单片机篮球计时计分器设计
本设计是以单片机为控制的篮球比赛计时器。系统主要包括硬件和软件的设计，先进行系统硬件设计，在进行软件设计。基于单片机的篮球比赛计时器的主要功能是对比赛时间进行倒计时以及比赛队伍当前分数的显示，在比赛中途可以随时暂停计时计分，只需要使用按键进行控制即可。为了让比赛控制的方式更加灵活，使用了数据无线传输的技术，也就是使用无线模块对比赛进行启停远程控制。同时利用数码管对比赛的时间以及当前队伍的分数进行显示，让观众可以看到当前的比赛状况。在比赛开始或者停止的时候都有蜂鸣器进行提示，可以让比赛的队伍得知赛场的状况。通过单片机对篮球计时的控制，不仅控制灵活、价格便宜，还可以进行后期的升级。总体而言，本设计的在应用中具有一定的意义。
目录
引言 1
一、总体方案设计 2
（一）篮球计时器系统设计原理 2
（二）系统设计框架 2
（三）篮球计时器系统方案设计 3
（四）元器件选型 4
二、硬件设计 6
（一）硬件系统组成 6
（二）电源电路 7
（三）单片机工作系统电路 8
（四）红外检测电路 10
（五）无线数据收发电路 11
（六）数码管显示电路 12
（七）蜂鸣器报警模块 13
（八）按键以限位检测电路 14
（九）硬件设计原理图 14
三、软件设计 15
（一）软件设计方案 15
（二）无线数据收发程序 17
（三）数码管显示程序 18
（四）按键设置程序 19
四、系统调试 19
（一）系统调试流程 19
（二）软硬件调试 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录 程序 24
引言
基于单片机的篮球计时器的研究是很有意义的，这种基于单片机的设计系统很多，也很适应当前智能控制系统的发展。当从控制要求来说，基于单片机控制的系统非常的灵活，在进行系统控制的时候，可以使用编程的方式进行设计及，因此在进行后期的改造升级的时候非常的简单。还有就是基
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于单片机设计的系统，成本上很便宜，由于单片机的成本低，系统功能强大，因此得到了许多控制系统的应用。本文所设计的篮球计时器就是基于单片机为核心控制的，用到了许多单片机系统的外设。对于篮球计时器的设计，很早以前就已经有了，但是控制的要求以及系统无法做到更加的灵活，只能进行简单的定时。因此以往的设计不能使能当前多功能的设计要求，而被市场淘汰。本文所设计的篮球比赛计时器还用到了无线数据传输的功能，也就是说可以通过遥控无限的控制比赛的计时以及得分情况。通过无线数据的传输，可以让系统的控制更加的灵活，也是今后控制的方向。不仅从智能芯片的控制上进行研究，也研究了数据的无线传输功能，总体上涉及的方向还是比较广的。本设计基于单片机的篮球计时器研究的方向可以归结为两个方面，一个是单片机控制系统的设计，另一个是无线数据传输上的研究。因此弱电控制系统与强电是分不开的。当今很多的控制都是用单片机来设计的，当然还有其他元件可以进行逻辑的控制。例如PLC在工业上应用，但是其成本上有压力，一般的控制系统不会选择PLC的控制方案。从基于单片机的篮球计时器设计使自己得到了很大的提高，不仅从电路上学到了很多的知识，也从系统设计学到了很多经验。因此，对于我来说，设计篮球计时器有很大的意义。
一、总体方案设计
（一）篮球计时器系统设计原理
基于单片机的篮球计时器设计原理要从整个系统的设计要求进行分析。首先是篮球比赛系统的要求，本文主要是对24秒倒计时进行控制。为了让系统更加的完善，可以在球篮添加红外检测装置，这样可以检测球是否命中。由于单片机以及驱动装置都会放在篮球架的上方，这样可以让观众看到比赛的状况。为了让系统的控制更加的方便，可以将控制的方式改为无线的模式，因此需要无线的收发芯片。系统的主要工作过程如上所述，但是在进行设计的时候需要按一定的步骤来实现。第一步需要了解系统的工作原理以及设计的要求，初步确定设计的方案。方案的确定可以说是指定了系统的设计方向，有了设计方向就可以进行元件的选型。元件的选择需要对各个元件有一定基本的认识，首先是功能上的认识，然后就是价格上的考虑，系统的设计一定要有成本上的考虑。将系统的元件选型结束后就是对系统的硬件电路的设计，硬件电路的设计，主要就是将所选择的元件进行合理的连接。电路的连接需要用到原理图绘制的知识，也就是先利用DXP软件进行原理图的绘制，然后就再进行电路的焊接等工作。由于本设计中用到了单片机，因此需要进行软件的编程。软件程序的设计需要画出各个程序的运行流程，每个流程会对应一个程序。将软件设计分成若干个子程序，最终将各个子程序进行整合，通过合理的程序调用，最终完成整个软件部分设计。最后一步就是对硬件以及软件部分的进行联合的调试，调试的主要步骤是对各个硬件模块以及软件子程序的配合调试。从局部到整体，一个个模块的调试，最后完成整个系统的调试工作。通过整个设计的思路以及各个部分的完成，最终完成基于单片机的篮球计时器系统。
