第四届全国光电设计大赛理论方案报告

第一届全国大学生光电设计竞赛
题目1：太阳能动力赛车
(1)参赛车辆动力必须全部来源于面积不大于0.2平方米的太阳能电池;
(2)可采用任意面积的聚光系统;
(3)赛道起点位于标准田径场跑道的一端，终点位于距离起点30米的跑道另一端。

同时考虑小车的运行速度和载重能力，按照小车的能效值：(赛车平均自重 + 负载重量)(g)/行驶时间(s)，进行排序并确定竞赛成绩。

(4)竞赛对车辆大小、形状、重量等均无任何限制；
(5)由于太阳光强随时间和天气条件变化，为了保证公平，比赛采用淘汰制，每次比赛淘汰成绩最差的两队，其余参赛队进入下一轮比赛；
(6)同组比赛各队采用抽签制决定赛道；
(7)参赛队名次由赛车现场成功完成赛道行走时间为主，技术方案及制作工程质量为辅来评分决定。

(8)比赛期间车身任何部位进入赛道两边白线的，实物竞赛成绩为零分。

(9)赛车在比赛途中连续停滞时间超过10秒的，或跑完整个赛程所花时间超过3分钟的，实物竞赛成绩为零分。

(10) 为了避免光电设计竞赛成为参赛者个人遥控操作技巧的比赛，竞赛过程中禁止人为操控赛车的行使，即赛车必须在无人工干预的状态下，由参赛队所设计的控制系统操控完成比赛。

题目2：太阳能驱动的电光源
(1)参赛光源的电能必须全部来源于面积不大于0.2平方米的太阳能电池;
(2)可采用任意面积的聚光系统;
(3)所完成的光源应能够放置到直径300mm的积分球中测量光通量；
(4)由于太阳光强随时间和天气条件变化，为了保证公平，比赛采用淘汰制，每次比赛淘汰成绩最差的队，其余参赛队进入下一轮比赛；比赛以光源所产生光通量多者为胜方;
(5)比赛对象和顺序由抽签决定。

第三届长春理工大学光电设计大赛题目——光电科技协会题目一：基于LED灯的教学楼群智能节能控制系统学校用电浪费现象十分严重，尤其是教学楼群等场所，灯管发光是主要电消耗。

时常自习室里没有几个人，却电灯、风扇等用电器依然工作，或者是众多自习室都是寥寥数人，没能将自习室的使用价值提高。

LED灯作为一种新型的照明设备，以其功耗小、亮度大、和可调节等优点，受到了越来越多的重视，会在不久的将来普及。

对教学楼群的教室实行三种模式管理，分别为上课模式、自习模式、休眠模式。

在上课模式下，教室里的开关、旋钮可以手动调整；自习模式下通过智能控制系统予以自动控制；休眠模式下除了红外报警器，其余设备切断电源，有内部微控制器内部时钟控制，设定每天晚22：00到次日6：00为休眠模式。

如A、B、C、D……考虑到教务处的教学安排，每个教室在某时间处于什么状态可以提前知道，那么我们可以在教学楼前设置一个大的节能型LED屏幕，将一学期里各教室的每天每时段处于的状态显示在大屏幕上，如下：不仅可以让同学们快速找到自习教室上自习，也方便有的同学找到上课的教室，还可以显示出日期、天气和时间等。

该系统着重在于自习模式下的智能节能控制系统的设计，因为有些教室大部分时间处于自习模式下，而且自习模式下的电能浪费十分严重。

以A 、B 、C 、D 四个教室为例说明问题：由上表可知四个教室都作为自习教室使用，假如当前有50人自习，每个教室可容纳100人同时自习，为了避免让这50人分布于四个教室自习，使教室资源不能得到合理利用，本项目将四个教室设定一定的优先级，当A 教室的座位使用率在50%以上时，B 教室才允许使用（称其为激活态），B 教室的使用率在50%以上时，C 教室才允许使用，剩下的教室以此类推。

