职业院校技能大赛嵌入式应用开发高职组赛项试题.docx
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职业院校技能大赛嵌入式应用开发高职组赛项试题
2015年全国职业院校技能大赛
嵌入式产品开发赛项试题
本赛题包括电路板制作和赛道任务两部分。
要求参赛选手在规定时间内组装、调试一套电路板，并安装在竞赛平台（嵌入式小车）上。
同时，完成平板电脑应用程序的编写和测试，使之能够自动控制竞赛平台完成赛道任务。
参赛选手应严格按照竞赛规程进行比赛。
第一部分电路板制作
一、比赛要求
大赛现场发放电路板焊接套件（含PCB板与元器件）和技术资料（电路原理图、器件位置图、物料清单）。
参赛选手在规定时间内完成元器件检测和电路板焊接。
经工艺评判后，参赛选手需将电路板安装在竞赛平台（嵌入式小车）上。
二、比赛内容
1）元器件检测
参赛选手须参照阅读物料清单进行元器件的辨识、清点和检测。
元器件种类包括：
电阻、电容、电感、电位器、LED、555定时器、晶振、CMOS逻辑门电路、集成稳压块、光强度传感器、光敏电阻、超声波传感器、红外传感器、射频识别芯片、解调芯片、蜂鸣器等。
2）电路板焊接
参赛选手须依据电路原理图、器件位置图、物料清单，在规定时间内完成元器件焊接，并按时上交进行焊接工艺评分。
电路板元件封装包括：
SIP-8、SSOP-6、SOP-8、SOP-14、SOP-16、0603、0805、1206、3528等。
3）电路板调试
参赛选手须根据电路原理图分析电路板功能，并使用示波器、万用表等仪表进行调试，使电路板功能正常。
4）电路板安装
参赛选手须将调试完成的电路板安装到竞赛平台上，使竞赛平台能够完成赛道任务。
三、比赛流程
8:
20-8:
25
发放赛题与元器件
8:
25-8:
30
裁判讲解比赛注意事项
8:
30
竞赛第一阶段开始
8:
30-9:
00
参赛选手检查核对元器件
8:
30-10:
30
电路板焊接
10:
30-10:
35
电路板收取
10:
35-11:
25
电路板评分
11:
25-11:
30
发还电路板
四、评分标准
评分项目
评分细则
知识、技能点
分值
安全操作与制作工艺（30%）
操作符合安全规范
安全用电，遵守操作规程，保持工作环境清洁等
5%
电子装接工艺
物料清点，元件检测，芯片焊接，仪表使用，电路识图，装配方法，装配工艺。
25%
五、注意事项
1、8:
30-9:
00期间，参赛队队长确认已领元器件无缺件、无损坏后，在元器件确认表上签字，若焊接套件内元器件数量和型号与竞赛试题中提供的数量和型号不符应在9:
00之前提出申请，超过规定时间更换或补领按评分标准扣分。
2、参赛选手需在10:
30之前完成任务板的焊接任务。
3、10:
30-10:
35工作人员收取各参赛队电路板后，统一转运到电路板评分处进行统一评分。
如在此期间工作人员收取电路板时参赛队未上交电路板的将不予评分。
4、在焊接、组装调试期间，参赛选手限于自己工作区内活动，违者取消参赛队比赛资格。
5、电路板焊接所用的元器件及套件于竞赛当天统一提供，不得使用任何自带的元器件，如有违反，以舞弊论处，取消该队参赛资格。
第二部分赛道任务比赛试题
一、比赛要求
参赛选手须根据赛道任务要求，在规定时间内编写、调试Android程序，通过平板电脑自动控制竞赛平台（嵌入式小车），使之完成赛题所规定的若干个赛道任务，并将任务结果按照表1中所规定的相关信息保存在平板电脑上，以备后续评分使用。
二、赛道地图
赛道地图如图1所示，尺寸规格为3.5m×2.5m；其赛道宽度为30cm；循迹线宽度为3cm。
图中纵向虚线编号为A~K；横向虚线编号为1~9，赛道标志物将置于横纵虚线交叉点上。
其中B1、D1、F1、H1、J1、B9、D9、F9、H9、J9这10个位置亦可作为出发位置或停车位置。
