2024年3月29日发(作者：)

体育自动记圈仪

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1 绪论

1．1 引言

体育自动记圈仪是一种应用于长距离竞赛项目中，辅助人工记圈的仪器。本设计

采用单片机控制与无线收发射频技术相结合的方法，巧妙地解决了多人同时进入主机

计数半径时可能出现的通信信道干扰而出现的错计、漏计等现象，从而使高可靠性自

动记圈仪的研制从理论上成为可能。在此基础上再从制作工艺和能源供应上加以研

究，定能使“自动记圈仪”在国内外的体育径赛中得到广大运动员和裁判的认可。本

论文着重介绍如何通过对单片机的软、硬件设计实现计圈仪的判决计数功能。

1．2 研究的目的和意义

国际、国内各类记圈性质项目与赛事越来越多，规格越来越高，而对于长距离项

目中的记圈，现在仍采用原始的人工记圈方式。这种记圈方式，每名记圈裁判负责记

录的运动员不得超过4人，以参赛人员30人为例，记圈裁判会上就要动用8人，劳

师动众，更严重的是往往会引入人为失误，判错运动员的成绩，如果该失误发生在重

大比赛上，更会铸成不可挽回的损失，会造成恶劣的影响。而这种失误是屡屡发生的，

对运动员和裁判员都有很严重的不良影响，会使运动员毕生的努力付之东流，使裁判

员失去参加重大比赛的工作机会。显然这种记圈方式已无法满足实际需要。因此人们

迫切要求用仪器来代替裁判进行自动记圈，自动记圈仪的研制被提上日程。自动记圈

仪的研制，对于在竞赛中实现记圈工作的自动化，提高记圈工作的准确性，具有重要

意义

。

1．3 研究内容

判决计数部分设计是设计的关键，研究如何通过软件设计实现主机与分机之间

的判别计数是我的主要任务。设计要求对参赛运动员分别自动计圈，每名运动员的剩

余圈数要分别显示，并用屏幕来显示领先运动队员的剩余圈数。有置数功能，可预置

运动员应经过的圈数（如10000米跑，预置25圈）。要求仪器抗干扰能力强，能在较

恶劣的环境中稳定工作。还要考虑到设计的人性化，分机是要由运动员随身携带的。

还要考虑如何避免跌倒等情况发生造成记圈错误。

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2 整体设计方案

2．1 方案比较与选择

本设计可分为以下部分：1.分机—无线发射器的软硬件实现。2.显示/键盘—

人机交互界面的设置。3.主机单片机及硬件电路的选择。4. 主机与分机间无线电通

信方式的比较论证。而无线电通信方式的选择作为设计的关键部分，直接影响着记圈

仪的性能。本节将就基于“多频点同时通信（简称‘多频通信’）”和“单频点分时通

信（简称‘分时通信’）”两种不同通信方法对本设计的实用性及优缺点加以比较，并

最终选择一种可以实现高可靠计圈性能的通信方案。

2.1.2 无线电通信方式的选择

1．方案一：采用多频通信方法：实现主机与30名以上运动员独立通信并识别身

份，就要设置30多个不同的频率点分配给每名运动员，主机方面对应每一个频率设

置一个接收机。当分机移入主机有效接受范围，接收分机的信号，以频点区分不同的

队员。这种方案实时性好，在蜂窝通信中，把通信地区分为几个小区，每个小区中包

括若干个频点，以此来避免多频通讯中常出现的邻道干扰的问题，是一种可行的方案。

但是运动员比赛时分布较集中，将参赛运动员分到不同区域是不现实的，也是不允许

的，因此采用这种方案必然存在邻道干扰问题。

由于可用信道资源有限，我们只能选取很窄的信道，本就很窄的信道还要分为30

多个频点。目前，移动通信系统广泛使用VHF、UHF电台，频道间隔是25kHz。而我们

选用的窄信道，还不能达到移动通信系统使用的标准，这就加剧了邻道干扰。不仅如

此，当主机接收信号时，如果两个或多个队员同时进入计圈范围内，就会有两个或多

个不同频率的信号同时发出信号，这就很容易产生互调干扰。

此外，采用这种方案，要调出30多个相邻频点，技术上也较难实现。

2．方案二:采用分时通信方法：36名队员共用一个频点，主机采用16位机每隔2

16

个机器周期发出一次信号，把2

16

个机器周期平均分为64份，每名队员对应其中一个

时间段，主机发出信号后开始计时，进入计圈界内的分机同时接收信号，在各自对应

的时间段发出信号，主机从各个时间段接收的信号来区分分机（示意图如下所示）。

主机与从机之间的通讯采用无线射频来实现，主机发射频率与从机接收频率一致，从

机发射频率与主机接收频率一致。虽然有很多从机，但是每台从机的发射与接收电路

都是一样的。这种方法只用到了两个频点，只要频率选择的合适，就可以有效的避免

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