篮球比赛场地计时计分系统的设计

论文总字数：13782字

目 录

摘要………………………………………………………………………………………1

英文摘要………………………………………………………………………………2

引言………………………………………………………………………………………3

1 电子计时计分器的简介………………………………………………………3

1.1电子计时计分器的意义…………………………………………………………3

1.2计时计分器的发展历程和研究现状……………………………………………3

2 系统设计方案……………………………………………………………………4

2.1 设计要求…………………………………………………………………………4

2.2 系统构成框图……………………………………………………………………4

2.3 基本功能介绍……………………………………………………………………5

2.3.1 按键功能…………………………………………………………………5

2.3.2 比赛时间设置……………………………………………………………5

2.3.3 比分刷新控制……………………………………………………………5

2.3.4 报警功能…………………………………………………………………5

2.4 系统操作说明……………………………………………………………………6

3 系统硬件设计……………………………………………………………………6

3.1 硬件组成…………………………………………………………………………6

3.2 元器件的选用……………………………………………………………………6

3.3 单片机控制模块…………………………………………………………………7

3.3.1 STC89C51单片机引脚图及功能…………………………………………7

3.3.2 STC89C51单片机主要特点………………………………………………8

3.4 LCD显示模块……………………………………………………………………9

3.4.1 LCD1602功能介绍………………………………………………………9

3.4.2 LCD1602引脚图…………………………………………………………9

3.4.3 LCD1602的时序说明……………………………………………………10

3.4.4 LCD1602读写操作时序图………………………………………………10

3.5 按键电路…………………………………………………………………………12

3.5.1键盘接口工作原理………………………………………………………12

3.5.2矩阵式按键布局方式……………………………………………………13

3.6 复位电路…………………………………………………………………………13

3.7 晶振电路…………………………………………………………………………14

3.8 报警电路……………………………………………………………………………15

4 系统软件设计………………………………………………………………………15

4.1 主程序工作流程图…………………………………………………………………15

4.2 单片机对非编码键盘的控制方式…………………………………………………16

5 系统调试………………………………………………………………………………17

5.1 软件调试及仿真……………………………………………………………………17

5.1.1 Keil创建程序………………………………………………………………18

5.1.2 Proteus仿真………………………………………………………………19

5.2 硬件调试……………………………………………………………………………20

6 结果及结论……………………………………………………………………………23

7 结束语 …………………………………………………………………………………23

参考文献…………………………………………………………………………………23

致谢词……………………………………………………………………………………25

附录…………………………………………………………………………………………25

篮球比赛场地计时计分系统

陈伟

，China

Abstract：This paper designed the system of timing and scoring for basketball game．The system included the hardware and software parts. The hardware circuit was designed including MCU control system，voice prompt circuit，keyboard interface circuit and display interface circuit．The system design of software contains the main program，dynamic display subroutine，the timer interrupt subroutine，key subroutine and delay subroutine． Experiments showed that the system is reliable，and easy to operate and easy to carry．It can meet the requirement of the basketball game and has a broad market．

Key words: SCM；LCD；scoring；alarm；

引 言

单片机相较于传统电路，功能更为强大、体积更为小巧、系统更为精简，因此携带更加方便，实用性得到提升，设备维护更加容易。伴随工艺技术的发展，使得小小的芯片上可以集成更多更复杂的功能，单片机的应用也必然地成为了一种潮流^[1]。

单片机之所以得到广泛应用，根本原因是其具有传统电子线路系统不可比拟的优点。单片机构成的系统结构简单，然而功能异常强大，应用领域十分广泛，加之其低廉的价格和可靠的性能，逐步淘汰传统电路系统也成为了一个必然趋势。和传统的电子线路系统相比所不同的是单片机不仅由硬件构成，还有软件部分。因为软件部分的存在，单片机的功能和用途得到进一步扩展，这也造成传统电子系统难以望其项背。