图1赛道地图
三、赛道任务
在执行赛道任务前，参赛选手应在准备阶段启动平板电脑和竞赛平台（嵌入式小车），运行应用程序，并建立WiFi连接。
参赛选手需按竞赛参数中表2要求将平板电脑放置于P11处，将竞赛平台放置在P12。
任务一：
测距调光
1-1参赛选手使用平板电脑读取NFC卡，获取控制信息（代码：
M01）。
当裁判发出“开始”指令后，参赛选手按下启动按钮竞赛平台进入自动控制模式，裁判计时开始。
1-2竞赛平台通过ZigBee启动LED显示标志物（BZW1）上的数字计时器。
1-3竞赛平台通过ZigBee开启道闸（BZW2）驶出车库，车身完全通过道闸后，道闸自动关闭。
1-4竞赛平台行驶至离测距标志物（BZW3）最近的十字路口处，使用超声波传感器探测距离，获取距离信息（信息代码：
M02）
1-5竞赛平台通过ZigBee向LED显示标志物（BZW1）发送获取的距离信息，使LED显示标志物第二行数码管以“JL-XXX”格式显示距离信息，其中：
“X”表示0~9任一数字。
1-6竞赛平台进入调光标志物（BZW4）内，依据测距信息（代码M02）按照给定公式f1（M02）计算得到调光档位值（代码M03），值为数字1~4，通过红外控制调节至该档位。
任务二：
扫码运输
2-1竞赛平台行驶至静态标志物（BZW5）前方，扫描记录二维码，获取字符串信息（代码M04）。
2-2竞赛平台对LCD标志物（BZW6）进行拍照，获取车牌照片（代码M05），并识别车牌号码（代码M06）。
2-3竞赛平台控制LCD标志物（BZW6）进行翻页，并拍照获得图形照片（代码M07），通过颜色和形状识别得到M04的答案（代码：
M08）。
2-4竞赛平台依据获得信息按照给定运算f2（M06，M08）计算得到位置坐标（代码：
M09），控制运输标志物（BZW7）停放到该坐标。
2-5竞赛平台通过红外通信向立体显示标志物（BZW8）发送车牌号码与运输标志物停放坐标（代码：
M10）。
任务三：
道路行驶并入库
3-1竞赛平台行驶至P9，依据信息代码M01计算得到CRC16校验码（代码：
M11），通过红外控制打开报警器（BZW9）或风扇（BZW10）。
3-2竞赛平台识别交通灯标志物（BZW11）的信息（代码：
M12），按照交通信号要求行驶。
3-3竞赛平台依据给定运算f3（M02，M06，M08，M09），计算出竞赛平台的停放车库（代码：
M13），如果该车库已停放车辆，则依据给定运算f4（M13），重新计算竞赛平台停放车库。
3-4竞赛平台依据信息代码M13停放到该车库位置，通过ZigBee停止LED显示标志物（BZW1）上的数字计时器，蜂鸣器鸣响三声关闭转向灯，裁判计时结束。
任务四：
任务结果显示
参赛选手需将表1中所列出的信息显示在平板电脑上。
信息内容和格式均应符合表1要求，并设计专门的显示界面，供裁判评分使用。
不符合表1要求的信息项不得分；在其他界面显示的信息项不得分。
表1任务结果显示表
序号
显示内容
显示格式
01
控制码：
0XZZ，0XZZ，0XZZ，0XZZ
其中Z代表0~F十六进制数字之一。
02
测得距离为：
XXX
X为0~9数字之一
03
光强调至第X档
X为1~4数字之一
04
PIC1
PIC1为拍摄的车牌图片，图片应包含完整车牌图像（含边框），车牌号码应清晰可辨。
05
车牌号码为：
国XYYYXY
X为A~Z大写字母之一，Y为0~9数字之一。
06
PIC2
PIC2为拍摄的图形照片，照片中应包含所有的图形
07
X色Y图形有Z个
X为“红、绿、蓝、黄、品、青、黑、白”之一；Y为“圆形、矩形、三角形”三种形状之一；Z为0~5任意数字。
08
运输目的地：
XY
XY分别代表地图上的横纵坐标。
09
交通灯信号为：
S
S为“左转、右转、掉头”之一。
10
在X号车库停车
