西安交通大学电子运动会2016年度TI杯竞赛

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1、1 西安交通大学电子运动会 2016 年度 TI 杯竞赛 电子运动会，是西安交通大学独创的，与常规运动会类似的电子类竞赛。它的特点是， 题目常年不变，以单一指标定胜负，全自动评分，最大程度保证比赛的公正和客观。 2016 年度西安交通大学电子运动会，数字系统有 1 个项目：单片机低功耗测温系统 电子运动会 D01 项目。该项目由美国德州仪器公司（TI）冠名赞助，冠军获得 TI 杯。2013 年度为首届，2016 年为第二届，此后每年一届，题目不发生变化。同一作品不允许重复参 赛。 参赛资格参赛资格 全国各高校学生，包括本科生、硕士生和博士生均可参加。无需指导教师，无需组队， 无需事先报名。特别

2、提醒，竞赛可以一人参赛。 参赛过程参赛过程 参赛者按照题目要求，设计制作作品，在 2016 年 4 月 15 日2016 年 4 月 20 日之间， 将作品、 在校学生证证明和规定格式的作品设计报告 （纸质版和电子版） 提交给竞赛组委会， 逾期提交将无参赛资格。 作品实物、在校学生证证明、作品设计报告纸质版以当面送达或邮寄方式提交；作品设 计报告电子版以电子邮件方式提交，邮件主题请注明“电子运动会 D01 项目_姓名”。 作品送达地址：西安交通大学东一楼东 106。 邮寄地址：西安交通大学电气工程学院 张璞老师收(82668630-121) 电子邮箱地址：。 参赛过程中对竞赛规则的疑问可邮件询

3、问。与此相关的信息将发布在西安交通大学 BBS-电气学院版、电信学院版、“西安交大电子学”公共微信平台上，也可在西安交通大学电 气学院网站下载。 竞赛相关纸质文件，全部在东一楼中部二楼走廊的橱窗中公布。 评测过程评测过程 竞赛组委会在 2016 年 4 月 21 日2016 年 4 月 30 日对提交作品实施评测，测评结果在 网上公示。 全部评测过程无人工参与， 只需将作品与组委会提供的测试设备对接， 即可得出作品测 试得分。整个评测过程有视频录像，供参赛者监督。对每个作品实施 3 次连续评测，取最高 分值为最终得分。 使用此前已获奖的作品且无有效改进的，将无参评资格，此条认定较为困难，为避免

4、争 议，以组委会认定为最终裁决。 奖励和证书奖励和证书 参赛作品按照测试得分，从高到低排序，最高者为冠军。奖励金额为： 冠军奖（TI 杯） ，奖励现金人民币 12000 元。第 2 名 6000 元，第 3 名 4000 元，第 4第 6 名，各奖励 1000 元。测试结果记录刷新者可获记录奖，奖金为 5000 元。 全部获奖者将获得获奖证书，由西安交通大学电气学院颁发（含作品得分） 。 资助和组委会支持资助和组委会支持 TI 公司对参赛选手除提供上述奖金之外，还提供免费样片支持（TI 样品库所含，官网 申请） 。 特别说明特别说明 当与学校政策发生冲突， 组委会有权对此规则进行修改。 除此之

5、外， 本规则适用于 2016 年竞赛。 西安交通大学 电子运动会组委会 2 西安交通大学电子运动会 2016 年度 TI 杯竞赛 题目发布：D01，单片机测温系统 组委会有一台标准测试仪器。 参赛者按照题目要求设计一个作品， 与标准测试仪器对接， 测试仪器会自动完成测量，并给出竞赛得分。以最终得分由高到低排序，决定竞赛名次和记 录。 （一）作品设计要求 设计一个单片机测温系统，利用标准测试仪器提供的规定电量由一个电压为 4.2V 左右的 0.010F 的法拉电容提供，每 10s 完成一次测温并有线传输给标准测试仪器。标准测 试仪器每接收到 1 次正确的测温结果， 作品得分加 1 分并显示。 当

6、标准测试仪器接到测温结 果错误，或者在规定时间内再也没有接到测试结果，则测试结束，当前得分会闪烁并被记为 最终得分。 作品只能通过标准测试仪器获得电能， 作品中不允许存在电池或带电的大容量电容等供 电设备。 作品对外接口应是一个 DB9 插座（针座） ，信号定义与测试仪器的 DB9 插座一致。该 接口通过电缆与标准测试仪器对接，获得供电、连接温度传感器、回传温度数据。 （二）标准测试仪器描述 标准测试仪器由组委会持有，用于对作品进行评测。 标准测试仪器内部结构如图 1 所示。 1） 单片机为 MSP430G2553，3.0V 电压供电。充电电路供电电压为 5.0V。3.0V 电压与 5.0V

7、电压共地。 2） 法拉电容在测试仪器内部，容量为 0.010F。电容一端与测试仪器电源 GND 连接， 另一端靠继电器切换，如图 1 所示。单片机首先将继电器触点（法拉电容顶端）接 到充电电路中， 恒流 2mA 充电至 4.2V， 然后切换继电器触点至 DB9 插座的 POWER OUT 脚，参赛作品即可从法拉电容上取电，维持测温和通信过程。 3） 测试仪器内部安装了 2 个温度传感器模块，芯片型号为 TI 公司的 TMP112，两个模 块分别称为TMP112A和TMP112B。 两者空间位置紧密， 置于一个密闭的变温腔内。 变温腔的温度由测试人员随机设定，在 10到 50之间变化。 4） T

