全國電子設計大賽會議總結

2021-03-04 09:40:00 字數 5206 閱讀 5124

為了總結交流電子設計競賽的工作經驗,提高各高等院校對電子設計競賽的指導能力的基礎,推動全國高校電子資訊類專業的課程體系、課程內容和實踐教學改革工作,中國電子教育學會於2023年4月15日-19日在長沙,舉辦了「2023年大學生電子設計競賽指導教師培訓暨電子資訊類專業教學改革研討會」。為了加快提公升教師指導學生參加大學生電子設計大賽的能力,我校機械與電子工程學院選派了***、***兩名教師參加了此次培訓會。會上,兩位老師認真聽取了全國大學生電子設計競賽組委成員、北京理工大學命題專家羅偉雄教授、哈爾濱工業大學蔡惟錚教授、湖北省電子大賽組委會委員兼專家組組長趙茂泰教授等專家的精彩報告,並與各位專家和其他院校教師就電子競賽指導工作和電子資訊類專業教學改革等內容進行了深入交流和**。

通過參加此次培訓會我們受益匪淺,現將會議主要內容及感想總結匯報如下:

北京理工大學命題專家羅偉雄教授報告的主要內容為以下兩點。

一、如何培養學生參加競賽。2023年至今電子設計競賽內容主要由模擬電路,數位電路,計算機組成。模擬電路出題型別:

線性部分-放大器(手寫板);非線性-振盪(lc諧振放大器),調製解調(接收機),功率放大(射放,發射機)。其中放大器的設計製作是最基本的功能,其主要指標為動態範圍:主要指放大器能正常工作時輸入的最大訊號比最小訊號(關注的是訊雜比,小訊號是相對於雜訊大小而已);由於儀器裝置的限制,因為最小訊號是決定雜訊大小;而現在各校無雜訊測試裝置。

因此這幾年的題目只能在增益和頻寬上做文章。放大器是模擬電路基本電路但不能單獨出題,結合應用來出題,頻率不能超過120mhz。放大器出題方向:

如a/d的前端;示波器的前置放大器,其他種類放大器,(備註:儀器運放組,題目訓練方向為示波器和頻譜儀)模擬鎖相環路:可用為訊號提純,製作一頻率合成器,作為訊號源,製作一高靈敏度的接收機,又稱鎖相接收(備註:

熟練使用模擬pll和數字pll,重點模擬pll的訓練)模擬乘法器:作為頻率變換電路,調幅與解調(檢波),混頻電路,鑑相電路(備註:發射機和接收機,無線通訊和頻譜儀為主要訓練方向)。

數位電路最基本的電路:fpga應用是每個參賽的同學必須要熟練的掌握和運用,這樣可以對付一切數字系統。(備註:

訓練參加電設的學生,主要參賽為大

三、大四學員,必須熟悉使用stm32,fpga和模擬電路設計)。直接數字式頻率合成器(dds):(備註:

題目案例訊號源和頻譜儀)。計算機方面的訓練為微控制器的使用和訊號處理及通訊。

二、對今後出題的看法。

1、兩個方向要堅持:頻率不再提高,偏向應用;不再單獨設定運放題目。

2、要堅持以弱電為主,兼顧控制類和強電類;

3、加強對現有教學情況的引導;

4、加強對基本內容向應用方向引導,例如放大器的問題;

5、綜合測試方向要堅持,加大擠水分的力度;還是以簡單數模混合系統為主;

6、放大器不能再單獨出題;

7、控制類要加多感測器的運用,適當做些定量的工作。

武漢大學命題專家趙茂泰教授報告的主要內容是以儀器類賽題為例進行競賽分析。

1.電賽命題及其特點

性質:全國大學生電子設計競賽是由教育部主辦的學科競賽之一。

目標:以競賽為載體,促進教育改革,尤其是實踐教學和教學內容的改革;倡導理論聯絡實際的學風;培養學生的創新能力。

措施:全國統一命題(指揮棒)是主要措施之一。

引導作用:每年正式命題之前,全國專家組都要在王越院士的指導下,本著「與時俱進」的精神,對命題方向及內容進行多次認真的討論。

命題範圍、型別:

