山東省職業(yè)院校技能大賽高職組電子產品設計及制作

1、比賽任務2018 年ft“電子產品設計及制作”賽項題目：棋類機器人控制器設計及制作按賽題要求，利用所發(fā)的技術資料、元器件及器械達成棋類機器人控制 Cortex-M3 STM32F103ZET6 （LQFP144 STC IAP15W4K61S4 （LQFP64S ）的軟件設計，達成該控制器的設計及制作。求；依據賽題所給的機器人控制器原理圖和印刷線路板拘束條件，利用Designer軟件繪制印刷線路板圖；達成賽項所供給印刷線路板的焊接任務；Altium電源、電路板、插座的安裝及機箱內走線的規(guī)劃；的正常工作；達成STM32F103ZET6或IAP15W4K61S4辦理器軟件的編寫， 使棋類機器達到規(guī)

2、定的功能要求。比賽時間比賽時間為 6 小時（8:30-14:30 ）。功能要求與技術指標原理說明棋類機器人為三自由度機器人，能夠對攝像頭的圖像辨別，實現對不一樣棋子的自動控制，其機構如圖 1 所示。上下運動直線導軌機械手攝像頭 OV7725前后運動直線導軌棋盤與棋子左右運動直線導軌電容式位移傳感器1 棋類機器人棋類機器人由三個直線導軌分別控制機械手的左右、 上下和前后運動， 實現對棋盤上的棋子進行挪動。 左右運動導軌的驅動為帶編碼器的直流減速電機， 并安裝電容式位移傳感器， 在導軌的兩頭安裝防撞的行程開關； 上下運動導軌的驅動為帶編碼器的直流減速電機， 在導軌的兩頭安裝防撞的行程開關； 前后運

3、動導軌的驅動為直流減速電機， 在導軌的兩頭安裝防撞的行程開關； 機械手的驅動為舵機；在機械手夾持板的一邊內側安裝力傳感器， 能夠檢測夾持棋子的力度， 在機械手的下方安裝攝像頭， 用于辨別紅色或綠色棋子， 實現自動清理。 棋類機器人還配有搖桿電位器控制板， 與控制器有線連結，可手動控制棋類機器人的工作。功能實現棋類機器人要求能實現對棋盤上棋子的手動控制挪動或自動清理。 棋類機器人控制器由微辦理器 (STM32 51)電路，顯示與鍵盤電路， 傳感器丈量電路， 變換電路，電機驅動電路和電源電路等部分構成。參賽隊需達成棋類機器人控制器的印刷線路板繪制，線路板的焊接與調試， 控制器的安裝與調試，控制器指

4、定功能的軟件編程與調試等多項比賽任務。印刷線路板的繪制依據賽題所指定的棋類機器人控制器原理圖和印刷線路板拘束條件，利用Altium Designer軟件繪制該控制器的印刷線路板圖?？刂破髟韴D由 CPU 電路單元、人機接口電路單元、 傳感器丈量電路單元、A/D 電路單元、功率輸出電路單元、電源電路單元等幾部分構成，印刷線路板的定有關人員在比賽前一天內抽取某一方案。線路板拘束規(guī)則要求：雙層印刷線路板，最小間距 10mil（集成電路引腳間距不受此拘束），最小線寬 10mil，過孔最小孔徑 15mil，過孔最小直徑 30mil，敷銅最小間距 10mil。參賽隊所繪制的棋類機器人控制器原理圖和印刷線路

5、板圖的電子稿采納U盤上交。印刷線路板焊接與調試微辦理器核心板（DCP-401 DCP-301 ），DCP-204 DCP-218 H PWM DCP-216 DCP-206 ADS7950 A/D DCP-208 A/D ADS1118 、DCP- 226 DCP-28-1 信號調治電路板等電路板中此中兩塊為散件， 需參賽隊自己焊接和調試。（比賽現場由裁判選用此中兩塊）棋類機器人控制器的安裝與調試棋類機器人控制器的裝調工作要求在如圖 2 所示的機箱中達成。安裝套件包含機箱、開關電源、前面板、 后邊板、安裝底板、微辦理器核心板 （ STM32 51 單片機）、人機接口電路板、 傳感器丈量電路板、

6、 A/D 變換電路板、 功率輸出電路板以及必需的電氣附件。圖 2 棋類機器人控制器機箱圖棋類機器人控制器的詳細線路板構成以下：DCP-401或DCP301微辦理器核心板；DCP-204液晶顯示和鍵盤電路板；DCP-206ADS7950或DCP-208 ADS1118串行A/D 變換電路板；DCP-216功率運放輸出電路板；DCP-218H PWM 輸出電路板；DCP-226多功能萬用板或 DCP-28-1信號調治電路板。參賽隊需自行達成棋類機器人控制器機箱內的構造設計和裝調工作。 以上線路板的原理圖、 印刷線路板元件部署圖、 元件清單均在電子文件 “棋類機器人控制器裝調”文件夾中。棋類機器人控

