篮球倒计时牌控制系统设计
摘 要在本设计中，主要是针对单节10分钟倒计时、60秒暂停、中场休息3分钟和计时结束警报提示进行软件和硬件的设计。通过本次设计，了解了篮球倒计时的电路组成及工作原理，根据任务选择总体设计方案，画出设计框图。根据设计框图进行单元电路设计，画出总体电路原理图，选择电路元件，计算确定元件参数，然后进行软件的设计。
目 录
第一章 绪论 6
1.1 引言 7
1.2 主要完成的任务 7
第二章 系统方案设计 8
2.1控制系统的目标 8
2.2控制系统的设计方案 8
2.2.1方案的介绍 8
2.2.2方案的比较 9
2.2.3 控制系统总体方案设计 9
第三章 控制系统的硬件设计与元器件选型 11
3.1 系统分析与元器件的确定 12
3.2 控制系统元器件选型 12
3.2.1 按钮的选型 12
3.2.2 倒计时器（八段数码管）的选型 13
3.2.3 PLC选型 14
3.3 控制系统的电路设计 17
第四章 控制系统的软件设计 19
4.1 软件介绍 19
4.2 流程图的设计 20
4.3制系统程序的设计 21
4.3.1单按钮启停控制 21
4.3.3 一分钟暂停的实现 23
5.基于MCGS的控制系篮球倒计时控制统设计 25
5.1 MCGS的简介 25
5.2 MCGS设计过程 26
5.2.1 用户窗口设计 26
5.2.2设置循环策略 27
5.2.2 设备窗口设计 28
第六章 总结 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 引言
篮球比赛就是通过组织一些人在篮球场上通过篮球运动的方式来进行的一项体育竞技，篮球比赛的花样有很多，一般较正规的比赛都是采用5对5 的全场篮球赛，这种模式更加注重的是
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
团队的配合。当然，在一般私下打娱乐篮球，多半是采用3对3的街头篮球的比赛模式，这种模式下更考量的是每个队员的个人的技术的发挥。
提到篮球比赛，激烈的身体对抗、令人血脉喷张的扣篮画面，快节奏的比赛模式，构成了篮球比赛的最鲜明的特点，所以篮球比赛逐渐深受大众的喜爱。两支球队在规定的比赛时间内得分最多的为比赛的赢家，特别是在最后时间段，当比分咬的难解难分时最能抓住观众的心弦，此时时间分秒都不能有误差，由于人为计时存在太大的误差，所以相应的产生了计时计分系统。在当前，我们国家自主研制出来的这类系统仍然暴露出不少问题，最重要的是因为通过一个硬件设备把系统的所有的功用都集中起来，导致设备设计繁杂，对界面的操作十分琐碎，对硬件的依靠较大，就不便于功能的扩充和升级[15]。而且这个系统是独立的，无法通过与计算机的连接来传送数据，假如，以后人们想要调用某场比赛的数据，就没办法了。篮球倒计时牌能够使篮球比赛公平、公正，有效进行，对比赛的重要性不言而喻，同时也利用了数字电路的原理，所以针对篮球倒计时牌这一课题的方案设计很有研究意义。
对于篮球倒计时牌的要求不仅仅只是显示时间还要能够显示比分、提示犯规次数，所以应把它放在一个醒目的位置，用来提醒球员和观众。
篮球倒计时牌应为自动计时，采用数字式倒数计时，显示单位为秒。
1.2 主要完成的任务
（1）了解篮球倒计时的电路组成及工作原理。
（2）通过任务确定总体方案的设计以及设计框图的绘制。
（3）通过设计框图来设计单元电路以及总体电路原理图的绘制。
（4）选择电路元件，计算确定元件参数。
（5）进行软件的设计。
第二章 系统方案设计
2.1控制系统的目标
对于篮球倒计时牌的设计应包含有单节10分钟倒计时，1分钟暂停，中场5分钟的休息以及倒计时结束警报提示。通过以下四个模块的组成：
1.单节10分钟倒计时主要是用来实现10分钟倒计时的显示过程，即从比赛开始，不断地进行，显示屏上从最初的起始值10:00到最后变为00:00，它是以秒为脉冲逐步递减。
2. 一分钟暂停倒计时是从叫了暂停开始，显示屏上从起始值00:60到最后变为00:00。
3.中场3分钟暂停是出现在单节10分钟倒计时后，显示屏上从最初的起始值5:00到最后变为00:00。