X为1~5任意数字。
比赛中涉及的信息释义：
M01格式为：
“控制码为：
0xZZ，0xZZ，0xZZ，0xZZ”，其中Z代表0~F十六进制数字之一。
M02为介于100~600之间的整数。
测距范围：
10cm~60cm；误差允许范围：
±2cm；测距起点：
十字路口中心点；测距终点：
测距标志物表面。
M04格式为：
“请找出照片中X色的Y图形的数量。
”其中，X为“红、绿、蓝、黄、品、青、黑、白”之一；Y为“圆形、矩形、三角形”之一。
M06车牌号格式为：
“国XYYYXY”号码中“国”固定不变，其中X为A~Z大写字母之一，Y为0~9数字之一。
M08获得的M04的答案为数字0~5之一。
M10格式为：
“国XYYYXY|XY”，其中X为A~Z大写字母之一，Y为0~9数字之一，末尾的XY代表运输标志物坐标。
M11为6字节指令信息，前4个字节为M01获取到的字符信息，后2个字节为通过CRC16运算得到的校验码。
M12交通灯信息要求如下：
禁止左转时，竞赛平台右转并打开右转向灯；禁止右转时，竞赛平台左转并打开左转向灯；左转时，竞赛平台左转并打开左转向灯；右转时，竞赛平台右转并打开右转向灯；掉头时，竞赛平台打开两侧转向灯。
四、竞赛参数
参赛选手须依据现场随机抽取的竞赛参数表进行比赛，竞赛参数包括位置摆放参数和信息处理运算公式两种。
（1）位置摆放参数
位置摆放参数表明设备和标志物的摆放位置，须在现场抽取，抽取结果填入表2，当场公布。
表2位置表
序号
设备或标志物
位置代码
摆放坐标
备注
01
BZW1
P1
02
BZW2
P2
03
BZW3
P3
04
BZW4
P4
05
BZW5
P5
06
BZW6
P6
07
BZW7
P7
08
BZW8
P8
09
BZW9
P9
10
BZW10
11
BZW11
P10
12
平板电脑
P11
13
竞赛平台
P12
14
1号车库
P13
15
2号车库
P14
16
3号车库
P15
17
4号车库
P16
18
5号车库
P17
注：
部分赛道标志物形状不规则（比如道闸标志），或者任务特殊需求（比如测距标志物），摆放时可能偏离交叉点。
因此，标志物精确位置应以赛场工作人员实际摆放为准。
（2）信息处理运算公式
信息处理运算公式表明处理已知信息的方式，参赛选手须根据公式计算出任务指令或目的地信息，公式表达式由裁判现场抽取并填入表3，当场公布。
表3公式表
序号
公式
表达式
备注
01
f1
02
f2
03
f3
04
f4
说明：
1、运算公式f中可能含有常数如年（YEAR）、月（MONTH）、日（DAY）等。
2、公式f包含的计算限于下面计算和函数的组合：
①基本运算：
加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、求模（%）。
例如：
5+3*（6/2）-1=13；2015%4=3。
②类型转换：
文本转换成数字：
STRtoNUM（STR），例如STRtoNUM（“123”）=123。
数字转换成文本：
NUMtoSTR（X），例如STRtoNUM（456）=“456”。
四舍五入取整：
INT（X），例如：
INT（8.8）=9。
转换为二进制：
BIN（X），例如：
BIN（5）=101；BIN（F）=1111。
转换为八进制：
OCT（X），例如：
OCT（17）=21；OCT（1011）=13。
转换为十进制：
DEC（X），例如：
DEC（5）=101；DEC（7B）=123。
转换为十六进制：
HEX（X），例如：
HEX（5）=101；HEX（1011）=B。
③数据统计：
（An表示有n个元素的数组）
求最大值：
MAX（X1,X2,…，Xn）或MAX（An），例如：
MAX（1,2,3,2,1）=3。
求最小值：
