该新型实用毽子可根据人们触碰（脚踢）而改变发光颜色及变换声音节奏，同时具有电子显示触碰次数等多种功能。其主要原理是通过应用STC12LE2052控制芯片，配以发声发光、自动计数电路及软件程序，制作出一个多功能的新型实用毽子，并对电路进行集成，以实现和毽子的完美结合。
一、总体结构.
本设计分为核心控制模块、计数显示控制模块、发声发光控制模块及掉地检测控制模块等四大模块，底座电路方案框图如下图所示。
主要原理：本设计在毽子底部安装两个对称放置的按键触动开关，踢毽子时，开关受力闭合，接通电路，并向单片机产生一次中断请求，单片机对该中断请求响应并作相应处理，即统计中断次数从而实现计数功能。根据不同的计数值，单片机输出高低电平控制LED的亮灭，同时打开定时器中断，产生不同频率的脉冲使蜂鸣器的发出音乐。最后，考虑到毽子掉地的情况，在软件设计时增加掉地检测的部分，以达到准确计数。
二、硬件选择
主控芯片选择的是贴片封装的低功耗单片机STC12LE2052，具有20个管脚，其管脚图如下图所示，STC12LE2052具有RC振荡器，无须外接晶振，故可节省元器件和PCB空间，有Pl、P3两组I/O口，在本设计中主要作为数据电平输出，P3.2作为中断输入口，满足了程序设计的需要，并且芯片功耗低，具有三种工作模式，而正常工作模式下功耗只有4～7mA，使该产品的纽扣电池具有较长的使用寿命。
主要元器件选择：小型蜂鸣器、贴片发光二极管（红绿蓝）、小型轻质按键、开关、1.5V的LR44型纽扣电池、双面PCB板。
三、硬件电路设计
1．触发电路
如下图所示，设计采用P3.2口与两个触碰开关相连。当触碰开关受到压力时，电路接通，芯片的INTO便响应该外部中断信号。
外部的触发信号，作为整个系统的起始信号，使主控芯片开始控制计数值递增并将计数值显示在数码管上，同时控制LED发光和蜂鸣器发声。
2．发光、发声及显示电路
如下图所示，在LED发光电路中，芯片的P1.0、P3.1和P3.7口与LED相连。当计数值改变时，芯片从P1.0、P3.1和P3.7口输出相应的高低电平，从而使LED闪耀不同颜色的光。
在数码显示电路中，采用三位一体的小型共阳数码管进行显示计数值，芯片的P3.0、P3.3、P3.5作为数码管的位选，P1.1～P1.7作为其段选，对数码管进行选通，以使其显示相应的计数值数字。
在蜂鸣器发声电路中，与芯片的P3.4管脚相连的三极管作为蜂鸣器选通开关，以定时器中断产生脉冲使蜂鸣器发出若干种不同类型的音乐。
四、软件设计
软件的设计主要包括主程序、初始化子程序、中断服务子程序、发光发声控制子程序、检测掉地子程序、数码管显示子程序等模块部分。主程序流程图如下下图所示。
1．中断服务子程序
外部中断INTO触发中断请求，每触碰一次，计数值则递增1；同时，将发声发光控制标志位flagl置位从而在主程序中控制发声发光的变化规律。中断服务子程序如下所示。
2．数码管显示子程序
对计数值进行求余求模运算，分别分离百位、十位和个位的数字，对数码管进行相应的选通位选，并通过P1口将相应的字段码送至对应数码管的段选管脚，从而实现在数码管上显示触碰次数。该部分程序如下所示。
五．调试及故障排除
使用万用表调试硬件电路板，主要是排除短路以及管脚焊接错误等问题。
以腐蚀铜敷板的方法首次制该双面板，由于PCB布线的线间安全距离过小，导致腐蚀后的板短路而不可用，修改加宽了线间距之后，制成的板仍然不理想，其实很大程度上是依靠实验室条件手工制作，难以制成可靠可用的PCB，后来将PCB图发到专业的PCB制作工厂制成板，使问题解决．PCB可用。
硬件调试完毕之后，以宏晶单片机公司配套提供的ISP在线下载软件下载C语言编译生成的HEX文件至单片机中，发现程序无法下载成功，经检查确认下载线连接畅通的情况下。最终查出的原因是P3.0口复接了控制数码管其中一个位选的三极管，先将该三极管取下来，下载程序成功，然后在接上该三极管，电路正常工作。
软硬件结合调试的过程中，为数码管编上相应的字段码，由于忽略了PCB为双面板，导致所编的字段码倒置而不可用，即将“6”的字段码编成“9”的字段码，其余数码字段码同样全部倒置。另外，在此过程中还发现发现蜂鸣器不发声，此时，采用隔离的方法，即只针对蜂鸣器专门写相关驱动程序，确保程序正确的情况下，蜂鸣器还是不发声，后来经检测，乃蜂鸣器的管脚焊接反了，调换回来，蜂鸣器发声，问题解决。
鉴于在体积、重量以及大小等方面都具有严格要求的毽子上安装电路，元器件的选择极为重要，即既要保证毽子的重量、体积以及大小不能超出一定的范围从而使毽子具有实用性，又要使毽子具有发光发声及计数的功能。原本方案选择压力传感器作为触碰信号的感受器，后来经过再三分析，否定了原方案，原因是必须尽量减少使用元器件，元器件的挑选必须围绕小而简易的方面考虑，如使用轻质按键作为触碰信号的传感器，单片机可将其作为中断信号进行直接处理，且无须加A/D转换器等器件，从而避免使用复杂的压力传感器。
六，制作及完善
制作过程中，比较重要的是PCB图的绘制，由于毽子底部的面积小，线路分布密集，故采用双面布线，如图6所示，并使用贴片元器件，尽量减少使用元器件以免使重量过大或体积过大，从而达到更具实用性的目的。使用AltiumDesigner软件绘制电路的原理图及PCB图。
考虑到电路板的大小限制以及整体美观的需要，制作中使用四个1.5V的小型纽扣电池取代一个大型纽扣电池，所设计的电路通过将电池两两串联对称放置后再并联，从而以达到3V电压供电以及提供满足系统需要的电流等要求。
在初期的产品试用中，发现毽子底部的受力接触面是随意的，因而在原电路的基础上，在其底部加多了一个触碰开关，以并联方式接入电路，大大增强了毽子计数的准确性。由于毽子底部受触碰的冲力较大，故在电路板上的某些元器件周边加上一定的胶水，使电路板上的元器件稳固牢靠。
采用STC12LE2052单片机设计的新型毽子，提供了计数、发光发声等具有实用性和趣味性的功能，克服了传统毽子功能单一的缺点；在电路设计、排除故障方面的知识经验相当重要，而更多的相关经验必须在平时的动手训练实践中思考体会并总结积累。另外，该电路设计精巧、简单，易于产品升级改造，同时具有成本较低、安全可靠、操作方便等特点，加之优化的程序，使该电子制作成品具有实用性和趣味性。
本文关键字：设计制作 娱乐-游戏电路，单元电路 - 娱乐-游戏电路
