电子设计大赛控制类题目及准备

电子设计大赛控制类题

目及准备

IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

1.历届的“控制类赛题”

在9届电子设计竞赛中，“控制类赛题”除了1994和1995年外，其它每届都有，共有9题：

①水温控制系统（1997年C题）；

②自动往返电动小汽车（2001年C题）；

③简易智能电动车（2003年E题）；

④液体点滴速度监控装置（2003年F题）；

⑤悬挂运动控制系统（2005年E题）；

⑥电动车跷跷板（2007年F题本科组）；

⑦电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）；

⑧声音引导系统（2009年B题）；

⑨模拟路灯控制系统（2009年I题）。

⑩双车自动超车（2011年）

（11）单摆自动控制系统（2011年）

其中与电动小车有关的有6题。

2. 从历届赛题可以看到：

从历届的赛题来看，主攻“控制类”赛题方向的同学需要了解和掌握：

（1）系统控制方案和算法设计

（2）微控制器电路模块制作和编程：如：AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B

、STM32F103VET6等等。（3）微控制器外围电路模块制作和编程：如键盘及LED数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC模块、DAC模块等等。（4）传感器电路模块制作和编程：如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等等。（5）电机控制电路模块制作和编程：如直流电机驱动模块（L298 N）、步进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）、舵机控制模块、光电隔离模块等等。（6）放大器电路模块制作：小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器（7）电源电路模块制作（8）电动小车制作

3. 建议：

“控制类”赛题中所涉及到的一些知识点，特别是有关自动控制理论与算法方面，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。

“系统控制方案和算法设计”是控制类赛题的重点，对于不同的赛题，控制目的和要求都是不相同的，其“系统控制方案和算法设计”也都是不相同的。而“系统控制方案和算法设计”往往决定该赛题能否成功的关键之一。在训练过程中可以选择一些往届的赛题，适当做一些修改，进行培训。

随着全国大学生电子设计竞赛的深入和发展，电子设计竞赛从题目要求的深度、难度都有很大的提高，在竞赛规则中对微控制器选型、电路模块的采用的限制、“最小系统”的定义、“性价比”与“系统功耗”指标要求等也出现了一些变化。根据目前的竞赛规则，训练过程中制作的一些功能模块是可以在竞赛中使用的。建议训练过程中，对历届赛题中经常出现的基本电路和功能模块（如直流电机驱动模块、步进电机驱

动模块、传感器模块等）进行设计与制作，制作和掌握这些模块的使用，为竞赛做好充分的准备。

根据我们在培训过程中对学生的了解，主攻“控制类”赛题方向的同学通常对数字信号处理掌握较好，而对模拟电路、小信号处理（如2009的音频信号）缺乏训练。模拟电路知识是电子设计竞赛中的一个重点。控制类赛题也不会是纯数字量处理（如全部都是开关动作），从2007、2009的赛题就可以看到这个趋势。主攻“控制类”赛题方向的同学需要注意和加强模拟电路方面的训练。

主攻“控制类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下还有可能出现什么控制类的赛题，还有可能出现什么样的控制算法，还有哪些传感器可能被使用（如图像识别传感器模块、色彩传感器模块、电子罗盘模块等），在培训过程中事先训练一下。

4.准备:

1、电源模块：①常用的电源稳压模块12V,9V,5V,和双电源±5V，±12V；②可调升压电源模块；

2、最小系统:确定一类竞赛用的单片机，C51,AVR,FPGA,STM32等，做一个最小系统，引出所有端口。

3、驱动模块：这个应该是属于必备的模块（如果选择控制类题目），常用的L298，L297，UNL2003，UNL2803等。

4、信号处理模块：信号处理模块主要把一模拟信号转为开关量。把一些信号转为其他信号（把正弦波转为方波），电压比较器（LM393，LM339）,信号放大（常用运放TL082，TL084）.

5、 AD,DA模块，现在高级一点的单片机基本都带有AD，但是还是要准备一些DA模块。AD，DA模块能在一些传感器场合中用到。

6、传感器模块:这一块应该说是准备阶段重点要准备的。①循迹光耦（一般是黑线）也可以借鉴飞思卡尔智能车大赛，循导线（带有一定频率的导线）。②趋光模块（光敏电阻或者光敏二极管）；③霍尔传感器④接近开关（探测金属）⑤超声波传感器（测距，避障）⑥红外（无线遥控，避障）⑦角度传感器⑧加速度传感器⑨湿度传感器⑩烟雾传感器，温度传感器颜色传感器