在每个教室中，设置一些节能措施，以A 教室为例。

以下是A 教室的自上而下剖面图：图1在A 教室中涉及到消耗电能的有教学电脑、空调、电灯、电风扇等。

如果能有效的控制这些用电器，可以很好的进行节能。

全国大学生电子设计竞赛历年题目（1994－2011）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目三简易无线电遥控系统一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机.1．无线电遥控发射机2．无线电遥控接收机二、要求1．基本要求（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率.（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种.（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）.（4）遥控对象：8个,被控设备用LED分别代替,LED发光表示工作.（5）接收机距离发射机不小于10m.2．发挥部分（1）8路设备中(de)一路为电灯,用指令遥控电灯亮度,亮度分为8级并用数码管显示级数.（2）在一定发射功率下（不大于20mW）,尽量增大接收距离.（3）增加信道抗干扰措施.（4）尽量降低电源功耗.注：不能采用现成(de)收、发信机整机.三、评分意见电子设计大赛控制类题目汇总·控制类(de)题目均要注意外界(de)干扰.要采取一定(de)屏蔽措施.·涉及到电机时要考虑控制部分和电机部分,分开供电.双电源供电.将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离,利用光电耦合传输信号.这样做虽然不如单电源方便灵活,但可以将电动机所造成(de)干扰彻底消除,提高了系统稳定性.·掌握各种算法.第三届（1997年）C题水温控制系统一、任务设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿.水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定(de)温度基本不变.二、要求1．基本要求（1）温度设定范围为40～90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃.（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制(de)静态误差≤1℃.（3）用十进制数码管显示水(de)实际温度.2．发挥部分（1）采用适当(de)控制方法,当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时,减小系统(de)调节时间和超调量.（2）温度控制(de)静态误差≤℃.（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时,自动打印水温随时间变化(de)曲线.三、评分意见四、说明(1)加热器用1千瓦电炉.(2)如果采用单片机控制,允许使用已右(de)单片机最小系统电路板(3)数码显示部分可以便用数码显示模块.(4)测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点.(5)在设计报告前附一篇400字以内(de)报告摘要.赛题分析：一、赛题要点：水温(de)范围水温调节(de)误差水温变化(de)速度打印水温变化(de)曲线二、参考设计方案1、水温(de)测量.温度传感器（参考型号AD590K）2、加热水.用脉冲移相触发可控硅来调节加热丝有效功率.3、控制算法.采用分段非线性加积分分离PI算法进行温度控制.模糊控制算法三、一些设计中(de)创新1、加入报警装置,当温度变化过大时,报警.2、通过键盘在线打印曲线与数据.3、加入语音模块.四、设计中(de)注意事项若采用1000w电炉加热1L水,控制对象(de)数学模型难以准确确定,所以要通过实验总结其控制特性,以确定控制算法(de)各项参数.第五届（2001年）C题自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间(de)小汽车.允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）.跑道宽度,表面贴有白纸,两侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于20cm.在跑道(de)B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽(de)黑线,各段(de)长度如图1所示.二、要求1．基本要求（1）车辆从起跑线出发（出发前,车体不得超出起跑线）,到达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线（允许倒车返回）.往返一次(de)时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）.（2）到达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差(de)测量值）.（3）D～E间为限速区,车辆往返均要求以低速通过,通过时间不得少于8秒,但不允许在限速区内停车.2．发挥部分（1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）.（2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）.（3）其它特色与创新.