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1、全国大学生电子设计竞赛 竞赛组织与教练工作经验交流,西安电子科技大学 机电工程学院 谢 楷 2011.11.25 桂林,2/pp,教练工作的普遍问题,1)报名人数剧增与培训经费的矛盾,2)参赛队伍增加与指导教师紧缺的矛盾,3)高水平训练与教学、实验设备资源紧缺的矛盾,4)低报名门槛与高评奖标准之间的矛盾,自力更生,创造条件,经费用在刀刃上 基础是关键,牢固的基础+能力,不怕“小米加步枪” 大面积筛选,小范围培养,创造自我激励和竞争氛围,训练实施方案,时间进度安排,原则:1、夯实基础与拔高能力并重 2、合理缓解受众面与教学资源、经费的矛盾 3、合理分配压力,循序渐进,松弛得当,3/pp,4、实
2、施方案,第一阶段:思想动员,参赛的意义:自我提高,学以致用,团队精神 (从学生角度出发) 动机和目的:不以获奖为唯一目的。 竞争与合作:有压力有竞争才会有动力。 失败很重要:知道自己的不足,寻找学习的动力和方向 什么学生适合:学有余力、动手能力强、电子方面爱好 有竞赛基础、喜欢挑战,时间:大二 形式:报告会、经验交流,4/pp,训练实施方案,第二阶段:初选(笔试),知识面:模电、数电、单片机(或微原)、实验及综合 题量:3小时作答,4-5小时平均题量。 难度:中等学生可基本作答。 题型:开放式、综合型设计或分析。【可参考IT企业面试题】 考查目的:知识面是否广泛、牢固,能否灵活运用 以“知识面
3、是否全面牢固”为准则,正向 思维为主,知识面分块考察。 参选人数:18003000人-400人,时间:寒假前最后一周,5/pp,训练实施方案,第二阶段:初选(笔试),例题1(模拟电路):考查基本概念,6/pp,训练实施方案,第二阶段:初选(笔试),例题6(综合):,22请简述以下元件的类别和用途 9013 MSP430F169 1N4007 74HC74 LM358 23根据标注写出元件的参数 电容: 224 4p7 电阻: 棕红黑红棕 绿蓝红金 金橙橙橙,24如图所示电路中,如果用万用表测得T1集电极的静态电压为12V,请判断电路是否正常;如果不正常,请简单分析故障的原因和确认方法。,25请
4、简述测量放大器输入阻抗所需的仪器,画出测试框图、写出测量和数据处理方法,考查实际动手经验,训练实施方案,第二阶段:初选(笔试),选拔与标准,选拔人数:约400人 选拔标准:总分之和全校排名,取前400人,成绩公示。 某一单项突出能力者可放宽入选标准。 落选学生:本阶段淘汰率高,普遍有心理打击,要合理引导。 认清“学”和“用”之间的差距,戒骄戒躁。 找到不足,激发学习的动力和目标,训练实施方案,第三阶段:基础培训(自学为主),时间:寒假前2天。,学习任务:学习模拟电路设计、数字逻辑(VHDL)设计、EDA工具软件、功率电子(开关电源)、单片机C语言设计 基础讲座4次:模拟系统设计、数字系统设计、
5、嵌入式程序设计、综合技能培训。不具体深入细节,以串通知识点为主线;以课程为中心延伸拓展知识面,提纲式,点明要学习的内容以及在现代电子系统中的关系,布置任务,引导自学。 学习时间:寒假假期。,第三阶段:基础培训(自学为主),参考资料(模拟电路类):,训练实施方案,第三阶段:基础培训(自学为主),参考资料(功率电子类):,训练实施方案,第三阶段:基础培训(自学为主),参考资料(单片机类):,训练实施方案,第三阶段:基础培训(自学为主),参考资料(综合类):,训练实施方案,第三阶段:基础培训(自学为主),EDA工具软件:,电路仿真,电路/PCB设计,数字仿真/设计,滤波器设计,单片机开发,训练实施方