（二）系统设计框架
基于单片机的篮球计时器通过设计原理的分析，可以得出的系统的几个重要组成部分。首先系统的设计需要一个控制中心，这个控制中心需要对数据接收、处理以及发送。基于单片机的篮球计时器需要输入信号进行比赛的控制，控制信号可以采用有线的控制，也可以采用无线的控制方案，各个方案都会有自己的设计特点。比赛中需要将比赛的时间进行显示，因此会需要用到显示模块，显示的方案也比较多，主要有LCD、LED以及点阵的方式，各个显示方式都可以系统的设计要求。为了让比赛的开始以及停止的时候有声音的提示，系统在设计的时候会加上一个声音提示电量，在比赛或者即将结束的时候都会有声音的提示。通过上述的介绍可以整体上理解系统的整体框架。
图11为基于单片机篮球计时器系统的框架图。
图11 篮球计时器框架图
（三）篮球计时器系统方案设计
基于单片机的篮球计时器的设计有许多的设计方案，从控制芯片的选择以及各个数据传输的方式上来讲，都会有各个不同的方案。本文多论述的方案主要是对单片机输入信号的控制方案选择，也就是是采用有线的控制方式还是进行无线的控制方式。这两种控制方式都可以满足系统的设计要求，但是两个方案的控制都有本质上的不同。有线控制方案的线路会比较复杂，无线控制方案的稳定性也需要来考虑。两个方案的各有本身的设计优缺点。
以下是对两个数据传输设计方案的选择。
方案一：采用RS485有线通信方案
需要进行通信线路的设计，才能完成单片机的远程控制。在单片机控制系统中，进行使用的通信方式就是串口，一般为RS232的通信放心，由于比赛的场地有许多干扰信号，RS232的通信方式会受到影响，因此选择RS485的通信方式。在工业的数据通信中会选择这样通信方式，单片机可以通过232转485的转换器完成通信，因此在进行485通信的时候需要购买外设模块。并且数据的发送端也需要一个转换器，这用才可以进行数据的通信。485的通信方式可以进行多个数据的传输，一般在应用的时候会有多个从设备，这样可以进行数据的归类处理。然而本系统需要传输带信号只有按键的控制信号，没有其他的数据信号，采用485的通信方式比较浪费，并且转换器的价格也比较高，从整个系统的经济性上来说，不太合理。
目录
引言 1
一、总体方案设计 2
（一）篮球计时器系统设计原理 2
（二）系统设计框架 2
（三）篮球计时器系统方案设计 3
（四）元器件选型 4
二、硬件设计 6
（一）硬件系统组成 6
（二）电源电路 7
（三）单片机工作系统电路 8
（四）红外检测电路 10
（五）无线数据收发电路 11
（六）数码管显示电路 12
（七）蜂鸣器报警模块 13
（八）按键以限位检测电路 14
（九）硬件设计原理图 14
三、软件设计 15
（一）软件设计方案 15
（二）无线数据收发程序 17
（三）数码管显示程序 18
（四）按键设置程序 19
四、系统调试 19
（一）系统调试流程 19
（二）软硬件调试 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录 程序 24
引言
基于单片机的篮球计时器的研究是很有意义的，这种基于单片机的设计系统很多，也很适应当前智能控制系统的发展。当从控制要求来说，基于单片机控制的系统非常的灵活，在进行系统控制的时候，可以使用编程的方式进行设计及，因此在进行后期的改造升级的时候非常的简单。还有就是基
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
于单片机设计的系统，成本上很便宜，由于单片机的成本低，系统功能强大，因此得到了许多控制系统的应用。本文所设计的篮球计时器就是基于单片机为核心控制的，用到了许多单片机系统的外设。对于篮球计时器的设计，很早以前就已经有了，但是控制的要求以及系统无法做到更加的灵活，只能进行简单的定时。因此以往的设计不能使能当前多功能的设计要求，而被市场淘汰。本文所设计的篮球比赛计时器还用到了无线数据传输的功能，也就是说可以通过遥控无限的控制比赛的计时以及得分情况。通过无线数据的传输，可以让系统的控制更加的灵活，也是今后控制的方向。不仅从智能芯片的控制上进行研究，也研究了数据的无线传输功能，总体上涉及的方向还是比较广的。本设计基于单片机的篮球计时器研究的方向可以归结为两个方面，一个是单片机控制系统的设计，另一个是无线数据传输上的研究。因此弱电控制系统与强电是分不开的。当今很多的控制都是用单片机来设计的，当然还有其他元件可以进行逻辑的控制。例如PLC在工业上应用，但是其成本上有压力，一般的控制系统不会选择PLC的控制方案。从基于单片机的篮球计时器设计使自己得到了很大的提高，不仅从电路上学到了很多的知识，也从系统设计学到了很多经验。因此，对于我来说，设计篮球计时器有很大的意义。