三、评分标准四、说明（1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置.（2）车辆（含在车体上附加(de)任何装置）外围尺寸(de)限制：长度≤35 cm,宽度≤15cm.（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、要求往返一次(de)时间最短,中间有限速区,接近终点也要减速,故要时时对小车(de)速度进行调整.2、限速区低速通过,接近终点要减速.故要准确判断加速减速(de)区域,即要精确定位.3、前轮方向要有纠偏装置,防止小车撞到挡板.4.、车速、行驶距离要显示.二、参考设计1、控制系统.采用两片单片机分工协作.2、车速和距离(de)检测.检测仪器应安装在前轮.因为后轮刹车时易打滑和反转.○1断续式光电开关.由于该开关是沟槽结构,可以将其置于固定轴上,再在车轮上均匀地固定多个遮光条.让其恰好通过沟槽,产生一个个脉冲.通过脉冲(de)计数,对速度进行测量.○2开关式霍尔传感器.该器件内部由三片霍尔金属相组成,当磁铁正对金属板时,出于霍尔效应,金属板发生横向导通,因此可以在车轮上安装磁片、而将霍尔集成片安装固定在轴上,通过对脉冲(de)计数进行车速测量.○3光电码盘.3、路面黑线检测.○1脉冲调制(de)反射式红外发射—接收器○2光电传感器.传感器(de)放置位置可以使小车底部(de)前中后,也可以是小车前面.根据不同(de)位置,采用不同(de)算法分析.4、停车方案.满速前进,临近终点反向制动．到终点后再反向制动断电即停.5、限速方案.反向制动-----正向驱动-----反问驱动------正向驱动(de)循环驱动过程.该方案通过单片机精确(de)驱动信号,使反向制动时间小于正向驱动时间,以达到小车总体向前缓速前进.6、避免小车碰壁(de)方案.○1超声波传感器.超声波传感器可以给CPU提供足够精确(de)位置信息,使得CPU可以根据该信息精确调整小车(de)运行方向和状态,使小车在运行时达到最小(de)横向抖动.单片机根据发射和接收到超声波(de)时间差判断小车离挡板(de)长度,根据这个数据发出前轮左转、右转或保持方向(de)指令．从而实现自动校正行车路线,少撞墙而快速地往返.○2光电传感器完成对左右挡板(de)检测.同时为了减小车与挡板相撞时(de)摩擦,可以在车体(de)四个角加装四个小滑轮.三、设计中(de)亮点1、加入语音模块.2、可以用实验(de)方法确定脉冲宽度(de)工作频率.3、加装车灯,指示行驶状态.4、刹车时,加入自动防抱死（ABS）环节.第六届（2003年）简易智能电动车（E题）一、任务设计并制作一个简易智能电动车,其行驶路线示意图如下：二、要求1、基本要求（1）电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）,沿引导线到达B点.在“直道区”铺设(de)白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等(de)薄铁片.电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息,并实时存储、显示在“直道区”检测到(de)薄铁片数目.（2）电动车到达B点以后进入“弯道区”,沿圆弧引导线到达C点（也可脱离圆弧引导线到达C点）.C点下埋有边长为15cm(de)正方形薄铁片,要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒,停车期间发出断续(de)声光信息.（3）电动车在光源(de)引导下,通过障碍区进入停车区并到达车库.电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触.（4）电动车完成上述任务后应立即停车,但全程行驶时间不能大于90秒,行驶时间达到90秒时必须立即自动停车.2、发挥部分（1）电动车在“直道区”行驶过程中,存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间(de)距离.（2）电动车进入停车区域后,能进一步准确驶入车库中,要求电动车(de)车身完全进入车库.（3）停车后,能准确显示电动车全程行驶时间.（4）其它.三、评分标准试数据及测试结果分析实际完成情况50发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项17 完成第（3）项8 其它10四、说明1、跑道上面铺设白纸,薄铁片置于纸下,铁片厚度为～.2、跑道边线宽度5cm,引导线宽度2cm,可以涂墨或粘黑色胶带.示意图中(de)虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上.3、障碍物1、2可由包有白纸(de)砖组成,其长、宽、高约为50cm12cm6cm,两个障碍物分别放置在障碍区两侧(de)任意位置.4、电动车允许用玩具车改装,但不能由人工遥控,其外围尺寸（含车体上附加装置）(de)限制为：长度≤35cm,宽度≤15cm.5、光源采用200W白炽灯,白炽灯泡底部距地面20cm,其位置如图所示.6、要求在电动车顶部明显标出电动车(de)中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、小车(de)尺寸限制.2、全程行驶时间限制,弯道速度要适宜.3、检测到薄片且能显示金属薄片到起跑线(de)距离.4、在C处停留5秒,停车期间发出断续(de)声光信息计时.5、停车后,显示全程行驶时间.6、注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.二、参考设计整个系统可以分为以下几个模块：线路跟踪金属检测光源检测避障电路路程计算模块1、路程计算.○1光电传感器○2霍尔开关（霍尔传感器）2、线路跟踪.