山東省職業(yè)院校技能大賽高職組電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作

1、比賽任務(wù)2018 年ft“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作”賽項(xiàng)題目：棋類機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)及制作按賽題要求，利用所發(fā)的技術(shù)資料、元器件及器械達(dá)成棋類機(jī)器人控制 Cortex-M3 STM32F103ZET6 （LQFP144 STC IAP15W4K61S4 （LQFP64S ）的軟件設(shè)計(jì)，達(dá)成該控制器的設(shè)計(jì)及制作。求；依據(jù)賽題所給的機(jī)器人控制器原理圖和印刷線路板拘束條件，利用Designer軟件繪制印刷線路板圖；達(dá)成賽項(xiàng)所供給印刷線路板的焊接任務(wù)；Altium電源、電路板、插座的安裝及機(jī)箱內(nèi)走線的規(guī)劃；的正常工作；達(dá)成STM32F103ZET6或IAP15W4K61S4辦理器軟件的編寫(xiě)， 使棋類機(jī)器達(dá)到規(guī)

2、定的功能要求。比賽時(shí)間比賽時(shí)間為 6 小時(shí)（8:30-14:30 ）。功能要求與技術(shù)指標(biāo)原理說(shuō)明棋類機(jī)器人為三自由度機(jī)器人，能夠?qū)z像頭的圖像辨別，實(shí)現(xiàn)對(duì)不一樣棋子的自動(dòng)控制，其機(jī)構(gòu)如圖 1 所示。上下運(yùn)動(dòng)直線導(dǎo)軌機(jī)械手?jǐn)z像頭 OV7725前后運(yùn)動(dòng)直線導(dǎo)軌棋盤(pán)與棋子左右運(yùn)動(dòng)直線導(dǎo)軌電容式位移傳感器1 棋類機(jī)器人棋類機(jī)器人由三個(gè)直線導(dǎo)軌分別控制機(jī)械手的左右、 上下和前后運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)棋盤(pán)上的棋子進(jìn)行挪動(dòng)。 左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的驅(qū)動(dòng)為帶編碼器的直流減速電機(jī)， 并安裝電容式位移傳感器， 在導(dǎo)軌的兩頭安裝防撞的行程開(kāi)關(guān)； 上下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的驅(qū)動(dòng)為帶編碼器的直流減速電機(jī)， 在導(dǎo)軌的兩頭安裝防撞的行程開(kāi)關(guān)； 前后運(yùn)

3、動(dòng)導(dǎo)軌的驅(qū)動(dòng)為直流減速電機(jī)， 在導(dǎo)軌的兩頭安裝防撞的行程開(kāi)關(guān)； 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)為舵機(jī)；在機(jī)械手夾持板的一邊內(nèi)側(cè)安裝力傳感器， 能夠檢測(cè)夾持棋子的力度， 在機(jī)械手的下方安裝攝像頭， 用于辨別紅色或綠色棋子， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清理。 棋類機(jī)器人還配有搖桿電位器控制板， 與控制器有線連結(jié)，可手動(dòng)控制棋類機(jī)器人的工作。功能實(shí)現(xiàn)棋類機(jī)器人要求能實(shí)現(xiàn)對(duì)棋盤(pán)上棋子的手動(dòng)控制挪動(dòng)或自動(dòng)清理。 棋類機(jī)器人控制器由微辦理器 (STM32 51)電路，顯示與鍵盤(pán)電路， 傳感器丈量電路， 變換電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等部分構(gòu)成。參賽隊(duì)需達(dá)成棋類機(jī)器人控制器的印刷線路板繪制，線路板的焊接與調(diào)試， 控制器的安裝與調(diào)試，控制器指

4、定功能的軟件編程與調(diào)試等多項(xiàng)比賽任務(wù)。印刷線路板的繪制依據(jù)賽題所指定的棋類機(jī)器人控制器原理圖和印刷線路板拘束條件，利用Altium Designer軟件繪制該控制器的印刷線路板圖。控制器原理圖由 CPU 電路單元、人機(jī)接口電路單元、 傳感器丈量電路單元、A/D 電路單元、功率輸出電路單元、電源電路單元等幾部分構(gòu)成，印刷線路板的定有關(guān)人員在比賽前一天內(nèi)抽取某一方案。線路板拘束規(guī)則要求：雙層印刷線路板，最小間距 10mil（集成電路引腳間距不受此拘束），最小線寬 10mil，過(guò)孔最小孔徑 15mil，過(guò)孔最小直徑 30mil，敷銅最小間距 10mil。參賽隊(duì)所繪制的棋類機(jī)器人控制器原理圖和印刷線路

