第七届蓝桥杯省赛嵌入式设计与开发.docx

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1、准考证号工位号注意：只填写准考证号和工位号，否则试卷作废密封线-第七届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛个人赛（电子类）省赛 嵌入式设计与开发科目竞赛时间：5 小时 题号一二三总 分配分103060100 分得分“模拟液位检测告警系统”设计任务书功能简述按键模拟输入LED 指示 “模拟液位检测告警系统”通过采集模拟电压信号计算液位高度，并根据用户设定的液位阈值执行报警动作，在液位等级发生变化时，通过串行通讯接口将液位信息发送到 PC 机。系统框图如图 1 所示： MCULCD 显示EEPROM图 1 系统框图CT117E 考试板电路原理图与使用说明、I2C 总线驱动、LCD 驱动程序及本题涉

2、及到的芯片资料可参考计算机上的电子文档。电路原理图、程序流程图及相关工程文件请以考生准考证命名，并保存在指定文件夹中（文件夹名为考生准考证号，文件夹保存在监考员指定位置）。4 / 4设计任务及要求1. 液位检测Liquid Level/液位检测Height/液位高度:50cm ADC/传感器输出:1.65V Level/液位等级:1通过电位器 R37 模拟液位传感器输出电压信号，设备以 1 秒为间隔采集 R37 输出电压， 并与用户设定的液位阈值进行比较。假定液位高度与 R37 输出电压之间具有正比例关系： H = VR37*K，当 VR37=3.3V 时，对应液位高度为 100cm。通过液晶

3、显示当前的液位高度、传感器（R37）输出状态和液位等级，液位检测显示界面如图 1 所示：图 1. LCD 显示界面参考图 1（液位检测显示界面）AD 采集得到的结果应经过软件滤波算法处理，显示结果保留小数点后两位有效数字。2. 液位阈值设定设备可设定三个液位阈值，对应四个液位等级，阈值由用户通过按键输入，设备保存阈值，并根据此阈值判断液位等级，假定用户输入的三个液位阈值为 10cm、20cm 和 30cm， 液位高度与液位等级的对应关系如下：2.1 液位高度10cm 时，液位等级为 0；2.2 10cm液位高度20cm 时，液位等级为 1；2.3 20cm液位高度30cm 时，液位等级为 2；

4、2.4 液位高度30cm 时，液位等级为 3。设备初始液位阈值分别为 30cm、50cm 和 70cm，用户修改阈值后，设备应将此参数保存在 E2PROM 中，当设备重新上电时，可从 E2PROM 中获取。3. 液位阈值设定Parameter Setup/阈值设定Threshold 1/阈值 1: 10cm Threshold 2/阈值 2: 25cm Threshold 3/阈值 3: 30cmB1 按键：“设置”按键，按下后进入阈值设定界面（如图 2 所示），再次按下 B1 按键时退出设置界面，保存用户设定的结果到 E2PROM，并返回图 1 所示的液位检测界面。图 2. LCD 显示界面

5、参考图 2（阈值设置界面）B2 按键：切换选择 3 个待修改的阈值，被选中的阈值应突出显示。B3 按键：“加”按键，按下后，被选择的阈值增加 5cm，增加到 95cm 为止。B4 按键：“减”按键，按下后，被选择的阈值减少 5cm，减少到 5cm 为止。4. 串口查询与输出功能使用 STM32 USART2 完成以下串口功能，波特率设置为 9600。4.1 查询通过 PC 机向设备发送字符C，设备返回当前液位高度和液位等级；通过 PC 机向设备发送字符S，设备返回当前设定的三个阈值。液位高度和等级返回数据格式举例：“C:H55+L2rn”解析：应答高度、等级查询，液位高度为 55cm，液位等级

6、为 2。阈值返回数据格式举例：“S:TL30+TM50+TH70rn”解析：应答阈值查询，设备内保存的三个阈值分别为 30cm、50cm 和 70cm。4.2 输出当液位等级发生变化时，设备自动向 PC 机发送当前液位等级、液位高度和液位变化趋势（上升或下降）。输出数据格式举例：“A:H55+L2+Drn”解析：液位变化自动发送，液位高度 55cm，液位等级为 2，变化趋势下降。“A:H55+L2+Urn”解析：液位变化自动发送，液位高度 55cm，液位等级为 2，变化趋势上升。5. 状态指示LED 指示灯功能定义如下：LD1：运行状态指示灯，以 1 秒为间隔亮灭闪烁；LD2：液位等级变化指示

7、灯，当液位等级发生变化时，LD2 以 0.2 秒为间隔闪烁 5 次；LD3：通讯状态指示灯，当设备接收到查询指令时，LD3 以 0.2 秒为间隔闪烁 5 次。6. 电路设计假定设备需要通过一个 IO 口输出 1KHz 的脉冲信号，控制 24V 感性负载，请使用三极管、场效应管、二极管、阻容等元器件设计接口电路。设计应充分考虑续流、隔离保护、开关速度等因，简述电路工作原理，并绘制电路原理图。项目名称得分评卷人电路设计一.电路原理图设计根据设计任务要求，使用 Altium Designer 或 Protel 99SE 完成电路设计，并简述电路的工作原理；设计完成后以准考证命名，并保存到相应的文件夹。项目名称得分评卷人程序设计二.程序编写及流程图绘制1. 画出程序流程图，保存在考生文件夹中。2. 按照设计要求完成程序设计任务，并将工程文件保存在考生文件夹中。项目名称得分评卷人系统调试三.系统调试进行软、硬件调试，并将编译通过的程序下载到处理器中。1. 液位测量功能实现；2. LCD 显示与界面切换功能实现；3. LED 指示功能实现；4. 按键功能实现；5. E2PROM 阈值保存功能实现；6. 按题目要求实现串口接收与发送功能。