一、总体方案设计
（一）篮球计时器系统设计原理
基于单片机的篮球计时器设计原理要从整个系统的设计要求进行分析。首先是篮球比赛系统的要求，本文主要是对24秒倒计时进行控制。为了让系统更加的完善，可以在球篮添加红外检测装置，这样可以检测球是否命中。由于单片机以及驱动装置都会放在篮球架的上方，这样可以让观众看到比赛的状况。为了让系统的控制更加的方便，可以将控制的方式改为无线的模式，因此需要无线的收发芯片。系统的主要工作过程如上所述，但是在进行设计的时候需要按一定的步骤来实现。第一步需要了解系统的工作原理以及设计的要求，初步确定设计的方案。方案的确定可以说是指定了系统的设计方向，有了设计方向就可以进行元件的选型。元件的选择需要对各个元件有一定基本的认识，首先是功能上的认识，然后就是价格上的考虑，系统的设计一定要有成本上的考虑。将系统的元件选型结束后就是对系统的硬件电路的设计，硬件电路的设计，主要就是将所选择的元件进行合理的连接。电路的连接需要用到原理图绘制的知识，也就是先利用DXP软件进行原理图的绘制，然后就再进行电路的焊接等工作。由于本设计中用到了单片机，因此需要进行软件的编程。软件程序的设计需要画出各个程序的运行流程，每个流程会对应一个程序。将软件设计分成若干个子程序，最终将各个子程序进行整合，通过合理的程序调用，最终完成整个软件部分设计。最后一步就是对硬件以及软件部分的进行联合的调试，调试的主要步骤是对各个硬件模块以及软件子程序的配合调试。从局部到整体，一个个模块的调试，最后完成整个系统的调试工作。通过整个设计的思路以及各个部分的完成，最终完成基于单片机的篮球计时器系统。
（二）系统设计框架
基于单片机的篮球计时器通过设计原理的分析，可以得出的系统的几个重要组成部分。首先系统的设计需要一个控制中心，这个控制中心需要对数据接收、处理以及发送。基于单片机的篮球计时器需要输入信号进行比赛的控制，控制信号可以采用有线的控制，也可以采用无线的控制方案，各个方案都会有自己的设计特点。比赛中需要将比赛的时间进行显示，因此会需要用到显示模块，显示的方案也比较多，主要有LCD、LED以及点阵的方式，各个显示方式都可以系统的设计要求。为了让比赛的开始以及停止的时候有声音的提示，系统在设计的时候会加上一个声音提示电量，在比赛或者即将结束的时候都会有声音的提示。通过上述的介绍可以整体上理解系统的整体框架。
图11为基于单片机篮球计时器系统的框架图。
图11 篮球计时器框架图
（三）篮球计时器系统方案设计
基于单片机的篮球计时器的设计有许多的设计方案，从控制芯片的选择以及各个数据传输的方式上来讲，都会有各个不同的方案。本文多论述的方案主要是对单片机输入信号的控制方案选择，也就是是采用有线的控制方式还是进行无线的控制方式。这两种控制方式都可以满足系统的设计要求，但是两个方案的控制都有本质上的不同。有线控制方案的线路会比较复杂，无线控制方案的稳定性也需要来考虑。两个方案的各有本身的设计优缺点。
以下是对两个数据传输设计方案的选择。
方案一：采用RS485有线通信方案
需要进行通信线路的设计，才能完成单片机的远程控制。在单片机控制系统中，进行使用的通信方式就是串口，一般为RS232的通信放心，由于比赛的场地有许多干扰信号，RS232的通信方式会受到影响，因此选择RS485的通信方式。在工业的数据通信中会选择这样通信方式，单片机可以通过232转485的转换器完成通信，因此在进行485通信的时候需要购买外设模块。并且数据的发送端也需要一个转换器，这用才可以进行数据的通信。485的通信方式可以进行多个数据的传输，一般在应用的时候会有多个从设备，这样可以进行数据的归类处理。然而本系统需要传输带信号只有按键的控制信号，没有其他的数据信号，采用485的通信方式比较浪费，并且转换器的价格也比较高，从整个系统的经济性上来说，不太合理。
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