4.警报提示是当暂停或者倒计时快到0时，此时系统会发出2到3秒的警报声音。
2.2控制系统的设计方案
2.2.1方案的介绍
要达到以上的要求，可以采用的方案有以下三个：
1．采用单片机对篮球倒计时牌控制系统进行控制；
2．采用PLC篮球倒计时牌控制系统进行控制；
3．采用常规继电器接触器对篮球倒计时牌控制系统进行控制。
方案一、采用单片机对篮球倒计时牌控制系统进行控制
用四片十进制同步加减计数器来实现篮球计时牌的分钟和秒部分的倒计时，另用两个芯片实现六十秒的短暂停，用一个开关控制十二分钟倒计时电路，可以实现中场十分钟暂停。中场和暂停时的声音提示，即报警电路用一片移位寄存器实现。
方案二、采用PLC篮球倒计时牌控制系统进行控制
确定好输入和输出后，利用plc厂家的编程软件编程即可实现控制系统的要求。
方案三、采用常规继电器接触器对篮球倒计时牌控制系统进行控制。
用复杂的逻辑电路的配线实现控制系统的要求。
2.2.2方案的比较
1.PLC和单片机的比较
虽然单片机的配置较微机系统简单，成本也较易接受，但它仍然不是为工业控制而设计的。同时它存在着编程难、不易掌握、需要做大量的接口工作，可靠性仍较差，成本高，开发周期长等缺点，尽管其有较强的数据处理能力，但工业控制都为开关量控制，所以其长处仍得不到发挥。用单片机作控制部件在成本方面具有优势。但是不可否认，从单片机到工业控制装置之间毕竟有一个硬件开发和软件开发的过程。虽然PLC也有必不可少的软件开发过程，但两者所用的语言差别很大，单片机主要使用汇编语言开发软件，复杂而易出错，开发周期长。
一般说来单片机的应用只是为某个特定的产品服务的。其通用性、兼容性和扩展性都相当差。
PLC开发周期短，使用容易，开发成本低，批量成本低，对人要求低。并且不需要什么特别的接口电路。修改方便，可以使用与恶劣环境。PLC稳定性好，单片机现场死机可能造成大量废品或生产线停机，一旦停机可能就是巨大的损失。
考虑到单片机系统的硬件设计较为复杂、抗干扰能力差，难以保证系统的可靠和稳定，维修较麻烦、，而PLC系统可靠性强、电路结构相对简单且维修维护相对简单。两种方案都可满足控制要求，因此，本次设计的方案PLC控制系统优于单片机控制系统。
目 录
第一章 绪论 6
1.1 引言 7
1.2 主要完成的任务 7
第二章 系统方案设计 8
2.1控制系统的目标 8
2.2控制系统的设计方案 8
2.2.1方案的介绍 8
2.2.2方案的比较 9
2.2.3 控制系统总体方案设计 9
第三章 控制系统的硬件设计与元器件选型 11
3.1 系统分析与元器件的确定 12
3.2 控制系统元器件选型 12
3.2.1 按钮的选型 12
3.2.2 倒计时器（八段数码管）的选型 13
3.2.3 PLC选型 14
3.3 控制系统的电路设计 17
第四章 控制系统的软件设计 19
4.1 软件介绍 19
4.2 流程图的设计 20
4.3制系统程序的设计 21
4.3.1单按钮启停控制 21
4.3.3 一分钟暂停的实现 23
5.基于MCGS的控制系篮球倒计时控制统设计 25
5.1 MCGS的简介 25
5.2 MCGS设计过程 26
5.2.1 用户窗口设计 26
5.2.2设置循环策略 27
5.2.2 设备窗口设计 28
第六章 总结 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 引言
篮球比赛就是通过组织一些人在篮球场上通过篮球运动的方式来进行的一项体育竞技，篮球比赛的花样有很多，一般较正规的比赛都是采用5对5 的全场篮球赛，这种模式更加注重的是
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
团队的配合。当然，在一般私下打娱乐篮球，多半是采用3对3的街头篮球的比赛模式，这种模式下更考量的是每个队员的个人的技术的发挥。
