篮球计时计分器设计报告

湖南铁道职业技术学院电气工程系

电子设计大赛

设计报告

作品名称：

基于单片机的篮球计时记分系统的设计

作者：智能电子081班肖超创作时间：2010年4月6日

目录

一、前言

二、设计任务与要求

三、总体方案

四、单元模块设计

五、程序

六、操作说明

七、设计总结

八、参考文献

九、附：（原理图）

一、前言

1、引言

在当今社会随着物质生活的提高，人们对精神文化的需求也越来越高。篮球竞技就是其中非常重要的一个方面，而计时记分系统在竞赛中更是重中之重。

在篮球比赛中，总的倒计时是必需的，规定为12 min。除此以外，为了加快比赛节奏，还规定了队员的持球时间不能超过24 s，否则就犯规。这里所设计的计时器涵盖了以上要求，可用于篮球比赛中。用于对总时间和持球时间24 s 的限制。

2、设计简介

本设计是采用AT89S51单片机设计的一个用于篮球比赛的篮球计时计分器。本设计采用定时器T0中断进行计时，显示部分分为计时显示和计分显示两部分，均采用LED数码管动态显示，用于显示整个比赛赛程的比赛时间和两队的比分情况。采用四个键盘和外部中断0实现输入功能，用于赛前调节时间、比赛过程中计分、暂停和开始、比赛时间结束以后报警等功能。另外，本设计最大的特点是对设定时间的记忆功能。基于篮球比赛是分节进行的，每节有固定的时间。本设计可事先设定一节比赛的时间，一节比赛结束后，比分保持不变，再次开始后，是从上次设定的时间开始计时。本设计采用AT89S51单片机作为核心部件，整个系统结构简单、实用性强、操作简便、具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特点，该设计方案完全满足篮球计分器的设计要求。

现在篮球比赛计时器的设计大都比较的复杂，所用芯片太多，造成整体的价格提高，而且软件设计比较的复杂。导致性价比不是很高，很难得到广泛的推广。我所设计的这个篮球比赛计时器一改他们的缺点，硬件比较的简单，软件也很容易。因此，实用性比较大。

二、设计任务与要求

1、设计任务：

设计并制作一个用于篮球比赛计时计分器，能显示各种比赛时间，并显示比赛比分，能实现每次加、减分和时间修改操作，平时显示时间、时间精确到0.1S。

2、设计要求：

（一）采用单片机控制，响应迅速，判别精确；主控台面上有按键控制，可同时对比赛时的分数显示进行加分减分，能显示整个赛程的比赛时间，暂停时间和比赛的节数。

（二）在比赛的过程中能够随时刷新各队在整个赛程中的比分，通过按键输入比分，显示在数码管上；按键分别为加1分、减1分键和改变当前记分球队功能键。

（三）具有计时功能，能正确设置倒计时时间和比赛的节数，每节总时间倒

计时，24S倒计时，倒计时到声光报警。比如，第1节开始12分种倒计时，屏幕显示“7200.0”“24.0”准备开始倒计时,按开始键开始倒计时。

（四）具有开始、暂停功能。

三、总体方案

1、方案比较与选择

一、单片机的选型

方案一：51单片机

虽然51单片机是8位的，采用总线结构，但具有编程控制简便、接口简单、工作可靠，价格经济，能耗少，容易实现系统小型化。

方案二： 61单片机

61单片机是在51的基础上扩展起来的，虽然比51多了看门狗，并且是非总线结构，它是16位的，支持16位硬件乘法，还有专门的乘加指令，现在应用非常广泛，但61单片机价格较贵，要继续扩展，比较不方便。

因此本系统采用51单片机来实现。

二、计时方案

方案一：采用计时芯片

针对计算机系统对计时芯片的要求，各大芯片厂家推出了键时钟/倒计时/正计时各种芯片，可采用自动控制计时芯片，通过触发控制电路使计时器自动地计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实现倒计时功能）；也可以通过触发控制电路使计时器不计时，达到预定时间后芯片重新开始计时（实现暂停功能），不需要程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时器数据，实现计时的暂停的功能，并进行显示，计时功能的实现就无需占用CPU的时间，程序简单，控制精度高，因此在工业控制系统中多采用这一类专用芯片来实现计时功能。