7、制器的前面板安裝微辦理器核心板 DCP-401 DCP301 、搖桿電位器接口和電源開關。前面板的部署如圖 3 所示：圖 3 棋類機器人控制器前面板圖棋類機器人控制器的后邊板的部署如圖 4 所示，安裝有三個接線插座和帶保險絲的電源插座。此中端口 1 連結左右運動導軌電機及編碼器、電容式位4 棋類機器人控制器后邊板圖2 3 連結機械手舵機、攝像頭和力傳感器的信號?？刂破髡麢C的安裝工藝評分和印刷線路板的焊接工藝評分將在比賽結束、整機功能測試后集中進行，比勝過程中不對印刷線路板的焊接工藝獨自評分。棋類機器人的功能要求棋類機器人控制器前面板的按鍵功能定義如圖5 所示：圖 5 控制器按鍵定義圖經過控制器

8、前面板的液晶顯示屏和按鍵， 能夠實現機器人的參數設定、 擱置棋子、清理棋盤。6 1 E 1 秒閃耀一次， E 鍵，進入主界面。棋類游戲工位號：E 鍵進入主界面6 界面一1、地點控制2、手動走棋3、地區(qū)設定4、自動清理圖7主界面7 子功能界面。8 所示，針對左右運動的導軌進行地點控制。D 標后停止，目前地點動向顯示機械手實質所在地點，運動時間動向顯示按下D E 鍵返回主界面。目標地點： 目前地點： 運動時間： S圖 8 地點控制子功能界面9 個地點挪動到另一個地點， 機械手坐標及時顯示機械手的坐標值， 同時顯示紅棋與綠棋走的步數。 手動走棋由搖桿電位器控制板控制， 兩個電位器控制機械手的左右運動

9、和上下運動， 按鍵按一下機遇械手往前運動， 到位后機械手夾緊棋子， 按鍵松開后機械手退后， 手動控制搖桿抵達指定1E 鍵返回主界面。機械手坐標： X 綠棋步數： 紅棋步數：圖 9 手動走棋子功能界面10 所示，經過前面板的按鍵設定自動清理棋盤判長指定有關人員在比賽當日隨機抽取確立。起點坐標：圓心坐標：三角形坐標點：終點坐標：圓半徑：長方形設定界面圓形設定界面10 挪動棋子功能界面三角形設定界面長方形設定界面中，起點坐標為長方形的左下角坐標，終點坐標為長方mm E 鍵返回主界面。自動清理子功能界面，如圖11 所示，清理“地區(qū)設定”所設置地區(qū)內的綠和紅棋， 清理過程中動向顯示機械手坐標及綠棋紅棋數

10、目； 所有棋子清理完成后逗留5 秒進入如圖12 所示界面，將棋盤平面映照到12864液晶顯示屏上，在對應的地點顯示清理棋子的信息， 紅色棋子顯示“+”號，綠色棋-E機械手坐標：鍵返回主界面。+-綠棋數目：-+紅棋數目：圖11 自動清理子功能界面一圖12自動清理子功能界面二 在機械手動作時，若機械手的夾持力過大， 會觸發(fā)機械手下方線路板上蜂鳴器，提示棋子損壞，判斷失敗。功能的分步實現本賽題包含印刷線路板設計、印刷線路板焊接和調試、棋類機器人控制器的裝調、控制器軟件的編寫幾方面內容，參賽隊在設計及制作時可分步達成以上各項內容。在參賽隊自己焊接的線路板不可以正常工作時， 能夠申請成品功能板取代，但會

11、影響參賽隊的得分。技術文件要求2018SD ”（2 位數字，即比賽隊工位號）文件夾中，提交的電子文件采納一致命名規(guī)則 （種類名工位號），得以其余名稱命名電子文件。因保密要求，在電路原理圖和線路板圖文件中不得出現學校名稱、參賽選手姓名、工位號等信息；電子文件名稱如不切合命名規(guī)則，表現參賽隊信息的，該隊該項比賽成績將被撤消。提交的技術文件參賽隊提交的電子文件均采納 U 盤提交，技術文件包含：1、電子設計工藝所繪制的印刷線路板原理圖和線路板圖；2、棋類機器人任務與功能考證所編寫的源程序；文件命名要求電子文件列表以下：2018SD .PcbDoc 源程序（文件夾）技術文件上交方式U 為比賽結束時（14:30 ）。5評分標準序號評分項目知識、技術點分值操作