6、案,第四阶段:复选(笔试),时间:寒假收假前1天,知识面:模电、数电、功率电子、程序设计、实验及综合 题量:3小时作答,4-5小时平均题量。 难度:基础较好学生可基本作答。 题型:综合型设计。 考查目的:知识面是否能否灵活运用于解决设计问题 以“知识能否灵活运用”为准则,设计性 思维为主,知识面串通考察。 参选人数:400人-150人,训练实施方案,第四阶段:复选(笔试),例题1:模拟电路设计综合能力,训练实施方案,第四阶段:复选(笔试),例题2:含新型IC电路(考查资料理解与消化能力),MC34063为一款常用的开关电源芯片,配合少量的外围元件即可搭建开关电源。下图给出了MC34063芯片内
7、部的等效电路,配合外部元件构成了某种开关电源,试分析电路并回答问题。 1)简述开关及反馈过程? 2)计算输出电压? 3)如何减小输出纹波,提出2种可 行方案?,训练实施方案,第五阶段:基础巩固,时间:3月上旬-4月中下旬,学习方式:设计+实际动手调试。单人单组,独立完成。 验收方式:指标测试,现场打分排名。(感受比赛气氛) 试题难度:每题单人3-5天工作量。(压力测试) 涵 盖 面:模拟为主(难点多),单片机与数字设计为辅。 焊接及调试技能过关、EDA软件使用、仪器使用。 系统测试、数据整理与分析、撰写报告。,校内选拔赛前的最后集训,全面巩固知识,是最关键的阶段!时间紧,任务重,压力大。,训练
8、实施方案,2011年全国大学生电子设计竞赛 基础巩固阶段培训时间安排表,训练实施方案,难度不大,无需特殊器件,但涵盖基础点尽量全面 从单元模块入手,逐步过渡到系统。不要放过任何细节问题!,第五阶段:基础巩固,第五阶段:基础巩固,练习1:放大器、电源、滤波器设计(7天),训练实施方案,第五阶段:基础巩固,练习2:单片机小系统+频率计(7天),+,常见问题: 1、电路搭接可靠性差 2、低频指标反而差(耦合电容不会取) 3、低频小信号抗干扰差(比较器无迟滞回差,过于理想) 4、测频方法问题 5、单片机中断内运行时间,训练实施方案,第五阶段:基础巩固,练习3:单片系统综合设计(10天),+,常见问题:
9、 1、信号基础理论不过关(抗混叠滤波器参数不会算) 2、系统联调的基本思路不会(顺序、方法、找错误点) 3、不会调试(例如:量程会调满点但不会调零点),训练实施方案,第五阶段:基础巩固,练习4:程控放大+功放(7天),+,常见问题: 1、自激振荡的原因判定和补偿方法未掌握 2、不会测量相位裕度 3、大功率部分地线布线、防信号串扰/电源耦合概念与方法不清,训练实施方案,第五阶段:基础巩固,练习5:模拟赛(60小时),+,常见问题: 1、测量电流方法有问题(串阻影响电压精度)未吃透I/V变换器 2、缺乏电路自身保护的概念 3、对60小时比赛时间分配把握不好,训练实施方案,第六阶段:校选拔赛,时间:
10、4月下旬,60小时比赛+2天测试+1周完善,知识面:模电、数电、功率电子、程序设计、实验及综合 题 量:60小时工作量。 难 度:基本相当于全国赛的基础部分难度。 涵盖面:综合型设计,涵盖模拟、单片机、ADC、DAC、 人机交互、基本电参数测量、基本技能等。 考查目的:综合能力和技能考察为主,成败以指标为准。 参选人数:150人-90人【确定正式队员】,训练实施方案,第六阶段:校选拔赛,简易阻容网络测试仪(A题) 设计并制作一个数字显示的阻容串联网络参数测试仪,能够自动测量RC网络中的电容及电阻值并绘制幅频特性曲线。原理及待测网络参考下图:,原 理 框 图,待 测 网 络 A,待 测 网 络
