電子設(shè)計競賽備賽指南-吳鐘華(1)(編輯修改稿)
2025-09-11 23:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一：根據(jù)任務(wù)要求，要求實現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字控制和數(shù)字顯示，考慮利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ DAC） 和邏輯電路控制常用的線性穩(wěn)壓電源。整流濾波電路 調(diào)整管 保護電路顯示單元 誤差放大邏輯控制 DAC輸出 邏輯控制部分若采用中小規(guī)模器件實現(xiàn)，繁瑣而且對可靠性及抗干擾能力會帶來一些影響。邏輯控制電路可以采用單片機，便于系統(tǒng)的功能擴展。 方案二： DAC可以很方便地實現(xiàn)程控電源的基本功能， DAC輸入的數(shù)字量可以由撥盤開關(guān)設(shè)定或用單片機控制?？杉庸β史糯箅娐?，滿足系統(tǒng)要求。方案二的輸出部分不再用傳統(tǒng)的調(diào)整管。由于功放輸出的波形與 DAC輸出波形相同，因此該系統(tǒng)可以很容易地實現(xiàn)具有功率輸出的信號發(fā)生器。顯示單元功率放大數(shù)字量控制 DAC輸出 方案三：設(shè)計任務(wù)中提出的輸出電壓、電流值不大，輸出電壓可調(diào)范圍不寬，因此直接選用集成三端穩(wěn)壓器，這類芯片內(nèi)部都有過流和過熱的保護電路。例如 W117， 額定電流可達 ， 輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為 ～ 37V， 內(nèi)部有過熱和過流保護電路。所以采用這種芯片為主體組成所要求的系統(tǒng)比較合理。四、微處理系統(tǒng)設(shè)計 以微處理器系統(tǒng)為核心，以人機通道、前向通道、后向通道和相互通道為橋梁，完成對被控對象的測控任務(wù)。微處理器 接口接口其他微處理器系統(tǒng)外部設(shè)備外部設(shè)備接口相互通道人機通道 后向通道前向通道 人機通道一側(cè)的外部設(shè)備包括打印機、顯示器、鍵盤以及軟、硬盤等。 右側(cè)信號形式有模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量和脈沖量，這四種形式的信號有輸入信號也有輸出信號。 由模擬量傳感器、數(shù)字量傳感器、開關(guān)量傳感器和脈沖量傳感器以及相應(yīng)的接口組成輸入通道，也稱為前向通道。 輸出通道產(chǎn)生相應(yīng)的控制量：模擬量輸出、數(shù)字量輸出、開關(guān)量輸出和脈沖量輸出，輸出通道也被稱為后向通道。 在較大規(guī)模的測控系統(tǒng)中，各微型計算機之間實現(xiàn)相互之間的通信與控制，其通道接口被稱為相互通道。 2022年簡易智能電動車（ E題） 設(shè)計任務(wù) ：設(shè)計并制作一個簡單智能電動車，在涂有 5cm寬黑色邊線、 2cm寬 黑色引導(dǎo)線的白紙鋪成的跑道上行駛。跑道示意圖 ：設(shè)計要求： 設(shè)計并制作一個簡單智能電動車，在涂有 5cm寬黑色邊線、 2cm寬黑色引導(dǎo)線的白紙鋪成的跑道上行駛。基本要求（ 40分） （ 1）車從起跑線出發(fā)（車體不超起跑線），沿引導(dǎo)線到達 B點。在 “ 直道區(qū) ” 鋪設(shè)的白紙下沿引導(dǎo)線埋有 1~3塊寬度為 15cm、長度不等的薄鐵片。檢測到薄鐵片時需立即發(fā)出聲光指示信息，并實時存儲、顯示在 “ 直道區(qū) ” 檢測到的薄鐵片數(shù)目。（ 15分） （ 2）車到達 B點以后進入 “ 彎道區(qū) ” ，沿圓弧線到 C點（也可脫離圓弧線到達 C點）。 C點下埋有邊長為 15cm的正方形薄鐵片，要求電動車到達 C點檢測到薄鐵片后在 C點處停車 5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。（ 17分） （ 3）車在光源的引導(dǎo)下，通過障礙區(qū)進入停車區(qū)并到達車庫。車必須在兩個障礙物之間通過且不得與其接觸。（ 8分） （ 4）電動車完成上述任務(wù)后應(yīng)立即停車，全程行駛時間不能大于 90秒，行駛時間達到 90秒時必須立即自動停車。 發(fā)揮部分 (10分 ) （ 1）電動車在 “ 直道區(qū) ” 行駛過程中，存儲并顯示每個薄鐵片（中心線）至起跑線間的距離。 （ 2）電動車進入停車區(qū)域后，能進一步準確駛?cè)胲噹熘校箅妱榆嚨能嚿硗耆M入車庫。 （ 3）停車后，能準確顯示電動車全程行駛時間。 （ 4）其它。 設(shè)計方案論證：單片機選擇： 89C51為控制核心，價格低、使用簡單、運算速度低、功能單一、 如擴展功能需外擴芯片。 SPCE061A為控制核心，資源豐富、指令周期短、工作速度快、功耗低、電壓低、可編程語音處理，在線下載。電機驅(qū)動模塊： 步進電機，精確調(diào)速、控制較復(fù)雜、價格不菲。數(shù)字電位器調(diào)整電動機控制電壓，達到調(diào)速目的，價格貴。用大功率管構(gòu)成 PWM和 H型 電機電路，速度快、正反向控制方便。路面黑線探索模塊： 采用一組探測頭對路面信息進行控制。車速及路程計算模塊： 采用斷續(xù)式光電開關(guān)，在車輪上均勻分布遮光條，車輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生脈沖。躲避障礙物模塊： 采用超聲波測距，由于障礙物隨機放置，測試后躲避障礙物的模糊控制較為復(fù)雜。由于障礙物在兩個方形障礙區(qū)內(nèi)，可依靠光源指示行走。電源模塊： 單一電源供電，由于電機啟動瞬間電流大，將造成電源系統(tǒng)的不穩(wěn)定，可能會影響系統(tǒng)正常工作。 雙電源供電 ，將電機驅(qū)動電源與單片機、傳感器等電路的供電系統(tǒng)隔離，提高系統(tǒng)的可靠性。微處理器 CPU選型n （ 1）基本資源是否夠用？n （ 2）性能怎么樣？n （ 3）開發(fā)流程與平臺是否簡單、容易上手？微處理器 CPU選型n 經(jīng)過以上比較，我推薦以下幾種 CPU并作相關(guān)說明：n 1.STC系列（例如 89C58RD+等）n 2.C8051FXXX系列（例如 C8051F330D等）n 3.AVR系列單片機n 3.STM32系列n 4.LPC21XX系列n 5.MSP430F149
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