篮球比赛计时器设计与制作

页1绪论篮球比赛是一项极具观赏性的体育项目，它既有对抗又有娱乐，是深受广大群众喜爱的运动项目之一。篮球比赛计时系统作为篮球比赛的重要组成部分，在整个篮球比赛过程中起到了至关重要的作用。在篮球比赛中，运动员投篮得分时需要准确计时，从而更好地了解运动员的水平；运动员抢篮板得分时需要准确计时，以便在恰当的时间完成进攻；在队员罚球得分时需要准确计时，以便了解球员罚球得分能力；在进攻与防守转换过程中需要准确计时，以便对球员的攻防转换做出正确判断。因此，为了更好地实现对篮球比赛计时功能，本设计制作了一种能够精确显示时间、且具有多种功能的篮球比赛计时器。在大学四年生活中，参加了不少学校和学院举办的篮球赛事，针对球员对比赛工作人员的反应，觉得原有的计分和计时设备可以退伍了，为此想设计一个篮球计时计分器。本设计将介绍一个设计用于篮球比赛的计时器，旨在提供一个方便、准确和可靠的工具来辅助裁判员管理掌控比赛过程和结果。设计目标包括提供清晰明了的界面，使裁判员能够轻松操作计时器；保证计时器的准确性，避免时间误差对比赛结果的影响；具备稳定的性能，以确保计时器在长时间使用过程中不出现故障；设计可扩展的功能，比如加上可以记录分数的功能，为不同篮球赛事提供个性化的计时要求。又因为篮球计分器的使用场景，多数用于户外的篮球活动。为其供电的便利性以及贯彻节能减排的新理念，所以特意增加了一个太阳能供电的接口，在户外使用的时候，可使用太阳能供电模块对篮球计分器进行一个供电的作用国内外发展现状情况如下：我国的篮球计时器设计与制作在过去几年中取得了显著进展。随着科技的不断进步，篮球计时器的功能和性能得到了大幅提升。目前，国内已经有一些专业的篮球计时器生产厂家，其产品不仅在国内市场占有一定的份额，还出口到海外市场；在篮球计时器设计与制作方面，国外的发展相对较早，技术相对成熟。许多国际知名的体育器材品牌都推出了自己的篮球计时器产品，这些产品在设计、功能和性能方面都具有较高的水平。此外，国外的一些科研机构和企业也在不断探索新的技术和材料，以提高篮球计时器的准确性和可靠性。总的来说，篮球计时器设计与制作在国内外都取得了长足的发展，但国内外在技术、市场等方面仍存在一定的差异。未来，随着科技的不断进步和市场的不断扩大，相信篮球计时器设计与制作将会迎来更加广阔的发展前景。2系统设计2.1系统方案的选择方案一：以单片机AT89C52为核心，利用其定时器/计数器控制计时，用LED数码管显示比赛剩余时间或进攻方24秒进攻时间。该方案电路简单，编程方便，成本较低REF_Ref16801\w\h[1]。方案二：以FPGA为核心，利用CPLD编程灵活、集成度高、体积小、可靠性高等优点，实现篮球比赛计时控制。该方案计时精度高，功能丰富，可同时控制多个计时器，适用于大型篮球比赛计时控制。方案比较：利用单片机控制计数器对篮球比赛进行计时，具有精度高、稳定性好、功耗低等优点。系统设计简单、成本低廉，可以通过对计数器的调整来实现不同的计时方式。该系统具有多种显示方式，可以显示篮球比赛中的时间和比分。设计在成本较低的情况下，具有较高的使用价值。故使用方案一。2.2系统的基本结构该系统主要由STC89C52芯片、供电电路、按键电路及数码管驱动电路、数码管显示电路、程序下载电路、蜂鸣器提示电路组成REF_Ref12294\w\h[2]。图2.1系统的基本结构2.3篮球规则解释篮球比赛中有许多回表方式：当回合开始时进攻方拥有24秒的进攻时间，正常情况下球员必须在这24秒钟之内完成完整的投篮动作并在篮球出手后进攻时间还有剩余或者篮球出手后砸到篮筐，否则按照违例处理。当出手后进攻时间有剩余的情况下进攻方可以拿到篮球继续进攻直到24秒计时结束；当篮球出手后砸到篮筐时剩余时间超过14秒的情况下不予进行操作，当篮球出手后砸到篮筐剩余时间小于14秒的情况下将剩余时间回至14秒。当进攻方持球时造成防守方普通犯规时：进攻时间大于14秒时只需按下暂停键等待裁判商议及可（此节犯规数未满的情况下）；当进攻时间小于14秒时造成防守方普通犯规需将时间回至14秒并等待裁判商议即可。当进攻方造成防守方普通违例情况时只需按下暂停键并等待裁判商议（类似于脚踢球违例）。