基於單片機的籃球計分器系統設計通常包含硬件電路設計和軟件程序設計兩部分，以下是一個詳細的設計方案：

一、系統功能需求

  1. 基本計分：支持兩隊得分（2分、3分、罰球1分）。
  2. 犯規次數統計：記錄每隊犯規次數（最多5次）。
  3. 節次/時間顯示：支持4節比賽，每節12分鐘倒計時。
  4. 暫停功能：支持比賽暫停。
  5. 復位功能：重置比分、犯規、時間等參數。
  6. 顯示界面：使用LCD1602或LED數碼管顯示比分、犯規、時間、節次。

二、硬件電路設計

1. 核心元件
  • 單片機：STC89C52（51系列，性價比高）。
  • 顯示模塊：LCD1602（16x2字符顯示，可顯示比分、時間等）。
  • 按鍵模塊：用於輸入得分、犯規、暫停、復位等操作（約10個按鍵）。
  • 電源模塊：5V直流電源（USB或電池供電）。
  • 輔助元件：電阻、電容、晶振、按鍵、LED指示燈。
2. 電路連接圖
+-----------------+
                 |   STC89C52      |
                 |                 |
         +--------> P0口           |
         |        |                 |
         |        | P1口           |<------+ 按鍵矩陣（10個按鍵）
         |        |                 |       |
         |        | P2口           |<------+
         |        |                 |
         +--------> P3口           |
                 |                 |
                 +-----------------+
                        |
                        | P0口（控制LCD1602）
                        v
                 +-----------------+
                 |   LCD1602       |
                 |                 |
                 +-----------------+
3. 關鍵模塊設計
  • 顯示模塊（LCD1602）：
  • 單片機P0口連接LCD1602的D0-D7（8位數據接口）。
  • P2.0連接RS（寄存器選擇），P2.1連接EN（使能端）。
  • 按鍵模塊：
  • 使用矩陣按鍵（3行4列），節省IO口。
  • 按鍵包括：隊1+1分、隊1+2分、隊1+3分、隊1犯規；隊2同理；暫停、復位、節次切換。
  • 電源模塊：
  • 5V電源通過AMS1117-3.3V穩壓芯片給單片機供電（可選）。
  • 電源指示燈（LED）顯示供電狀態。

三、軟件程序設計

1. 開發環境
  • 編譯器：Keil C51。
  • 編程語言：C語言。
2. 程序結構
#include <reg52.h>
#include <lcd1602.h>  // LCD1602驅動函數

// 定義變量
unsigned char team1_score = 0;  // 隊1得分
unsigned char team2_score = 0;  // 隊2得分
unsigned char team1_foul = 0;   // 隊1犯規
unsigned char team2_foul = 0;   // 隊2犯規
unsigned char quarter = 1;      // 節次（1-4）
unsigned int time_sec = 720;    // 每節12分鐘（720秒）
bit pause_flag = 0;             // 暫停標誌

// 函數聲明
void key_scan();                // 按鍵掃描
void timer0_init();             // 定時器初始化（1秒中斷）
void display();                 // 顯示更新

void main() {
    lcd_init();                 // LCD初始化
    timer0_init();              // 定時器初始化
    while(1) {
        key_scan();             // 掃描按鍵
        display();              // 更新顯示
    }
}

// 定時器0中斷服務函數（1秒計時）
void timer0_isr() interrupt 1 {
    static unsigned int count = 0;
    TH0 = (65536 - 10000) / 256;  // 10ms中斷一次
    TL0 = (65536 - 10000) % 256;
    count++;
    if(count == 100) {           // 1秒到
        count = 0;
        if(!pause_flag && time_sec > 0) {
            time_sec--;
        }
    }
}

// 按鍵掃描函數
void key_scan() {
    // 檢測按鍵是否按下，根據按鍵執行相應操作
    // 示例：隊1+1分按鍵
    if(key1_pressed) {
        team1_score++;
        delay(200);  // 消抖
    }
    // 其他按鍵類似...
}

// 顯示函數
void display() {
    lcd_write_cmd(0x80);  // 第一行
    lcd_write_str("Team1:");
    lcd_write_num(team1_score);
    lcd_write_cmd(0x88);
    lcd_write_str("Foul:");
    lcd_write_num(team1_foul);
    
    lcd_write_cmd(0xC0);  // 第二行
    lcd_write_str("Team2:");
    lcd_write_num(team2_score);
    lcd_write_cmd(0xC8);
    lcd_write_str("Foul:");
    lcd_write_num(team2_foul);
    
    // 顯示時間和節次
    lcd_write_cmd(0x8C);
    lcd_write_str("Q");
    lcd_write_num(quarter);
    lcd_write_cmd(0xCC);
    lcd_write_num(time_sec / 60);  // 分鐘
    lcd_write_str(":");
    lcd_write_num(time_sec % 60);  // 秒
}
3. 關鍵功能實現
  • 計時功能：使用定時器0中斷，每10ms中斷一次，累計100次為1秒，倒計時時間_sec。
  • 按鍵處理：矩陣按鍵掃描，消抖處理（延時200ms），根據按鍵更新得分、犯規、節次等參數。
  • 顯示更新：LCD1602分兩行顯示，第一行顯示隊1得分和犯規，第二行顯示隊2得分和犯規，同時顯示節次和剩餘時間。
  • 暫停功能：暫停標誌pause_flag控制計時是否繼續。

四、系統調試與優化

  1. 硬件調試：
  • 檢查電路連接是否正確（如LCD1602的RS、EN引腳）。
  • 測試按鍵是否靈敏，有無抖動。
  1. 軟件調試：
  • 在Keil中仿真，查看變量是否正確更新。
  • 測試計時準確性，調整定時器初值。
  1. 優化：
  • 增加按鍵聲音反饋（蜂鳴器）。
  • 犯規次數達到5次時，LED報警。
  • 使用EEPROM保存比賽數據（可選）。

五、擴展功能

  1. 藍牙/Wi-Fi模塊：實時上傳數據到手機APP。
  2. LED大屏顯示：使用點陣屏或LED條屏顯示比分。
  3. 語音播報：得分時語音提示“XX隊得分”。
  4. 歷史數據存儲：記錄多場比賽結果。

通過以上設計，可以實現一個功能完善的籃球計分器系統，適用於小型比賽或訓練使用。