GZ029 智能电子产品设计与开发赛题第8套.pdfVIP

2023年全国职业院校技能大赛高职组

“GZ029智能电子产品设计与开发”赛项赛卷八

题目：模拟工业传送带物品检测系统的设计与开发

1竞赛任务

在智能电视机上播放工业传送带传输物品视频，模拟工业传送带物品检测系

统（以下简称物品检测系统）通过摄像模块观察检测传送带上传输的物品，当发

现符合指定特征的物品时，语音播报示意，并同时用云台控制激光笔照射在所发

现的物品上。

按赛题要求，学习所发的技术资料，利用现场配备的元器件、模块、设备、

器材，以及自带的部分电路模块，完成物品检测系统的系统配置、电路设计、软

件仿真、制板安装、电路焊接、故障修复、微处理器应用软件设计、软硬件调试、

系统测试等工作，完成这一智能系统的设计与开发。竞赛期间所有需要提交的文

件根据现场要求命名，存放到指定目录。

1.1根据本赛题及所给U盘中的技术资料，分析物品检测系统的工作原理和功能

要求。

1.2系统中有一指定功能电路，U盘文件确定了功能及性能指标要求；利用电路

仿真软件（multisim）完成电路设计，包括器件选型及参数设置。

1.3利用电路仿真软件（multisim）进行指定功能电路的仿真运行，并使用软件

中的虚拟仪器实现对指功能电路的信号特征（波形、频率、幅度）进行测量。

1.4根据1.2-1.3的设计要求，结合U盘提供的印刷电路板设计约束条件1，利

用嘉立创EDA或AltiumDesigner软件，以电路板布局1绘制指定功能电路

的印刷电路板图，生成符合规范要求的印制线路板Gerber工程文件，存储

在U盘中。

1.5根据赛题提供的某处理器控制板的纸质原理图，在相应软件中绘制原理图，

并按照印刷电路板约束条件要求2，将其绘制成印制电路板，并可以进行三

维展示，其中元器件3需由参赛队生成3D模型；PCB图文件及三维展示截

图存放在U盘中。

1.6典型电路分析及故障排除。裁判长现场抽取某典型功能电路板（故障电路板

3），参赛队员根据原理图分析其功能及性能指标，测量分析电路板中存在故

障，完成对电路板的故障维修任务；撰写描述故障现象、成因分析、维修方

法的电子文档，保存到U盘，并用微处理器主控板对修复的电路进行测试，

并在LCD显示器上显示测试结果。

1.7在次日竞赛中，将加工完成的指定功能电路的印制线路板交付参赛队，参赛

队完成指定功能电路板的安装、焊接、调试。

1.8改造现场提供的激光笔，使之通断可控；激光笔固定在云台上，系统控制云

台用激光笔光束指向某几个指定的位置；位置可通过键盘设置。

1.9根据系统要求，在现场提供的简易机箱中，安装固定构成系统所需的各个电

路板、电源模块、接线排等部件，摄像模块与云台无需安装在机箱内；完成

各电路、模块间的电源、信号连接；机箱适当位置可安装橡胶底脚。

1.10完成Cortex-M3系列STM32F103处理器、GD32或STC-C51系列等处理器

的应用软件设计，使物品检测系统达到规定的功能要求。在智能电视机播放

的视频中，采用1号背景色、4号物品组合。在播放视频时，系统检测符合

3号形状、4号颜色条件特征的物品；发现特征物品时，以语音播报、激光

笔指示等方式展示检测结果。模拟工业传送带的视频有静止、低速和高速度

三种不同难度状态。所编写的软件代码需保存到U盘中。

1.11系统工作时，需要在系统内的LCD显示器上显示检测到的物品信息，显示

信息满屏后自动向上滚动。

1.12物品检测系统以RS-485通信方式（通信协议在U盘中提供）向运维系统发

送检测结果。物品检测系统在工作中，每发现符合特征条件的物品时，通过

RS-485通讯接口，向运行维护系统发送报文；在在检测工作结束时，发送

不同难度状态下物品检测统计数据。

2竞赛时间

竞赛时间为11小时：竞赛第一天3.5小时，第二天7.5小时。

3工作要求

用32英寸智能电视机播放工业传送带传输物品的视频，模拟工业传送带传

输物品。物品检测系统用摄像模块观察检测传送带上传输的物品，在发现符合指

定特征