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第九届智控大赛题目


初级组:
多功能数字钟 1. 基本要求 (1)采用液晶显示设计一个具有完整时钟功能的数字钟(即能自 动更新并显示时、分、秒) 。且具备闹钟功能,能根据设定的起闹 时间准时起闹。具有起闹时间设定、更改,闹钟开启、关闭功能。 (2)分设相应按键,可供时间调节。 (必须使用到矩阵键盘) (3)在时、分、秒基础上增加年、月、日更新显示功能。 2. 发挥部分 1) 能够通过红外遥

控调整时间。 2) 能够在实现年、月、日的基础上显示农历。 3) 具备记事本功能。 4) 具备秒表功能,精确到 0.01 秒。 5) 其它创新功能
3.评分标准 项 目 基本 要求 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(1)项 发挥 部分 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 中 18-22 2-5 2-5 10-11 10-11 10-11 10-11 30-33 良 23-26 5-8 5-8 12-13 12-13 12-13 12-13 34-37 优 27-30 9-10 9-10 14-15 14-15 14-15 14-15 38-40

旋转 LED 时钟 一、 设计任务 任务:自行制作一排 LED 灯,在旋转的同时点亮部分 LED 灯,通过动态扫 描(视觉残留原理) ,形成一个类似霓虹灯的时钟界面。要求整排 LED 用 电机带动旋转,LED 灯个数、颜色及安装方法不限,要求可以显示正确时 间并可调(时间信息包括时、分、秒)指针式、数字式不限。

图片说明:图片仅供参考,可另行设计。 二、 设计要求 1. 基本要求: 1) 可以显示正确的实时,尽量没拖影,字符之间没叠影,不影响人眼 观察。 2) 可以通过物理按键(或其他人机交互方式)切换时刻。 2. 扩展要求: 1) 实现字体颜色可变,多种颜色同时显示,形成五彩缤纷效果。 2) 电动机速度改变时,显示效果几乎不变(调速范围不做硬性要求, 可按照自己的作品设计合适选择, 但能保证人眼可察觉电机速度改 变,如设计一个电压档次可切换的供电电源) 3) 倒计时功能,自行设定需要倒计时的时间后,钟表盘显示为设定时 间的倒数计时, 倒数完后有合适的提醒方式。同样指针式和数字式 不限。 4) 其他创新功能。

三、评分标准 项 目 中 良 23-2 6 34-3 7 12-1 3 12-1 3 12-1 3 12-1 3 8-9 优 27-30

基本 要求

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算, 电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结 18-22 果分析。 完成第(1)项 30-33 完成第(2)项 10-11

38-40 14-15

14-15

完成第(1)项

10-11

14-15

完成第(2)项 发挥 部分 完成第(3)项

10-11

14-15

10-11

完成第(4)项

6-7

10

像素鸟(Flappy Bird)游戏机 设计任务: 设计一个游戏机,游戏为模仿像素鸟(Flappy Bird),具体游戏见链接: http://store.liebao.cn/game/LBGameCenter/?game=flappybird 1、基本要求 1) 用 LED 等模拟或液晶显示屏(如 12864)结合按键进行游戏设计。其中,界 面有一只飞着的小鸟,小鸟前方有由水管形成的缝隙,缝隙高度随机。玩 家控制小鸟,每按一下,小鸟就会飞高一点,不点击就会下降。玩家把握 按键的时间点,让小鸟能恰好通过水管缝隙。穿过一个水管玩家得 1 分。 2) 允许让玩家选择是否复活,但次数有限。复活时从上次通过的水管处开始, 如能记录轨迹效果更佳。 3)可以进行双人游戏,由两个人各自控制一只小鸟进行游戏。 4) 可进行成绩统计,结束后可输入简单的字母,用于记录选手名称,掉电数 据不消失,成绩可以调出查看。 2、扩展功能: 1) 效果更佳的游戏界面(如使用 TFT 触摸屏液晶屏,设计更炫的游戏效果)。 2) 让单片机玩游戏,通过算法控制小鸟。现象如引脚输出一个脉冲代表单片 机按一下按键等,如能设计类似机械手等更佳。 3) 其他扩展功能如添加音效等。 说明: 1) 本题限在单片机平台上实现,即硬件自搭。 2) 允许在安卓等系统上开发此游戏,但游戏不能运行在手机上。 3) 可以结合手机等现有资源添加扩展功能。 4) 未尽事宜请咨询工作人员。

