2017年全国大学生电子设计竞赛滚球控制系统设计

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题目如下:

一、任务

在边长为 65cm 光滑的正方形平板上均匀分布 着 9 个外径 3cm 的圆形区域,其编号分别为 1~9 号,位置如图 1 所示。设计一控制系统,通过控制 平板的倾斜,使直径不大于 2.5cm 的小球能够按照 指定的要求在平板上完成各种动作,并从动作开始 计时并显示,单位为秒。

二、要求

1.基本部分

图 1 平板位置分布示意图

(1) 将小球放置在区域 2,控制使小球在区域内停留不少于 5 秒。

(2) 在 15 秒内,控制小球从区域 1 进入区域 5,在区域 5 停留不少于 2 秒。

(3) 控制小球从区域1进入区域4,在 区域4停留不少于2秒;然后再进入区域5, 小球在区域 5 停留不少于 2 秒。完成以上两个动作总时间不超过 20 秒。 (

4) 在 30 秒内,控制小球从区域 1 进入区域 9,且在区域 9 停留不少于 2 秒。

2.发挥部分

(1) 在 40 秒内,控制小球从区域 1 出发,先后进入区域 2、区域 6,停止于区域 9,在区域 9 中停留时间不少于 2 秒。

(2) 在 40 秒内,控制小球从区域 A 出发、先后进入区域 B、区域 C,停止于区 域 D;测试现场用键盘依次设置区域编号 A、B、C、D,控制小球完成动作。

(3) 小球从区域 4 出发,作环绕区域 5 的运动(不进入),运动不少于 3 周后停止 于区域 9,且保持不少于 2 秒。

(4) 其他。

三、说明

1. 系统结构要求与说明

(1) 平板的长宽不得大于图 1 中标注尺寸;1~9 号圆形区域外径为 3cm,相邻两 个区域中心距为 20cm;1~9 区域内可选择加工外径不超过 3cm 的凹陷; (2) 平板及 1-9 号圆形区域的颜色可自行决定; (3) 自行设计平板的支撑(或悬挂)结构,选择执行机构,但不得使用商品化产 品;检测小球运动的方式不限;若平板机构上无自制电路,则无需密封包装, 可随身携带至测试现场; (4) 平板可采用木质(细木工板、多层夹板)、金属、有机玻璃、硬塑料等材质, 其表面应平滑,不得敷设其他材料,且边缘无凸起; (5) 小球需采用坚硬、均匀材质,小球直径不大于 2.5cm; (6) 控制运动过程中,除自身重力、平板支撑力及摩擦力外,小球不应受到任何 外力的作用。

2. 测试要求与说明

(1) 每项运动开始时,用手将小球放置在起始位置; (2) 运动过程中,小球进入指定区域是指小球投影与实心圆形区域有交叠;小球 停留在指定区域是指小球边缘不出区域虚线界;小球进入非指定区域是指小 球投影与实心圆形区域有交叠; (3) 运动中小球进入非指定区域将扣分;在指定区域未能停留指定的时间将扣分; 每项动作应在限定时间内完成,超时将扣分; (4) 测试过程中,小球在规定动作完成前滑离平板视为失败;

在2017年的暑假李,我和我的队友经过三天三夜的努力,基本把全部功能都实现了。控制核心是k60单片机,还有一个红外对管。红外对管是实时显示小球的位置,k60是调节pid,使小球能够按规定动作完成,最终我们的设计获得省三等奖。

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