方案二：软件控制

利用MCS-51内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软件延时实现计时。该方案节省硬件成本，并且可综合运用定时器/计数器、中断以及程序设计的知识。

因此本系统采用软件方法来实现计时。

2、设计思路

根据设计任务与要求，设计思路如下：

系统采用51单片机软件方法来实现。设计出篮球记分、计时系统，能实现两队比分的加分、减分（防误操作）、计时和各种显示效果；其控制系统的模块有：6位动态显示记分模块、7位动态显示计时模块、两队加分减分模块、按键查询模块、分秒控制系统；计分统采用了指令冗余和按键延时去抖等抗干扰措施。

程序由延时函数、显示函数、主函数、中断函数、按键扫描函数等组成，主函数中调用显示函数显示时间、比分并调用延时函数，比分与时间相互切换进而实现篮球比分、时间显示修改功能。

(1)时间显示用7个数码管，分数显示用6个数码管，用来动态扫描方式显示。时间由单片机的P2口扫描，分数由P0口扫描。

(2)时间的暂停与开始，分数的累加，通过接入键盘电路实现。系统共涉及4个按键，分别定义为：

S1键功能：

1、启动、暂停键，即当比赛需要启动、暂停时，可以使24 s和总时间随时开始或者暂停；

2、切换键，即显示比分状态切换显示时间状态；

3、切换键，即退出1队加减分状态进入2队加减分状态；

S2键功能：

1、切换键，即显示比分状态切换显示时间状态；

2、加分键，1队加分键、2队加分键即分数加1键；

S3键功能：

1、减分键，1队加分键、2队加分键即分数加1键；

2、24秒倒计时复位键，即24秒倒计时完或中途状态中都能重新赋值24秒；

S4键功能：

12分倒计时复位键，即12分倒计时完开始下一节比赛计时即重新赋值12分钟；

3、硬件电路的设计

根据设计要求与设计思路，确定该系统的设计方案，图1为该系统设计方案的硬件电路设计框图。硬件电路由7部分组成：即按键输入电路、单片机、时钟电路、复位电路、LED数码管段驱动电路和LED数码管位驱动电路，LED显示器。

四、单元模块设计

1、设计特点：

本设计特点是采用模块化的设计。其优点是：每个模块的程序结构简单，任务明确，易于编写，调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其

他部分可保持不变。这里所设计的篮球比赛系统，也可以加以修改，用于其他比赛系统或其他用倒计时的系统中。

根据模块的划分原则，将模块程序划分成几个模块，如图2所示： 1、延时模块：程序调用前先声明，能随时随地调用。 2、按键模块：按键扫描程序主程序中调用，方便快捷。

3、数据输出模块：时间模块：每节总时间倒计时与24秒倒计时，倒计时到声光报警模块。比分模块：具有加减分功能，并在数码管上显示双方比分比赛双方比分能随时随地修改。

4、定时中断模块：同时控制每节总时间倒计时和24S 倒计时。

2、软件设计流程图：

3、设计结果

设计的篮球比赛计时记分系统。按照设计要求实现了单节12 rain的倒计时，24 s进攻的倒计时，以及两队的记分功能，实现了篮球计时计分器的全部功能，符合NBA篮球计时计分要求。

五、程序

#include

typedef unsigned char UINT8;

typedef unsigned int UINT16;

typedef unsigned long int UINT32;

全局声明

----------------------------------*/

code UINT8 SEGMENT[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; code UINT8 SELECT_Score[6]={0x7f,0xbf,0xdf,0xfb,0xfd,0xfe};

code UINT8 SELECT_12munite[4]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef};

code UINT8 SELECT_24sec[3]={0xfb,0xfd,0xfe};

#define S1 0x0e

#define S2 0x0d

#define S3 0x0b

#define S4 0x0f

UINT16 ScoreA,ScoreB;