评分标准 项目 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理 论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试 方法与仪器,测试数据及测试结果分析。 基本要求 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(1)项 扩展要求 完成第(2)项 完成第(3)项 7-10 1-2 6-9 2-5 2-4 3-5 1-4 11-15 3-4 10-12 6-8 5-6 6-10 5-7 16-20 5 13-15 9-10 7 11-13 8-10 12-15 16-18 19-20 中 良 优

超声波液位可控恒温水浴系统 一、设计要求 设计并制作出一个液位可调,温度可调的水浴系统。 容器形状、材质不限,高度不高于 35cm,长宽不长于 10cm,容积大于等于 500ml。 在容器除顶面外的任意位置安装半导体制冷器件(制冷片冷热两用) ,制冷 片的外侧面可加散热片、 小风扇等加快热交换的装置。超声波探头安装于容器底 部,进水口、出水口安装位置不做要求。 二、设计要求 1) 系统稳定,有明显温控表现,温度可调节范围为 15℃~50℃(可宽于此 范围) ,最小设定分度为 1℃。 2) 有明显液位调控现象, 液位可调范围为 15cm~30cm, 最小设定分度为 1cm。 3) 当温度或液位达到某一设定值并稳定后,水温的波动控制在±2℃以内, 液位的波动控制在±1cm 以内。要求温度或液位调控达到稳定状态时, 必须分别给出声或光提示信号。 4) 在超调量<=10%的情况下,调节时间尽量短 ⒈ 发挥部分 1) 温度可调节范围尽量宽;当水温达到某一设定值并稳定后,其波动控制 在±1℃内 2) 能记录并实时显示温度和液位调节过程的曲线, 温度显示的误差绝对值 小于 2℃,液位显示的误差绝对值小于 1cm。 3) 在不影响以上水浴功能的情况下,增加必要器件(如小水泵等),改装成 水冷循环系统,给外部发热器件散热。 4) 其他。 三、说明 1. 系统电源可使用市售开关电源或者主办方提供的学生电源。参赛队亦可 使用自制电源。 2. 采用半导体致冷器件实现制冷或加热(亦可通过向容器内抽进冷水降 温) ,如果单片功率不够允许多片串联,最多不能超过 3 片。 3. 测评时,此题参赛者以 5 队为一小组同时测评,可自带检测工具。 测评时, 每队注入相同体积热水,测报当前温度后,先统一设定某一和较低温 度值制冷,同时向设定的某一较低液位调节,再设定某一较高温度值 加热,同时向设定的某一较高液位调节。 4. 当温度或液位达到稳定状态的提示信号出现后立即检测并记录调控的 温度值和液位值, 检测时间延续 120s,以记录温度波动和液位波动的最 大值;能实时显示温度曲线或液位曲线的可直接记录曲线。 5. 超调量: 输出量的最大值减去稳态值,所得之差与稳态值之比的百分 数。 6. 调节时间:响应曲线达到并保持在偏离稳态值± 5% (或± 2% )之内 所需要的最短时间。 7. 以上液位值为超声波探头传感器位置到液面位置的距离。 四、评分标准

基本要求

项目 中 良 优 设计与总结报告:方案比较、设计与论证, 理论分析与计算,电路图及有关设计文件, 18-22 23-26 27-30 测试方法与仪器,测试数据及测试结果分 析。 第(1)项 18-22 23-26 27-30 第(2)项 第(3)项 第(4)项, 第(1)项 6-7 6-7 8-9 8-9 10 10 12-14 15-17 18-20 10-11 12-13 14-15 12-14 15-17 18-20 10-11 12-13 14-15

