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无线培训.docx

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无线培训

1.悬挂运动控制系统

一、任务

设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。

在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。

物体的形状不限，质量大于100克。

物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。

板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图如下。

二、要求

1、基本要求：

（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；

（2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；

（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；

（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点（两点间直线距离不小于40cm）。

2、发挥部分

（1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标；

（2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动（见示意图），曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；

（3）其他。

三、评分标准

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。

实际制作完成情况

发挥部分

完成第

（1）项

完成第

（2）项中连续线段运动

完成第

（2）项中断续线段运动

其他

四、说明

1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间；

2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分；

3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分；

4、在基本要求（3）、（4）和发挥部分

（2）中，物体开始运动前，允许手动将物体定位；开始运动后，不能再人为干预物体运动；

5、竞赛结束时，控制系统封存上交赛区组委会，测试用板（板上含空白坐标纸）测试时自带。

2.低频数字式相位测量仪

一、任务

设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分，示意图如下：

二、要求

1、基本要求

（1）设计并制作一个相位测量仪（参见图1）

a．频率范围：

20Hz～20kHz。

b．相位测量仪的输入阻抗≥100k

。

c．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。

d．相位测量绝对误差≤2°。

e．具有频率测量及数字显示功能。

f．相位差数字显示：

相位读数为0o~359.9o，分辨力为0.1°。

（2）参考图2制作一个移相网络

a．输入信号频率：

100Hz、1kHz、10kHz。

b．连续相移范围：

－45°～＋45°。

c．A＇、B＇输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。

2．发挥部分

（1）设计并制作一个数字式移相信号发生器（图3），用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号，要求：

a．频率范围：

20Hz～20kHz，频率步进为20Hz，输出频率可预置。

b．A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。

c．相位差范围为0～359°，相位差步进为1°，相位差值可预置。

d．数字显示预置的频率、相位差值。

（2）在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V～5V范围。

（3）用数字移相信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。

（4）其它。

三、评分标准

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。

实际制作完成情况

发挥部分

完成第

（1）项

完成第

（2）项

完成第（3）项

其它

四、说明

1、移相网络的器件和元件参数自行选择，也可以自行设计不同于图2的移相网络。

2、基本要求

（2）项中，当输入信号频率不同时，允许切换移相网络中的元件。

3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立，不允许共用控制与显示电路。

3.无线识别装置

一、任务

设计制作一套无线识别装置。

该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。

阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。

阅读器

应答器

耦合线圈

外接

单电源

图1无线识别装置方框图

装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。

不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。

装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。

线圈直径为6.6±0.5cm（可用直径6.6cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。

线圈间的介质为空气。

两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。

阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。

二、要求

1．基本要求

（1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。

阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D尽可能大的情况下，识别应答器的有无。

识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。

（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。

阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。

显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。

2．发挥部分

（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行整流滤波得到能量），不允许使用电池及内部含有电池的集成电路。

阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。

显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。

（2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。

在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间距D。

（3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。

装置断电后，应答器存储的信息不丢失。

无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。

（4）其他。

三、说明

设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

四、评分标准

设计报告

项目

主要内容

满分

系统方案

无线识别装置总体方案设计

理论分析与计算

耦合线圈的匹配理论

阅读器发射电路分析

阅读器接收电路分析

电路与程序设计

阅读器电路设计计算

应答器电路设计计算

总体电路图

识别装置工作流程图

测试方案与测试结果

调试方法与仪器

测试数据完整性

测试结果分析

设计报告结构及规范性

摘要

设计报告正文的结构

图表的规范性

总分

基本要求

实际制作完成情况

发挥部分

完成第

（1）项

完成第

（2）项

完成第（3）项

其他

总分

4.无线环境监测模拟装置

一、任务

设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。

该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。

监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。

二、要求

1．基本要求

（1）制作2个探测节点。

探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。

探测节点能够探测其环境温度和光照信息。

温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。

探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。

探测

节点A

探测

节点B

监测

终端

图1探测节点分布示意图

（2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。

探测节点分布示意图如图1所示。

监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。

（3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于10cm。

在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。

2．发挥部分

（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。

即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。

该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。

探测

节点A

探测

节点B

监测

终端

图2节点转发功能示意图

（2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。

（3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。

各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。

（4）其他。

三、说明

1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。

线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。

天线线圈间的介质为空气。

无线传输载波频率低于30MHz，调制方式自定。

监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。

无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。

光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。

2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。

3．测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。

电流测试电路见图3。

图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。

如果D+D1达不到50cm，此项目不进行测试。

4．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

四、评分标准

设计报告

项目

主要内容

满分

系统方案

无线环境监测模拟装置总体方案设计

理论分析与计算

发射电路分析

接收电路分析

通信协议分析

电路与程序设计

发射电路设计计算

接收电路设计计算

总体电路图

工作流程图

测试方案与测试结果

调试方法与仪器

测试数据完整性

测试结果分析

设计报告结构及规范性

摘要

设计报告正文的结构

图表的规范性

总分

基本要求

实际制作完成情况

发挥部分

完成第

（1）项

完成第

（2）项

完成第（3）项

其他

总分

5.声音导引系统

一、任务设计并制作一声音导引系统，示意图如图1所示。

图中，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W是Ox和O'y的交点。

声音导引系统有一个可移动声源S，三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。

声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线（或O'y线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。

可移动声源运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定。

二、要求

1．基本要求

（1）制作可移动的声源。

可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号，如图2所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。

图2信号波形示意图

（2）可移动声源发出声音后开始运动，到达Ox线并停止，这段运动时间为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于5cm/s。

可移动声源的起始位置到Ox线的垂直距离

响应时间

平均速度＝

（3）可移动声源停止后的位置与Ox线之间的距离为定位误差，定位误差小于3cm。

（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧的距离小于5cm。

（5）可移动声源到达Ox线后，必须有明显的光和声指示。

（6）功耗低，性价比高。

2．发挥部分

（1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。

（2）平均速度大于10cm/s。

（3）定位误差小于1cm。

（4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。

（5）在完成基本要求部分移动到Ox线上后，可移动声源在原地停止5s～10s，然后利用接收器A和C，使可移动声源运动到W点，到达W点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离W的直线距离小于1cm。

整个运动过程的平均速度大于10cm/s。

可移动声源在Ox线上重新启动位置到移动停止点的直线距离

再次运动时间

平均速度＝

（6）其他。

三、说明

1.本题必须采用组委会提供的电机控制ASSP芯片（型号MMC-1）实现可移动声源的运动。

2.在可移动声源两侧必须有明显的定位标志线，标志线宽度0.3cm且垂直于地面。

3.误差信号传输采用的无线方式、频率不限。

4.可移动声源的平台形式不限。

5.可移动声源开始运行的方向应和Ox线保持垂直。

6.不得依靠其他非声音导航方式。

7.移动过程中不得人为对系统施加影响。

8.接收器和声源之间不得使用有线连接。

四、评分标准

项目

主要内容

分数

设计报告

系统方案

整体方案比较

控制方案

设计与论证

设计、计算

误差信号产生

控制理论简单计算

电路设计

系统组成

各种电路图

测试结果

测试数据完整性

测试结果分析

设计报告

摘要

正文结构完整性

图表的规范性

总分

基本要求

基本要求实际完成情况

发挥部分

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

完成第（6）项

总分

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