○1脉冲调制(de)反射式红外发射接收对管.启动时,小车跨骑在黑线上.两个红外发射接收对管,分别安装在黑线(de)两侧(de)白色区域,输出为低电压,当走偏,位于黑线上时,输出为高电压.因黑线较窄（2cm）,为及时调整车(de)方向,选择比较器(de)阀值为,即黑白相间(de)位置,即开始调整.○2光电传感器.用三只光电开关.一只置于轨道中间,两只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间(de)一只光电开关脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应(de)转向调整,直到中间(de)光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶.○3色标传感器.在小车(de)中部平行装有两个色标传感器,采用查询检测(de)方法对黑线进行检测3、金属检测.○1电感式接近开关.当金属物体接近开关(de)感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速作出反应○2金属探测传感器（涡流型铁金属探测传感器,参考型号LJ18A3-Z/BX）4、光源检测.光敏电阻（光敏传感器）.只用三到五只光敏电阻就可以达到目(de),只是因其对光非常敏感,所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板.在各光敏电阻间用隔板隔开如此摆放可以很好(de)解决探测光源方位(de)难题,从而正确控制小车(de)转向．当小车行驶方向朝向光源时,中间电阻阻值为低,当小车偏移光源方向时,由于光敏电阻间挡板(de)遮拦作用,两侧(de)电阻定有一侧为低.参考摆放位置如下图5、避障电路.注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.故设计避障电路时,可以先寻找光源,当找到光源后,再检测障碍物,调整前进方向.这样做,可以节省时间.○1超声波测距.采用超声波传感器探测障碍物.超声波传感器安装于小车前端,在规定(de)检测距离内,当探测到障碍物时,超声波传感器给出脉冲信号至单片机,单片机检测到该信号后,调整小车方向,以控制小车准确(de)绕过障碍物.○2反射式红外传感器○3采用试验(de)方法,确定一条比较精确(de)路线,让单片机记住（通用性差,但节省时间）三、设计中(de)一些亮点发挥1、因为涉及(de)模块比较多,故要用多片单片机协作工作.最好增加一个时钟模块,统一系统时间.2、软件降温.在长转弯过程中通过设置前端转向电机间隙停转以达到降温(de)目(de).3、弯道要减速.4、增加车顶彩灯等装饰,更加人性化.附：参考元件安装方位第七届（2005年）悬挂运动控制系统（E题）一、任务设计一电机控制系统,控制物体在倾斜（仰角≤100度）(de)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(de)吊绳控制一物体在板上运动,运动范围为80cm×100cm.物体(de)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(de)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(de)范围内作自行设定(de)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(de)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(de)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(de)坐标；（2）控制物体沿板上标出(de)任意曲线运动(见示意图),曲线在测试时现场标出,线宽～,总长度约50cm,颜色为黑色；曲线(de)前一部分是连续(de),长约30cm；后一部分是两段总长约20cm(de)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、评分标准四、说明1、物体(de)运动轨迹以画笔画出(de)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(de)时间,该项目不得分；3、运动轨迹与预期轨迹之间(de)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.赛题分析：一、题目要点要求概述：寻点画线画圆画一般曲线寻轨1、板是倾斜(de),则在考虑物体(de)运动时只考虑一边即可.2、悬挂物体(de)质量>=100g,要考虑电机(de)功率是否满足.3、各种运动均有时间限制,则要考虑控制系统(de)运算速度是否能够满足.4、因为涉及平面上(de)运动,画直线、圆等,要多多结合数学知识.二、设计系统时(de)注意事项：1、误差(de)分析与补偿.误差来源有,电动机(de)惯性、绳子(de)收缩、坐标(de)计算等.补偿方法有多次测量后修改程序中(de)参数,通过程序修正；选用材料时使用到对系统影响小(de)；采用更优(de)算法.2、电机(de)保护.可以在L298N外围接续流二极管,保护电机.3、考虑光电传感器(de)灵敏度问题,加比较器,使输出一致.三、设计参考1、寻点画线采用数学上(de)坐标间(de)关系,计算出两条绳子收放(de)长度,进而转换为步进电机(de)转数.2、画圆○1采用多边形逼近方法,等分圆周,计算出每一点(de)坐标值,利用画直线(de)方法画每一小段.