一.简述
由于这个学期竞赛和学习事务较多,做的一些小项目和比赛一直没有时间分享。趁着寒假的机会,会陆续整理。
本次参加的这个全国大学生嵌入式芯片和系统设计竞赛是一个较“年轻”的比赛,2021年的比赛是第四届。此项赛事已经被列入全国普通高校大学生竞赛排行榜,影响力正在逐年扩大。比赛分为芯片应用和芯片设计两个类别,其中芯片应用又分成多个赛道(以使用不同赞助商的处理器作为区分)。具体比赛细节可查询大赛官网:嵌入式芯片与系统设计竞赛
值得一提的是:比赛期间,竞赛官方群氛围很好,东南大学负责比赛的老师在群中会认真为参赛队伍解答问题。
2021年的比赛由于疫情原因,推迟到了9月底开始,并采用线上展示和专家评审打分的方式进行。
该比赛需要三人组队,采用选定的处理器设计一个应用项目,以下是我们队伍的选题方向: ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/557ea5baf45540178341f81b6ff059fc.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_19,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)
选题介绍: 暑假期间,由于受到智能车竞赛和电赛(当时还不知道电赛推迟)的双重压力,没有足够精力设计制作原来的选题。因此我们临时决定,在参加的 "RIGOL"杯电子设计大赛(可以理解为市级的电赛模拟赛)的作品上进行完善和改进。 “RIGOL”杯比赛中,我们队伍选择的是自动控制题。具体赛题要求如下: ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/c119c3ae408f43dfb16cfd92b8860051.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_11,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/57383b26245e4b8a8e28cbf8bf5d7c34.png?x-ossprocess=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_11,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) 此赛题整体难度不大,主要是用来给我们进行电赛前的练手,但是在短时间内找齐制作材料也不是一件简单的事。(好像也是某年的高职高专组电赛题目) 在“RIGOL”杯比赛中,我们队设计制作的电梯系统完成了所有的功能指标,基本没有扣分,获得了竞赛的最高奖:RIGOL杯。
基于上述作品,我们嵌入式竞赛的项目题目改为:基于STM32F4的智能电梯模拟系统设计
★此篇博文只大致进行项目的介绍,具体设计报告、展示视频、源码等可下载文章最后分享的文件。
二.作品细节
1.作品实物图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b29224bb0d194df7a592485d377f9d6e.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_14,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) 作品可以实现的功能主要有: 1.电梯的模拟控制; 2.语音呼叫功能和语音播报功能; 3.手机APP蓝牙远程呼叫功能; … 简单展示下作品的基本功能: ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/a684b2ffe89148998f2b70e221ff0f60.gif#pic_center)
2.作品结构框图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/64d748e7d70e407cb544e23716b433f4.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) 作品整体采用4040铝型材搭建,由一个24V输出的电源适配器供电。 主控采用STM32F407VET6; 其中WIFI功能实现使用ESP32(使用的是ESP32核心板,需要进行简单的编程); 语音识别模块使用的是天问ASR模块(可在淘宝购买); 通过控制42步进电机的转动,实现电梯轿厢的上下运动; 6路霍尔接近开关用于实现楼层的精准停靠; LED灯组用于实现楼层的指示灯模拟;
3.硬件设计
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/b8d6badc6aae4ac8a29334af884bed88.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_8,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/5b0d76efadf24b78a176bed512c5457a.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_10,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) 此作品的主要硬件设计包括一块用于安装STM32核心板、LED灯组、DC-DC模块、蜂鸣器和各模块接口的主控板;以及一块用于安装ESP32模块和语音识别模块的扩展板。整体的硬件电路设计制作难度较小。
4.软件流程图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/c26b0a361be74b96838834c60ff3c6ca.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) 此作品的软件设计中,最大的难点在于电梯的逻辑控制,例如当轿厢内部和每层楼上下按键同时按下时,电梯如何进行正确的逻辑判断和控制配合。
5.APP设计
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/4ca700ccbf17407aac28b3b371c8bb5e.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6buY6buY5peg6Ze75bCP6I-c6bih,size_9,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center) APP使用Android Studio设计,主要涉及到WIFI的配置。
三.总结
此作品最后只获得了东部赛区的二等奖,虽然有点遗憾,但是可以理解。 1.作品的整体创新明显不足,只是模块的堆叠,深度不够;正如评委老师在视频展示时,点评的那样:有点像某个课程设计的大作业。😅 ★作品在“RIGOL杯”这种四天三夜的竞技性竞赛中,只要完成了相应的指标,得分自然较高;但是在嵌入式系统设计这种看重创新性的比赛中则毫无竞争力。需要把握各种竞赛的考察重点。
2.此作品整体设计制作难度较低,但是涉及的知识技能较多,主要包括PCB电路板绘制(Altium Designer)、STM32的编程(Keil)、ESP32的编程(Arduino)、手机APP的制作(Android Studio)、3D模型制作(Rhino)、串口屏界面设计(陶晶驰串口屏)等。
最后分享完整的作品设计文件:包括设计报告、完整演示视频、PCB文件、STM32代码、ESP32代码、安卓APP代码、串口屏设计文件等。 文件下载链接:【2021全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛——东部赛区(芯片应用)二等奖】设计资料文件
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