当比赛每节的剩余时间小于24秒时，不需要再将进攻时间调至24秒，14秒也是如此。进攻方必须在开球后八秒之前将球和人一起过半场，否则判为违例。当球员在三分线之内被造成投篮犯规球进时加罚一次，球未进时则罚篮两次。当在三分线之外被造成投篮犯规时，球进加罚一次，球未进罚篮三次。造成技术犯规时则需要进行一次罚篮，球权归属由裁判现场决定。（例如当NBA防守三秒违例时则由进攻方一罚一掷）在NBA比赛中持球手可以在任何正常时间叫出暂停，FIBA则只能在死球状态下进行暂停。篮球比赛的时间规则因不同的联赛而有所不同。以国际篮联（FIBA）为例，一场篮球比赛通常由四节组成，每节十分钟。上下半场之间休息十五分钟，节与节之间休息两分钟。如果比赛在第四节结束时比分相等，将需要进行加时赛，每个加时赛持续五分钟，直到分出胜负（中国职业篮球联赛与FIBA规则一致）。美国职业篮球联赛（NBA）的比赛规则与FIBA类似，也是四节，每节十二分钟。3系统硬件设计3.1硬件的主控芯片STC89C52单片机是一款功能强大的微控制器，集成了微处理器、RAM、ROM、多组I/O口、串行通信接口以及中断系统等关键组件，为嵌入式应用开发提供了广泛的可能性。这款单片机拥有四组I/O口（P0～P3），每组I/O口都具备多个引脚，方便与外部设备进行连接和数据传输。特别值得一提的是，P3口不仅可以用作普通的输入输出端口，还具备特殊功能，包括作为中断源和串行通信的接口，大大增强了其应用灵活性。STC89C52单片机的中断系统是其一大亮点。它配备了五个中断源，其中P3.2和P3.3为外部中断引脚，用户可以根据需求选择电平触发或边沿触发方式。而P3.4和P3.5则用作内部定时器中断，为定时和计数操作提供了方便。此外，串行中断的引入，使得单片机能够轻松实现与其他设备之间的串行通信。在存储方面，STC89C52单片机配备了高速的RAM和稳定的ROM。RAM用于存储临时数据和变量，读写速度快但断电后数据会丢失；而ROM则用于存储固定数据和程序代码，虽然写入周期稍慢但数据在断电后依然保持。随着技术的不断进步，ROM的类型也经历了从EEPROM到EEPROM再到FLASH的演变，使得数据的擦写更加便捷。STC89C52单片机以其小巧的体积、高度的集成性和便捷的制作方式受到广大开发者的青睐。它提供了贴片式和双列直插式两种封装形式，共计40个引脚，便于与其他电路元件进行连接。同时，其高可靠性、稳定的工作电压（+5V）以及易于扩展的RAM和ROM特性，使得电路制作成本得以有效控制。由于STC89C52单片机功能丰富且性能稳定，它在多个领域都有着广泛的应用。无论是实时工控系统、导航系统还是电器产品，STC89C52单片机都能发挥出色的控制作用，实现各种智能化和自动化的功能。总之，STC89C52单片机是一款功能全面、性能卓越的微控制器，适用于各种嵌入式应用场景。开发者可以根据具体的设计需求选择合适的芯片，并结合其他电路元件和外围设备，构建出功能强大的嵌入式系统REF_Ref15827\w\h[3]。3.2单片机的结构单片机的内部程序存储器主要可划分为三种类型：只读存储器（ROM）型、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）型和闪存（FlashMemory）型。其中，ROM型单片机内置了通过工程掩模编程的ROM存储器，这种存储器在程序写入后具有不可修改性，呈现出固定性的特点。这种设计确保了程序的稳定性和可靠性，适用于那些不需要频繁更改程序的场合。EEPROM型单片机则装备了EEPROM程序存储器，其存储内容可通过紫外线照射进行擦除，如常见的8751型号。而FlashMemory型单片机则采用了FlashMemory作为程序存储器，其内部内容既可以写入也可以擦除，例如Atmel公司的89C52型号。单片机的内部结构图如图3.1所示。图3.1单片机内部结构图单片机的核心构造涵盖了一个8位的中央处理单元、布尔逻辑处理功能、内置振荡电路、以及128字节的内部存储区。此外，它还配备了4千字节的程序存储空间，可以访问范围达64千字节的外部数据存储器和程序存储器。单片机内部集成了21个特定用途的寄存器，并设有4个8位的输入输出端口，便于与外部设备通信。