○2也是分割(de)思想,不过是分割圆(de)转角,一般以1°为单位分割,计算从起点到终点每隔1°(de)点(de)直角坐标.3、寻迹○1采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)边上.○2采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)底部.○3寻迹(de)算法,根据传感器位置(de)不同,采用不同(de)算法.4、利用光电耦合器隔离控制部分和电动机电路.5、画图时可采用逐点逼近(de)方法,减小误差.6、设计(de)一些特点,发挥○1加入语音提示○2利用视频识别采集黑线信息○3LED(de)亮灭提示两电机(de)工作状态.○4加入电机测速模块,尽量通过算法使两电机同时完成转动,这样画出(de)曲线更光滑.第八届（2007年）小车跷跷板（F题）一、任务设计并制作一个电动车跷跷板,在跷跷板起始端A一侧装有可移动(de)配重.配重(de)位置可以在从始端开始(de)200mm～600mm范围内调整,调整步长不大于50mm；配重可拆卸.电动车从起始端A出发,可以自动在跷跷板上行驶.电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示.二、要求1.基本要求在不加配重(de)情况下,电动车完成以下运动：（1）电动车从起始端A出发,在30秒钟内行驶到中心点C附近；（2）60秒钟之内,电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态,保持平衡5秒钟,并给出明显(de)平衡指示；（3）电动车从（2）中(de)平衡点出发,30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）；（4）电动车在B点停止5秒后,1分钟内倒退回起始端A,完成整个行程；（5）在整个行驶过程中,电动车始终在跷跷板上,并分阶段实时显示电动车行驶所用(de)时间.2.发挥部分将配重固定在可调整范围内任一指定位置,电动车完成以下运动：（1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板）,电动车能够自动驶上跷跷板,如图3所示：（2）电动车在跷跷板上取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（3）将另一块质量为电动车质量10％～20％(de)块状配重放置在A至C间指定(de)位置,电动车能够重新取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上；（4）电动车在3分钟之内完成（1）～（3）全过程.（5）其他.三、说明（1）跷跷板长1600mm、宽300mm,为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式.（2）跷跷板中心固定在直径不大于50mm(de)半圆轴上,轴两端支撑在支架上,并保证与支架圆滑接触,能灵活转动.（3）测试中,使用参赛队自制(de)跷跷板装置.（4）允许在跷跷板和地面上采取引导措施,但不得影响跷跷板面和地面平整.（5）电动车(含加在车体上(de)其它装置)外形尺寸规定为：长≤300mm,宽≤200mm.（6）平衡(de)定义为A、B两端与地面(de)距离差d=∣dA -dB∣不大于40mm.（7）整个行程约为1600mm减去车长.（8）测试过程中不允许人为控制电动车运动.（9）基本要求（2）不能完成时,可以跳过,但不能得分；发挥部分（1）不能完成时,可以直接从（2）项开始,但是（1）项不得分.赛题分析一、题目要点以及实现时(de)注意点1、从A点出发到C点附近,有时间(de)限制,最小平均车速应该在750mm/30S=25mm/S以上.2、寻找平衡点有时间(de)限制,故平衡点(de)判断方法要简单方便,同时还要求控制系统对信息(de)处理速度要快.3、电动车找到平衡后还要保持平衡5秒以上,要注意防止跷跷板(de)抖动.4、电动车行驶到B点后要停留,此时要注意小车不能掉下来.因此要记录位置.5、小车(de)重量以及配重(de)重量均要适当选择.二、设计参考1、驱动方式(de)选择.因为有速度(de)要求而且在平衡点附近要精确定位,要有减速机构.可选择(de)电机有连续旋转伺服电机、直流减速电机、步进电机.2、平衡检测(de)选择.○1可选用单轴倾角传感器（参考型号SCA60C）可将传感器固定在小车上,并在轴上挂一个重锤.由于地球引力,重锤竖直向下,当小车行驶时,随车体倾斜位置变化,角度传感器输出也会有相应(de)变化,即可测出倾角.由于小车行驶时,重锤会有一定(de)摆动,要采用软件滤波.○2选用Accustar电子倾角传感器.电子倾角传感器是基于液态电容原理、无可动部件(de)敏感器件.当绕其灵敏轴旋转时,器件(de)电容值发生线性变化,通过电子线路将其转化为角度值输出,其精度比较高.3、发挥部分(de)寻迹,○1采用光电传感器○2反射式红外线传感器○3CCD摄像头4、定位测距.○1采用光电开关（参考型号TCST1030）和安装在车轮上(de)码盘实现计数进行测距.○2可采红外对管和编码盘.将一个转上孔(de)编码盘固定在转轴上,然后由红外对管检测编码盘(de)孔对红外线(de)阻通.通过在单位时间对其计数可计算出车辆行驶(de)瞬时速度,累计开关信号可以计算出小车行驶(de)距离.5、控制算法(de)选择.○1PID算法○2模糊控制算法○3仿人工智能算法三、设计中(de)一些亮点1、数字滤波.单片机通过ADC采集到(de)角度信号是离散(de),由于电机(de)控制脉冲,会对电子角度传感器产生干扰,所以采用数字滤波(de)方法进行数据处理.常见(de)数字滤波方法有程序判断法、中值滤波法、算数滤波法、加权平均滤波法、滑动平均值滤波法、低通滤波发和中位置滤波法.2、加入语音模块,更加人性化.3、主从单片机分工协作.。