8、MP112A 由测试仪器驱动，作为温度基准，与参赛作品传输的温度数据对比。 5） TMP112B 安装在测试仪器内部， 信号连接到 DB9 插座上。 它是供参赛作品使用的， 因此其供电也需要参赛作品提供。 6） TMP112B模块具有4个引脚， 结构如图2所示： Sensor_SDA为数据线， Sensor_SCLK 为时钟线，Sensor_V+为电源端，Sensor_GND 为模块接地端，接地端已与测试仪器 地相连。注意 TMP112 模块内部已经对信号线进行了 1M 上拉。 7） 要求参赛作品以 SPI 方式与测试仪器通信，传输作品测得的温度数据。标准测试仪 器的单片机 SPI 处于从机接

9、收状态。从机的 SPI 设置为：3 线 SPI、8 位数据模式、 高位在前、UCCKPL=1、UCCKPH=0、UCSYNC=1。 8） 测试仪器的 DB9 插座（针座）对参赛作品开放，作用包含三类：法拉电容对外供 电、温度传感器接口、通信接口，信号定义如图 1 所示。 （三）测试中的关键数据 1） 标准测试仪器中电容充电完成后开始对作品供电，要求作品在电容供电 10s 时发送第一次温度数据，以后每隔 10s 发送一次温度数据。 2） 作品发送的温度数据格式：只需发送当前测得温度的整数部分，以高半字节表示十 位数，低半字节表示个位数。如测得温度为 34.7，只需发送数值 34，发送其 8 位

10、二进制数据 00110100。 3 3） 测试时间点以标准测试仪器的时钟为准，当标准测试仪器中电容充电完成开始对作 品供电时，计时开始，计时值记为 TM。 4） 标准测试仪器内部定时器使用的晶振时钟稳定度为50ppm。 5） 标准测试仪器的单片机 SPI 处于从机接收状态，接收到参赛作品发送来的温度数据 后，进行如下几步工作： 启动 TMP112A 获得当前温度。 判断此次数据传递是否符合时间标准？ 判断此次温度对比是否符合标准？ 当上述两个标准均满足时，给参赛作品得分加 1，否则进入结束评测程序。 6） 时间标准判断依据为： 理论上第 n 次数据传递的时间为 tn=n*10s 实际发生第 n

11、 次数据传递的时间为 TM_n 如果 ABS(tn-TM_n)1s，符合时间标准；否则不符合，视为失败。 7） 温度对比标准为：标准测试仪器接收到作品发送的温度测量值为 TMPB，标准测试 仪器测得的温度测量值为 TMPA，如果 ABS(TMPA-TMPB)小于等于 4，符合标 准。 （四）样例 图 3 是标准测试仪器和某个试验用作品的测试场景。参赛作品和标准测试仪器的对接 靠一根转接线实现。 图中数码管显示的是当前得分 4 分和当前温度 19，测试正在进行中。 （五）测试流程 1） 开机测试前先对法拉电容放电，按住面板绿色按钮约 510s。 2） 开机后法拉电容开始充电，充电期间数码管闪烁，

12、后两位显示当前温度，约 20s 后 充电完成，继电器切换，电容对外供电。 3） 数码管前四位显示成功测试的次数。 10s 后数码管第四位显示 1， 表示作品已经开始 工作，此后一直累加。 4） 510 分钟以后按下加热键，对仪器进行加热，等待温度至少变化 4 度以后停止加 热，如果作品得分继续增加证明作品测温准确。 5） 当温度数据错误时， 左边指示灯亮， 当时间错误 （电耗完， 或者时间误差超过 1s） ， 右边指示灯亮。 6） 测试出现错误后，前四位数码管保持当前数值，并闪烁。此数值为最终成绩。 4 SDA V+ ADD0 SCL GND ALERT TMP112B 模块Sensor_V+

13、 Sensor_SCLK Sensor_SDA Sensor_GND TMP112 芯片1M 上拉电阻1M 上拉电阻图 2 TMP112B 模块结构图 POWER_OUT POWER OUT SPI_SIMO SPI_SCLK Sensor_V+ Sensor_SCLKSensor_SDA充电电路DB9 插座 3.0V 5V 法拉电容显示和按键 MSP430G2553 图 1 标准测试仪器内部结构框图 变温腔 Sensor_SCLKSensor_SDA Sensor_V+ Sensor_GNDTMP112A TMP112B3.0V SPI_SIMOSPI_SCLKP1.2 P1.4 5 图 3

14、 测试样例 参赛作品 测试设备 后 两 位 数 码 管 显 示 温度 前四位数码管 显示作品得分6 西安交通大学电子运动会 2016年度TI杯竞赛 设计报告 姓名 学校 学院 学号 电话 *大学 作品提交日期：20*-*-* 作品编号（由组委会手写） ： 作品得分（由组委会手写） ： 7 摘要：作品以*。宋体 5 号，默认行间距，不少于 200 字。 一、 作品设计框图和简要描述 正文为楷体 5 号，默认行间距。Tab 缩进。 图 1 为，表 1 为，式 1 为，文中图、表、公式均为单一阿拉伯数字递增。图题、表 题和表格文字、图中文字均采用小 5 号宋体。 公式居中如式 1： baxy (1) 二、 主要设计思路 正文为楷体 5 号，默认行间距。Tab 缩进。 三、 对结果的估计或者自测得分 正文为楷体 5 号，默认行间距。Tab 缩进。