嵌入式产品开发2010年赛题

2010 年全国职业院校技能大赛高职组 “电子设计嵌入式产品开发”项目竞赛题 题目: 月球探测 一、竞赛时间 比赛分两天、两个阶段进行，共 19 小时。比赛具体安排如下： 1第一阶段的竞赛时间为 2010 年 6 月 25 日的 8:0021:00；各参赛队在这个阶段根据 赛题完成硬件、软件装调； 2第二阶段比赛为赛道任务比赛，时间为 2010 年 6 月 26 日的 7:30-13:30； 3提交探测板硬件装调作品（供专家工艺评分）截至时间为 2010 年 6 月 25 日的 18:00； 4提交技术文件和作品的截止时间为 2010 年 6 月 25 日的 21:00； 5获得答辩资格的参赛队 14:30 开始面试答辩。 6指导教师现场指导时间为 2010 年 6 月 25 日 8:00-8:30，2010 年 6 月 25 日 18:00- 18:30。 二、竞赛内容 1探测板电路调试与装配 利用大赛提供的探测板电路 PCB 板和套件，按照大赛所提供的工艺文件焊接、装配与调 试模块电路。 2嵌入式系统调试与装配 利用现场焊接、调试的探测板电路模块与预先准备好的探月车其它部件，组装调试一台 探月车，在嵌入式开发环境下编制、安装（或固件升级）个性化的控制软件，并进行整机调 测。 制作完成后的“探月车”，在大赛提供的模拟“月球环境”中行进，并对模拟“月球环 境”中的地形标志物等进行探测，同时通过无线通讯发回探测数据和地形标志物图像。 3技术文件编写与整理（技术文档格式另行公布，通过网络提交电子文档） （1）设计文件 包括：程序流程图 （2）生产工艺文件（执行中华人民共和国电子行业标准 SJ/T10320-92 ） 2 包括：主要的工艺流程图、元器件汇总表、PCB 装配图、线缆连接图、仪器仪表明 细表、产品调试记录等。 （3）产品说明书 包括：产品概述、技术参数、操作说明、使用注意事项等。 （4）答辩文件：PPT 格式 三、比赛说明 大赛具体分为两部分进行。第一部分为探月车探测板焊接、装配、调试及探月车整体的 安装；第二部分为探月车规定任务比赛。 （一）月球探测板焊接、装配与调试 1. 对大赛提供的探测板焊接、装配工艺评分：在第一天比赛期间，参赛选手在焊接好探测 板后，即可将该探测板由工作人员送到裁判组进行焊接和装配技能工艺的评分，裁判组 完成评判并将探测板归还给参赛队，技能工艺评分截止在比赛第一天的 19:00。焊接和 装配技能工艺的评分着重考核以下三方面：元器件安装正确、规范，焊点的可靠和美观。 2. 探测板共分三个模块，分别是光接收电路、超声波测距电路和热传感测温电路。这三部 分电路与上位机的接口均为 I2C 总线，且每一模块电路均有各自的 I2C 接口芯片。光接 收电路可测量模拟探月场地中标志物发射的光的频率。超声波测距电路可测量小车与模 拟探月场地中的标志物（挡板）的距离。热传感测温电路可测量模拟探月场地中标志物 的温度。 3. 探测板安装孔为两个，安装孔中心距为 6cm，安装孔中心距地面均为 5cm，两个安装孔 以探月车轴线为中心对称。探测板与小车的电气接口：1.Vcc（11.1V-探月车上锂离子 电池组的标称电压），2.GND，3.SDA，4.SCL，探测板接口为间距 2.54mm 的单排插针。 （二）任务比赛 1. 比赛中参赛探月车须按照公布的通讯协议（另附）与评分系统建立连接，接收裁判通过 评分系统发布的开始比赛命令后自动启动参赛探月车，在完成探测任务后按给定的格式 上传探测数据。 2. 进行任务比赛时，只能有 2 名参赛选手进入赛场，由其中一名参赛选手进行裁判允许的 操作。参赛选手须指定一名队长，特殊情况经预先申报可指定代理队长代行职责，比赛 中涉及的各项工作需参赛队提供意见时均 以选手队长意见为准。 3 3. 任务比赛共进行两轮，每场为 5 分钟（从裁判允许选手进场开始计算，包括进场后的调 试准备时间，超出规定时间后完成的比赛任务不予承认，评分系统将自动关闭接收数据 功能），依次根据完成探测任务数量的多少和完成任务时间（从裁判发出的比赛开始命 令后开始计算）的短长为原则，取最好一次成绩为最终成绩。 