方案论证与选择
2.3 本设计主要特点
本设计主要采用价格低廉的51单片机作为控制系统，显示部分采用数码管，提示器件为普通蜂鸣器，按钮也是比较便宜的按钮，所以整个系统最大的特点就是成本低。其次，本设计还有功能齐全逻辑完善的特点，本设计是使用C语言对单片机进行编程，对比赛过程中的各种情况都已经加入设计逻辑中，各种情况都会有合理的处理。本系统稳定性好，经多次测试使用几乎不会出现错误情况。
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设计原理
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3.1 单片机控制原理
3.1.1 单片机储存器介绍
单片机存储器分为程序储存器和数据储存器。51单片机程序储存器共64kb，它是用来存放用户程序的空间，如果要读写ROM需要用MOVC指令，控制信号为PSEN和EA。读ROM是以程序计数器PC作为16位地址指针，依次读取相应地址。数据存储器也称之为随机存取数据存储器，它是用来存放程序过程所产生数据的，分为内部数据储存器和外部数据储存器。内部储存器可以分作三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区、数据缓存区。
3.1.2 单片机引脚介绍
单片机共有40个引脚，这些引脚可以分为电源引脚、时钟引脚、控制引脚、I/O引脚四类引脚。
1. 电源引脚：
①VCC引脚，单片机的供电端，通常外接+5V直流电源；
②VSS引脚，单片机负极，接地引脚。
2. 时钟引脚：晶体振荡电路反向输入和输出端，即:XTAL1、XTAL2 引脚，外接晶振电路。
3. 控制引脚：
单片机共有四个控制引脚。
①ALE/PROG地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲引脚，ALE是用来锁存P0口送出低8位地址， PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
② PSEN引脚是外ROM读选通信号线。
③ RST/VPD复位/备用电源控制引脚，RST引脚是复位信号的输入端。VPD引脚的功能是在Vcc掉电情况下，接备用电源。
④ EA/Vpp引脚为内外ROM选择/片内EPROM编程电源。EA是内外ROM选择端， Vpp是片内有EPROM的芯片在EPROM编程期间施加编程电源Vpp的引脚。
⒋ I/O引脚
51单片机共有4个8位并行I/O端口，即P0、P1、P2、P3口，总共32个引脚。 ① P0口：P0口为双向8位三态I/O口，P0口既可作为通用I/O口，又可作为外部扩展时的数据总线及低8位地址总线的分时复用口，内部不具有上拉电阻，所
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以外面需要接上拉电阻才能输出高电平。作为通用I/O口时，输出数据可以得到锁存，输入数据可以得到缓冲，每个引脚可驱动8个TTL负载。
② P1口：P1口为8位准双向I/O口，一般作通用I/O口使用，内部具有上拉电阻，所以外面不必再接上拉电阻，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线，每个引脚可驱动4个TTL负载。
③ P2口：P2口为8位准双向I/O口，内部具有上拉电阻，所以外面不必再接上拉电阻，可以直接连接外部的I/O设备。它与地址总线高8位复用，可驱动4个TTL负载。通常作为外部扩展时的高8位地址总线使用。
④ P3口：P3口不仅可以作为普通I/O口使用，它还有属于自己的特殊功能。 P3口为8位准双向I/O口，内部具有上拉电阻，所以外面不必再接上拉电阻，P3口是双功能复用口，每个引脚可驱动4个TTL负载。作为通用I/O口时，功能与其他I/O口相同，作为特殊功能使用时：P3.0 RXD作为串行数据输入口，P3.1 TXD作为串行数据输出口，P3.2 INT0为外部中断0的申请口，P3.3 INT1为外部中断1的申请口，P3.4 T0为定时器/计数器0外部输入， P3.5 T1为定时器/计数器1外部输入，P3.6 WR为外部数据存储器写脉冲，P3.7 RD为外部数据存储器读脉冲。
3.1.3 单片机计时原理
在单片机中计时器本质上就是一个计数器，即在一个固定的时间里对一个数字变量进行加减操作，这个固定的时间是需要计算的，对于采用不同晶振的单片机产生一个脉冲的时间是不同的，比如有的晶振频率是11MHZ有的晶振频率是12MHZ。在每个脉冲产生时计数器就会加一次，如果要得到一个确切的时间进行计时，就需要根据晶振的频率计算出一次脉冲产生所需要的时间，然后也可以计算出一秒内产生多少次脉冲，这样我们就可以设置个累加器，当一次脉冲产生时累加一次，当次数等于一秒产生的脉冲次数时，开始进位记为一秒，计数器清零后再继续累加。如果要实现时钟效果，就当在秒位累加器累加到60时向分钟位进位，同样的当分钟位到60时就向小时位进位，如此循环便实现了一个简单的计时器。
