2011全国大学生电子设计大赛控制类重点题目（8.26）

更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 目录 便携式气象仪...................................................................................................................................2 水温控制系统...................................................................................................................................4 自动搬运机器人...............................................................................................................................6 温度及水位控制系统.......................................................................................................................9 水箱水位自动控制装置................................................................................................................. 11 温度自动控制系统.........................................................................................................................13 简易自动仓储搬运智能小车......................................................................................................... 15 智能搬运小车.................................................................................................................................17 物体搬运车.....................................................................................................................................20 无线温度遥测系统.........................................................................................................................22 温度自动控制系统.........................................................................................................................23 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 便携式气象仪 一、任务 设计并制作一个便携式气象检测仪（包括测量装置和接收装置，通过无线 方式通信）。 GPS LCD LCD 二、要求 1.基本要求 （1）测量并显示风向、风速、温度、湿度、气压等基本气象要素。 （2）提供测试点的位置（经纬度、海拔高度），时间参数。 （3）范围及精度： 温度范围：-40～60℃（测量精度在 20℃时为±0.2℃）； 相对湿度：0～100%（测量精度在 20℃时为±1%）； 风向风速：0.4～75m/s（测量精度为±0.17m/s）； 气 压：95～105kpa（测量精度为±0.1 kpa）。 2.发挥部分 （1）采用 GSM 短信模式传输当时的天气实况数据和报文。接收装置发出请求测 量的命令，测量装置回复各项参数。 （2）接受装置可定时、手动查询当前及历史，具备打印功能。 （3）尽量减少测量功耗。 （4）其它。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 三、评分 项目 满分 基本要求 设计与总结报告：比较、设计与论证，理论分析与计 算，电路图 及有关设计文件、测试与仪器，测试数据及测试结果 分析。 50 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成（1）项 25 完成（2）项 15 完成（3）项 5 其它 5 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 水温控制系统 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升水，容器为搪瓷器 皿。水温可以在一定范围内设定，并能实现在 10℃—70℃量程范围内对每一点 温度的自动控制，以保持设定的温度基本保持不变。 二、要求 1111． 基本要求 （1）可键盘设定控制温度值，并能用液晶显示，显示最小区分度为 0.1℃； （2）可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在±0.5 ℃内； （3）水温控制系统应具有全量程（10℃—70℃）内的升温、降温功能（降温可 用半导体制冷片、升温用 800W 以内的电加热器）； （4）在全量程内任意设定一个温度值（例如起始温度±15℃内），控制系统可以 实现该给定温度的恒值自动控制。控制的最大动态误差≤±4℃，静态误差 ≤±1℃，系统达到稳态的时间≤15min（最少两个波动周期）。 2222． 发挥部分 （1）当设定温度突变（温度变化±20℃）时，控制的最大动态误差≤±2℃，系 统达到稳态的时间≤8min（最少两个波动周期）； （2）温度控制的静态误差≤±0.2℃（在最小稳态时间内）； （3）在设定温度发生突变（温度变化±20℃）时，用液晶屏显示水温随时间变 化的实时曲线（最少显示两个波动周期）； （4）其他。 