MIN（X1,X2,…，Xn）或MAX（An），例如：
MIN（1,2,3,2,1）=1。
求平均值：
AVERAGE（X1,X2,…，Xn）或AVERAGE（An），
例如：
AVERAGE（1,2,3,2,1）=1.8。
计数：
COUNT（X1,X2,…，Xn）或COUNT（An）,
例如：
COUNT（1,2,3,2,1）=5。
④逆置：
REV（STR），例如：
REV“ABC”变为“CBA”。
⑤数组操作（数组或字符串的元素下标从0起始）
INSERT（STR,X,Y）或INSERT（An,X,Y）表示插入元素X到数组或字符串的第Y个位置上。
例如：
INSERT（“ABC”，“12”,2）=“AB12C”。
DEL（STR,X）或DEL（An,X）表示删除数组或字符串下标为X的元素。
例如：
DEL（“ABCD”,1）=“ACD”。
DELEQU（STR,Y）或DELEQU（An,Y）表示删除数组或字符串中与Y值相等的元素。
例如：
DELEQU（“ABCABC”,“A”）=“BCBC”。
↑（A）数组或字符串升序排列，即由小到大。
例如：
↑（“132”）=“123”。
↓（B）数组或字符串降序排列，即由大到小。
例如：
↓（“132”）=“321”。
⑥字符串处理
CONNECT（STRX，STRY）表示将STRY字符串连接到STRX字符串后面。
例如：
CONNECT（“Bei”,“Jing”）=“BeiJing”。
LEFT（STR,Y）表示截取STR字符串的左边，Y为需要截取的位数。
例如：
LEFT（“12ABC34”,2）=“12”。
RIGHT（STR,Y）表示截取STR字符串的右边，Y为需要截取的位数。
例如：
RIGHT（“12ABC34”,2）=“34”。
SUBSTRING（STR，X,Y）表示截取STR字符串中X位置到Y位置之间的子串，包含X位置上的元素和Y位置上的元素。
例如：
SUBSTRING（“BeiJing”,0,2）=“Bei”。
3、公式举例：
f=INT（AVERAGE（M02*M02-RIGHT（M06,1）+REV（YEAR）））%5+1
五、比赛流程
8:
30-13:
30
赛道任务编程
9:
30-13:
30
按时间表轮流进入练习赛道测试
13:
30-15:
30
到比赛赛道进行第一轮测试
两轮测试之间
赛道任务编程修改调试
15:
30-17:
30
到比赛赛道进行第二轮测试
六、评分标准
评分项目
评分细则
任务
分值
赛道任务与功能测试
赛项任务完成度
测距调光
10%
扫码运输
15%
道路行驶并入库
15%
结果显示
20%
竞赛时间
程序优化与设计
完成任务所用时间
10%
七、注意事项
1、赛道任务练习为开赛后9:
30-13:
30，比赛现场提供不少于15张训练测试赛道，每5个参赛队共用一张测试赛道地图；各参赛队每轮测试时间为5分钟，每组测试间隔1分钟，30分钟为一个测试周期，在同一测试周期内严格按赛位号顺序由小到大开始测试，参赛队若未按时间测试则视为放弃本次测试机会。
2、任务比赛测试时间为13:
30-17:
30，赛道任务测试区设有不少于4组比赛专用赛道地图，每组比赛专用赛道地图按照参赛队数量平均分配，选手进行两轮赛道任务测试，每轮赛道任务测试时间不超过5分钟（包括选手准备时间、平板电脑连接竞赛平台WIFI时间、赛道任务测试时间等），超时部分不计分。
3、进行赛道任务比赛时，各参赛队需要在工作人员的引导下，依次进入比赛区域。
4、参赛队携带“竞赛平台”到达比赛场地后，必须在裁判明示允许比赛后，才能将开启电源的“竞赛平台”放入赛道出发位置。
5、参赛选手的竞赛平台在进行赛道任务比赛时应自动控制，裁判宣布计时开始后选手不得触碰竞赛平台或平板电脑。
6、参赛选手须自行修改竞赛平台的WIFI用户名及密码，以防止受其他参赛队的干扰。
附录一：
