电子设计赛项样题

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1、2018年职业院校技能大赛高职“电子产品设计及制作，，赛项赛题（样题）多自由度机器人运动控制系统的设计及制作任务书一•竞赛任务按赛题要求，根据下发的技术资料、元器件及配件完成多自由度机器人运动控制系统的下列工作任务：1.PCB设计任务：按照赛题功能与技术要求部分的相应要求，根据给定的电路原理图，并根据约束条件和Allium软件（选手自行安装于自带的笔记本电脑中），绘制印刷线路板图；2•焊接装配任务：根据给定的元器件清单和套件完成步进电机驱动板的焊接装配；3•系统装配任务：根据提供的系统接线图，完成电源、主控板及多自由度机器人的系统安装和接线；4•运动控制任务：根据功能与技术要求中相应部分的

2、要求，编写相应控制代码并进行软硬件联合调试，使其达到规定功能与技术要求。5•技术文档编写任务：根据装配的系统和最终实现的功能，绘制系统组成框图、步进电机驱动板装配工艺、系统装配工艺及产品使用说明书。注：主控板以STM32F103VET6为核心的主控板完成比赛任务，但实现的功能必须满足本赛题要求。PCB设计任务必须按照下发的原理图设计，不得进行任何改动。二.功能与技术要求L系统功能描述多自由度机器人如图1所示，主要由丝杆支架，驱动部件，迷宫平台组件等组成，通过外接的主控板的程序代码控制驱动部件，可以控制迷宫组件在多个自由度方向的运动，进而控制迷宫组件中摆放的走珠沿着指定的轨迹运动。图1多自由

3、度机器人示意图多自由度机器人运动控制系统主要由驱动电源、主控板及多自由度机器人等组成，其系统接线图如图2所示。步进电机3tf«ItCL步进电机1fi■Wtt步遥电机2s«tatr序号.驱动板标号.主控板接线，备注.LCP+.接STM32I/O口，选于白行设定引脚2.GND•*3“D1R+接STM32VOU（自行设定引脚），选手白行设定引脚4DIR-.GND5悬空“••6EN-GND•图2多自由度机器人运动控制系统接线图1.印制电路板设计设计一个简易步进电机驱动器，其尺寸图如图3所示。印制电路板设计任务要求如下:（1）根据下发的资料（步进电机输出接口插座P3尺寸外形图.pdf）设计原理图中步

4、进电机驱动接口插座P3的PCB封装库；（2）根据图3所示尺寸（准确尺寸以下发的简易步进电机驱动器.PcbDoc文件设定的尺寸为准）、接口定义设计简易步进电机驱动器PCB图，设计的PCB图必须处于下发简易步进电机驱动器.PcbDoc文件中确定的范围内，给定文件中锁定的元器件在设计PCB时不得改变布局位置，否则此部分任务得分以0分计入总成绩，封装库釆用简易步进电机驱动器封装库.PcbLib中给定的封装形式，其中P3采用选手自行设计的封装库（需要在原理图文件中添加），原理图中其余元器件的封装已经在原理图中设定好，不再需要选手自行添加;（3）线路板约束规则要求：采用双层板，最小间距8mil,最小线

5、宽8mil,过孔最小孔径15mil,过孔取小直径30mil,铺铜最小间距20mil；（4）绘制完成后要求生成以下文件:完成整个工程后,输出BOM表，保存为PDF格式。完成整个工程后,输出PCB文件。完成整个工程后,输出原理图中步进电机驱动接口插座P3的PCB封装库文件。140mm图3简易步进电机驱动器尺寸布局示意图3・多自由度机器人运动控制系统的装配（1）步进电机驱动板装配根据提供的步进电机驱动板原理图、材料清单及焊接套件完成电路板焊接装配任务，装配工艺按照典型电子产品装接工艺要求执行。各参赛队选手在裁判长宣布比赛后30分钟内完成下发元器件的核査，若元器件缺损可以申请更换，超时申请元器件将

6、按照每申请一个扣1分计入总成绩。（2）系统装配根据多自由度机器人运动控制系统接线图（下发U盘中包含该接线图）完成控制器整机装配任务。主控板选择以STM32F103VET6为核心的主控板。选手需要根据现场下发的资料完成整个系统的装配。4.多自由度机器人运动控制系统功能要求走珠在迷宫平台组件中行进吋，若功能要求指定行进轨迹吋必须按照现场下发的行进图所示的行进轨迹标号行进至各标号位置，走珠中心距离数字标号位置最大不得超过0.5cm,否则视为未完成比赛任务。按照下列要求编写程序代码并下载到主控板完成相关比赛任务。（1）基本要求1）初始化：系统上电后，控制迷宫平台组件处于多自由度机器人运行位置最下端

7、且处于水平静止状态，将下发的走珠摆放在迷宫起点S1或者S2处（由选手自行确定）。；2）启动运行：按下主控板启动键S3,控制主控板D1以1Hz的频率至少闪烁4S以上。自行设定运行路线，控制走珠沿着自行设定的路线，行进至O1或者02处（若从S1出发,必须行进至01处；若从S2处出发，必须行进至02处。否则视为未完成该任务，该任务得分为0分）；3）停止：控制走珠停止在01或者02处,要求走珠停止位置距离01或者02处不超过0.