蓝桥杯第七届试题-嵌入式

1/4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“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：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）。LCD显示MCU按键模拟输入EEPROMLED指示2/4设计任务及要求1.液位检测通过电位器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；2.210cm液位高度≤20cm时，液位等级为1；2.320cm液位高度≤30cm时，液位等级为2；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B1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显示界面参考图2（阈值设置界面）LiquidLevel/液位检测Height/液位高度:50cmADC/传感器输出:1.65VLevel/液位等级:1ParameterSetup/阈值设定Threshold1/阈值1:10cmThreshold2/阈值2:25cmThreshold3/阈值3:30cm3/4B2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STM32USART2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+L2\r\n”解析：应答高度、等级查询，液位高度为55cm，液位等级为2。阈值返回数据格式举例：“S:TL30+TM50+TH70\r\n”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+D\r\n”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+U\r\n”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。4/4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AltiumDesigner或Protel99SE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。