在通信方面，它还包括一个全双工串行接口，支持高效的数据传输。定时功能由两个16位的定时器提供，确保精确的时间控制。在中断处理方面，单片机支持5个中断源和两个中断优先级，确保系统响应的及时性和灵活性。指令集方面，它包含了111条指令，足以满足大多数基础控制需求。在结构设计上，单片机采用了单总线结构，简化了内部布线和数据传输过程REF_Ref23177\w\h[4]。STC89C52的引脚图如图3.2所示。图3.2STC89C52的引脚图3.3单片机最小系统1、单片机最小系统的基本概念单片机最小系统，本质上是一个精简而高效的硬件电路集成体系，它仅包含单片机正常运作所必需的核心组件。这个系统是单片机应用的基础架构，通常由单片机芯片、晶体振荡器、复位电路及若干基础电气元件组成，旨在向单片机提供时钟信号、复位功能及与外部设备的接口等关键服务。2、单片机最小系统的核心构成元素作为整个系统的核心，单片机芯片在最小系统中扮演着至关重要的角色。目前市场上有多种类型的单片机芯片可供选择，如AVR、STM、PIC等，它们各具特色，适用于不同的应用场景。晶体振荡器则是单片机最小系统中不可或缺的组成部分，它作为内部计时器和外部同步的时钟信号发生器，为单片机芯片提供精准且稳定的时钟信号，确保程序的正确执行。复位电路的作用在于，当单片机上电或遇到异常情况时，对单片机芯片进行复位操作，从而保障系统的稳定性和可靠性。此外，系统中还包括一些基础的电气元器件，如电容、电阻、发光二极管、按键等，它们用于控制外部设备的输入与输出，实现与外部世界的交互REF_Ref10668\w\h[5]。3、单片机最小系统的工作原理概述单片机最小系统的工作原理主要涉及复位、配置和循环三个基本环节。在复位阶段，系统会对内部寄存器和状态变量进行初始化，确保它们处于正确的初始状态。随后，根据实际需求配置内部外设的时钟、定时器、ADC、DAC以及I/O口等。完成配置后，系统进入主循环，按照程序顺序循环执行各项任务，实现各种预定功能。在此过程中，晶体振荡器为单片机提供计时功能，确保程序按照规定的时间运行。同时，通过I/O口与外部设备进行通信，实现对设备的精确控制。4、单片机最小系统的特性分析单片机最小系统具有一系列显著特点。首先，其成本相对较低，适合广泛应用于嵌入式系统和小型设备中。其次，硬件部分简单可靠，主要由电阻、电容、晶振等基础元件组成，降低了故障率并提高了系统的稳定性。此外，该系统还具有较强的兼容性，可适用于不同类型的单片机芯片。晶振作为时钟信号源，为单片机提供了稳定的运行环境，进一步增强了系统的稳定性。单片机最小系统具备出色的可扩展性能，能够根据实际应用需求进行灵活的功能拓展，从而支持更多外部设备和功能的集成。此外，其紧凑的体积、灵活的设计和合理的成本控制，使得单片机最小系统在各种实际应用场景中均能够展现出卓越的性能表现[6]。这种系统的灵活性和高效性，使其在众多领域中得到了广泛应用和认可。4硬件电路设计4.1单片机最小系统MCU的控制电路核心由STC89C52芯片构成，辅以时钟电路和复位电路，共同形成单片机工作的最小系统。这个最小系统指的是能够支撑单片机正常执行基础程序的最简化环境，比如控制一颗LED灯闪烁的简易系统。在单片机最小系统中，时钟电路扮演着至关重要的角色，它负责输出一个频率和幅度都保持稳定的脉冲序列。单片机正是依赖这些脉冲来协调其内部各个电路模块，实现同步工作。复位电路则负责从外部对单片机进行重启操作。这一辅助电路在单片机上电初始化或调试过程中发挥着重要作用。常见的复位电路设计中，常使用电容和电阻构建RC充放电回路。当系统上电或进行调试时，复位电路会在单片机复位端产生一个持续数十毫秒的复位电平REF_Ref16336\w\h[7]。此外，当操作员按下特定按键时，也会触发复位机制。在时钟电路中，使用的晶振频率为11.0592Hz，它为整个电路提供了稳定的时钟信号。一旦单片机烧录了程序，这个最小系统就能正常运作，执行预设的功能。通过这样精心的设计，单片机最小系统不仅满足了基本的功能需求，还确保了系统的稳定性和可靠性。单片机最小系统如图4.1所示。