张旭

摘 要：本文是基于全数字电路的无线遥控计分器设计，电路全部采用不可编程的全数字芯片来完成，结合数字电子技术课程中所学习的逻辑芯片，该系统主电路采用12V电源供电，结合降压器和三极管电路实现不同电压输出;遥控部分采用四路无线遥控组件，显示部分采用2组1.5寸的2位数码管，用ULN2003大电流驱动阵列驱动显示;计数部分采用CD4033十进制计数器;控制和缓冲部分采用了四路遥控器模块和CD4013双D触发器。该设计简单可操作，控制和显示效果良好，但是电路结构复杂，适合电子基本理论知识扎实而又不擅长单片机编程应用的学生。

关键词：数字芯片;无线遥控;计分器;电路设计

1.项目目的

无线遥控计分器是一种用无线遥控器控制比分加减的数字显示控制装置。考虑到现在各类学校，尤其在一些中高等学校中文体活动开展比较活跃，各种体育比赛也比较多。在比赛和训练需要使用计分器等设备。特别是篮球比赛和训练需要应用比较复杂的计时器，满足实现暂停、比分清零、复位、加分、减等功能。这种无线遥控装置比传统的人工手动计分牌更方便更灵活。再结合高等职业学校电子相关专业的学生在电子课程中的实际应用，开发这个项目既有利于提高学生动手实作的实践技能巩固电子相关课程的理论知识，又能为用到计分器的各种活动和比赛提供简单高效的服务。该项目的电路结构如图1所示。

2.遥控计分器的功能和特性

2.1装置的功能

（1）实现比赛计分的功能

遥控计分器满足诸如篮球、足球等运动或活动的训练、比赛的计分显示。可以使用遥控器远距离进行操作，并能够控制比分复位、清零等功能。

（2）文体等活动的比赛计分要求

计分牌比分分两队显示，比分设置最大为两位数，考虑到一般比赛的活动计分范围，两位数基本能够满足要求。两边的比分都可以用四路遥控器中相应的按钮进行加减比分。

对于篮球赛特设“2分、3分”“+”按键，方便比赛计分。

（3）显示和指示器的要求

采用2组1.5寸的2位数码管，用ULN2003大电流驅动阵列驱动显示，数码管的显示颜色可以选择绿色或是红色。还有使用继电器控制的测试灯可以进行装置功能的测试和照明使用。可以用在学校或体育场举行的多种文体活动和比赛当中，实用性比较强。

2.2装置的性能

（1）装置采用12V电源供电，可以接220V市电通过降压模块实现，也可直接使用12V的直流锂电池等电源。既可以满足室内比赛也满足外场比赛的要求。

（2）显示方式采用高亮度的数码管显示，可以根据比赛场地要求选择不同尺寸的数码管，显示清晰，亮度高，能耗低。还可以根据不同场地要求加装测试和照明的灯光显示。

（3）遥控器控制，能够实现远距离遥控。遥控距离远，灵敏度高，操作简单。

（4）成本低，性价比高，采用数码管作为显示器价格低廉，实用性很强。装置采用全数字电路的芯片，原理简单，理论基础低，入手简单，便于制作。

3.装置的硬件电路设计

3.1装置的电路构成

硬件电路由四路遥控模块组件、12V电源模块电路、计数器电路、数码管驱动显示电路、测试灯模块电路组成。

3.2 电源模块

电源模块采用12V电源供电，可以接220V市电通过降压模块实现，也可直接使用12V的直流锂电池等电源。如果使用220V市电，我们只需要用一个降压模块，将220V的电源转换成12V直流电输出即可。如果不用220V市电，我们可以选用一个锂电池。但是对于12V的电源输入，我们在供给各部分电路时需要将12V直流电压转换成其他数值适合电路其他部门芯片所使用的电压值。对于这部分的电路我们只需要用三极管电路、降压器、稳压器就可以实现。

3.3计数器电路

系统采用的是原理最简单的模式，不用单片机系统，只需要一般的数字芯片去实现。该装置最核心的部分就是计数器电路，主要实现比分的增减。本系统采用的是CD4033十进制计数芯片，每边采用两个CD4033实现两位数的加减，该芯片还带有其他功能的端口，方便我们利用它去实现更多的控制和功能。该芯片功能简单好用，输出端直接控制数码管的接口，线路连接清晰可操作。

3.4遥控器模块电路

该部分电路采用的是四路遥控器组件，可以在实体店或是网店购买，价格低廉，使用方法简单。需要注意的是我们在使用的时候需要在遥控器的按键电路端加装去抖电路，我们这是主要是用CD4013双D触发器来实现按键去抖，来消除机械按键的毛刺干扰现象，用以提高装置工作的可靠性。

3.5数码管驱动显示电路

数码管采用2组2位的数码管作为显示器，显示器的显示原理简单易懂，显示器硬件价格低廉。每组数码管连接对应一组的两位十进制计数器的输出，用以显示对应的计数器输出的结果，实现将二进制变成七段数码显示的十进制数。但是直接用十进制芯片输出的电流去驱动数码管，本身的电流输出能力有限，再加之分流会严重影响数码管的正常显示，造成亮度不够。所以，解决方案就是在计数器的输出和数码管之间加一个ULN2003电流驱动芯片就可以很好的解决这个问题。数码管电压采用10V的电压，所以我们在12V电源输出端使用一个TIP127三极管电路实现电压输出10V，计数器芯片的电压采用5V电压，我们用一个7805降压器就可以实现5V电压输出。

4.电路仿真

硬件电路的设计方案出来后，我们可以对主电路进行仿真。由于该项目没有用单片机进行设计，所以选择了适合电子电路仿真的软件MULTISIM进行仿真。用 MULTISIM绘制本项目的仿真电路图。由于MULTISIM软件中没有四路遥控器这个模拟元器件，在不影响仿真结果的情況下， 用四组轻触按键模拟无线遥控控制的输入口。经过仿真，该项目能够正常运行，能满足设计的要求。该项目的电流原理图如图2所示。

5.硬件电路焊接

经过电路仿真，验证了项目的可行性，接下来就是将相应的元件按照仿真电路焊接在电路板上。通过调试，实现相应的功能，再测试下电路的稳定性，最终项目完成。

6.结束语

本设计以基础数字电路逻辑芯片为核心的控制电路实现了遥控计分的功能。该项目原理虽然简单，但是电路结构复杂，需要处理的细节非常多，比如电源模块转换的设计、数码管亮度电流驱动的处理以及按键去抖的解决方案，在具体的设计过程中要经过仔细的思考才能拿出良好的解决方案。通过仿真和实物实验验证了该系统的正确性和实用性。系统电路制造简单，成本低，显示清晰，比较适合作为高校电子相关专业的实作项目，同时在学校的活动和比赛中有很高的实用性。