三、说明 （1）允许使用单片机最小系统； （2）升温和降温驱动电路自行设计制作，不允许使用成品模块； （3）电路制作注意节能低功耗； （4）为了测试的方便，测量水温时要求在容器内自行给定一个位置，测试时放 置玻璃水银温度计，作为标准温度计； （5）避免测试过程出现烧伤现象，注意做好保护措施。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 四、评分标准 设计 报告 项 目 应包括的主要内容 分数 系统方案 比较与选择 方案描述 4 理论分析与计算 温度控制算法 控制误差 温度控制速度 10 电路与程序设计 电路设计 程序设计 6 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 5 设计报告结构及性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 5 总分 30303030 基本 要求 完成第（1）项 5 完成第（2）项 5 完成第（3）项 10 完成第（4）项 30 总分 50505050 发挥 部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 10 完成第（3）项 15 其他 5 总分 50505050 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 自动搬运机器人 一、任务 设计并制作一个能自动行驶在起始位置与终点库房间的搬运机器人。允许用玩具汽车 改装，可运用图像、光电、声波、超声波等无线自动导航识别技术，将场地内放置的 3 个 木质正立方体由堆放位置搬运到库房内。 搬运场地面积 1.2×1.2 米，表面为白色，可贴白纸，终点库房设与地面垂直的╚╝形 档板，其长宽高为 20×20×10cmcmcmcm，在起始点处有 2 cm 宽的黑线，搬运场地如图所示。 起始线 10 5 5 2 0 c m 20cm 2 0 c m 1 2 0 c m 120 cm 20cm 库区线 10cm 库区线 起始位置的方木块 30cm 3 0 c m 终点库房 U 形挡板 二、要求 1111．基本要求 ⑴ 机器人从起始线出发（出发前，机器人任何部分不得超出起跑线，后端不限），自动将 木块逐一运送到库房内（允许倒车）。运行的时间应力求最短（从合上电源开关开始计 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 时）。 ⑵木块运送到达库房时，应能堆放到库房档板 20cm 线以内；如果不能全部运入库房，记 录木块距离 20cm 线的最大距离，根据此距离将分档扣分。 ⑶用秒表记录整个搬运时间。 2222．发挥部分 ⑴自动记录、显示每一次往返的时间（记录显示装置要求安装在机器人上）和总的行驶时 间。 ⑵木块运送到达终点库房时，应能够整齐排列堆放到库房挡板 10cm 线以内，3 个木块的 左右边线应尽量对齐，记录偏差尺寸。 ⑶其它特色与创新。 三、说明 (1) 木质正立方体的尺寸为 5×5×5 cm，误差不得超过-0.1cm，木块间距为 5cm。 (2) 搬运机器人前端可安装机械手，其形状、功能自定。搬运木块的方式自定，但不得采用 磁铁吸附。木块上可涂抹颜色或符号，不得安装其他附件。 ⑶ 在木块堆放的起点和库房侧可设有自动无线引导信号源，类型自定（禁用地面引导 线）。 (4) 应选用能够直角转弯的车辆，车辆启动后不能用人工控制（包括有线和无线遥控）。 四、评分标准 设计 报告 项 目 主要内容 分数 系统方案 实现方法，方案论证 系统设计，结构框图 6 理论分析与计算 控制方法，理论计算 7 电路与程序设计 检测与驱动电路设计 总体电路图 软件设计与工作流程图 7 结果分析 创新发挥，结果分析 5 设计报告结构 及规范性 摘要 设计报告结构 图表的规范性 5 总分 33330000 基本 要求 放入 20cm 库区 每块 12分 36 在库区外的最大尺寸 搬运时间 14 总分 50505050 发挥 第 1项 单次运行时间显示 有 4 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 部分 总运行时间显示 有 5 第 2项 放入 10cm 库区 每块 12分 36 其他 5 总分 50505050 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 温度及水位控制系统 一、任务 设计并制作温度及水温自动控制系统。控制对象为能盛 1 升水的容器。 二、要求 1.基本要求 （1）温度设定范围为 40℃～90℃，最小区分度为 1℃，标准温差≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇或加入冷水降温）温度控制的静态误差≤ 1℃。 （3）用十进制数码显示水的实际温度。 （4）水温采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。 （5）当水温低于设定水位时，能自动补水，防止烧干而损坏电热管。 2.发挥部分 （1）采用适当的控制方式，当设定温度突变（由 40℃提高到 60℃）时，减少 系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.5℃。 （3）在设定温度发生突变（由 40℃提高到 60℃）时，自动打印水温随时间变 化的曲线。 （4）采用两根导线来同时测量水温度与水位。 三、说明 1.控制水温可以在一定范围内人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调 整，以保持设定的温度基本保持不变。 2.加热器可用 500 瓦～1000 瓦电炉或电热管（自行选配）。 3.水位控制可以采用小型水泵、电磁阀以及外加容器补水和蓄水。 4.测量水温时只要求在容器内任意设置一个测试点。 四、评分标准 项目 得分 基本要求 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路 图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 50 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成第(1)项 10 完成第(2)项 10 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 完成第(3)项 10 完成第(4)项 10 其它（特色与创新） 10 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 水箱水位自动控制装置 一、任务 设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下： 二、要求 1、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。 （1）水箱 1 的长×宽×高为 50 ×40 ×40 cm；水箱 2的长×宽×高为 40× 30 × 40 cm（相同容积亦可）；水箱 1 的放在地面，水箱 2 放置高度距地 0.8- 1.2m。 （2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不 变，误差≤1cm。 （3）水箱 2中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置； （4）实时显示水箱 2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 2、发挥部分： （1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不 变，误差≤0.3 cm。 （2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于 10 米。远程控 制器上能够同步实现超限报警显示。 （3）其他创新。 三、评分标准 项目 满分 基本要求 设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与 计算，电路图及有关设计文件，测试数据及测试结果分 析。 50 完成第（1）项 15 完成第（2）项 15 完成第（3）项 10 完成第（4）项 10 发挥部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 15 完成第（3）项 15 四、说明 1. 水箱 2 材质建议采用透明材料制作。 2. 现场控制器和远程控制器需独立封装，外形美观。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 温度自动控制系统 一、任务 设计并制作一个温度自动控制系统，控制对象为保温杯内的温度。温度可以在 一定范围内由人工设定，并能采用单片机实现自动控制，以保持设定的温度基 本不变，系统框图如下图所示。 1 2 3 4 发 热 元 件 测 温 元 件 保温杯 温度自动控制电路 二、要求 1111．基本要求 （1）在十分钟内控制杯内温度达到 40℃，温度控制的静态误差≤1℃。 （2）温度设定变化范围为 35～45℃，最小区分度为 1℃，标定温度≤1℃ （3）用十进制数码管显示杯内的实际温度。 (4) 采用 PID 控制 2．发挥部分 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 1．静态误差越小越好 2．系统调节时间和超调越小越好 3．其他创新 三、评分意见 项目 得分 基本要求 设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与 计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的 分析 50 实际制作完成情况 50 发挥部分 减小调节时间和超调量 20 温度控制的静态误差≤0.1℃ 20 特色与创新 10 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 简易自动仓储搬运智能小车 一、 任务 设计制作一个简易智能小车，将四个带有三角形（▲）、圆形（●）、四 方形（■）和十字形（╋）标志的立方体分别运送到指定的位置。立方体尺寸 为 （8cm×8cm×8cm），随机放置在四个初始位置上，仓储场地示意 图如下所示。 场地示意图 二、 要求 1 基本要求 用相关软件对电路进行建模仿真，使其满足以下要求： 1) 采用图形识别方法识别四个立方体； 2) 将带有三角形的立方体目标送到 1号位置； 3) 将带有圆形的立方体目标送到 2号位置； 4) 将带有四方形的立方体目标送到 3号位置； 5) 将带有十字形的立方体目标送到 4号位置。 6) 能显示走过的路径长度、时间和路径示意图； 7) 具有最优路径选择能力。 2 发挥部分 制作一个简易智能小车的实物，参赛队自制立方体和场地。搬运顺序不限, 允许场地上有寻迹标志，但不允许立方体上有图案之外的识别物体。基本要求 如下： 1) 小车动力必须使用电池，不得用外接电源。 2) 小车一旦启动，即能自动控制。 3) 采用图形识别方法识别四个立方体； 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 4) 将带有三角形的立方体目标送到 1号位置； 5) 带有圆形的立方体目标送到 2号位置； 6) 将带有四方形的立方体目标送到 3号位置； 7) 将带有十字形的立方体目标送到 4号位置。 三、 说明 1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。 2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分 别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加， 作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 智能搬运小车 一、设计任务一、设计任务一、设计任务一、设计任务 设计并制作一个能自动搬运货物的智能电动车，其工作示意图如下。图中，左边为停车 区、货物存储区 A 和货物存储区 B，并有两个对应的射灯光源；距右边线 30 cm 处共放 置3 片白色或黑色的薄铁片，铁片之间的距离大于20cm。 二、要求二、要求二、要求二、要求 1、基本要求 （1）智能车从起跑线出发（车体不得超过起跑线），在无障碍物的情况下，可寻找并搬 取铁片，按照不同颜色分送不同存储区，即在光源 A 的引导下将黑色铁片搬运到货 物存储区 A 存放，或在光源 B 的引导下将白色铁片搬运到存储区 B 存放（装载方式 不限制）。 （2） 智能车能准确找到铁片的位置。 2、提高部分 （1） 搬运铁片的过程中，一次只允许搬运1 片，且必须搬运到存储区域内。