图4.1单片机最小系统电路原理图4.2程序下载电路程序下载电路，该部分通过串口通信模式与单片机相连，电脑编写的单片机控制程序经过编译无误后生成.hex文件，然后可以通过下载软件将该文件下载至单片机上，单片机与下载口的通信方式为串口通信，在硬件电路焊接完成后，通过软件来调试单片机工作的电路功能时，该模块与电脑连接，可以随时进行一个程序的调试工作，当各个模块的功能函数更新完成后，都可以通过该该部分与单片机硬件电路进行一个联合调试的工作REF_Ref16421\w\h[8]，然后当各个模块的功能组合完成后，通过该串口将最终程序下载至单片机电路，电路就可以正常的工作了。如图4.2所示。图4.2程序下载电路4.3数码管显示电路在数字系统中，LED数码管作为一种重要的输出设备，常用于显示系统的工作状态、运算结果等信息，是实现人机对话的关键环节。LED数码管，通常也被称之为LED段式显示器，其本质是一种由多个发光二极管组合封装成特定“8”字形状的装置。在其内部，各引线已经预先连接妥当，只需引出对应的笔划段和公共电极即可。数码管的结构主要由七个发光管按照特定的8字形布局构成，而若加上小数点，则共有八个显示段，它们分别由a、b、c、d、e、f、g、dp等标识字母进行区分。数码管的分类具有多种维度。从显示段数的角度看，可以细分为七段、八段、九段、十四段和十六段等多种类型；而从显示位数来划分，则有一位、两位、三位及多位数码管等多种选择。此外，根据内部发光二极管单元的连接方式，数码管还可分为共阴极和共阳极两种类型。关于数码管的工作原理的探讨，共阳极数码管的设计是将所有发光二极管的阳极统一连接，形成一个公共阳极。在实际应用中，这个公共阳极需与+5V电源相连接。当某一特定字段的阴极处于低电平状态时，相应的字段会发光；反之，若其处于高电平状态，则不会发光。而共阴极数码管则是将所有发光二极管的阴极连接在一起，形成公共阴极。在实际使用中，这个公共阴极应接地。当某一字段的阳极处于高电平状态时，相应字段会发光；而当其处于低电平状态时，则不会发光。这两种连接方式使得数码管能够根据具体的电平信号进行精确显示。通过这种精心设计和灵活应用，LED数码管在数字系统中发挥着不可替代的作用，为人们提供了直观、便捷的信息显示方式REF_Ref16421\w\h[8]。时间显示数码管如图4.3所示。图4.3时间显示数码管LED显示器的点亮策略主要涵盖两种形式：静态显示和动态显示。在本次设计中，特别倾向于采用静态显示模式。静态显示方式的核心理念是，每个显示器都需要有独立的、具备记忆功能的输入输出端口，以稳定地存储笔划段字形数据。这意味着，一旦单片机将字形数据传送至接口电路，它将无需再进行额外的操作，直到需要更新显示内容时，才会重新发送新的字形数据。这种设计使得显示过程更为稳定，减少了因频繁操作而引起的干扰，从而确保了显示内容的清晰和准确REF_Ref16529\w\h[9]。这种电路设计的显著优势在于，它能够同时展示不同的字符，为信息显示提供了极大的灵活性。然而，它也存在一定的局限性，即占用的端口资源相对较多。如图4.3所示，每位LED显示器都需要独立占用8根端口线。因此，在数据量较大的场景下，这种设计方式可能并不适用，而是更倾向于采用动态显示方式。而本次设计正是基于这种考虑，选择了静态显示作为实现方案。各显示模块均由数码管来显示，其中，总的比赛时间使用四位七段数码管进行显示，双方的比赛得分使用两个三位七段数码管，分别显示a队与b队的得分，比赛中，每一节的进攻时间使用一个两位七段数码管进行显示，在数码管的显示过程中，所有的数码管全部使用同一批IO口进行一个段选操作。位选过程中，按顺序进行。由于数码管未选过程中的速度较快，导致我们人眼无法正常识识别，所以会让我我们感觉到就是所有的数码会是同时点亮的。但实际上，每次只能点亮一个数码管，使用位选的方法就可以使数码管达到同时显示的效果，这种方式的好处在于节约了IO口的数量，为单片机预留了更多的可以操作的IO口。计分数码管如图4.4所示。图4.4队伍得分数码管4.4数码管驱动电路数码管工作电路主要用于显示篮球比赛的双方比分以及比赛的时间以及进攻，每个进攻回合的进攻24秒或者半场的14秒进攻时间。数码管驱动电路的核心原理在于利用三极管作为中间控制元件，通过单片机对三极管的基极施加低电平信号，进而控制数码管的工作状态。