本设计是篮球计时计分系统，那么计时部分得符合篮球比赛中计时规则，通常篮球比赛都是一个固定的时间，当然可以自己设定，通常是分钟为最大单位，然后采取倒计时的方式，时间不断减少至到时间值为零比赛结束。倒计时的原理也和前面描述的计时器原理类似。首先设定整场比赛的时间值，当开始计时时，分钟位变量减一，秒位变量置为60，随着脉冲变化的累加器开始累加，当累加次数等于一秒产生次数时，秒位变量减一，至到秒位减到零时向分钟变量借位，及分钟变量减一，秒钟变量重置60，依次循环直到分秒都减到零时比赛结束。
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3.2 数码管显示原理
这里所说的数码管是通常是指七段或者八段数码管，八段数码管之比七段数码管多一个小数点，下面介绍则以七段数码管为例。这种数码管是由7个条状发光二极管组成一个数字“8”形所构成，在需要显示数字时，就点亮相应的数码管构成所需要的数字形状，例如新需要显示数字“2”只需点亮除了左上方和右下方的竖条数码管外就可以实现，通常数码管可以显示0—9的数字及A—F的字母。一般情况下，单个发光二极管的管压降在1.8V左右，电流在30mA以下。市场上的数码管分为两种，一种是共阴极数码管，这种数码管所有发光二极管公用一个阴极，每个阳极都有各自引脚，我们把相应阳极引脚置为高电压并且在二极管额定电压内相应二极管就会发光。另一种与之对应的是共阳数码管，相反的是这种数码管所有发光二极管公用一个阳极，每个阴极都有各自引脚，我们把相应阴极引脚置为高电压并且在二极管额定电压内相应二极管就会发光。
数码管的组合显示方式有两种，分为静态显示和动态显示。静态显示的驱动方式为静态驱动，即每个数码管都是由单个的I/O口进行驱动，静态驱动方式可以达到编程简单、显示亮度高、硬件连接简单的效果，但是由于静态驱动的功能一，如果要采用这种方式进行功能稍微复杂的显示就会耗费大量I/O资源，也会造成代码重复度大，复用不方便。而动态驱动的产生很好的解决了静态驱动存在的缺点。动态驱动中所有数码管的发光二极管的引脚除了公共端都是连接在一起的，然后一起连接在8个I/O口上，每个公共端占用一个控制I/O口，这里可以使用锁存器节省I/O资源，如果数码管数量多自然产生更多的公共端引脚，这时可以添加锁存器对引脚进行控制。通过这种方式连接后接下来我们就可以通过扫描的方式进行动态显示。通过对每个发光二极管公共端的控制，可以在一个时刻指定只显示一个数码管，通过段位控制需要显示的数字，段位即除了公共引脚的其他引脚，再循环对每个数码管赋值，当然这个循环速度是非常快的，在这个快速的轮流显示过程中由于人眼的视觉的暂留现象加上二极管发光的余辉效应最终产生的结果就是让人感觉显示的是一组稳定的数字，不存在闪光情景。这种驱动方式最重要的是需要控制每个数码管显示所停留的时间，扫描过慢会出现闪烁扫描过快可能会出现重影，如图3.1为数码管显示原理图。
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图3.1 数码管原理图
3.3 按键控制原理
在单片机中传递的信号无非就是高低电平的变化，我们所使用的按键也是利用给单片机传递高低电平变化的方式来传递信号的，通常按键的一端接单片机的I/O口，另一端接地。这里说的按键是一种弹性按钮，按下时两段接通，松开时两端断开，这样的话当按键按下时，按键所连接的人I/O口就会接地，电平被拉低。如果要监听按键事件，就让单片机不断的对按键所连接I/O进行高低电平进行检测，单片机可以读出I/O口的电平状态，然后进行电平判断实现相应功能。但是有一点是必须要注意的，按键导致的电压变化并非我们所想象的那么平稳，其实机械按键在按下或松开这个过程中是存在抖动的，只是我们察觉不出，而单片机对电平变化是十分敏感的，意思就是可能我们认为的一次按键操作其实被单片机操作了很多次，这样会严重影响我们预期想要的效果，对于这种隐患消除的办法就是对按键过程进行消抖。消抖方法分为硬件消抖和软件消抖，常用RS触发器实现硬件去抖，其原理是将抖动输出经过双稳态电路处理变成正规矩形波。硬件消抖需要外借电子器件复用度低，我们通常可以使用软件消抖，软件消抖是当第一次检测到电平变化时开始延时，延时时间5到10秒，之后再对电平进行二次检测如果检测结果与第一次产生电平一致则执行按键处理程序，否则不做处理，延时就避开了抖动期。
3.4 篮球比赛计分计时规则说明
篮球运动起源于1891年。在篮球比赛发展过程中，每个阶段的每个地区的比赛规则都大不相同，很难统一，经过上百年的一个发展过程，如今篮球比赛的规则也有了一套规范科学的国际规则，在这些规则的要求下进行篮球比赛，无论是
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