電子設計大賽控制類題目匯總

1、全國大學生電子設計競賽歷年題目（19942011）第一屆（1994年）全國大學生電子設計競賽題目題目三 簡易無線電遙控系統(tǒng)一、任務設計并制作無線電遙控發(fā)射機和接收機。1無線電遙控發(fā)射機2無線電遙控接收機 二、要求1基本要求（1）工作頻率：fo=610MHz中任選一種頻率。（2）調(diào)制方式：AM、FM或FSK任選一種。（3）輸出功率：不大于20mW（在標準75假負載上）。（4）遙控對象：8個，被控設備用LED分別代替，LED發(fā)光表示工作。（5）接收機距離發(fā)射機不小于10m。2發(fā)揮部分（1）8路設備中的一路為電燈，用指令遙控電燈亮度，亮度分為8級并用數(shù)碼管顯示級數(shù)。（2）在一定發(fā)射功率下（不大于20

2、mW），盡量增大接收距離。（3）增加信道抗干擾措施。（4）盡量降低電源功耗。注：不能采用現(xiàn)成的收、發(fā)信機整機。三、評分意見項 目得 分基本要求設計與總結(jié)報告：方案設計與論證，理論計算與分析，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，結(jié)果分析50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項12完成第（2）項8完成第（3）項5完成第（4）項5特色與創(chuàng)新20電子設計大賽控制類題目匯總控制類的題目均要注意外界的干擾。要采取一定的屏蔽措施。涉及到電機時要考慮控制部分和電機部分，分開供電。雙電源供電。將電動機驅(qū)動電源與單片機以及其周邊電路完全隔離，利用光電耦合傳輸信號。這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動機所造成的干擾

3、徹底消除，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。掌握各種算法。第三屆（1997年）C題 水溫控制系統(tǒng)一、任務設計并制作一個水溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動控制，以保持設定的溫度基本不變。二、要求1基本要求（1）溫度設定范圍為4090，最小區(qū)分度為1，標定溫度1。（2）環(huán)境溫度降低時（例如用電風扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差1。（3）用十進制數(shù)碼管顯示水的實際溫度。2發(fā)揮部分（1）采用適當?shù)目刂品椒?，當設定溫度突變（由40提高到60）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。（2）溫度控制的靜態(tài)誤差0.2。（3）在設定溫度發(fā)生突變（由40提高到60

4、）時，自動打印水溫隨時間變化的曲線。三、評分意見項 目得 分基本要求設計與總結(jié)報告：方案設計與論證，理論分析與計算，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，對測試結(jié)果的分析50實際制作完成情況50發(fā)揮部分減小調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量20溫度控制的靜態(tài)誤差0.210實現(xiàn)打印曲線功能10特色與創(chuàng)新10四、說 明 (1)加熱器用1千瓦電爐。(2)如果采用單片機控制，允許使用已右的單片機最小系統(tǒng)電路板(3)數(shù)碼顯示部分可以便用數(shù)碼顯示模塊。(4)測量水溫時只要求在容器內(nèi)任意設置一個測量點。(5)在設計報告前附一篇400字以內(nèi)的報告摘要。賽題分析：一、賽題要點：水溫的范圍 水溫調(diào)節(jié)的誤差 水溫變化的速度 打印水溫變化的曲線二、

5、參考設計方案1、水溫的測量。溫度傳感器（參考型號AD590K）2、加熱水。用脈沖移相觸發(fā)可控硅來調(diào)節(jié)加熱絲有效功率。 3、控制算法。采用分段非線性加積分分離PI算法進行溫度控制。 模糊控制算法三、一些設計中的創(chuàng)新1、加入報警裝置，當溫度變化過大時，報警。2、通過鍵盤在線打印曲線與數(shù)據(jù)。3、加入語音模塊。四、設計中的注意事項若采用1000w電爐加熱1L水，控制對象的數(shù)學模型難以準確確定，所以要通過實驗總結(jié)其控制特性，以確定控制算法的各項參數(shù)。第五屆（2001年）C題 自動往返電動小汽車 一、任務設計并制作一個能自動往返于起跑線與終點線間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線和無