4. 在模拟“月球环境”中设置有出发区和若干探测点（十字标记处），出发区和探测点之 间画有连通的轨迹线，探测点前一定距离处标有探测任务号（横线数量-1），探测点进 口和出口处有三条竖线作为标记，在探测点的十字标志线的延长线方向上（除进口方向） 将随机设置探测标志物和地形标志物作为探测目标。任务比赛开始后，当选手确认探月 车摆放在出发区的限制线内并处于正常状态时，裁判通过评分系统发布开始比赛命令， 探月车可通过寻迹方式行驶到达各探测点，对规定的标志物进行拍照、颜色（红绿蓝） 和形状（圆柱体圆锥体球体）识别、距离测量、温度测量和频率测量；亦可通过摄像 头获取“月球环境”的实际图像，调用图像识别函数找出各标志物的具体位置，自主控 制探月车行驶到达标志物进行上述拍照、识别和探测；探测完成后须按给定的格式上传 探测数据。 5. 探月车出发前必须摆放在出发区的限制线内且其车体的任何一部分不得超过出发区的限 制线，探月车姿态由选手自行确定。探月车在接收裁判组发出的比赛命令后即可自动开 始比赛，如不能自动开始则允许选手在 10 秒后使用手动开关手动起动探月车进行比赛， 但不得人为干扰探月车的运动。探月车一旦从出发区出发，参赛队员不得接触探月车， 直到裁判允许，否则取消比赛资格。比赛期间可由选手申请并经裁判同意，由裁判将探 月车从比赛区取出交选手进行技术处理，然后选手将探月车重新放到出发区限制线内， 并申请裁判使用评分系统手动启动探月车继续比赛，每次手动启动探月车扣除一定分数 且计时连续进行。 6. 第一轮比赛后，参赛选手可自愿选择比赛承办单位提供任一方式进行外援求救，救助队 伍可由各个参赛队自行组织。参赛选手可以在赛项组委会提供的专用准备室对探月车进 行调整后再次比赛。第二个比赛日中对探月车进行调整时，仅限于使用赛项组委会在相 应地点提供的工具，不得使用设备更改探月车中的程序。 7. 在任务比赛进行的同时，技术文档裁判组对参赛队所提供的各类技术文档进行评判，并 给出技术文档得分。 注意：每个参赛队只能使用一辆探月车参加竞赛，每辆探月车可自备三套电池（包括车上原 配一套电池），以上车辆和电池均须在 6 月 24 日下午进行赛场准备期间，经认可后运入赛 场，比赛期间不得以任何理由更换。 4 5 四、评分标准 一级指标 比例 二级指标 比例 操作符合安全规范、赛事中是否出现安全问题 7% 符合行业规范、开发环境搭建 3% 设计文件 5% 安全操作与制作工艺 30% 电子装接工艺 15% 竞赛计时 20% 探测精度 30%功能与测试 60% 系统设计文档 10% 创新与特色 10% 整体功能创新与特色 10% 总计 100% 五、比赛用探测标志物和地形标志物设置 1. 比赛用探测标志物和地形标志物位置摆放表（比赛开始后确定公布） 任务 标志物类型 中心点左面 中心点前面 中心点右面 超声波 光 温度 1 地形 1 探测 2 地形 2 探测 3 地形 3 探测 4 地形 4 探测 2. 比赛用地形标志物设置表（比赛开始后确定不公布） 任务 标志物类型 圆柱体 圆锥体 球体 红 绿 蓝 1 地形 2 地形 3 地形 4 地形 3. 比赛用探测标志物设置表（比赛开始后确定不公布） 任务 标志物类型 距离 频率 温度 1 探测 2 探测 3 探测 4 探测 6 附件 1：竞赛赛道图： 出发区 7 附件 2：探测板印刷电路板图。 8 附件 3：探测板电路原理图。 （一）超声波测距电路 21VioGNDU7-5C0uF/6LH+.f4I&POWERSA一K9BYTpnXM 9 （二）测频电路 10 （三）测温电路 Q13DUGNkR2+5VK9847ALFM0.uCWn6ofilITO一SP 12 1 2 3 4 A B C D 4321 D C B A Title Number RevisionSize A4 Date: 19-Jun-2010 Sheet of File: C:Documents and SettingsAdministrator一一一一一一V2.DDBDrawn By: 5 6 72 4 11 U12B