5、板圖的電子稿采納U盤(pán)上交。印刷線路板焊接與調(diào)試微辦理器核心板（DCP-401 DCP-301 ），DCP-204 DCP-218 H PWM DCP-216 DCP-206 ADS7950 A/D DCP-208 A/D ADS1118 、DCP- 226 DCP-28-1 信號(hào)調(diào)治電路板等電路板中此中兩塊為散件， 需參賽隊(duì)自己焊接和調(diào)試。（比賽現(xiàn)場(chǎng)由裁判選用此中兩塊）棋類機(jī)器人控制器的安裝與調(diào)試棋類機(jī)器人控制器的裝調(diào)工作要求在如圖 2 所示的機(jī)箱中達(dá)成。安裝套件包含機(jī)箱、開(kāi)關(guān)電源、前面板、 后邊板、安裝底板、微辦理器核心板 （ STM32 51 單片機(jī)）、人機(jī)接口電路板、 傳感器丈量電路板、

6、 A/D 變換電路板、 功率輸出電路板以及必需的電氣附件。圖 2 棋類機(jī)器人控制器機(jī)箱圖棋類機(jī)器人控制器的詳細(xì)線路板構(gòu)成以下：DCP-401或DCP301微辦理器核心板；DCP-204液晶顯示和鍵盤(pán)電路板；DCP-206ADS7950或DCP-208 ADS1118串行A/D 變換電路板；DCP-216功率運(yùn)放輸出電路板；DCP-218H PWM 輸出電路板；DCP-226多功能萬(wàn)用板或 DCP-28-1信號(hào)調(diào)治電路板。參賽隊(duì)需自行達(dá)成棋類機(jī)器人控制器機(jī)箱內(nèi)的構(gòu)造設(shè)計(jì)和裝調(diào)工作。 以上線路板的原理圖、 印刷線路板元件部署圖、 元件清單均在電子文件 “棋類機(jī)器人控制器裝調(diào)”文件夾中。棋類機(jī)器人控

7、制器的前面板安裝微辦理器核心板 DCP-401 DCP301 、搖桿電位器接口和電源開(kāi)關(guān)。前面板的部署如圖 3 所示：圖 3 棋類機(jī)器人控制器前面板圖棋類機(jī)器人控制器的后邊板的部署如圖 4 所示，安裝有三個(gè)接線插座和帶保險(xiǎn)絲的電源插座。此中端口 1 連結(jié)左右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌電機(jī)及編碼器、電容式位4 棋類機(jī)器人控制器后邊板圖2 3 連結(jié)機(jī)械手舵機(jī)、攝像頭和力傳感器的信號(hào)。控制器整機(jī)的安裝工藝評(píng)分和印刷線路板的焊接工藝評(píng)分將在比賽結(jié)束、整機(jī)功能測(cè)試后集中進(jìn)行，比勝過(guò)程中不對(duì)印刷線路板的焊接工藝獨(dú)自評(píng)分。棋類機(jī)器人的功能要求棋類機(jī)器人控制器前面板的按鍵功能定義如圖5 所示：圖 5 控制器按鍵定義圖經(jīng)過(guò)控制器

8、前面板的液晶顯示屏和按鍵， 能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的參數(shù)設(shè)定、 擱置棋子、清理棋盤(pán)。6 1 E 1 秒閃耀一次， E 鍵，進(jìn)入主界面。棋類游戲工位號(hào)：E 鍵進(jìn)入主界面6 界面一1、地點(diǎn)控制2、手動(dòng)走棋3、地區(qū)設(shè)定4、自動(dòng)清理圖7主界面7 子功能界面。8 所示，針對(duì)左右運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌進(jìn)行地點(diǎn)控制。D 標(biāo)后停止，目前地點(diǎn)動(dòng)向顯示機(jī)械手實(shí)質(zhì)所在地點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間動(dòng)向顯示按下D E 鍵返回主界面。目標(biāo)地點(diǎn)： 目前地點(diǎn)： 運(yùn)動(dòng)時(shí)間： S圖 8 地點(diǎn)控制子功能界面9 個(gè)地點(diǎn)挪動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)， 機(jī)械手坐標(biāo)及時(shí)顯示機(jī)械手的坐標(biāo)值， 同時(shí)顯示紅棋與綠棋走的步數(shù)。 手動(dòng)走棋由搖桿電位器控制板控制， 兩個(gè)電位器控制機(jī)械手的左右運(yùn)動(dòng)