该设计以篮球比赛基本规则和计时计分系统现实需求为基础，具有记录单节比赛时间、控制时间暂停/开始、主客队比分加减等功能。它的元器件价格低廉、设备结构简单、功能强大、系统稳定，而且其质量轻便体积小巧，十分适用于各种小规模篮球比赛。

本设计是基于单片机设计的计时计分系统，由硬件结构和软件程序组成，使计时计分系统可以实现更为繁琐的功能。相比较于传统篮球比赛的秒表和比分板，该系统将计时计分功能集成到一起，记录更加准确，操作也更加容易。在实际应用中，其优点能够得到更加明显的体现。

１　电子计时计分器的简介

1．1电子计时计分器的意义

伴随着科技的进步，更加智能化的生活方式成为人们追求的目标，电子产品也步入智能时代。自单片机出现开始，使用单片机的电子产品也更多出现在我们日常生活中。随着体育比赛的发展和规则的细化，对于计时计分系统的精确程度有了更高要求，电子计时计分器随之出现。该篮球计时计分系统的主控芯片为STC89C51，通过外围按键电路对比赛时间和比分进行控制，并且在显示器上实时显示各项数据。系统倒计时部分，控制单节比赛时间和进攻24s倒计时，可以操作按键来控制时间启停和比分加减，进攻时间即将结束时，蜂鸣器发出报警信号，以此来实现一个简易的篮球比赛计时计分系统。

篮球比赛的同时，数据处理也是一项必要的工作，需要严格按照比赛规则和时间来进行比赛，所以需要本设计来对时间和比分处理，来满足篮球比赛需求。

1．2计时计分器发展历程和研究现状

篮球比赛场地计时计分系统伴随着篮球的出现应运而生，在小型团体篮球比赛中大多使用秒表计分板，而且沿用至今，计时精度得不到保证。虽然模拟数字组合电子计时计分器逐渐出现，但是价格较高、体积巨大，使用范围受到限制，很难广泛应用于各种小型篮球比赛中。因此近年来以单片机为核心的电子计时计分系统为满足市场需求得到迅速发展，其精致的体积、低廉的价格、强大的功能受到人们欢迎，得到越来越广泛的应用。在一块小小的电路板上能够实现更为精细和简单的操作，并且功能是传统的秒表和比分板难以比拟的。由于软件因素的存在，在不改动硬件结构的情况下稍加修改还能满足其他赛事的需要，其适用性更加广泛。单片机的出现，极大丰富了各种赛事计时计分系统的发展，精度和稳定性得到提高，但是人们依旧在追求更为准确稳定的电子计时计分器。

2　系统设计方案

系统主要由四大模块组成即单片机最小系统模块、液晶显示模块、蜂鸣器报警模块、按键控制模块。单片机最小系统作为整个系统的控制核心，按键模块的按键对分数和时间进行控制然后显示在LCD1602上，蜂鸣器报警模块则根据程序设定的时间进行报警^[4]。该系统是一种由单片机作为核心控制，液晶显示比赛数据的球赛计时计分系统，依次显示双方比分、比赛节次、单节比赛剩余时间、24s进攻时间。根据篮球比赛规则，比赛常规时间为48分钟，共四节比赛，单节比赛时间为12分钟，每次进攻时间为24s，在每次进攻时间结束时蜂鸣器发出警报。

在篮球比赛中会由于种种原因导致比分出错或者时间暂停，我们需要对比赛时间和比分进行控制，在比赛结束后还要对计时计分器复位，所以设置矩阵按键来方便操作。同时为了提示球员和裁判，设置了报警器，进攻时间结束时进行提示^[5]。

2．1 设计要求

1．采用倒计时方式，其间隔为1秒

2.比赛过程中随时控制计时器启动和暂停

3.能够对两队比分进行加减

4.当进攻时间结束，发出报警信号

5.具有重置24s停止计时和重置24s不停止计时功能

6.第四节结束两队比分相同自动进入加时赛

7.能够一键重置比赛时间和比分

2.2 系统构成框图

系统构成框图如图1所示：

图1 总体设计框图

2.3基本功能介绍

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