綜合電子系統(tǒng)設(shè)計_5舉例(歷屆測控類競賽題分析)

1、歷年測量控制類競賽題分析東南大學(xué) 電工電子實驗中心 胡仁杰 大學(xué)生電子設(shè)計競賽測控類賽題v2003-簡易智能電動車v2005-懸掛運動控制系統(tǒng)v2007-電動車蹺蹺板v2009-聲音導(dǎo)引系統(tǒng)v2009-LED點陣書寫顯示屏v2011-基于自由擺的平板控制系統(tǒng)v2010-電子式溫度調(diào)節(jié)器v2012-簡易電子秤模擬電子系統(tǒng)設(shè)計邀請賽2003-簡易智能電動車 一、任務(wù)一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。二、要求二、要求u電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過彎電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過彎道；道；u在光源引導(dǎo)下，避障進入停車區(qū)，進入停車在光源引導(dǎo)下，避障進入停

2、車區(qū)，進入停車位；位；u檢測地下薄鐵；檢測地下薄鐵；u控制全程時間，強調(diào)速度；控制全程時間，強調(diào)速度；u記錄行程。記錄行程。2003-簡易智能電動車 障礙物1障礙物21m1m2mR=0.8mCB5cm起跑線1.2m2.3m0.4m5cm5cm2cm5cm5cm2cm停車區(qū)0.4m12cm光源光源1.45m0.4m0.3m直道區(qū)彎道區(qū)2mO50cm障 礙 區(qū)引導(dǎo)線車庫0.2m0.4m15cm12.5cm12.5cm5cm 一、任務(wù)一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。 二、要求二、要求n電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過彎道；電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過

3、彎道；n在光源引導(dǎo)下，避障進入停車區(qū)，進入停車位；在光源引導(dǎo)下，避障進入停車區(qū)，進入停車位；n檢測地下薄鐵；檢測地下薄鐵；n控制全程時間，強調(diào)速度；控制全程時間，強調(diào)速度；n記錄行程。記錄行程。2003-簡易智能電動車 一、任務(wù)一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。設(shè)計并制作一個簡易智能電動車。二、要求二、要求u電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過電動車從起點開始，沿引導(dǎo)線行進，經(jīng)過彎道；彎道；u在光源引導(dǎo)下，避障進入停車區(qū)，進入停在光源引導(dǎo)下，避障進入停車區(qū)，進入停車位；車位；u檢測地下薄鐵；檢測地下薄鐵；u控制全程時間，強調(diào)速度；控制全程時間，強調(diào)速度；u記錄行程。記錄行程。2003-簡

4、易智能電動車r循跡： 光電傳感器r鐵片檢測：渦流傳感器、霍爾傳感器r避障： 超聲波傳感器r定點停車：紅外傳感器r主要難點：l光相關(guān)自適應(yīng)調(diào)整l速度與偏差r誤區(qū)：開環(huán)控制2005-懸掛運動控制系統(tǒng)懸掛運動控制系統(tǒng) 80cm100cm15cm15cm15cm原點15cm一、任務(wù) 通過兩只電機控制物體在傾斜板上運動畫出指定的運動軌跡。二、要求u可控，到達指定目標(biāo)u按指定軌跡運動；u控制運動速度;u標(biāo)識當(dāng)前位置 ;u循跡運動，運動趨勢判斷;2005-懸掛運動控制系統(tǒng)r步進電機控制與驅(qū)動r起始定位r路徑規(guī)劃：l將路徑細分成N小線段l計算每一線段的起始點與終點坐標(biāo)l計算移動每一線段時兩電機收放距離l注意電

5、機線軸直徑的變化r循跡運動：光電傳感器、軌跡趨勢預(yù)測2007-電動車蹺蹺板電動車蹺蹺板 901600mmAB配重物體C200mm400mm圖1 起始狀態(tài)示意圖90800mmAB70mm圖2 平衡狀態(tài)示意圖CdAdB300mm90300mm圖3 自動駛上蹺蹺板示意圖電動車AB一、任務(wù)一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個電動車蹺蹺板，起始端A一側(cè)裝有可移動的配重。電動車從起始端A出發(fā)，可以自動在蹺蹺板上行駛。蹺蹺板半圓軸上能轉(zhuǎn)動。 二、要求二、要求u電動車在蹺蹺板上往復(fù)行駛；u通過行駛使蹺蹺板保持平衡；u控制速度，計時；u平衡狀態(tài)間的調(diào)整. 2007-電動車蹺蹺板r水平度檢測：用電位器自制傳感器、水銀開關(guān)、傾

6、角傳感器、加速度傳感器r小車保持直線運行、行程記錄r車速控制：步進式控制；車速與水平度相關(guān)r小車響應(yīng)速度與行進距離矛盾的協(xié)調(diào)2009-聲音導(dǎo)引系統(tǒng)聲音導(dǎo)引系統(tǒng) 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一聲音導(dǎo)引系統(tǒng)，一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，用無線方式傳輸信號，引導(dǎo)運動。接收器和聲源間無線通信。二、要求n以聲音作為引導(dǎo)運動到指定位置，定位精確；n控制運動速度、運動方向.接收器 CW D 1 m 圖圖1 1 系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖 xy 1 mS可移動聲源接收器 A接收器 B中點 O中點 O2009-聲音導(dǎo)引系統(tǒng)r采用間歇式發(fā)聲、音量適中r聲響傳感器的靈敏度r在不同控制階段選擇不同接收器比較r車速的