“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告1关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名：带队教师签名：日期： ____________摘要本文记录了华东交通大学追风队队员在准备第八届“飞思卡尔”杯全国智能汽车竞赛中的工作成果和体会，并总结了方案中成功的经验和不足之处，愿与各高校代表队分享。

本智能车系统以飞思卡尔高性能16位单片机MC9S12XS128为核心，通过用线性CCD检测赛道两边的黑线来引导小车行驶，用编码器来检测小车的速度。

使用陀螺仪和加速度计检测小车的直立信息，通过AD采样获得当前CCD在赛道上的位置信息，运用红外对管检测起跑线完成自动启停，使用PID算法控制小车方向和分段PID算法对小车进行速度控制，实现稳定快速的运行。

关键词：飞思卡尔智能车 MC9S12XS128 线性CCD PID控制目录摘要 (III)目录 (IV)第一章引言 (1)1.1 比赛背景介绍 (1)1.2技术报告内容安排说明 (1)第二章系统整体方案设计 (2)2.1系统硬件设计方案概述 (2)2.2系统软件设计方案概述 (2)第三章机械调整 (3)3.1车体调整 (3)3.2 CCD的安装与调整 (4)3.3 陀螺仪与角速度计的安装 (5)3.4 编码器的安装 (6)第四章硬件电路设计 (7)4.1 电源模块设计 (7)4.2 最小系统 (8)4.3 驱动电路设计 (9)4.4 红外对管设计 (11)第五章软件设计 (12)第六章智能车主要参数 (12)第七章结论 (13)参考文献附录程序源代码第一章引言1.1 比赛背景介绍全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办的一项具有导向性、示范性和群众性的全国竞赛活动。

创新设计与实践实训题目：基于S08单片机的自动寻迹小车设计专业班级：自动化学生姓名：学号：指导教师：王威设计地点：2010年12 月20 日创新设计与实训任务书绪论1．1 设计背景为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 号文，附件1)，由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。

该竞赛以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为指导思想，是以智能汽车为竞赛平台的多学科专业交叉的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神。

该竞赛分竞速赛与创意赛两类比赛。

竞速赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8 位、16 位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一部能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。

创意赛在统一比赛平台上，充分发挥参赛队伍想象力，以特定任务为创意目标，完成研制作品，由竞赛专家组观摩作品现场展示、质疑、现场观众投票等环节，最终决定比赛名次。

该竞赛涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科知识。

该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，已成功举办了五届，曾得到了原教育部副部长吴启迪教授、原高教司张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司与各高校师生的高度评价，已发展成全国26 个省（自治区）、直辖市的300 余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。

第三、四、五届连续被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目之一（附件2，教高函[2010]13 号）。

飞思卡尔公司在2010 年8 月26 与国家教育部国际合作交流司签署了关于“高等学校人才培养战略合作协议”，此协议将继续赞助全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛。

目录摘要 (3)1.设计任务及规定 (4)1.1设计任务 (4)1.2设计规定 (4)2.系统方案 (5)2.1控制模块旳论证与选择 (5)2.2电源模块旳论证与选择 (5)2.3小车车体旳论证与选择 (6)2.4电机模块旳论证与选择 (6)2.5电机驱动模块旳论证与选择 (6)2.6寻迹模块旳论证与选择 (7)2.7避障模块旳论证与选择 (7)2.8显示模块旳论证与选择 (7)2.9按键模块旳论证与选择 (8)2.10通信模块旳论证与选择 (8)2.11方案选定 (9)3.系统旳理论分析与计算 (10)3.1系统旳信号检测与控制 (10)3.1.1 系统旳信号检测 (10)3.1.2 系统旳信号控制 (10)3.2 两车之间旳通信措施 (11)3.3 节能 (11)4.电路与程序设计 (12)4.1电路旳设计 (12)4.1.1 系统总体框图 (12)4.1.2 控制器旳电路设计 (13)4.1.3 稳压电源旳电路设计 (13)4.1.4 电机驱动电路旳设计 (14)4.2程序旳设计 (15)4.2.1 程序功能描述与设计 (15)4.2.2 程序流程图 (16)5.测试措施与测试成果 (19)5.1测试方案 (19)5.2测试条件与仪器 (19)5.3测试成果及分析 (19)5.3.1 测试数据 (19)5.3.2测试分析与结论 (19)参照文献 (17)附录1 (18)附录2 (19)附录3 (20)智能小车旳设计摘要: 本作品以低功耗旳ATmega16单片机为控制关键；MP2307稳压电路供电；使用光电传感器寻线和避障；LN298N驱动电机；以光电传感器来实现甲乙两车之间旳通信；结合了PWM调速等技术, 设计了一组智能小车。