7、声控模块，语音播放模块，录音模块

8、单片机外接人机模块:数码管显示，液晶显示，LED灯，蜂鸣器，矩阵键盘，独立键盘。

9、无线模块（无线串口模块，NRF905，CC1100等选择一种）。

10、电机类（减速电机，步进电机，测速电机）

1楼下面10项是控制类必须准备的，当这些都准备好了，比赛的时候就能得心应手了。

1、电源模块：

①常用的电源稳压模块12V,9V,5V,和双电源±5V，±12V；

②可调升压电源模块；

2、最小系统:

确定一类竞赛用的单片机，C51,AVR,FPGA,STM32等，做一个最小系统，引出所以端口。

3、驱动模块：

这个应该是属于必备的模块（如果选择控制类题目），常用的L298，L297，UNL200 3，UNL2803等。

4、信号处理模块：

信号处理模块主要把一模拟信号转为开关量。把一些信号转为其他信号（把正弦波转为方波），电压比较器（LM393，LM339）,信号放大（常用运放TL082，TL084）. 5、 AD,DA模块，现在高级一点的单片机基本都带有AD，但是还是要准备一些DA模块。AD，DA模块能在一些传感器场合中用到。

6、传感器模块:

这一块应该说是准备阶段重点要准备的。

① 循迹光耦（一般是黑线）也可以借鉴飞思卡尔只能车大赛，循导线（带有一定频率的导线）。

② 趋光模块（光敏电阻或者光敏二极管）；

③ 霍尔传感器

④ 接近开关（探测金属）

⑤ 超声波传感器（测距，避障）

⑥ 红外（无线遥控，避障）

⑦ 角度传感器

⑧ 加速度传感器

⑨ 湿度传感器

⑩ 烟雾传感器，温度传感器

颜色传感器

7、声控模块，语音播放模块，录音模块（这个有些难度，所以单独列出，需要

重点准备，尤其是选控制类题目的，今年极有可能用到）

8、单片机外接人机模块:

数码管显示，液晶显示，LED灯，蜂鸣器，矩阵键盘，独立键盘。

9、无线模块（无线串口模块，NRF905，CC1100等选择一种）。

10、电机类（减速电机，步进电机，测速电机）

文章发表于：2008-08-27 20:31

这个明显得看你主攻哪一类的~

以控制类为例

硬件：

1、电源模块12V、9V、5V、较为常用，如果用电池那么还要考虑升压块，如果用一些必须负电压供电的芯片，就还要把比如LM337做进去；

2、最小系统和系统的扩展，以备I/O口不够的特殊情况，要题目允许干脆加CPLD；

3、驱动模块，电机驱动L298必备，也可以考虑准备CMOS，步进电机控制可以考虑加L297，继电器电路也可以做一下，用2803或者2003；

4、各类传感器模块，至少得准备寻迹光耦（个人使用觉得RPR220不错），霍尔传感器（A04E）和磁钢，光电槽和码盘，避障的光电开关，趋光的光敏电阻或者光敏二极管，另外最好准备些以前比赛中出现过的传感器，没用上就当玩呗，比如接近开关（探测金属），角度传感器（太贵了），超声波等等；

5、信号处理模块，比如光耦我们希望它出来的是开关量，但要不是就得加比较器，所以配合光耦，比较器模块是必备的（推荐LM339、LM393），又比如信号回来需要放大，那就需要用到运放，适当准备几块运放的芯片比如（TL082、TL084）；

6、AD/DA模块，其实在控制类方面DA在历届比赛中用的并不多，但AD却是经常出现，比如角度传感器进来的电压信号通过AD转化成数字；

7、显示模块，LCD，数码管，LED，蜂鸣器一个不能少，为什么用了LED还用数码管呢，为什么峰鸣器也是显示模块呢，这里的显示很大程度上的意思是给人的反馈，比如在平衡点稳定了，让峰鸣器叫叫；

8、键盘模块，有输出当然要有输入咯。

9、其他：控制类很容易出现小车，所以准备一个车摸最好，电机是必备的，要有条件把减速电机、步进电机、测速电机都准备好；说到电机，那么联轴器就要准备了，这说明做电子的时候也要适当准备些机械的东西；又比如说考虑周到点，无线通信模块也加进去，那么机、电、光、声、磁就都有了。

软件：

1、LCD显示程序、键盘输入程序；

2、AD\DA SPI传输程序；

3、AD采集后数据处理算法；

4、电机控制程序，要把减速电机做到像步进电机一样一步步走，光调速是不够的，提到调速就要说下面一点PWM了，要把步进电机通过频率和细分调速调到满意。

5、PWM通道和比特率输出；

6、延时和记时（这里的延时指用软件延时，这里的记时指用记时器）；

7、秒表、测速、测距、寻迹算法、避障算法等等；

8、其他的一些不一定需要的算法：比如复线。

还有准备好身体和心态。