6、線遙控）。跑道寬度0.5m，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點處畫有2cm寬的黑線，各段的長度如圖1所示。 二、要求1基本要求（1）車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線），到達終點線后停留10秒，然后自動返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時間應力求最短（從合上汽車電源開關開始計時）。（2）到達終點線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點線偏差應最?。ㄒ攒囕v中心點與終點線或起跑線中心線之間距離作為偏差的測量值）。（3）DE間為限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過，通過時間不得少于8秒，但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。2發(fā)揮部分（1）

7、自動記錄、顯示一次往返時間（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。（2）自動記錄、顯示行駛距離（記錄顯示裝置要求安裝在車上）。（3）其它特色與創(chuàng)新。三、評分標準項目與指標 滿分 基本 要求 設計與總結(jié)報告：方案比較、設計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關設計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50 實際制作完成情況50 發(fā)揮 部分 完成第（1）項15 完成第（2）項25 完成第（3）項10 四、說明（1）不允許在跑道內(nèi)外區(qū)域另外設置任何標志或檢測裝置。（2）車輛（含在車體上附加的任何裝置）外圍尺寸的限制：長度35 cm，寬度15cm。（3）必須在車身頂部明顯標出車輛中心點位置，即橫向與縱向

8、兩條中心線的交點。賽題分析一、題目要點1、要求往返一次的時間最短，中間有限速區(qū)，接近終點也要減速，故要時時對小車的速度進行調(diào)整。2、限速區(qū)低速通過，接近終點要減速。故要準確判斷加速減速的區(qū)域，即要精確定位。3、前輪方向要有糾偏裝置，防止小車撞到擋板。4.、車速、行駛距離要顯示。二、參考設計1、控制系統(tǒng)。采用兩片單片機分工協(xié)作。2、車速和距離的檢測。檢測儀器應安裝在前輪。因為后輪剎車時易打滑和反轉(zhuǎn)。斷續(xù)式光電開關。由于該開關是溝槽結(jié)構，可以將其置于固定軸上，再在車輪上均勻地固定多個遮光條。讓其恰好通過溝槽，產(chǎn)生一個個脈沖。通過脈沖的計數(shù)，對速度進行測量。開關式霍爾傳感器。該器件內(nèi)部由三片霍爾金屬

9、相組成，當磁鐵正對金屬板時，出于霍爾效應，金屬板發(fā)生橫向?qū)ǎ虼丝梢栽谲囕喩习惭b磁片、而將霍爾集成片安裝固定在軸上，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。光電碼盤。3、路面黑線檢測。脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收器光電傳感器。傳感器的放置位置可以使小車底部的前中后，也可以是小車前面。根據(jù)不同的位置，采用不同的算法分析。4、停車方案。滿速前進，臨近終點反向制動到終點后再反向制動斷電即停。5、限速方案。反向制動-正向驅(qū)動-反問驅(qū)動-正向驅(qū)動的循環(huán)驅(qū)動過程。該方案通過單片機精確的驅(qū)動信號，使反向制動時間小于正向驅(qū)動時間，以達到小車總體向前緩速前進。6、避免小車碰壁的方案。超聲波傳感器。超聲波傳感器可以給CP

10、U提供足夠精確的位置信息，使得CPU可以根據(jù)該信息精確調(diào)整小車的運行方向和狀態(tài)，使小車在運行時達到最小的橫向抖動。單片機根據(jù)發(fā)射和接收到超聲波的時間差判斷小車離擋板的長度，根據(jù)這個數(shù)據(jù)發(fā)出前輪左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或保持方向的指令從而實現(xiàn)自動校正行車路線，少撞墻而快速地往返。光電傳感器完成對左右擋板的檢測。同時為了減小車與擋板相撞時的摩擦，可以在車體的四個角加裝四個小滑輪。三、設計中的亮點1、加入語音模塊。2、可以用實驗的方法確定脈沖寬度的工作頻率。3、加裝車燈，指示行駛狀態(tài)。4、剎車時，加入自動防抱死（ABS）環(huán)節(jié)。第六屆（2003年）簡易智能電動車（E題） 一、任務 設計并制作一個簡易智能電動車，其行