该小车旳车体由控制、电源、按键、小车硬件、电机、电机驱动、寻迹、避障、显示和光电传感通信等十个模块构成, 可用于无人驾驶、自动探测等人工智能领域。

关键字: ATmega16.MP2307、光电、LN298N1.设计任务及规定1.1设计任务甲车车头紧靠起点标志线,乙车车尾紧靠边界,甲、乙两辆小车同步起动, 先后通过起点标志线, 在行车道同向而行, 实现两车交替超车领跑功能。

课题申请研究类别通常取决于研究主题、研究方法、研究目标等因素。

以下是一个可能的回答，以供参考。

课题名称：基于人工智能的医疗影像诊断系统的研发与应用研究类别：人工智能在医疗领域的应用研究一、研究背景与意义随着人工智能技术的快速发展，其在医疗领域的应用越来越广泛。

医疗影像诊断是医疗领域的一个重要方面，传统的诊断方法存在效率低、误诊率高的问题。

因此，研发基于人工智能的医疗影像诊断系统具有重要的现实意义和学术价值。

二、研究内容与方法1. 研究内容（1）基于人工智能的医疗影像识别算法研究：包括医学影像的预处理、特征提取、分类识别等算法的研究。

（2）医疗影像诊断系统的设计与实现：包括系统的架构设计、模块划分、界面设计、算法实现等。

（3）临床应用与效果评估：对系统进行临床应用测试，评估系统的诊断准确率、效率等指标。

2. 研究方法（1）采用深度学习、计算机视觉等技术，对医疗影像进行识别和分类。

（2）结合医学知识，对识别出的影像进行解读和分析，以提高诊断准确率。

（3）通过临床应用测试，对系统进行效果评估。

三、预期目标1. 研发一款基于人工智能的医疗影像诊断系统，提高诊断准确率和效率。

2. 建立一套有效的医疗影像识别算法，为医疗领域的其他应用提供技术支撑。

3. 通过与医疗机构合作，推广该系统，为更多患者提供优质的医疗服务。

四、研究计划与安排1. 研究周期：XX个月（包括前期准备、系统研发、临床测试、成果总结等阶段）2. 人员配置：研究团队至少需要3名成员，包括算法工程师、软件工程师和医学专家。

3. 资源需求：包括研究经费、实验设备、数据集等，预计总经费为XX万元。

4. 时间安排：各个阶段的工作需按照计划进行，以确保研究的顺利进行。

五、可能遇到的问题与解决方案1. 算法不准确：可能是由于数据集的质量或数量不足，或者算法的设计和优化不够充分。

解决方案包括增加数据集、优化算法设计、进行更多的实验和验证等。

2. 系统不稳定：可能是由于硬件设备或软件环境的问题，或者算法的实现存在问题。

附件1：第五届全国大学生光电设计竞赛4个备选题目自动驾驶智能小车赛题A-1竞赛说明：设计一辆具有光电导航功能的智能车，能够沿着由道路两侧信号灯所引导的路线行驶，通过若干信号灯后，在行进方向以右侧方停车方式入库。

以完成行驶所用时间排列名次，并折算为竞赛得分。

小车使用电池驱动，长度不大于0.5m，宽度不大于0.3m，高度不限。

小车应使用光电技术判断信号灯状态和道路情况，行进中除裁判允许外不得有人工介入。

竞赛规则：竞赛场地如下图所示，具体行驶线路将由裁判现场临时决定。

沿行驶路线，每隔1-3米在道路左右两侧各设置一个信号灯，每个信号灯在点亮时可发出红光或绿光。

智能小车通过光电方法识别信号灯点亮状态，并沿信号灯所引导的路径行驶。

从出发线发车，当道路两侧的信号灯同为红灯亮起时，车须停在信号灯处的虚线前，绿灯同时亮时可越过虚线前行。

两侧红灯同时点亮之前，左右两侧的红灯和绿灯交替点亮，这时，车辆已接近虚线时仍可继续行驶穿过虚线。

遇到人行横道线时，车辆须在标志线前停1秒钟后方可越过标志线。

左（右）红灯、右（左）绿灯时须右（左）转90度前行。

车道中遇有障碍物能够主动避让。

行进过程中，如有违反信号灯指示或发生碰撞事故，将被判罚加时，判罚时间计入比赛用时。

注：场地颜色、信号灯高度、点亮时间、发光强度等将在竞赛细则中给出。

赛场示意图小车斑马线自动避障示意图基于光电目标识别的空投救援无人飞行器赛题A-2竞赛说明：设计一架基于光电目标识别的空投救援用无人飞行器。

可实现利用光电技术自主寻找空投目标，并将模拟为救援物资的乒乓球空投到接收筐中，按照在指定时间内正确空投物资的数量确定竞赛成绩。

竞赛规则：比赛场地为半个羽毛球场，如下图所示。

要求设计一架基于光电目标识别的飞行器，携带模拟救援物资的乒乓球，从短发球线外的中间区域出发，将乒乓球空投到放置在双打长发球线和底线之间目标区域内、口径约25厘米的目标筐中。