以模擬和數位電路應用技術為基本內容(涉及模-數混合電路、微控制器、嵌入式系統、可程式設計器件等)。命題應該是乙個具備一定功能的電子系統,可以不是乙個完整的產品。難度與本科畢業設計的難度相當。

共5~6題,每題側重於某一專業,以適應不同專業的學生選用。

命題特點:

強調軟硬結合,但以硬為主。必須涵蓋電子技術中的相關知識點(例各類放大器、振盪器、變頻、調製解調等);必須具有可測試;兼顧趣味性。

評分體系包括功能和技術指標,主要是技術指標。為了拉開競賽成績的差距,某些技術指標的實現具有一定的難度。

命題內容「與時俱進」。為了糾正學生中普遍存在的「重數字,輕模擬」的傾向,從2023年起,命題內容中加強了模擬技術的成分。為了響應國家「節能減排」的政策,從2023年起,命題中普遍增加了「功耗、價效比」兩項技術指標。

為了支援高校在教學中引入新的技術,從2023年起,最小系統允許使用dsp、嵌入式系統等mcu平台;從2023年起,命題中又有兩個新亮點:

①模擬電路頻率高階大幅度提公升;

工程應用已經達到0.2thz,而高頻電路課程的最高頻率約30mhz,需要拉動。

命題的頻寬已從06年的6mhz,攀公升至15年的200mhz,實際評審結果良好。

②推出四旋翼飛行器方面的命題。

微型無人機已成為世界航天領域重要研究方向,世界各高校對四旋翼飛行器的研究與應用非常活躍。雖然許多學校積累還不夠,這是乙個方向!

2.電賽培訓工作

賽前培訓的基本思路:

(1)制定乙個以知識點為核心的(以不變應萬變)完整的培訓計畫。

(2)訓練時間要予以保證(1.5年以上),注意系統性,注意循序漸進。

(3)把基礎電子電路的訓練作為重點。

(4)熟練掌握微控制器最小系統,否則系統不能工作(會用為止)。

(5)重點掌握好各類基本電路及可程式設計器件的應用技術(主要培訓內容)。

(6)在以上訓練的基礎上,選擇2~3個以上的專業方向

不要過度強調專業方向要把電子技術應用作為必選方向之一。

儀器類題目培訓的幾個要點:

(1)電子儀器種類繁多,但從學習的角度,

只要掌握好以下4類基本儀器的原理,其他型別電子儀器的設計便不會存在大的障礙。

電壓測量類儀器

時間頻率測量儀器

訊號發生器

數字示波器

(2)若能較好地掌握這4類典型電子儀器的設計,在電賽或在今後工作中遇到電子儀器設計課題時,只要分析課題的特殊要求,再學習一些相關知識,就能很快地進入設計狀態。

(3)電子儀器的價值由各項技術指標的優良程度決定;競賽的評分體系也是以技術指標的完成程度來評價。準確理解電子儀器各項指標是做好設計的關鍵。

(4)電子儀器含多項技術指標,其中最核心的是測量誤差,其他技術指標基本上都與測量誤差有關。對於許多測量來講,測量工作的價值幾乎全部取決於它的準確程度。

(5)在進行電子儀器設計時,必須對各項技術指標(尤其是測量誤差)進行認真地分析,然後對指標進行分配,並在此基礎上認真選擇各個部件的核心晶元。

(6)儀器類賽題是電子設計競賽中出現最多的一類賽題,並且其他類賽題中也經常包含有電子測量的內容。

(7)電子儀器主要用於測試其它電子系統的效能指標,因此,電子儀器對技術指標的要求相對更加嚴格。

(8)基本電路的設計是儀器設計的基礎。儀器類賽題的設計最終往往會化解成為一些基本電子電路的組合,因此電子儀器類賽題的訓練一定要建立在基本電路設計訓練的基礎上。

3.相關賽題分析

———以2023年「鎖定放大器的設計」為例

在2023年、2023年16省ti杯電子競賽中,命題組出了「微弱訊號放大器」和「鎖定放大器的設計」兩個相關的賽題。該題知識點豐富,可以作為乙個很好的賽前培訓題。

內容:(1)題意及考點

(2)鎖定放大器設計要點

(3)實際測評結果分析

(1)題意及考點

任務:設計製作乙個用來檢測微弱訊號的鎖定放大器

微弱訊號:是指訊雜比較差的訊號(微弱相對雜訊而言)。

鎖定放大器:能提取深埋在雜訊中微弱訊號的一種特殊的放大器。(條件:要求被測訊號與參考訊號同頻)