提到篮球比赛，激烈的身体对抗、令人血脉喷张的扣篮画面，快节奏的比赛模式，构成了篮球比赛的最鲜明的特点，所以篮球比赛逐渐深受大众的喜爱。两支球队在规定的比赛时间内得分最多的为比赛的赢家，特别是在最后时间段，当比分咬的难解难分时最能抓住观众的心弦，此时时间分秒都不能有误差，由于人为计时存在太大的误差，所以相应的产生了计时计分系统。在当前，我们国家自主研制出来的这类系统仍然暴露出不少问题，最重要的是因为通过一个硬件设备把系统的所有的功用都集中起来，导致设备设计繁杂，对界面的操作十分琐碎，对硬件的依靠较大，就不便于功能的扩充和升级[15]。而且这个系统是独立的，无法通过与计算机的连接来传送数据，假如，以后人们想要调用某场比赛的数据，就没办法了。篮球倒计时牌能够使篮球比赛公平、公正，有效进行，对比赛的重要性不言而喻，同时也利用了数字电路的原理，所以针对篮球倒计时牌这一课题的方案设计很有研究意义。
对于篮球倒计时牌的要求不仅仅只是显示时间还要能够显示比分、提示犯规次数，所以应把它放在一个醒目的位置，用来提醒球员和观众。
篮球倒计时牌应为自动计时，采用数字式倒数计时，显示单位为秒。
1.2 主要完成的任务
（1）了解篮球倒计时的电路组成及工作原理。
（2）通过任务确定总体方案的设计以及设计框图的绘制。
（3）通过设计框图来设计单元电路以及总体电路原理图的绘制。
（4）选择电路元件，计算确定元件参数。
（5）进行软件的设计。
第二章 系统方案设计
2.1控制系统的目标
对于篮球倒计时牌的设计应包含有单节10分钟倒计时，1分钟暂停，中场5分钟的休息以及倒计时结束警报提示。通过以下四个模块的组成：
1.单节10分钟倒计时主要是用来实现10分钟倒计时的显示过程，即从比赛开始，不断地进行，显示屏上从最初的起始值10:00到最后变为00:00，它是以秒为脉冲逐步递减。
2. 一分钟暂停倒计时是从叫了暂停开始，显示屏上从起始值00:60到最后变为00:00。
3.中场3分钟暂停是出现在单节10分钟倒计时后，显示屏上从最初的起始值5:00到最后变为00:00。
4.警报提示是当暂停或者倒计时快到0时，此时系统会发出2到3秒的警报声音。
2.2控制系统的设计方案
2.2.1方案的介绍
要达到以上的要求，可以采用的方案有以下三个：
1．采用单片机对篮球倒计时牌控制系统进行控制；
2．采用PLC篮球倒计时牌控制系统进行控制；
3．采用常规继电器接触器对篮球倒计时牌控制系统进行控制。
方案一、采用单片机对篮球倒计时牌控制系统进行控制
用四片十进制同步加减计数器来实现篮球计时牌的分钟和秒部分的倒计时，另用两个芯片实现六十秒的短暂停，用一个开关控制十二分钟倒计时电路，可以实现中场十分钟暂停。中场和暂停时的声音提示，即报警电路用一片移位寄存器实现。
方案二、采用PLC篮球倒计时牌控制系统进行控制
确定好输入和输出后，利用plc厂家的编程软件编程即可实现控制系统的要求。
方案三、采用常规继电器接触器对篮球倒计时牌控制系统进行控制。
用复杂的逻辑电路的配线实现控制系统的要求。
2.2.2方案的比较
1.PLC和单片机的比较
虽然单片机的配置较微机系统简单，成本也较易接受，但它仍然不是为工业控制而设计的。同时它存在着编程难、不易掌握、需要做大量的接口工作，可靠性仍较差，成本高，开发周期长等缺点，尽管其有较强的数据处理能力，但工业控制都为开关量控制，所以其长处仍得不到发挥。用单片机作控制部件在成本方面具有优势。但是不可否认，从单片机到工业控制装置之间毕竟有一个硬件开发和软件开发的过程。虽然PLC也有必不可少的软件开发过程，但两者所用的语言差别很大，单片机主要使用汇编语言开发软件，复杂而易出错，开发周期长。
一般说来单片机的应用只是为某个特定的产品服务的。其通用性、兼容性和扩展性都相当差。
PLC开发周期短，使用容易，开发成本低，批量成本低，对人要求低。并且不需要什么特别的接口电路。修改方便，可以使用与恶劣环境。PLC稳定性好，单片机现场死机可能造成大量废品或生产线停机，一旦停机可能就是巨大的损失。
考虑到单片机系统的硬件设计较为复杂、抗干扰能力差，难以保证系统的可靠和稳定，维修较麻烦、，而PLC系统可靠性强、电路结构相对简单且维修维护相对简单。两种方案都可满足控制要求，因此，本次设计的方案PLC控制系统优于单片机控制系统。
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