由于单片机的IO口电流驱动能力有限，无法直接满足数码管大电流的工作需求，因此需要通过三极管进行电流放大和转换。这种设计确保了数码管在单片机的控制下能够正常工作，同时避免了直接驱动可能带来的电流过大问题。数码管驱动电路如图4.5所示。图4.5数码管驱动电路4.5按键电路按键电路原理是当按键被按下时，按键电路会接通电路，使电流流过按键，电流通过按键上的金属接点，将电信号传递给其他电路。具体来说，当按键弹起时，接点之间的电阻很大，电路中的电流几乎不能流通。而当按键按下时，接点之间的电阻变得非常小，电流可以流过按键。因此，按下按键会改变电路中的电阻状态。按键电路如图4.6所示。图4.6按键电路按键电路通常由按键、连线和接点组成。按键是一个机械设备，可以被按下和弹起。在按键内部，有两个金属接点。当按键弹起时，这两个接点不接触。而当按键被按下时，两个接点会接触，形成一个闭合的电路。按键作用如表4.1所示。表4.1按键编号作用按键1给A队进行加分按键2给A队进行减分按键3给B队进行加分按键4给B队进行减分按键5计时器运行或停止按键6重置24秒时间按键7重置14秒时间暂停状态下按AB队加分和减分可以修改当前比赛时间（默认每节比赛时间为12分钟）。4.6蜂鸣器提示电路蜂鸣器作为电子讯响器的一体化结构，利用直流电源作为能量来源，在各类电子产品中如计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等，发挥着发出声响的关键作用。关于蜂鸣器的分类，主要可以归结为两种类型：一种是配备内置震荡发生器的有源蜂鸣器，其工作原理是只需施加电力便能自主产生声音；而另一种则是无源蜂鸣器，其内部并没有内置震荡发生器，因此不能直接通过直流信号触发其发声机制。相反，这种蜂鸣器需要依赖于特定频率范围，如2K～5K赫兹的方波信号来驱动其发声。通过这两种不同机制，蜂鸣器能够实现各自独特的声音输出功能。从价格层面来看，有源蜂鸣器通常较无源蜂鸣器更为昂贵，这主要是因为其内部多出的振荡电路所致。通过了解其驱动原理，我们可以轻松区分这两种蜂鸣器。本次电路采用的是有源蜂鸣器。当本设计24秒倒计时结束时蜂鸣器会一直响来提醒24秒倒计时结束，蜂鸣器断续响来提醒12分钟倒计时结束REF_Ref16601\w\h[10]。蜂鸣器提示电路如图4.7所示。图4.7蜂鸣器提示电路4.7电源供电电路供电电路使用type-C接口对电路模块进行供电，当外部接入5V的一个电压，通过type-C接口连接到电路上。此时，按下电源开关，电压接入电路，当电压进入电路后，会经过10μF与100nF两个电容的进行一个滤波，之后会通过SS34肖特基二极管进入到电路SS34肖特基二极管的作用，是防止电源反接，当电路正常上电时，此时供电电路的指示灯D2会被点亮，D2正常点亮代表单片机点路正常上电可以正常工作，但那个10K的电阻是用来进行一个限流作用，防止供电电流过大损坏。D2为供电指示灯REF_Ref11677\w\h[11]。电源供电电路如图4.8所示。图4.8电源供电电路4.8软件仿真图为验证硬件电路设计与程序是否合理，可以在设计完电路原理图后，先使用proteus仿真软件搭建电路，并将输出烧录进行一个仿真调试。仿真电路与实际电路在与不需要特意搭建一个供电电路进行供电，数码管的驱动也只需使用非门进行控制，不需要使用硬件电路上的三极管驱动电路，使得电路更加精简。在电路仿真过程中如果发现电路某些设计上存在不合理的地方也可以及时在实际的电路上对该部分进行修改，且可以直接在仿真电路上验证程序是否能正常工作，不需要等待硬件电路板制作完成在调试程序，大大的缩减了开发时间。但仿真电路的工作与实际电路还是存在一定的差别，在仿真电路上的程序调试完成后，在实际的电路可能还是要进行一定的修改REF_Ref12000\w\h[12]。仿真图如图4.9所示。图4.9Proteus仿真图5太阳能供电模块因为篮球计分器的使用场景，多数用于户外的篮球活动。为其供电的便利性以及贯彻节能减排的新理念，所以特意增加了一个太阳能供电的接口，在户外使用的时候，可使用太阳能供电模块对篮球计分器进行一个供电的作用，该部分由一个700毫安的太阳能板以及一个锂电池系统所组成，可通过太阳能光伏板对锂电池进行一个充电的操作，也可通过USB接口转接来对锂电池进行充电，当电池充满电之后就可以使用其对篮球计分器进行一个供电的作用。