11、駛路線示意圖如下： 二、要求 1、基本要求 （1）電動車從起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線），沿引導線到達B點。在“直道區(qū)”鋪設的白紙下沿引導線埋有13塊寬度為15cm、長度不等的薄鐵片。電動車檢測到薄鐵片時需立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在“直道區(qū)”檢測到的薄鐵片數(shù)目。 （2）電動車到達B點以后進入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導線到達C點（也可脫離圓弧引導線到達C點）。C點下埋有邊長為15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達C點檢測到薄鐵片后在C點處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。 （3）電動車在光源的引導下，通過障礙區(qū)進入停車區(qū)并到達車庫。電動車必須在兩個障礙物之間通過且不得與其接觸。

12、（4）電動車完成上述任務后應立即停車，但全程行駛時間不能大于90秒，行駛時間達到90秒時必須立即自動停車。 2、發(fā)揮部分 （1）電動車在“直道區(qū)”行駛過程中，存儲并顯示每個薄鐵片（中心線）至起跑線間的距離。 （2）電動車進入停車區(qū)域后，能進一步準確駛?cè)胲噹熘?，要求電動車的車身完全進入車庫。 （3）停車后，能準確顯示電動車全程行駛時間。 （4）其它。 三、評分標準 項 目 滿分 基本要求 設計與總結(jié)報告：方案比較、設計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關設計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析 50 實際完成情況 50 發(fā)揮部分 完成第（1）項 15 完成第（2）項 17 完成第（3）項

13、 8 其它 10 四、說明 1、跑道上面鋪設白紙，薄鐵片置于紙下，鐵片厚度為0.51.0mm。 2、跑道邊線寬度5cm，引導線寬度2cm，可以涂墨或粘黑色膠帶。示意圖中的虛線和尺寸標注線不要繪制在白紙上。 3、障礙物1、2可由包有白紙的磚組成，其長、寬、高約為50cm 12cm 6cm，兩個障礙物分別放置在障礙區(qū)兩側(cè)的任意位置。 4、電動車允許用玩具車改裝，但不能由人工遙控，其外圍尺寸（含車體上附加裝置）的限制為：長度35cm，寬度15cm。 5、光源采用200W白熾燈，白熾燈泡底部距地面20cm，其位置如圖所示。 6、要求在電動車頂部明顯標出電動車的中心點位置，即橫向與縱向兩條中心線的交點。

14、賽題分析一、題目要點1、小車的尺寸限制。2、全程行駛時間限制，彎道速度要適宜。3、檢測到薄片且能顯示金屬薄片到起跑線的距離。4、在C處停留5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息計時。5、停車后，顯示全程行駛時間。6、注意到障礙物高6厘米，而光源高20厘米。二、參考設計整個系統(tǒng)可以分為以下幾個模塊：線路跟蹤 金屬檢測 光源檢測 避障電路 路程計算模塊1、路程計算。光電傳感器霍爾開關（霍爾傳感器）2、線路跟蹤。脈沖調(diào)制的反射式紅外發(fā)射接收對管。啟動時，小車跨騎在黑線上。兩個紅外發(fā)射接收對管，分別安裝在黑線的兩側(cè)的白色區(qū)域，輸出為低電壓，當走偏，位于黑線上時，輸出為高電壓。因黑線較窄（2cm），為及時調(diào)整

15、車的方向，選擇比較器的閥值為2.5v，即黑白相間的位置，即開始調(diào)整。光電傳感器。用三只光電開關。一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當小車脫離軌道時，即當置于中間的一只光電開關脫離軌道時，等待外面任一只檢測到黑線后，做出相應的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到中間的光電開關重新檢測到黑線（即回到軌道）再恢復正向行駛。色標傳感器。在小車的中部平行裝有兩個色標傳感器，采用查詢檢測的方法對黑線進行檢測3、金屬檢測。電感式接近開關。當金屬物體接近開關的感應區(qū)域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速作出反應金屬探測傳感器（渦流型鐵金屬探測傳感器，參考型號LJ18A3-Z/BX）4、光源檢測。光敏電阻（光敏傳感器）。只用三到

