电子设计大赛控制类题目及准备.doc

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： 水温控制系统（1997年C题）； 自动往返电动小汽车（2001年C题）； 简易智能电动车（2003年E题）； 液体点滴速度监控装置（2003年F题）； 悬挂运动控制系统（2005年E题）； 电动车跷跷板（2007年F题本科组）； 电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）； 声音引导系统（2009年B题）； 模拟路灯控制系统（2009年I题）。 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。 准备: 电源模块： 常用的电源稳压模块12V,9V,5V,3.3V和双电源±5V，±12V； 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， 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，TL 084）. 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，D A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。 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）。 趋光模块（光敏电阻或 者光敏二极管）； 霍尔传感器 接近开关（探测金属） 超声波传感器（测距，避障） 红外（无线遥控，避障） 角度传感器 加速度传感器 湿度传感器 烟雾 在电子设计大赛中，控制类题目占据重要地位，历年来涉及了各种控制系统的设计与实现，如水温控制、电动小车、悬挂运动控制等。这些题目不仅要求参赛者具备扎实的理论基础，还需要掌握多种技术和工具。以下是针对这类比赛的重要知识点和准备策略的详细解析。 控制类赛题的核心在于系统控制方案和算法设计。这要求参赛者熟悉自动控制理论，包括PID控制、状态空间模型、最优控制等，并能够根据具体任务设计出合适的控制算法。例如，设计一个电动小车的自动行驶系统，可能需要用到路径规划、避障策略以及速度控制等算法。 微控制器的选择和编程是实现控制系统的基础。常见的微控制器如AT89S52、MSP430系列、AVR、STM32等，都需要参赛者具备编程能力，能够熟练使用C语言或其他嵌入式开发语言。同时，掌握微控制器的外围电路，如键盘、显示、通信模块的制作和编程，也是必不可少的技能。 再者，传感器和执行机构的选择与应用是实现控制功能的关键。例如，光电传感器、超声波传感器用于检测环境，温度传感器、湿度传感器用于环境监测，电机（直流电机、步进电机、舵机）则用于执行控制指令。参赛者需要了解各种传感器的工作原理和应用，以及如何通过编程实现数据采集和反馈控制。 电机控制电路模块的制作和编程同样重要，例如L298N用于直流电机驱动，L297和L298N组合驱动步进电机，以及舵机控制等。此外，信号处理模块，如电压比较器、运算放大器，用于将模拟信号转换为数字信号或进行信号放大，这对于处理小信号尤其关键。 电源模块和最小系统构建是所有电子设计的基础。电源模块需要提供稳定且适合各种电路工作的电压，而最小系统则包含核心微控制器及其必要的支持电路，确保微控制器能正常运行。 在准备阶段，参赛者应重点关注模拟电路的学习和实践，因为很多控制问题并非纯数字处理，比如2009年的声音引导系统就涉及到音频信号处理。同时，创新思维也很重要，提前考虑可能的新型传感器和控制算法，如图像识别、色彩检测、电子罗盘等，提前进行预训练。 参加控制类电子设计大赛，参赛者需全面掌握控制理论、微控制器应用、传感器技术、电机控制、信号处理、电源管理等多个领域的知识，并通过实际操作提升技能。充足的准备、理论与实践相结合，是取得优异成绩的关键。