太阳能供电原理图如图5.1所示。图5.1太阳能供电原理图6软件的流程图当按下开始键时，12分钟倒计时和24秒倒计时同时开始。当在24秒钟之内得分时手动按下24秒重置计时按键，当在24秒之内未得分并且无其他情况时，蜂鸣器响则也需手动按下24秒重置计时按键。当12分钟计时结束时需手动按下12分钟重置计时按键，当12分钟之内有死球或其他情况情况需要暂停时间的则手动按下按下时间暂停按键。当四次12分钟计时结束后则比赛结束。流程图如图6.1所示。图6.1软件流程图7系统调试与分析7.1元器件焊接与测试静态调试就是指在没有加电、加载的情况下对系统进行调试。（1)首先检测电路有无短路，短路对元器件的损坏是最严重的。（2)检测各模块内连接是否正确，模块内各元器件在电路中连接极性是否正确，模块与模块之间连接是否正确，有无断路等情况。（3)检测单片机引脚及其外围电路连接是否正确。个别焊接点出现虚焊节点断路等问题。（4）首次常使用单片机直接驱动数码管，发现显示亮度不够，又重新改造一个三极管驱动电路。7.2实物功能调试首先测试时间功能是否准确，14秒、24秒是否准确，测试按键功能与数码管显示是否正确（当按下14秒时数码管是否显示14秒，24秒也是如此）。检测蜂鸣器是否正常发出声响（当24秒或者14秒结束时蜂鸣器应立即发出声响）。实物图如图7.1所示。图7.1实物图室外两组实验结果如下：第一组实验结果如表7.1所示。表7.1第一组实验结果测试项目测试数据测试秒数123456789101424实际秒数123456789101424测试得分1234567891099100实际得分1234567891099100第二组实验结果如表7.2所示。表7.2第二组实验结果测试项目测试数据测试秒数123456789101424实际秒数123456789101323测试得分1234567891099111实际得分1234567891099111经过上述两组室外实验结果所示，计分器准确无误并能正常稳定运行，计时器由于时间的误差性有些许误差并在合理范围之内故计时器也能够稳定运行。7.3综合调试在设计完电路原理图与PCB之后，就可以把PCB投放打板，然后通过仿真软件搭建一个电路进行程序上的调试，使用Keil软件进行程序的编译，当程序编译成功后，再仿真软件上进行电路上的验证，验证无误之后，当板子到的时候，首先对PCB板进行一个焊元器件的焊接工作，元器件焊接完成后，依次检查各模块电路的供电情况是否正常，当确认各模块元器件均正常时使用串口下载将编译完成后的.hex文件下载到单片机上，上电进行一个程序的调试。首先，观察显示区域数码管的显示内容是否正常，经观察，数码管电路各部分均能显示程序所要求的正常的参数，然后通过按键各类按键的按下确定按键功能是否无误，模拟一次比赛12分钟的篮球比赛，在此期间可以通过加减按键对比分的一个功能的验证，同时可以验证24秒与14秒按键是否正常。暂停期间，交换按键是否正常。当各个功能验证无误后，本次的综合调试工作正式完成。总原理图如图7.2所示。图7.2总原理图8总结随着篮球运动的普及和赛事的增多，一个准确、可靠的计时器成为了比赛不可或缺的工具。本次项目旨在设计并制作一个适用于篮球比赛的计时器，确保比赛时间的精确记录与展示，为比赛双方和裁判提供一个清晰、直观的计时方式。准确性高：采用单片机作为核心控制器，能够提供极高的工作效率和准确率，确保比赛时间的精确记录与展示。具有以下优点：功能完善：计时器具备开始、暂停、继续和重置等基本功能，同时能够显示比赛的剩余时间，满足篮球比赛的各种需求。操作简便：通过按键模块进行操作，界面简洁明了，方便裁判和比赛双方使用。稳定性好：经过多次测试和优化，计时器能够在各种情况下都能正常工作，具有良好的稳定性。可扩展性强：计时器的设计方案可以根据实际需求进行扩展和改进，如增加网络同步功能、支持多场比赛同时计时等，以满足更多赛事的需求。总之，篮球比赛计时器设计与制作的优点在于其准确性高、功能完善、操作简便、稳定性好以及可扩展性强等方面，为篮球比赛提供了便捷、高效的计时解决方案。这次毕业设计基本的完成了任务书的要求，表明了该系统是可行的。但是由于设计者的设计经验和知识水平有限，系统还存在许多不足和缺陷。