7、控制：速度與偏離度相關(guān)r難點：環(huán)境噪聲的影響，接收器靈敏度設(shè)定，自適應(yīng)？電 機平 板擺 桿固 定 支 架轉(zhuǎn) 軸?電 機 轉(zhuǎn) 軸6 c m1 0 c m100cm電 線硬 幣?20cm100cm150cm激光筆2011-基于自由擺的平板控制系統(tǒng)基于自由擺的平板控制系統(tǒng) 電 機平 板擺 桿固 定 支 架轉(zhuǎn) 軸?電 機 轉(zhuǎn) 軸6 c m1 0 c m100cm電 線硬 幣?20cm100cm150cm激光筆2011-基于自由擺的平板控制系統(tǒng)基于自由擺的平板控制系統(tǒng) 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個自由擺上的平板控制系統(tǒng)，驅(qū)動電機可以控制平板轉(zhuǎn)動。二、要求n自由擺擺動過程中，使平板上硬幣不滑落、少滑動；多個硬

8、幣保持疊放不滑落；n在平板上固定一激光筆，保存照射在靶心，減少偏差；n減少瞄向靶心的時間。 2011-基于自由擺的平板控制系統(tǒng)r開始擺動的檢測r起始位置角度的檢測（與平板角度相關(guān)）r平板的預(yù)調(diào)整r電機轉(zhuǎn)動的響應(yīng)速度r根據(jù)起始角、周期、擺長、靶距計算擺動過程中激光筆的位置，進而算出激光筆的角度2010-電子式溫度調(diào)節(jié)器電子式溫度調(diào)節(jié)器 圖1 帕爾帖溫度控制裝置一、任務(wù)一、任務(wù) 設(shè)計一電子式溫度調(diào)節(jié)器，對帕爾帖(peltire)溫度控制裝置內(nèi)溫度控制。二、要求二、要求準(zhǔn)確顯示溫度值；指定溫度控制，快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定；1.按照溫度曲線控制溫度變化。2010-電子式溫度調(diào)節(jié)器r溫度傳感器的校對r溫度檢測

9、抗干擾r升降溫速度與超調(diào)矛盾的協(xié)調(diào)r升降溫速度控制：數(shù)字、模擬方式r散熱對升降溫的影響2012-簡易電子秤簡易電子秤 一、任務(wù)一、任務(wù) 使用電阻應(yīng)變片稱重傳感器，實現(xiàn)電子秤。用砝碼作稱重比對。二、要求二、要求 u準(zhǔn)確、穩(wěn)定稱重；u稱重傳感器的非線性校正，提高稱重精度；u實現(xiàn)“去皮”、計價功能；u具備“休眠”與“喚醒”功能，以降低功耗。 2012-簡易電子秤r稱重傳感器的標(biāo)定r傳感器的線性化處理r低漂移、高精度放大器設(shè)計LED點陣書寫顯示屏點陣書寫顯示屏 控制器3232 LED 點陣模塊 光筆 一、任務(wù)l設(shè)計并制作一個基于3232點陣LED模塊的書寫顯示屏。lLED點陣模塊顯示屏工作在人眼不易覺

10、察的掃描微亮和人眼可見的顯示點亮兩種模式下；當(dāng)光筆觸及LED點陣模塊表面時，檢測掃描信號以獲取其行列坐標(biāo)。 二、要求u獲得并顯示光筆位置；u實現(xiàn)“點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字、對象拖移”等書寫顯示功能；u當(dāng)環(huán)境光強改變時，能自動連續(xù)調(diào)節(jié)屏上顯示亮度；超時不操作時進入休眠狀態(tài)。2009-LED點陣書寫顯示屏r題目的理解r光電傳感器的靈敏度及響應(yīng)速度r掃描點的定位r動作指令的識別測控類賽題設(shè)計概要v準(zhǔn)備r處理器平臺：資源集成度、精度與速度r信號輸出通道：DAC、PWMr信息顯示：LCDr電源電壓r傳感器：溫度、聲、光、磁、速度、距離、 加速度、角度、r執(zhí)行機構(gòu)：電流驅(qū)動、電壓控制、電磁機構(gòu) 直流電機、步進電機、伺服電機測控類賽題設(shè)計概要v準(zhǔn)備r信號處理、分析、識別r數(shù)值計算r控制算法r菜單顯示、數(shù)據(jù)顯示、曲線顯示r低功耗設(shè)計測控類賽題設(shè)計概要v審題r了解題目明確要求完成的工作；r仔細閱讀任務(wù)、說明部分文字，往往對題目的實現(xiàn)方法、測試方法、元器件有限定；r任務(wù)中的要求一般是全局性的r任務(wù)部分的圖往往給定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，說