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves （2） 要求智能车在8 分钟之内能取走全部铁片，并能返回车库，否则就地停车。 （3） 智能车检测到铁片时能发出声光信息，并实时显示铁片数目。 （4） 距右边线90cm 处设有障碍线，线上任意位置放有两个障碍物，在有障碍物的情况 下，完成基本要求（1）、（2）中的相关操作，且不得与障碍物碰撞。 （5） 停车后，能准确显示智能车全程行驶的时间，显示误差的绝对值应小于10 秒。 （6） 其它。 三、说明三、说明三、说明三、说明 1、 测试时共放置3 片铁片，每片的厚度为<=2.0mm，面积为 2cm×2cm，黑、白铁片 的比例任意给定、初始位置任意给定。 2、两个障碍物的大小分别为24cm×6cm×12cm 和 12cm×6cm×12cm，建议用白纸包 砖代替。 3、示意图中所有粗黑线段宽度均为5 cm，制作时可以涂墨或粘黑色胶带。图中的虚线和 尺寸标注线不要绘制在白纸上。 4、智能车允许用玩具车改装，但不能由人工遥控。 5、光源A、B 均采用40W－60W 射灯，其底部距地面 10cm 左右，摆放位置如图所 示，测试前，射灯的照射方向允许微调。 四、评分标准四、评分标准四、评分标准四、评分标准 设计设计设计设计 报告报告报告报告 项项项项 目目目目 主要内容主要内容主要内容主要内容 分数分数分数分数 系统方案 比较与选择 方案描述 5 理论分析与计算 小车寻找铁片的方法 小车寻迹的方法 15 电路与程序设计 电路设计 程序设计 10 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 12 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 8 总分 50505050 基本基本基本基本 要求要求要求要求 小车能准确找到铁片位置 15 基本能实现搬运过程 35 提提提提 高高高高 部 分部 分部 分部 分 （高级（高级（高级（高级 组 要组 要组 要组 要 求）求）求）求） 完成第（1）项 15 完成第（2）项 10 完成第（3）项 10 完成第（4）项 5 完成第（5）项 5 其他 5 总分 50505050 物体搬运车 一、任务一、任务一、任务一、任务 在一个直径为一米的圆形（或方形）区域内，平台边缘的对称放置两个纸 杯，一个杯内有一个圆柱形的小型永久磁铁块（自备）。自制运动小车。 （一）把小杯放在直径线的两头边缘，把小车放在圆盘中央，启动小车， 在规定的 3 分种内，把一个杯内的磁块搬移到另一个杯内。 （二）把两小杯放在圆盘的任意边缘，把小车放在圆盘中央，启动小车， 在规定的 3 分种内，把一个杯内的仅量多磁块搬移到另一个杯内，在搬运过程 中车辆不能触碰纸杯。更不能碰倒纸杯。 二、要求二、要求二、要求二、要求 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves （1）记录和显示寻找 A 杯的时间。 （2）记录和显示取到物体的时间。 （3）记录和显示寻找到另一纸杯的时间。 （4）完成物体搬运的时间 （5）在规定时间内搬运的物体个数 评分标准 设计 报告 项 目 主要内容 分数 系统方案 比较与选择 方案描述 5 理论分析与计算 目标寻迹方案描述 取放物体方案 15 电路与程序设计 电路设计 程序设计 10 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 12 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 8 总分 50505050 基本 制作 完成实现控制和显示平台功能 10101010 完成运动机构并能运动 10101010 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 完成控制和运动程序 15151515 完成实验测试 15151515 总分 50505050 操作 指标 测试 完成第（1）项 10 完成第（2）项 10 完成第（3）项 10 完成第（4）项 10 完成第（5）项 5 其他 5 总分 50505050 无线温度遥测系统 一、设计任务： 设计并制作无线数据发送和接收电路，如图所示。借助无线，红外线的传输方式获得 远方温度信息。数据信号经无线电或红外线形式发送出去；接收器，接收到信号后，解调 出原始信号并存储和显示温度值。信号调制形式不限。 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 二、要求 1.1.1.1.基本要求： 1.1 测温范围 10℃～65℃，误差<0.5℃； 1.2 显示位数 3 位，分辨率 0.1℃； 1.3 测温点到接收点距离>2 米； 1.4可设置温度上限报警； 1.5接收点显示测温点数据及声光上限报警信号； 2.2.2.2.发挥部分 2.1遥测距离>5 米； 2.2误差<0.2℃；具有温度补偿功能； 2.3 具有特色与创新； 2.4 测量温度速率小于 1秒； 2.5 多路测量； 温度自动控制系统 一、任务 无线发送电 路 温度数 据发生 接收 数据 信号 识别 数据存储显示 及上限报警 无线接 收电路 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 设计并制作一个温度自动控制系统，控制对象为保温杯内的温度。温度可以在 一定范围内由人工设定，并能采用单片机实现自动控制，以保持设定的温度基 本不变，系统框图如下图所示。 1 2 3 4 发 热 元 件 测 温 元 件 保温杯 温度自动控制电路 二、要求 1111．基本要求 （1）在十分钟内控制杯内温度达到 40℃，温度控制的静态误差≤1℃。 （2）温度设定变化范围为 35～45℃，最小区分度为 1℃，标定温度≤1℃ （3）用十进制数码管显示杯内的实际温度。 (4) 采用 PID 控制 2．发挥部分 1．静态误差越小越好 2．系统调节时间和超调越小越好 更多资讯请访问人人主页：www.renren.com/7leaves 3．其他创新 三、评分意见 项目 得分 基本要求 设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与 计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的 分析 50 实际制作完成情况 50 发挥部分 减小调节时间和超调量 20 温度控制的静态误差≤0.1℃ 20 特色与创新 10