UINT16 sec=240,munite=7200;

sbit BELL=P3^5;

延时函数

----------------------------------*/

void Delay(UINT16 t)

{

UINT16 i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<113;j++);

}

键盘扫描

---------------------------------*/

UINT8 Scankey(void)

{

UINT8 key;

if((P3&0x0f)==0x0f)

return(0xff);

Delay(10);

if((P3&0x0f)==0x0f)

return(0xff);

key=P3&0x0f;

while((P3&0x0f)!=0x0f);

return(key);

}

12分计时显示函数

-----------------------------------*/

void Display_munite(UINT16 munite,UINT8 flag) {

static UINT8 count=0,count1=0;

P2=0xff;

switch(count)

{

case 0:

P0=SEGMENT[munite/1000];

break;

case 1:

P0=SEGMENT[munite%1000/100];

break;

case 2:

P0=SEGMENT[munite%100/10]&0x7f;

break;

case 3:

P0=SEGMENT[munite%10];

break;

}

count1++;

if(flag==1&&count1<100)

{

}

else

P2=SELECT_12munite[count];

count1%=200;

count++;

count%=4;

}

24秒计时显示函数

-----------------------------------*/

void Display_sec(UINT16 sec,UINT8 flag)

{

static UINT8 count=0,count1=0;

P2=0xff;

switch(count)

{

case 0:

P0=SEGMENT[sec/100];

break;

case 1:

P0=SEGMENT[sec%100/10]&0x7f;

break;

case 2:

P0=SEGMENT[sec%10];

break;

}

count1++;

if(flag==1&&count1<100)

{

}

else

P2=SELECT_24sec[count];

count1%=200;

count++;

count%=3;

}

计分显示函数

-----------------------------------*/

void Display_Score(UINT8 ScoreA,UINT8 ScoreB) {

static UINT8 count=0;

P2=0xff;

switch(count)

{

case 0:

P0=SEGMENT[ScoreA/100];

break;

case 1:

P0=SEGMENT[ScoreA%100/10];

break;

case 2:

P0=SEGMENT[ScoreA%10];

break;

case 3:

P0=SEGMENT[ScoreB/100];

break;

case 4:

P0=SEGMENT[ScoreB%100/10];

break;

case 5:

P0=SEGMENT[ScoreB%10];

break;

}

P2=SELECT_Score[count];

count++;

count%=6;

}

中断初始化

-----------------------------------*/

void Timer0_Int(void)

{

TMOD=0x01;

TH0=0x4c;

TL0=0x00;

IE=0x82;

}

比分加减、启动暂停函数

---------------------------------*/

void Adjust(void)

{

UINT8 c,e,num;

UINT8 ScoreA,ScoreB;

c=Scankey();

switch(c)

{

case S1:

TR0=!TR0;

break;

case S2:

TR0=0;

while(1)

{

Display_Score(ScoreA,ScoreB);

Delay(2);

e=Scankey();

switch(e)

{

case S1:

num++;

break;

case S2:

if(num==0)

ScoreA+=1;

if(num==1)

ScoreB+=1;

break;

case S3:

if(num==0)

ScoreA-=1;

if(num==1)

ScoreB-=1;

break;

}

if(num==2)

break;

}

break;

case S3:

TR0=0;

sec=240;

BELL=1;

break;

case S4:

TR0=0;

munite=7200;

BELL=1;

break;

}

}

主函数

-----------------------------------*/ main()

{

Timer0_Int();

while(1)

{

Adjust();

Delay(2);

if(sec==0)

{

TR0=0;

Display_sec(0,1);

BELL=0;

}

else if(munite==0)

{

TR0=0;

Display_munite(0,1);

BELL=0;

}

else

Display_sec(sec,0);

Delay(2);

Display_munite(munite,0);

}

}

定时器T0

-----------------------------------*/

void Timer_sec_Int(void) interrupt 1

{

static UINT8 num=0;

TH0=0x4c;