16、五只光敏電阻就可以達到目的，只是因其對光非常敏感，所以必需為每只光敏電阻加上黑色隔離板。在各光敏電阻間用隔板隔開如此擺放可以很好的解決探測光源方位的難題，從而正確控制小車的轉(zhuǎn)向當小車行駛方向朝向光源時，中間電阻阻值為低，當小車偏移光源方向時，由于光敏電阻間擋板的遮攔作用，兩側(cè)的電阻定有一側(cè)為低。參考擺放位置如下圖5、避障電路。注意到障礙物高6厘米，而光源高20厘米。故設計避障電路時，可以先尋找光源，當找到光源后，再檢測障礙物，調(diào)整前進方向。這樣做，可以節(jié)省時間。超聲波測距。采用超聲波傳感器探測障礙物。超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當探測到障礙物時，超聲波傳感器給出脈沖信號至單

17、片機，單片機檢測到該信號后，調(diào)整小車方向，以控制小車準確的繞過障礙物。反射式紅外傳感器采用試驗的方法，確定一條比較精確的路線，讓單片機記?。ㄍㄓ眯圆?，但節(jié)省時間）三、設計中的一些亮點發(fā)揮1、因為涉及的模塊比較多，故要用多片單片機協(xié)作工作。最好增加一個時鐘模塊，統(tǒng)一系統(tǒng)時間。2、軟件降溫。在長轉(zhuǎn)彎過程中通過設置前端轉(zhuǎn)向電機間隙停轉(zhuǎn)以達到降溫的目的。3、彎道要減速。4、增加車頂彩燈等裝飾，更加人性化。附：參考元件安裝方位第七屆（2005年）懸掛運動控制系統(tǒng)（E題）一、任務設計一電機控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜（仰角100度）的板上運動。在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊

18、繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm100cm。物體的形狀不限，質(zhì)量大于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標有間距為1cm的淺色坐標線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標原點,示意圖如下。 二、要求1、基本要求：（1）控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式任意設定坐標點參數(shù)；（2）控制物體在80cm100cm的范圍內(nèi)作自行設定的運動，運動軌跡長度不小于100cm，物體在運動時能夠在板上畫出運動軌跡，限300秒內(nèi)完成；（3）控制物體作圓心可任意設定、直徑為50cm的圓周運動，限300秒內(nèi)完成；（4）物體從左下角坐標原點出發(fā)，在150秒內(nèi)到達設定的一個坐標點(兩點間

19、直線距離不小于40cm)。2、發(fā)揮部分（1）能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標；（2）控制物體沿板上標出的任意曲線運動(見示意圖)，曲線在測試時現(xiàn)場標出，線寬1.5cm1.8cm，總長度約50cm，顏色為黑色；曲線的前一部分是連續(xù)的，長約30cm；后一部分是兩段總長約20cm的間斷線段，間斷距離不大于1cm；沿連續(xù)曲線運動限定在200秒內(nèi)完成，沿間斷曲線運動限定在300秒內(nèi)完成；（3）其他。三、評分標準項目滿分基本要求設計與總結(jié)報告：方案比較、設計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關設計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第(1)項10完成第(2)項

20、中連續(xù)線段運動14完成第(2)項中斷續(xù)線段運動16其他10四、說明1、物體的運動軌跡以畫筆畫出的痕跡為準，應盡量使物體運動軌跡與預期軌跡吻合，同時盡量縮短運動時間；2、若在某項測試中運動超過限定的時間，該項目不得分；3、運動軌跡與預期軌跡之間的偏差超過4cm時，該項目不得分；4、在基本要求(3)、(4)和發(fā)揮部分(2)中，物體開始運動前，允許手動將物體定位；開始運動后，不能再人為干預物體運動；5、競賽結(jié)束時，控制系統(tǒng)封存上交賽區(qū)組委會，測試用板(板上含空白坐標紙) 測試時自帶。賽題分析：一、題目要點要求概述： 尋點畫線 畫圓 畫一般曲線 尋軌1、板是傾斜的，則在考慮物體的運動時只考慮一邊即可。

21、2、懸掛物體的質(zhì)量=100g，要考慮電機的功率是否滿足。3、各種運動均有時間限制，則要考慮控制系統(tǒng)的運算速度是否能夠滿足。4、因為涉及平面上的運動，畫直線、圓等，要多多結(jié)合數(shù)學知識。二、設計系統(tǒng)時的注意事項：1、誤差的分析與補償。誤差來源有，電動機的慣性、繩子的收縮、坐標的計算等。補償方法有多次測量后修改程序中的參數(shù)，通過程序修正；選用材料時使用到對系統(tǒng)影響小的；采用更優(yōu)的算法。2、電機的保護?？梢栽贚298N外圍接續(xù)流二極管，保護電機。3、考慮光電傳感器的靈敏度問題，加比較器，使輸出一致。三、設計參考1、尋點畫線 采用數(shù)學上的坐標間的關系，計算出兩條繩子收放的長度，進而轉(zhuǎn)換為步進電機的轉(zhuǎn)數(shù)。