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附录A实物图图A1实物图附录B仿真原理图图B1仿真原理图图B2总原理图

附录C程序#include<reg51.h>#defineLEDDataP0unsignedcharcodeLEDCode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};intminit,second,count,count1; charmin=12,sec=0;sbitadd1=P1^0; sbitdec1=P1^1; sbitexchange=P1^2; sbitadd2=P1^3; sbitdec2=P1^4; sbitp24_sec=P1^5;sbitp14_sec=P1^6;sbitsecondpoint=P0^7; //依次点亮数码管的位sbitled1=P2^7;sbitled2=P2^6;sbitled3=P2^5;sbitled4=P2^4;sbitled5=P2^3;sbitled6=P2^2;sbitled7=P2^1;sbitled8=P2^0;sbitled9=P3^7;sbitled10=P3^6;sbitled11=P3^5;sbitled12=P3^4;sbitalam=P1^7; bitplayon=0; bittimeover=0; bitAorB=0; bithalfsecond=0; unsignedintscoreA; unsignedintscoreB; charsec24=24; voidDelay5ms(void){ unsignedinti; for(i=100;i>0;i--);}voiddisplay(void){//显示时间分 LEDData=LEDCode[minit/10]; led1=0; Delay5ms(); led1=1; LEDData=LEDCode[minit%10]; led2=0; Delay5ms(); led2=1;//秒点闪动 if(halfsecond==1) LEDData=0x7f; else LEDData=0xff; led2=0; Delay5ms(); led2=1; secondpoint=0;//显示时间秒 LEDData=LEDCode[second/10]; led3=0; Delay5ms(); led3=1; LEDData=LEDCode[second%10]; led4=0; Delay5ms(); led4=1;//显示1组的分数百位 if(AorB==0) LEDData=LEDCode[scoreA/100]; else LEDData=LEDCode[scoreB/100]; led5=0; Delay5ms(); led5=1;//显示1组分数的十位 if(AorB==0) LEDData=LEDCode[(scoreA%100)/10]; else LEDData=LEDCode[(scoreB%100)/10]; led6=0; Delay5ms(); led6=1;//显示1组分数的个位 if(AorB==0) LEDData=LEDCode[scoreA%10]; else LEDData=LEDCode[scoreB%10]; led7=0; Delay5ms(); led7=1;//显示2组分数的百位 if(AorB==1) LEDData=LEDCode[scoreA/100]; else LEDData=LEDCode[scoreB/100]; led8=0; Delay5ms(); led8=1;//显示2组分数的十位 if(AorB==1) LEDData=LEDCode[(scoreA%100)/10]; else LEDData=LEDCode[(scoreB%100)/10]; led9=0; Delay5ms(); led9=1;//显示2组分数的个位 