赛道标志物
参赛选手须根据赛题要求完成标志物信息采集和控制任务，赛道标志物包括以下11种：
（1）LED显示标志物（标志物代码：
BZW1）
LED显示标志物如图1所示，竞赛平台可通过ZigBee等无线通信技术将数据发送给LED显示标志物。
LED显示标志物可显示两行数据，每行可显示6位，每位可显示0~F中任意1位十六进制数。
图1LED显示标志物
（2）道闸标志物（标志物代码：
BZW2）
道闸标志物如图2所示。
竞赛平台可通过ZigBee控制道闸的开启或关闭。
竞赛平台可通过红外控制道闸开启，5秒后道闸自动关闭。
图2道闸标志物
（3）测距标志物（标志物代码：
BZW3）
测距标志物如图3所示，竞赛平台通过超声波传感器探测竞赛平台与测距标志物之间的距离。
图3测距标志物
（4）调光标志物（标志物代码：
BZW4）
调光标志物如图4所示，标志物可调光照强度由小到大共分为1~4档，竞赛平台通过红外通信进行光强度档位+1、档位+2、档位+3的循环控制，调节标志物的光照强度。
图4调光标志物
（5）静态标志物（标志物代码：
BZW5）
静态标志物如图5所示，该标志物可放置二维码信息、颜色信息、图形信息、车牌信息等。
二维码技术规格：
10cmX10cm
颜色信息包括：
红色（255,0,0）、绿色（0,255,0）、蓝色（0,0,255）、黄色（255,255,0）、品色（255,0,255）、青色（0,255,255） 、黑色（0,0,0）、白色（255,255,255）
图形信息：
圆形、三角形、矩形。
图形尺寸：
图形外接正方形边长3cm~10cm。
图5静态标志物
（6）LCD显示标志物（标志物代码：
BZW6）
LCD显示标志物如图6所示，LCD显示标志物可显示二维码信息、颜色信息、图形信息、车牌信息等。
LCD显示标志物可通过红外通信进行图片的上翻页和下翻页控制，同时也可设定自动翻页。
图片格式：
JPG
像素：
800X600
图形信息：
圆形、三角形、矩形。
颜色信息包括：
红色（255,0,0）、绿色（0,255,0）、蓝色（0,0,255）、黄色（255,255,0）、品色（255,0,255）、青色（0,255,255） 、黑色（0,0,0）、白色（255,255,255）。
车牌号码格式如：
“国XYYYXY”，其中“国”固定不变，后面6位号码，X代表A~Z中任意一个字母，Y代表0~9中任意一个数字。
图6LCD显示标志物
（7）运输标志物（标志物代码：
BZW7）
运输标志物如图7所示，竞赛平台可通过ZigBee等方式与运输标志物进行通信，按要求控制标志物的行进。
图7运输标志物
（8）立体显示标志物（标志物代码：
BZW8）
立体显示标志物如图8所示。
竞赛平台可通过红外通信控制立体显示标志物侧边显示车牌信息和运输标志物停放位置。
30秒之后标志物自动复位。
图8立体显示标志物
（9）报警标志物（标志物代码：
BZW9）
报警标志物参考图片如下图9所示，竞赛平台发送红外控制指令打开声光报警器，5秒后声光报警器自动关闭。
图9报警标志物
（10）隧道标志物（标志物代码：
BZW10）
隧道标志物如图10所示，竞赛平台可通过红外通信打开隧道排风系统，5秒后隧道排风系统自动关闭。
图10隧道标志物
（11）交通灯标志物（标志物代码：
BZW11）
交通灯标志物如图11所示，竞赛平台通过摄像头识别交通灯所显示的交通信号，并按照交通信号要求行驶。
图11交通灯标志物
显示屏规格为64像素×32像素；其中每个像素点LED孔径为3.75mm；LED点阵间距为4.8mm。
显示屏可显示的交通信号有以下5种：
1）请向右转弯：
2）禁止右转：
3）请向左转弯：
4）禁止左转：
5）请原地掉头行驶：
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