2020年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛题C-坡道行驶电动小车(1).pdf
在本次江苏省大学生电子设计竞赛中,题目要求参赛者使用德州仪器(TI)的MSP430或MSP432微控制器平台,设计并制作一个能够在坡道上自动循迹行驶的四轮电动小车。小车的设计必须满足一系列具体的技术要求和测试指标,下面将详细介绍这些要求以及与之相关的知识点。 1. 微控制器平台:MSP430/MSP432 MSP430和MSP432是德州仪器(Texas Instruments)推出的超低功耗微控制器,广泛应用于各种嵌入式系统中。MSP430系列是16位的微控制器,具有多种高性能和低功耗模式,非常适合电池供电的便携式应用。MSP432则是在MSP430的基础上,进一步提升了处理能力和内存容量,采用ARM Cortex-M4核心。在这次竞赛中,参赛者必须使用这两个平台之一来设计小车控制系统。 2. 四轮电动小车设计 设计一款四轮电动小车,需要考虑机械结构设计、动力系统、控制系统的整合。在控制方面,需要确保小车能够沿着绘制在木工板上的黑白标记线(1cm×1cm间隔)精确循迹。小车的重量、尺寸也有明确限制,即总重量不超过1.5kg,外形尺寸投影不超过25cm×25cm。 3. 循迹算法实现 小车需要通过传感器检测标记线,并通过算法计算出与标记线的偏差,自动调整行驶方向,实现精确循迹。算法通常包括信号采集、滤波处理、边缘检测、偏差计算以及控制输出等步骤。控制系统需要实时处理这些信息,并输出控制信号给驱动电机。 4. 电池供电和自给能能力 小车需要独立运行,不允许外接电源或设备,这意味着它必须自带电源。电池选择、充电管理、电源管理等都成为设计中需要考虑的重要部分。 5. 独立自主运行与性能测试 小车必须能够在没有人工介入的情况下自主完成指定任务。在设计中,必须确保小车能够沿直线行驶,过坡顶弯道,以及在不同坡度角下进行测试。测试要求包括行驶时间的准确性、停车精度、以及在各种坡度下的稳定性和可靠性。 6. 设计报告编写 设计报告是评估参赛作品的重要组成部分,需要详细记录设计过程、理论分析、电路设计、程序设计、系统测试等环节,还需展示系统的原理框图、电路图、软件流程图等。报告应结构清晰、图表准确,并遵循一定的编写规范。 7. 其他关键技术点 - 停车标记:小车到达指定位置时需要能够识别停车标记,并且能够发出声音提示。 - 坡道设计:木工板上铺设的标记线用于指示小车行驶路径,坡道角度变化测试小车的爬坡能力。 - 时间控制:小车能够设定特定时间,自动匀速行驶1米后停车。 - 测试与误差:小车在执行任务时,行驶时间误差、停车精度、坡道爬升能力等都将被量化评分,并根据误差大小扣除相应的分数。 本竞赛题目涵盖了嵌入式系统设计、微控制器编程、传感器集成、电路设计、机械结构设计、动力系统设计、电池管理、自动控制、性能测试等多方面的知识和技能。通过该竞赛,学生不仅能够巩固和应用所学的理论知识,还能够锻炼解决实际问题的能力。
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