TL0=0x00;

num++;

while(num==2)

{

sec--;

num=0;

munite--;

num=0;

}

}

五、操作说明书

1、设计功能说明

本设计以89S5l单片机为核心器件，组成一个电子计时记分系统；系统显示由8位数码管组成，分别为记分牌与倒计时牌；可随时记分，随时暂停，随时开始。

2、操作说明

1、接通电源，系统初始化，数码管显示倒计时状态为小节总倒计时和进攻倒计时：“720.0，24.0”。

2、当按下开始/暂停按钮S1后，计时的缓冲区初始化开始倒计时，系统通过不断地查询加减分按键（S2,S3）是否按下，若有，经过按键去抖动程序后，查询到当按下S2键，系统从倒计时状态切换到比分状态显示，显示为“000,000”然后选择给红队或者篮队加减分，并进行相应队的记分显示处理，同时不断地查询按键，判断有无其他指令。如有无暂停，有就调用暂停程序，执行暂停；同时查询S4键有无按下重新赋值进攻时间24S，当第一节比赛结束后，按下S3键重新赋值总倒计时12分，这样又进行第二节的比赛。第三节、第四节与第一节的处理方法相同。中途可以任意时候接连按下S1两次，从比分显示状态切换至倒计时显示状态。

3、进入比分显示状态后，系统默认为先为红队加减分状态。按下S1键，则切换至为篮队加减分状态。同时，系统不断地查询按键，判断是加分（S2）还是减分（S3）指令，并作出相应的命令。

附：系统共涉及的4个按键，分别定义资料：

S1键功能：

1、启动、暂停键，即当比赛需要启动、暂停时，可以使24 s和总时间随时开始或者暂停；

2、切换键，即显示比分状态切换显示时间状态；

3、切换键，即退出1队加减分状态进入2队加减分状态；

S2键功能：

1、切换键，即显示比分状态切换显示时间状态；

2、加分键，1队加分键、2队加分键即分数加1键；

S3键功能：

1、减分键，1队加分键、2队加分键即分数加1键；

2、24秒倒计时复位键，即24秒倒计时完或中途状态中都能重新赋值24秒；

S4键功能：

12分倒计时复位键，即12分倒计时完开始下一节比赛计时即重新赋值12分钟；

七、设计总结

一、设计心得：

1、勇往直前,迎难而上

在此次任务中，我遇到了各种各样的问题，通过努力下最终解决了难题。问题是用来解决的，只要勇往直前，就可以解决所遇到的难题。

2、努力学习,共创未来

通过此次个人设计与制作，让我更深入的了解到单片机的功能，提高了对单片机学习的兴趣。培养了兴趣，找到了自己的知识盲点，对以后学习有很好的向导作用。

二、不足与改进：

1、硬件：本设计硬件有待进一步完善和提高。例：为节约成本只用了八个LED数码管，时间与比分不能同时显示，只能通过切换实现显示功能。不过这也是本设计的一大特点：成本低廉。

2、软件程序：本设计程序也进一步完善和提高。例：为节约成本只用了四个按键控制，因而只能加减1分，不能实现加减2分、3分；无中场比赛调换双方比分位置功能；没有实现加时赛功能。

3、总结：不过这些都是可以解决的问题，而且不难，只要在精心准备下，一定能更好。

三、结束语

本设计系统采用MCS-51单片机AT89S51实现，外围电路简单,可维护性强；完全能满足篮球比赛中计时、记分的设计要求，通过改变系统软件的方法，还可以将该系统改为乒乓球、排球计分系统。

八、参考文献

[1]王静霞主编．《单片机应用技术（C语言版）》 [M]．电子工业出版社，2009年．

[2]刘守义主编．《单片机应用技术》 [M]．西安电子科技大学出版社，2002年．

[3]张大明主编．《单片微机控制应用技术》[M]．机械工业出版社，2000年．

[4]李俊婷主编．《计算机辅助电路设计与Protel DXP》[M]．高等教育出版社，2005年．

[5]百度资讯.

九、附：（原理图）