9、和上下運(yùn)動(dòng)， 按鍵按一下機(jī)遇械手往前運(yùn)動(dòng)， 到位后機(jī)械手夾緊棋子， 按鍵松開(kāi)后機(jī)械手退后， 手動(dòng)控制搖桿抵達(dá)指定1E 鍵返回主界面。機(jī)械手坐標(biāo)： X 綠棋步數(shù)： 紅棋步數(shù)：圖 9 手動(dòng)走棋子功能界面10 所示，經(jīng)過(guò)前面板的按鍵設(shè)定自動(dòng)清理棋盤(pán)判長(zhǎng)指定有關(guān)人員在比賽當(dāng)日隨機(jī)抽取確立。起點(diǎn)坐標(biāo)：圓心坐標(biāo)：三角形坐標(biāo)點(diǎn)：終點(diǎn)坐標(biāo)：圓半徑：長(zhǎng)方形設(shè)定界面圓形設(shè)定界面10 挪動(dòng)棋子功能界面三角形設(shè)定界面長(zhǎng)方形設(shè)定界面中，起點(diǎn)坐標(biāo)為長(zhǎng)方形的左下角坐標(biāo)，終點(diǎn)坐標(biāo)為長(zhǎng)方mm E 鍵返回主界面。自動(dòng)清理子功能界面，如圖11 所示，清理“地區(qū)設(shè)定”所設(shè)置地區(qū)內(nèi)的綠和紅棋， 清理過(guò)程中動(dòng)向顯示機(jī)械手坐標(biāo)及綠棋紅棋數(shù)

10、目； 所有棋子清理完成后逗留5 秒進(jìn)入如圖12 所示界面，將棋盤(pán)平面映照到12864液晶顯示屏上，在對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)顯示清理棋子的信息， 紅色棋子顯示“+”號(hào)，綠色棋-E機(jī)械手坐標(biāo)：鍵返回主界面。+-綠棋數(shù)目：-+紅棋數(shù)目：圖11 自動(dòng)清理子功能界面一圖12自動(dòng)清理子功能界面二 在機(jī)械手動(dòng)作時(shí)，若機(jī)械手的夾持力過(guò)大， 會(huì)觸發(fā)機(jī)械手下方線路板上蜂鳴器，提示棋子損壞，判斷失敗。功能的分步實(shí)現(xiàn)本賽題包含印刷線路板設(shè)計(jì)、印刷線路板焊接和調(diào)試、棋類機(jī)器人控制器的裝調(diào)、控制器軟件的編寫(xiě)幾方面內(nèi)容，參賽隊(duì)在設(shè)計(jì)及制作時(shí)可分步達(dá)成以上各項(xiàng)內(nèi)容。在參賽隊(duì)自己焊接的線路板不可以正常工作時(shí)， 能夠申請(qǐng)成品功能板取代，但會(huì)

11、影響參賽隊(duì)的得分。技術(shù)文件要求2018SD ”（2 位數(shù)字，即比賽隊(duì)工位號(hào)）文件夾中，提交的電子文件采納一致命名規(guī)則 （種類名工位號(hào)），得以其余名稱命名電子文件。因保密要求，在電路原理圖和線路板圖文件中不得出現(xiàn)學(xué)校名稱、參賽選手姓名、工位號(hào)等信息；電子文件名稱如不切合命名規(guī)則，表現(xiàn)參賽隊(duì)信息的，該隊(duì)該項(xiàng)比賽成績(jī)將被撤消。提交的技術(shù)文件參賽隊(duì)提交的電子文件均采納 U 盤(pán)提交，技術(shù)文件包含：1、電子設(shè)計(jì)工藝所繪制的印刷線路板原理圖和線路板圖；2、棋類機(jī)器人任務(wù)與功能考證所編寫(xiě)的源程序；文件命名要求電子文件列表以下：2018SD .PcbDoc 源程序（文件夾）技術(shù)文件上交方式U 為比賽結(jié)束時(shí)（14:30 ）。5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)評(píng)分項(xiàng)目知識(shí)、技術(shù)點(diǎn)分值操作