22、2、畫圓采用多邊形逼近方法，等分圓周，計算出每一點的坐標值，利用畫直線的方法畫每一小段。也是分割的思想，不過是分割圓的轉(zhuǎn)角，一般以1為單位分割，計算從起點到終點每隔1的點的直角坐標。3、尋跡采用紅外對射光電傳感器檢測黑色軌跡，安裝于物體的邊上。采用紅外對射光電傳感器檢測黑色軌跡，安裝于物體的底部。尋跡的算法，根據(jù)傳感器位置的不同，采用不同的算法。4、利用光電耦合器隔離控制部分和電動機電路。5、畫圖時可采用逐點逼近的方法，減小誤差。6、設計的一些特點，發(fā)揮 加入語音提示利用視頻識別采集黑線信息LED的亮滅提示兩電機的工作狀態(tài)。加入電機測速模塊，盡量通過算法使兩電機同時完成轉(zhuǎn)動，這樣畫出的曲線更光

23、滑。第八屆（2007年）小車蹺蹺板（F題）一、任務設計并制作一個電動車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端A一側(cè)裝有可移動的配重。配重的位置可以在從始端開始的200mm600mm范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整步長不大于50mm；配重可拆卸。電動車從起始端A出發(fā)，可以自動在蹺蹺板上行駛。電動車蹺蹺板起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)示意圖分別如圖1和圖2所示。二、要求1.基本要求在不加配重的情況下，電動車完成以下運動：（1）電動車從起始端A出發(fā)，在30秒鐘內(nèi)行駛到中心點C附近；（2）60秒鐘之內(nèi)，電動車在中心點C附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡5秒鐘，并給出明顯的平衡指示；（3）電動車從（2）中的平衡點出發(fā)，30秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端B

24、處（車頭距蹺蹺板末端B不大于50mm）；（4）電動車在B點停止5秒后，1分鐘內(nèi)倒退回起始端A，完成整個行程；（5）在整個行駛過程中，電動車始終在蹺蹺板上，并分階段實時顯示電動車行駛所用的時間。2.發(fā)揮部分將配重固定在可調(diào)整范圍內(nèi)任一指定位置，電動車完成以下運動： （1）將電動車放置在地面距離蹺蹺板起始端A點 300mm以外、90扇形區(qū)域內(nèi)某一指定位置（車頭朝向蹺蹺板），電動車能夠自動駛上蹺蹺板，如圖3所示：（2）電動車在蹺蹺板上取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡5秒鐘以上；（3）將另一塊質(zhì)量為電動車質(zhì)量1020的塊狀配重放置在A至C間指定的位置，電動車能夠重新取得平衡，給出明顯的平衡指示，

25、保持平衡5秒鐘以上；（4）電動車在3分鐘之內(nèi)完成（1）（3）全過程。（5）其他。三、說明（1）蹺蹺板長1600mm、寬300mm，為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。（2）蹺蹺板中心固定在直徑不大于50mm的半圓軸上，軸兩端支撐在支架上，并保證與支架圓滑接觸，能靈活轉(zhuǎn)動。（3）測試中，使用參賽隊自制的蹺蹺板裝置。（4）允許在蹺蹺板和地面上采取引導措施，但不得影響蹺蹺板面和地面平整。（5）電動車(含加在車體上的其它裝置)外形尺寸規(guī)定為：長300mm，寬200mm。（6）平衡的定義為A、B兩端與地面的距離差d=dA-dB不大于40mm。（7）整個行程約為1600mm減去車長。（8）測試過程中不允許人為控制電動車運動。（9）基本要求（2）不能完成時，可以跳過，但不能得分；發(fā)揮部分（1）不能完成時，可以直接從（2）項開始，但是（1）項不得分。賽題分析一、題目要點以及實現(xiàn)時的注意點1、從A點出發(fā)到