第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

篮球作为一项备受大众喜爱的体育运动，在全球范围内有着极高的参与度，无论是专业赛事还是业余活动，都随处可见其身影。在各类篮球比赛中，计分环节至关重要，它直接关系到比赛结果的准确性以及比赛的公平公正开展。

传统的篮球计分往往依靠人工翻牌或者简单的纸笔记录，这种方式不仅效率低下，而且极易出现人为的失误，比如记错分数、书写不清晰等情况，在紧张激烈的比赛过程中，这些错误可能会影响比赛的节奏，甚至引发参赛队伍之间的争议。随着科技的发展，虽然市面上也出现了一些电子计分器，但不少存在着功能不够完善的问题。有些仅能实现简单的加分功能，对于分数的减少、清零以及查看历史比赛得分等操作难以实现；还有些计分器的显示不够清晰直观，或者操作过于复杂，不方便使用者快速上手。

基于单片机的篮球计分器设计有着重要的意义。从实用性角度来看，采用STM32作为主芯片，搭配分辨率为128*128像素的TFT显示屏以及机械式按键，能打造出操作便捷、显示清晰的计分器，方便裁判或者工作人员在比赛中快速准确地进行计分操作，两队制的计分方式也契合常见的篮球比赛场景，能满足不同级别赛事的需求。从赛事管理层面来说，具备得分的增加、减少、清零以及上场比赛得分查看功能，可以更好地记录比赛数据，为后续的赛事复盘、分析等提供有力支撑，有助于总结经验、提升比赛质量。而且，这样的设计成本相对较低，易于推广，能够让更多基层的篮球赛事用上高效可靠的计分设备，进一步推动篮球运动在大众中的蓬勃发展，提升整个篮球运动生态的规范化和专业化水平。

1.2 国内外研究现状

在篮球计分设备的研究与应用领域，国内外已形成多层次的发展格局，呈现出技术路径与应用场景的差异化特征。国外在体育电子设备研发方面起步较早，专业赛事级计分系统已形成成熟的技术体系。例如，美国ScoreVision公司开发的智能计分系统整合了高清显示、云端数据同步和多终端控制功能，能实时传输比赛数据至教练台、观众席及转播系统，但其依赖复杂的网络架构和高昂的硬件成本，主要应用于NBA等顶级联赛。欧洲部分研究机构则聚焦于便携性改进，如德国Fraunhofer研究所推出的模块化计分设备，通过无线传感技术实现裁判手持终端与主显示屏的实时联动，但核心组件依赖进口，规模化应用受限。此外，国外对基层赛事需求的关注相对较少，针对业余比赛的低成本解决方案开发不足。

国内研究呈现出“高端追赶、中端创新、低端普及”的特点。在专业领域，华为与CBA合作开发的智能计分系统已实现5G实时数据传输和AR战术叠加功能，技术指标接近国际一流水平，但同样面临成本过高、适配场景有限的问题。高校和科研院所则更多关注中小赛事需求，如浙江大学基于STM32系列芯片设计的便携式计分器，通过优化硬件架构将成本控制在百元级别，具备基础计分和时间显示功能，已在部分校园赛事中试用。企业层面，深圳某电子公司推出的触屏式计分设备，集成了分数调整、犯规记录等功能，但采用的电容屏在户外强光下易出现误触，且机械结构耐用性不足。

从技术路径看，国内外均经历了从纯硬件逻辑控制到微处理器智能化的演进。早期计分器多采用51单片机作为核心，功能局限于简单的加减运算；随着STM32等高性能单片机的普及，现代计分设备开始具备数据存储、屏幕交互等复杂功能。国外在低功耗设计和无线通信集成方面更具优势，如采用蓝牙Mesh组网实现多设备协同；国内则在本地化适配上下功夫，例如针对基层赛事的恶劣环境，强化设备的抗摔性和防尘性能。

当前研究仍存在共性瓶颈：一是功能同质化严重，多数产品仍停留在基础计分层面，对历史数据挖掘、战术分析等增值功能开发不足；二是人机交互设计与实际场景脱节，专业设备操作复杂，简易设备又难以满足特殊情况处理需求；三是低成本与高性能难以平衡，制约了基层赛事的设备更新。这些问题为基于STM32的轻量化计分器设计提供了创新空间，通过优化硬件选型与功能聚焦，有望在实用性、经济性与可靠性之间找到更优平衡点。

1.3 研究内容与方法

本研究围绕篮球计分器的硬件设计与软件开发展开，重点构建以单片机为核心的控制系统，搭配适合的显示屏与按键模块，实现两队得分的实时显示与操作控制。硬件方面，需完成电路原理图设计，包括主控制模块与显示模块、按键模块的连接电路，合理布局各元件以保证设备稳定性与便携性；软件层面，开发相应程序实现得分增减、清零，优化屏幕显示界面确保信息清晰直观。研究过程中，采用理论设计与实践测试相结合的方式，先通过电路仿真软件验证设计合理性，再制作实物原型进行功能测试与性能调试，结合实际使用场景优化按键响应速度与显示效果，最终形成兼具实用性与经济性的篮球计分器解决方案。