籃動作，否則視為違例。比賽計時系統(tǒng)要求用大屏幕掛在高處，控制按鍵在計時員旁邊，現在常見的計時系統(tǒng)大多采用有線傳輸方式，需要很長的傳輸線，既不美觀也不便安裝。為此，我們設計了一套利用編、解碼器和射頻模塊進行無線數據傳輸的籃球比賽系統(tǒng)，采用單片機控制，按鍵操作使用簡潔，大型led（液晶顯示器）顯示，安裝方便。系統(tǒng)設計框圖見圖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，適合在比賽場館使用；有6－12個三態(tài)地址碼及0－6個數據碼；振蕩器僅需要外接1個電阻即可。與pt2262配套的譯碼器選用pt2272。它與pt2262具有相同的特點，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），一般經射頻電路以rf方式由天線發(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不同寬度的脈沖，稱為ad位（見圖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，它就是一個編碼字，一個編碼位有12個ad位（地址在前數據在后）和后面的sync位（帶有1/8位波長的4位波長的波）組成，一個碼周期有4個連續(xù)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，用做地址碼時可用三態(tài)編程，用做數據碼時是輸出引腳，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，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，vt端輸出高電平，上電后處于備用模式。當接收到信號時，其地址碼兩次比較而完全相符時，vt引腳才輸出高電平，與此同時，相應的數據引腳也輸出高電平。

2 射頻模塊

pt2262配合市售無線發(fā)射模塊f05c使用，pt2272配合市售無線接收模塊j04e使用，f05系列采用聲表面諧振器穩(wěn)頻，smt樹脂封裝，頻率一致性較好，免調試，而一般的lc振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質微調電容，溫差變化及振動也很難保證已調好的頻點不會發(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，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，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的實際工作電壓，以獲得較高的調制效果，f05對過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，發(fā)射效果較好，大于1ms后效率開始下降，當低電平區(qū)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(qū)小于10ms，f05輸入端平時應處于低電平狀態(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 鍵盤發(fā)射電路

鍵盤發(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個口作為鍵盤輸入，分別為＋1鍵a1（軟件設計時讓此鍵連續(xù)按住4s以上為連續(xù)＋1）進行比賽時間的設定，暫停鍵a2可控制總計時和24s暫停，a3作為總計時的工作開啟鍵，a4作為啟動24s鍵，投籃或交換控球時按此鍵，按下此鍵后開始24s計時，a5作為24s的停止鍵（還沒有違例），a6作為總計時和24s的同時啟動鍵，工作時程序將a1－a6分別轉化為0001－0110，經p3.2－p3.5送到pt2262的信號輸入端，經dout輸出到f05c，發(fā)射出去，流程見圖3。

3.2 接收電路

pt2272將接收來的信號送入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，后4位顯示總的計時分、秒）?？傆嫊r分、秒的工作采用t0定時器工作于中斷方式，建立一個中斷服務程序，24s采用t1定時器工作于中斷方式，也建立一個中斷服務程序，在內部ram單元的7ch中放24s的顯示值，7dh中存放總計時的分鐘數，7eh中存放總計時的秒值。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，以驅動大尺寸高電壓大電流的led，流程見圖4和圖5。

4 結束語

本方案成功利用數據的無線傳輸方式解決了籃球比賽計數器的安裝問題，節(jié)約了線材，實際使用效果良好，適合在各種規(guī)模的體育場館使用，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用鐘表進行計時的方法，稍加改動，也可用于其他球類比賽，是體育器材向智能化發(fā)展的一個實例。