if(AorB==1) LEDData=LEDCode[scoreA%10]; else LEDData=LEDCode[scoreB%10]; led10=0; Delay5ms(); led10=1;//显示时间分 LEDData=LEDCode[sec24/10]; led11=0; Delay5ms(); led11=1; LEDData=LEDCode[sec24%10]; led12=0; Delay5ms(); led12=1;}//=========================按键检测程序================================================voidkeyscan(void){ if(playon==0) { if(add1==0) { display(); if(add1==0); { if(minit<99) minit++; else minit=99; min=minit; } do display(); while(add1==0); } if(dec1==0) { display(); if(dec1==0); { if(minit>0) minit--; else minit=0; min=minit; } do display(); while(dec1==0); } if(add2==0) { display(); if(add2==0); { if(second<59) second++; else second=59; sec=second; } do display(); while(add2==0); } if(dec2==0) { display(); if(dec2==0); { if(second>0) second--; else second=0; sec=second; } do display(); while(dec2==0); } if(exchange==0) { display(); if(exchange==0); { TR1=0; alam=1; AorB=~AorB; minit=min; //并将时间预设为15：00 second=sec; sec24=24; } do display(); while(exchange==0); } } else { if(add1==0) { display(); if(add1==0); { if(AorB==0) { if(scoreA<999) scoreA++; else scoreA=999; } else { if(scoreB<999) scoreB++; else scoreB=999; } } do display(); while(add1==0); } if(dec1==0) { display(); if(dec1==0); { if(AorB==0) { if(scoreA>0) scoreA--; else scoreA=0; } else { if(scoreB>0) scoreB--; else scoreB=0; } } do display(); while(dec1==0); } if(add2==0) { display(); if(add2==0); { if(AorB==1) { if(scoreA<999) scoreA++; else scoreA=999; } else { if(scoreB<999) scoreB++; else scoreB=999; } } do display(); while(add2==0); } if(dec2==0) { display(); if(dec2==0); { if(AorB==1) { if(scoreA>0) scoreA--; else scoreA=0; } else { if(scoreB>0) scoreB--; else scoreB=0; } } do display(); while(dec2==0); }//minit,second if(p24_sec==0) { display(); if(p24_sec==0) {