发挥部分

第(2)项 第(3)项

高级组
智能家居控制系统 一、 设计任务 设计并制作一套智能家居控制系统,对家用设备、家庭成员出入管理。 系统由主控机及分散终端组成, 主控机负责对用户进出户记录和家用电器控 制的管理等任务, 终端负责门禁与家用电器设备的控制。系统通过无线的方式组 网,主机和终端之间可以双向通信,终端间可不进行通信,终端可以方便增加。 主机上编写友好的人机界面,方便系统查询、设置等操作。本系统演示时,终端 数>= 2。 二、 设计要求 ⒈ 基本要求 1)实现以上组网功能。 2)终端一:电子门禁执行器,1、负责 ID 卡信息扫描,提示用户类型,并 将用户信息传送给主机;2、执行开门动作(可由终端本身产生,也可 由主机产生),开门动作可用声光代替; 3)终端二:为家用电器电源开关控制端(电灯等)。需完成以下功能:1、 在未联网的情况下,现场演示与主机进行联网,并且断电重启后无需 再次联网;2、当用户开门时登记并向主机传输使用者信息;3、执行 开关动作,电灯电源开关采用继电器控制,继电器输出端不需要接市 电,但需以某种形式展现开关动作。(电灯可用 LED 代替) 4)主机:1、应具有良好的人机界面,可与终端进行双向通信,接收终端 提交的用户信息。2、主机操作对象分为:主要家庭成员和家庭负责人 两种。其中,家庭负责人可在主机执行添加、删除终端操作(终端一 不可移除)。3、建立良好的界面可进行终端控制电灯的亮灭。 ⒉ 发挥部分 1) 在满足一定条件时(超过夜晚 12 点,需要自行设置时间),主机发送结 束指令,实现自动断电,关闭门禁等功能。 2) 在主机上建立设备和人员的信息数据库,可实时查询家庭成员开门等信 息。 3) 可方便导出门禁设备及电灯使用情况, 导出至 PC 可使用 txt 格式 (excel、 word 等 better)。 4) 实现异常监督报警功能。如掉网、突然掉电等。 5) 其他创新(如指纹识别进行开门操作等)。

三、 说明 ID 卡应识别以下身份:家庭成员、家庭负责人。 使用情况应能对每天家庭出入者的时间进行记录等。 四、 评分标准(满分 200 分) (大一队伍参加本题,所得分数按下表乘以 130%,其他年级照下表评分) 项目 设计与总结报告:方案比较、设计 与论证,理论分析与计算,电路图 及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析。 第 1)项,达到要求得 20 分 第 2)项,每完成一小项要求得 10 基本要求 分,满分 20 分 第 3)项,每完成一小项要求得 5 分,满分 15 分 第 4)项,每完成一小项要求得 5 分,另有 5 分方案分,由评委根据 同组题目方案相对给分,满分 15 分 第 1)项,达到要求得 15 分 第 2)项,具备此项功能得 10 分, 另外 5 分由作品由方案相对给分 发挥部分 第 3)项,达到要求得 15 分 第 4)项,,具备此项功能得 5 分, 另外 5 分由作品由方案相对给分 第 5)项,根据创意相对给分 5 10 5 8 10 10 15 15 15 5 10 15 5 10 15 10 20 20 中 8-10 良 11-13 优 14-15

简易逻辑分析仪:
一任务 设计并制作一个 8 路数字信号发生器与简易逻辑分析仪,其结构框图如图 1 所示:

基本要求 (1)制作数字信号发生器 能产生 8 路可预置的循环移位逻辑信号序列,输出信号为 TTL 电平, 序列时钟频率为 0-100Hz,并能够重复输出。逻辑信号序列示例如图 2 所示。 (2)制作简易逻辑分析仪 a.具有采集 8 路逻辑信号的功能,并可设置单级触发字。信号采集的 触发条件为各路被测信号电平与触发字所设定的逻辑状态相同。在 满足触发条件时,能对被测信号进行一次采集、存储。(当设置触 发字为 01010000 时,系统在 01010000 位置触发,很好地实现了单 级触发的功能;当设置触发字为 11010101 时,因为序列 00000101 无法通过移位得到序列 11010101,故逻辑分析仪没有触发产生。) b.能利用显示屏清晰稳定地显示所采集到的 8 路信号波形,并显示触 发点位置。 c.其逻辑信号门限电压可在 0.25~4V 范围内按 16 级变化,以适应各种 输入信号的逻辑电平。

d.每通道的存储深度为 20bit。

图 2 重复输出循环移位逻辑序列 00000101 发挥部分 (1) 数字信号发生器可以输出 IIC ,SPI 等信号,并可以人工输入传输数 据,逻辑分析仪可以分析上述信号数据。 (2) 较好的人机交互功能或者其他创新功能。 (3) 项 目 满分

基本 要 求

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计 算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据 及测试结果分析。

25 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 完成第(5)项 发挥 部 分 完成第(1)项 30 15 15 15 15 15

