GZ-2022029电子产品设计及制作赛项赛题完整版包括试题答案及全部附件-2022年全国职业院校技能大赛拟设赛项赛题.pdfVIP

2022 年全国职业院校技能大赛高职组 “GZ-2022XXX 电子产品设计及制作”赛项赛卷一 题目：智能机器人控制器设计及制作 1 竞赛任务 按赛题要求，利用所发的技术资料、元器件及器材完成智能机器人控 制器的设计和装调任务，进行 Cortex-M3 系列 STM32F103ZET6 （LQFP144） 处理器或 51 系列 STC 单片机 IAP15W4K61S4 （LQFP64S）的软件设计，完成 该控制器的设计及制作。 1.1 根据本赛题及所给 U 盘中的技术资料分析智能机器人控制器的工作原理和 功能要求； 1.2 根据赛题所给的智能机器人控制器原理图和印刷线路板约束条件，利用 Altium Designer 软件绘制印刷线路板图； 1.3 完成赛项所提供印刷线路板的焊接任务； 1.4 利用赛项提供的智能机器人控制器机箱及套件完成结构设计和整机安装， 包括开关、电源、电路板、插座的安装及机箱内走线的规划； 1.5 完成某一成品线路板的故障排除任务，该线路板将用于机器人控制器中； 1.6 完成智能机器人控制器的功能调试，使其达到规定的技术指标，实现智能 机器人的正常工作； 1.7 完成 STM32F103 或 IAP15W4K61S4 处理器软件的编写，使智能机器人达到 规定的功能要求。 2 竞赛时间 竞赛时间为 8 小时（9:00-17:00 ）。 3 功能要求与技术指标 3.1 原理说明 智能机器人为三自由度机器人，在 Z 轴安装有摄像头和机械手，可以对摄 像头的图像识别，实现对特定工件的抓取或放置。 智能机器人由三个直线导轨分别控制机械手的左右、上下和前后运动，实 现对工件布置板上不同工件的抓取或放置。X 轴左右运动导轨的驱动电机有三 种，分别为带编码器的直流减速电机、直流无刷电机和步进电机，可根据赛题 要求更换，并安装有电容式位移传感器和 MEMS 类距离测量传感器，在导轨的 两端安装防撞的行程开关；Y 轴上下运动导轨的驱动为带编码器的直流减速电 机，在导轨的两端安装防撞的行程开关；Z 轴前后运动导轨的驱动为直流减速 电机，在导轨的两端安装防撞的行程开关；安装在Z 轴上机械手的驱动源为舵 机；在机械手夹持板的一边内侧安装力传感器，可以检测夹持工件的力度，在 机械手的下方安装摄像头，用于识别工件的形状或颜色。智能机器人还配有摇 杆电位器控制板，与控制器有线连接，可手动控制智能机器人的各种动作。 3.2 功能实现 智能机器人要求能实现对工件布置板上不同工件的识别和操作，操作模式 有手动操作和自动操作两种。智能机器人控制器由微处理器(STM32 或 51) 电路、 显示与键盘电路、传感器测量电路、A/D 转换电路、电机驱动电路和电源电路 等部分组成。 参赛队需完成智能机器人控制器的印刷线路板绘制、线路板的焊接与调试、 某一线路板的故障排除、控制器的安装与调试、控制器指定功能的软件编程与 调试等多项竞赛任务。 3.2.1 印刷线路板的绘制 根据赛题所指定的智能机器人控制器原理图和印刷线路板约束条件，利用 Altium Designer 软件绘制该控制器的印刷线路板图。要求所用元器件均采用 3D 模型，其中某一个元器件需要参数队自行建模，所绘制的印刷线路板可以进行 三维展示。 控制器原理图由 CPU 电路单元、人机接口电路单元、传感器测量电路单元、 A/D 电路单元、功率输出电路单元、电源电路单元等几部分组成，每一单元电 路都有若干种选择，印刷线路板的外形结构也有若干种选择。根据不同的组合 组成 1 号赛卷的线路板绘制抽取方案，由裁判长指定相关人员在比赛前三天内 按该方案随机抽取各单元电路和外形结构，组成完整的控制器原理图和外形结 构。 线路板约束规则要求：双层印刷线路板，最小间距 10mil （集成电路引脚间 距不受此约束），最小线宽 10mil，过孔最小孔径 15mil，过孔最小直径 30mil， 敷铜最小间距 10mil。 参赛队所绘制的智能机器人控制器原理图和印刷线路板图电子稿采用 U 盘 形式上交。 3.2.2 印刷线路板焊接与调试 微处理器核心板二，ADS7950 串行A/D 转