核心問題:相關檢測(相敏檢波器及低通濾波器)

被測訊號必須與參考訊號同頻;

雜訊與被測訊號同頻又同相的概率很小,因而能濾除雜訊;

不僅對相位θ敏感,對vs和vr也敏感。既可用於鑑相,也可用於鑑幅

(1)題意及考點

考點2:考察學生能否在現有模電知識的基礎上,快速掌握微弱訊號檢測原理的能力。(同時強調理論的重要性)。

應該認真研讀《微弱訊號檢測》(高晉佔)一書相關章節,只有在理論的指導下進行設計,才能出現高水平的作品。許多製作優良的作品,因為對相關檢測技術與理論理解不夠準確,使作品未能達到預定要求。

考點3:考察學生運用所學知識靈活處理具體專業問題的能力

例如,在訊號幅度動態範圍的處理,衰減器衰減係數的確定,以及交流放大器等的設計中,一些作品僅因為一些細節問題處理不當,影響整個作品未能達標。

(2)鎖定放大器設計要點:

相敏檢波器的設計

低通濾波器的設計

衰減器衰減係數的確定

交流放大器的設計

5.除錯與測評

「除錯」環節的重要性:

乙個設計正確、製作良好的作品,必須經過認真的除錯才能達到預定的技術指標。否則可能前功盡棄。

「測評」環節的重要性:

據了解,約半數學生在賽場的測評與原測試結果基本一致;

有相當比例的作品在賽場測評中沒有達到原有水平;也有極少數學生認為作品賽場測評效果比原測試效果好。

有部分作品沒有在規定的時間內完成預定的測試專案;

還有部分作品(包括部分高水平的作品)在現場燒毀;

亟待在賽前訓練中加強「測試技術水平」的訓練力度!

華中科技大學全國大學尹仕教授以全國大學生電子設計競賽培訓與管理模式的實踐為主題進行了報告,其主要內容總結如下:

1、賽前集訓與管理:模組實體、測試軟體、文件(電路圖、埠定義、工作條件、注意事項)三項必須齊備,各組員負責整理的模組必需獲同組成員的驗證與認可。理論學習及技術儲備必須形成文件,重要演算法必須用軟體實現,並獲同組成員認可。

各組整理擁有的各類元器件,並以清單的形式上傳至競賽伺服器。根據「基本儀器和主要元器件清單」所列內容,結合自己培訓方向,做好裝置與器件準備工作。

2、真題訓練管理分為設計製作、培訓指導、作品測評、小組總結。

設計製作:周一8時至周五20時結束。

培訓指導:方案講解,實訓答疑等。

作品測評:週六上午,評審小組評審設計報告及擬定測試方案,週六下午分組進行實物測試與現場提問,週六晚分方向進行培訓總結。

小組總結:週日各組召開小組總結會,並對作品驗收中出現的問題進行整改和完善

3、真題訓練管理

設計製作:周一8時至周五20時結束。

培訓指導:方案講解,實訓答疑等。

作品測評:週六上午,評審小組評審設計報告及擬定測試方案,週六下午分組進行實物測試與現場提問,週六晚分方向進行培訓總結。

小組總結:週日各組召開小組總結會,並對作品驗收中出現的問題進行整改和完善

4、模擬訓練管理:

設計製作:周一8時公布模擬題,周五20時結束。

培訓指導:學生自擬方案,實訓答疑等。

作品測評:週六上午,評審小組評審設計報告及擬定測試方案,週六下午分組進行實物測試與現場提問,週六晚分方向進行培訓總結。

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