目标筐有红、绿、蓝三种颜色，由裁判在目标区内随机放置，每次飞机起飞时重新调整位置。

“美亚光电”杯安徽省第一届大学生电子设计竞赛题任意波形发生器（A题）一、任务设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。

示意图如下：二、要求1、基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。

（3）具有波形存储功能。

（4）输出波形的频率范围为100 Hz ～ 20 kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；频率可调，频率步进间隔≤100 Hz。

（5）输出波形幅度范围0 ～ 5 V（峰—峰值），可按步进0.1 V（峰—峰值）调整。

（6）具有显示输出波形的类型、频率（周期）的功能。

2、发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至100 Hz～200 kHz。

（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。

（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载电阻变化范围：100 Ω～∞）。

（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。

（5）特色与创新。

三、评分标准远程温湿度测量系统（B题）一、任务制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。

其结构框图如下：二、要求l、基本要求（1）通过可编程控制器、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并在LED上显示。

（2）温度误差＜1℃，湿度误差＜1％，温度测量范围0℃～120℃，湿度测量范围1％～99％。

（3）可用电池供电。

2、发挥部分（1）设计红外二极管发射电路和红外接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收。

（2）设计射频发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收。

（3）最好采用微型化的温湿度传感器，无线传输距离＞5米。

（4）特色与创新。

三、评分标准多功能电话防盗报警器（C题）一、任务设计并制作一个电话防盗报警器。

包括电源、控制、报警、探测电路。

题目一 1 W白光LED无线光通信系统1.竞赛要求无线光通信技术与射频无线通信相比，具有无需频带申请、造价低等众多优点。

可见光LED与普通光源相比，因其高速调制特性已被应用在中短距离光通信中，目前白光LED 在提供室内照明的同时，可被用作通信光源实现室内无线高速数据通信。

要求设计一套白光LED无线光通信系统。

系统包括LED无线光发射模块及LED无线光接收模块。

模块之间要求采用数字无线光通信形式。

无线光发射模块要求具有A/D转换功能且可通过数字信号测量接口对其A/D转换后的数字信号进行测量。

无线光接收模块要求具有D/A转换功能，且可通过数字信号测量接口对其D/A转换前的数字信号进行测量。

2.竞赛条件模块之间要求采用数字无线光通信形式；无线光通信系统对峰值为3.3v正弦波信号进行A/D转换后能够进行数字无线传输；发射与接收模块的数字信号要求可通过数字信号测量接口测量。

3.竞赛规则1）系统能够实现正弦波信息传递基本功能；2）在10 KHZ标准正弦频率下，通信距离越远得分越高。

通信距离是指发射模块与接收模块之间的直线距离。

所设计结构1W LED灯珠光照度要求可测量，紧贴灯珠照度计测量值要求小于16.5Kfc （1fc=10.76lx）。

3）可传递的正弦波频率越高得分越高，波形失真越小得分越高。

设计报告项目主要内容分数系统方案实现方法方案论证系统设计结构框图3 理论分析与计算测量方法理论计算5 光路与电路设计发射、接收光路设计发射、接收总体电路图 4 结果分析创新发挥结果分析4设计报告结构及规范性摘要设计报告结构图表的规范性4 总分20基本要求完成规则（1）项10 完成（2）项，传递距离达到1m 20 完成（3）项，传递正弦波频率达到100 KHz 20 总分50发挥部分完成第（2）项，距离每增加0.5米加1分10完成第（3）项，综合波形失真度，传递正弦波频率每增加100KHz，增加1分10 完成音频信号传输功能（音频源自选），根据效果，最高得10分10 总分30题目2 自动循迹辨色光引导无人智能车1. 竞赛要求：设计一辆具有自动循迹及辨色光引导功能的智能车,要求如下:1)从指定赛道起点出发，经自动循迹系统经过如图规定赛道。