11、B,训练实施方案,第六阶段:校选拔赛,(A题优秀作品),优秀标准:(1)指标全部达到。 (2)作品的完整性、独立性、美观性、可测性。,训练实施方案,第六阶段:校选拔赛,比赛及测试现场,训练实施方案,第七阶段:真题训练,时间:5月初6月底,任务1 :完成3人组队与分工【提倡自由结合】 任务2 :制作正式参赛用的小系统板【单片机+数字逻辑】 任务3 :每个队确立1-2个主攻方向【相互错开,避免扎堆】 任务4 :在主攻方向上,完成3-4道历届真题。 【不求时间进度,要求以满分为目标】 任务5 :积累程序库【通用性、模块化、可移植】,训练实施方案,第七阶段:真题训练,正式制作单片机系统板:,A/D保护
12、,训练实施方案,第七阶段:真题训练,正式制作高速数字系统板:,Cyclone系列FPGA,MAX-II系列CPLD,训练实施方案,第七阶段:真题训练【根据主攻方向有侧重地训练】,(1)仪器仪表方向:,音频信号分析仪:2009年A题 数字取样示波器:2007年C题 简易频谱分析仪:2005年C题 简易逻辑分析仪:2003年D题 低频相位测量仪:2003年C题 数字存储示波器:2001年B题 频率特性测量仪:1999年C题 数字工频多用表:1999年B题 简易数字频率计:1997年B题 简易RLC测量仪 :1995年D题,难点:强调速度、处理能力、显示性能等。需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处
13、理算法来实现。系统中的部分任务需要在训练阶段完成。 训练:DDS任意信号产生、高速/宽带模拟电路、滤波器、高速ADC/DAC采样与回放、高速数据存储(FIFO)、算法(FFT、卷积、相关、数字滤波等)、显示技术(LCD、绘图、实时曲线等)、强实时性并发多任务软件设计、FPGA/ CPLD与单片机的接口、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。,训练实施方案,第七阶段:真题训练,(2)电路系统方向:,宽带直流放大器:2009年C题 简易程控滤波器:2007年D题 正弦信号发生器:2005年A题 宽 带 放 大 器:2003年B题 压控L/C振荡器 :2003年A题 任意波形发生器:2001年A题
14、简易测量放大器:1999年A题 录音与回放系统:1999年E题 实用信号源制作:1995年B题,难点:特别强调指标,通常经典设计、通用IC是难以完成的。 训练:(程控)放大器、(程控)滤波器、振荡器、DDS任意信号产生、基本模拟调理电路、电性能指标测试(阻抗、相位、带宽)、开拓设计思路等。,训练实施方案,第七阶段:真题训练,(3)功率电子方向:,光伏发电模拟装置:2009年A题 电能收集充电器:2009年E题 开关型稳压电源:2007年E题 数 控 恒 流 源:2005年F题 三相正弦变频电源 :2005年G题 高效 D 类放大器:2001年D题 直流稳定电源: 1997年A题 实用音频放大器
15、:1995年A题,难点:大电流、高效率要求。实验过程中烧毁事故率很高! 训练:常见DC-DC开关拓扑(Buck/Boost /Backboost/Flyback)、常见PWM控制器(电流/电压控制、单周期关断控制、双环反馈控制)、闭环反馈与稳定性(补偿回路、稳定性与瞬态响应)、功率开关器件(MOSFET/ IGBT)及驱动(半桥/全桥/浮栅)、SPWM正弦波逆变、磁性元件基础知识(各种铁氧体、变压器和电感设计及制作、磁隙调整等动手能力)、MPPT控制算法及拓扑、同步整流。,训练实施方案,第七阶段:真题训练,(4)自动控制方向:,声音导引系统: 2009年B题 电动车跷跷板: 2007年F题 悬