AD8554 Tamb Tobj VREF A 1 K2 AD J 3 D8 TL431 R351K/5% R36 47K/5% R37 78K/1%R38 100K/1% R40 100KR39 100K VCC/2 R44 10K C410.1uF C40 0.1uF SCL1 SDA2 Vin03 Vin14 Vin2 5 Vin3/Vref 6 GND 7 VDD 8 U13 AD7999 SCL SDA Tobj Tamb GND VREF C390.1uF RW710K R42 10K R43 1MR41 1K 8 10 9 3 4 11 U12C AD8554 2 3 11 4 11 U12A AD8554 1 2 3 4 U14 DIANDUI VCC/2 VREF 一一一一一一一一一2.5V +5V +5V +5V +5V C45 0.1uF +5V C460.1uF +5V 13 附件 4：探测板元器件明细表。 LibRef Designator Comment Footprint Quantity CAP C1, C3, C6, C9, C10, C15, C17, C18, C23, C25, C27, C29, C31,C39, C40, C41,C19, C20, C21, C22, C35, C36, C37, C38, C45, C46 0.1uF 0805 26 CAPACITOR C2 100uF/25V 7343 1 CAPACITOR C4, C5 10uF/16V 3528 2 CAP C7, C24, C28, C32, C33 10nF 0805 5 CAP C8 1000pF 0805 1 CAP C11 47nF 0805 1 CAPACITOR C12 1uF/16V 3528 1 CAPACITOR C13 3.3uF/16V 3528 1 CAP C14 330P 0805 1 CAP C16, C26, C30 10uF 0805 3 CAP C34 22nF 0805 1 CAP CX1, CX2 30p 0805 2 超声波发送器 CY1 T40K 1 超声波接收器 CY2 R40K 1 CRYSTAL CY3 12M RAD0.2 1 LED D1, D5, D6, D7,D9 LED 0805 4 Diode 1N5400 D2 1N5822 1808 1 DIODE D3, D4 1N4148 AXIAL-0.3 2 D Zener D8 TL431 TO-92B 1 CON4 I2C&POWER I2C&POWER SIP4 1 CON3 ISP STC-ISP SIP3 1 INDUCTOR L2 68uH 1812 1 Photo NPN Q1 3DU33 TO-220_A 1 RES2 R1,R5,R1,R34,R19,R23,R25,R28,R31,R35 1K 0805 10 RES2 R2, R3 3.3K 0805 2 RES, RES2 R4, R8, R9, R42, R44,R20,R21,R22,R24,R26,R 29,R32,R44 10K 0805 13 RES2 R6 4.7R 0805 1 RES2 R7 200K 0805 1 RES2 R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18 5.1K 0805 9 Res2 R27,R30, R33 2K 0805 3 Res2 R36 47K 0805 1 Res2 R37 78K/1% 0805 1 Res2 R38 100K/1% 0805 1 14 Res2 R39, R40 100K 0805 2 Res2 R43 1M 0805 1 POT RW1, RW6 20K VR5 2 POT RW2 200R VR5 1 RPot RW3 100K VR5 1 电位器_1 RW4, RW5,RW7 10K VR5 3 三端稳压器 5V U1 1117-5V SOT-223 1 ICL7555 U2 ICL7