完成第(2)项

20

飞行器高度定位系统 一、设计任务 设计一个飞行器高度定位系统。 控制飞行器悬停在空中, 距地面距离为 50cm。 一、 设计要求 1. 基本要求: 1) 可以设定飞行器距地面高度,精度控制在 1cm 以内; 2) 飞行器位置达到设定高度时,进行声光提示,飞行器设定高度稳定 停留 10 秒钟以上(上下波动幅度不超过 1cm) ; 2. 扩展要求: 1) 能够实时显示飞行器距地面高度; 2) 描绘出高度变化历史曲线; 3) 其他。 二、 说明 飞行器自行制作,方案可自行选择,测量工具有评委会提供

中 良 项目 优 设计与总结报告:方案比较、设计与论 28-32 33-36 37-40 证,理论分析与计算,电路图及有关设 计文件,算法设计及分析。硬件电路队 伍自己搭建。制作的电路板子要有自己 的标记,购买的模型本项无分。 第(1)项,第(1)项,飞行器能飞起来, 30-35 35-40 40-45 基本 30 分,剩余 15 分按精度加分。 要求 第(2)项,第(2)项,声光提示 10 分, 30 停留时间越长,加分越多,满分 20 分。

第(3)项,能够实时显示飞行器距地面 高度;用上位机显示或者在单片机显示 屏显示。 扩展 第(4)项,描绘出高度变化历史曲线; 要求 第(5)项,其他创新功能,满分 10 分。

10

15

10

扫雷小车
设计一辆由黑线引导行进路线的智能小车。 要求小车在活动场上能利用传感器判 断 黑 线 的 位 置 , 并 能 判 断 出 磁 铁 ( 雷 达 ) 的 位 置 。 http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.22.6PxbxC&id=17759834487&_u= 911kjgcg03b0(磁钢) 如图所示, 场地的主体是 1500*1500mm?矩形(由 5*5 块 300*300m?的小正方 块组成),其中小车行驶路线由宽 30mm 的黑胶带按照网格线贴成。出入口贴有 一块 300*30mm?正方形。

入口

出口

车模与传感器要求: 车身加传感器长宽均不得超过 300mm,传感器只能安装在小车 上,不允许使用场外定位器件。磁铁的位置不确定,比赛时由工作人 员摆放在任意节点上。总共有 3 块磁铁。 基本要求: 1. 小车自主判断黑线的位置,并自动沿黑线行驶,行驶过程中车 身不得离开黑线,到达出口位置能自动停下并自动声光形式示 意。 2. 搜索环节:由于路线与出口均为未知,小车在本环节内需自主 寻找到出口,并“记忆”所走路线,并记下磁铁(雷)的位置, 此过程不允许小车离开黑线。此过程不得超过 10 分钟。 (小车 到达出口后,可以往回走,以测试其它路线,但最终必须回到 出口,并以声光形式示意此环节完成) ,迷宫所有黑线部分至少 要走过一遍。 3. 经过搜索环节后,小车凭借对上一环节的“记忆” ,制定最优路 径,重新从入口进入迷宫扫雷,以最短的路径扫完所有的雷。 扩展要求: 4. 设计人机界面,小车以无线形式与人机界面通信,并显示当前 小车信息(位置,速度等) 5. 将第一次搜寻结果画出模拟地图(完整的地图) ,以及“雷”的 具体位置及第二次扫雷过程所走的最优路径传回电脑显示或液 晶显示或其它创意。 评分标准 中 良 项目 优 设计与总结报告: 方案比较、 设计与论证, 18- 23-26 理论分析与计算,电路图及有关设计文 22 27-30 件,算法设计及分析。 第(1)项,达到要求 25 分,另有 5 分的 25-2 6 外观分 基本 第(2)项,扫完所有雷得 20 分,走完所 要求 有路线得 10 分,声光报警 5 分,走出黑 线一次扣 5 分(上限 10 分,有两次重试 机会)
27-28 29-30

35

第(3)项,扫完所有雷得 15 分,另外 10 分根据路径优化程度给分,走出黑线一次 扣 5 分(上限 10 分) 第(4)项,人机界面 5 分,无线通信 5 分 第(5)项,具备此项功能得 10 分,另外 10-1 1 扩展 5 分由作品显示方案相对给分 3 要求 第(6)项,根据创意相对给分

25

10 12-13 14-15

4

5


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