16、挂运动控制系统:2005年E题 液体点滴速度监控:2003年F题 简易智能电动车: 2003年E题 自动往返电动小汽车2001年C题 水温自动控制系统:1997年C题,难点:构建稳定的反馈,以及设计控制算法是最大难点(要求基础功底),涉及机械、物理等非电专业知识,动手能力挑战。【还有运气成分】 训练:控制算法(PID及其改进)、传感器(速度、温度、位移、倾角、红外光电等)、反馈稳定性与控制系统调试技能、电机驱动(步进、直流、角度/速度舵机)、PWM+功率开关及驱动。,训练实施方案,第七阶段:真题训练,(5)高频/通信方向:,无线环境监测模拟装置:2009年D题 无线识别装置: 2007年B题
17、单工无线呼叫系统: 2005年D题 数据采集与传输系统: 2001年E题 调频收音机: 2001年F题 调幅广播收音机: 1997年D题 简易无线电遥控系统: 1995年C题,难点:非常规的信道,非常规通信方式,无现成IC可用。 训练:调制与解调(ASK、FSK、DPSK、OOK)方法与电路、振荡器、丙类放大器、谐振回路、天线与电磁场基础知识、超低功耗设计。 关注近年来的新技术:RFID(传递能量)、无线自组网协议、物联网?,训练实施方案,第七阶段:真题训练,训练实施方案,第七阶段:真题训练,训练中工作量最大最辛苦的阶段!,成功的,失败的,训练实施方案,第八阶段:暑期集训,任务1 :队员进一步
18、加深合作【如有问题及时调整】 任务2 :教练自定题2-3道,加大难度与深度 任务3 :跨学院交流与培训【教练组共同负责】 现代数字系统设计与EDA软件 模块化编程训练 电路板布线 电赛获奖学生经验交流 。 任务4 :练习合理分配96小时,考虑时间进度和休息时间。 任务5 :完善程序库。,训练实施方案,第九阶段:模拟赛(96小时),目的(1):感受实际比赛气氛 目的(2):掌握工作、休息节奏 目的(3):加深队员紧密合作 目的(4):暴露潜在问题 方 式 :96小时半封闭式完成设计任务 题量和难度:与全国赛尽可能相同,可来源于各校征题,时 间:8月下旬,赛前一周左右,训练实施方案,第十阶段:赛前
19、休息,目的(1):休整,恢复体力 目的(2):保持轻松迎战心态 目的(3):竞赛过程心理预演 方 式 :休息、看闲书、看电影、郊游、慢跑、游泳 等轻体力有氧运动。 注意事项 :注意肠胃,不要拉肚子、感冒。,时 间:赛前3-4天左右,训练实施方案,最后阶段:全国赛,时 间:8月底,96小时,教练工作至此结束,以下参赛经验供队员参考: (1)切忌中途换提题,必输。 (2)第1天晚上一定要饱满的休息 (2)队员不能有空闲的状态【空隙立即休息】 (3)学会适当放弃,田忌赛马,合理放弃未必输。 (4)第1天:方案、关键难点验证,分工,任务接口。 第2天:主体电路搭建调试、软件主要部分。 第3天:攻克主要功能指标、发挥部分功能。 第4天:收敛整理、测试、整理报告,忌大改。,训练实施方案,决赛现场,训练实施方案,培训效果,我校历年获奖统计,培训效果,部分获奖作品(2009),培训效果,部分获奖作品(2003-2007),工频有效值多用表,任意波形发生器,智能电动小汽车,手持式电子阅读器,宽带放大器,数字相位计,培训效果, 培训使学生的创新实践能力、协作精神明显提高 科学有效的培训是取得较好成绩的关键 培训工作对课程改革及实验室建设有促进作用 培训工作有助于优化教师知识结构 如何培养出顶尖水平的队伍还需要努力探索,总结,欢迎交流! 西安电子科技大学 谢 楷 ,
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