電子設(shè)計競賽教練指導(dǎo)工作經(jīng)驗交流課件

1、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽競賽組織與教練工作經(jīng)驗交流西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 謝 楷2019.11.25 桂林2/pp教練工作的普遍問題1）報名人數(shù)劇增與培訓(xùn)經(jīng)費的矛盾2）參賽隊伍增加與指導(dǎo)教師緊缺的矛盾3）高水平訓(xùn)練與教學(xué)、實驗設(shè)備資源緊缺的矛盾4）低報名門檻與高評獎標(biāo)準(zhǔn)之間的矛盾自力更生，創(chuàng)造條件，經(jīng)費用在刀刃上基礎(chǔ)是關(guān)鍵，牢固的基礎(chǔ)+能力，不怕“小米加步槍”大面積篩選，小范圍培養(yǎng)，創(chuàng)造自我激勵和競爭氛圍訓(xùn)練實施方案時間進(jìn)度安排原則：1、夯實基礎(chǔ)與拔高能力并重 2、合理緩解受眾面與教學(xué)資源、經(jīng)費的矛盾 3、合理分配壓力，循序漸進(jìn)，松弛得當(dāng) 3/pp

2、4、實施方案第一階段：思想動員參賽的意義：自我提高，學(xué)以致用，團(tuán)隊精神 （從學(xué)生角度出發(fā)）動機(jī)和目的：不以獲獎為唯一目的。競爭與合作：有壓力有競爭才會有動力。失敗很重要：知道自己的不足，尋找學(xué)習(xí)的動力和方向什么學(xué)生適合：學(xué)有余力、動手能力強(qiáng)、電子方面愛好 有競賽基礎(chǔ)、喜歡挑戰(zhàn)時間：大二 形式：報告會、經(jīng)驗交流4/pp訓(xùn)練實施方案第二階段：初選（筆試）知識面：模電、數(shù)電、單片機(jī)（或微原）、實驗及綜合題量：3小時作答，4-5小時平均題量。難度：中等學(xué)生可基本作答。題型：開放式、綜合型設(shè)計或分析?！究蓞⒖糏T企業(yè)面試題】考查目的：知識面是否廣泛、牢固，能否靈活運用 以“知識面是否全面牢固”為準(zhǔn)則，正

3、向 思維為主，知識面分塊考察。參選人數(shù)：18003000人-400人時間：寒假前最后一周5/pp訓(xùn)練實施方案第二階段：初選（筆試）例題1（模擬電路）：考查基本概念6/pp訓(xùn)練實施方案第二階段：初選（筆試）例題6（綜合）：22請簡述以下元件的類別和用途 9013 MSP430F169 1N4007 74HC74 LM358 23根據(jù)標(biāo)注寫出元件的參數(shù)電容： 224 4p7 電阻： 棕紅黑紅棕 綠藍(lán)紅金 金橙橙橙 24如圖所示電路中，如果用萬用表測得T1集電極的靜態(tài)電壓為12V，請判斷電路是否正常；如果不正常，請簡單分析故障的原因和確認(rèn)方法。 25請簡述測量放大器輸入阻抗所需的儀器，畫出測試框圖、

4、寫出測量和數(shù)據(jù)處理方法考查實際動手經(jīng)驗訓(xùn)練實施方案第二階段：初選（筆試）選拔與標(biāo)準(zhǔn)選拔人數(shù)：約400人選拔標(biāo)準(zhǔn)：總分之和全校排名，取前400人，成績公示。 某一單項突出能力者可放寬入選標(biāo)準(zhǔn)。落選學(xué)生：本階段淘汰率高，普遍有心理打擊，要合理引導(dǎo)。 認(rèn)清“學(xué)”和“用”之間的差距，戒驕戒躁。 找到不足，激發(fā)學(xué)習(xí)的動力和目標(biāo) 訓(xùn)練實施方案第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）時間：寒假前2天。學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)習(xí)模擬電路設(shè)計、數(shù)字邏輯(VHDL)設(shè)計、EDA工具軟件、功率電子(開關(guān)電源)、單片機(jī)C語言設(shè)計基礎(chǔ)講座4次：模擬系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式程序設(shè)計、綜合技能培訓(xùn)。不具體深入細(xì)節(jié)，以串通知識點為主線；以課

5、程為中心延伸拓展知識面，提綱式，點明要學(xué)習(xí)的內(nèi)容以及在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的關(guān)系，布置任務(wù)，引導(dǎo)自學(xué)。學(xué)習(xí)時間：寒假假期。 第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）參考資料（模擬電路類）：訓(xùn)練實施方案第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）參考資料（功率電子類）：訓(xùn)練實施方案第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）參考資料（單片機(jī)類）：訓(xùn)練實施方案第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）參考資料（綜合類）：訓(xùn)練實施方案第三階段：基礎(chǔ)培訓(xùn)（自學(xué)為主）EDA工具軟件：電路仿真電路/PCB設(shè)計數(shù)字仿真/設(shè)計濾波器設(shè)計單片機(jī)開發(fā)訓(xùn)練實施方案第四階段：復(fù)選（筆試）時間：寒假收假前1天知識面：模電、數(shù)電、功率電子、程序設(shè)計、實驗及綜合題量：3小時作答

6、，4-5小時平均題量。難度：基礎(chǔ)較好學(xué)生可基本作答。題型：綜合型設(shè)計?？疾槟康模褐R面是否能否靈活運用于解決設(shè)計問題 以“知識能否靈活運用”為準(zhǔn)則，設(shè)計性 思維為主，知識面串通考察。參選人數(shù)：400人-150人訓(xùn)練實施方案第四階段：復(fù)選（筆試）例題1：模擬電路設(shè)計綜合能力訓(xùn)練實施方案第四階段：復(fù)選（筆試）例題2：含新型IC電路（考查資料理解與消化能力） MC34063為一款常用的開關(guān)電源芯片，配合少量的外圍元件即可搭建開關(guān)電源。下圖給出了MC34063芯片內(nèi)部的等效電路，配合外部元件構(gòu)成了某種開關(guān)電源，試分析電路并回答問題。1）簡述開關(guān)及反饋過程？2）計算輸出電壓？3）如何減小輸出紋波，提出2

7、種可 行方案？ 訓(xùn)練實施方案第五階段：基礎(chǔ)鞏固時間：3月上旬-4月中下旬學(xué)習(xí)方式：設(shè)計+實際動手調(diào)試。單人單組，獨立完成。驗收方式：指標(biāo)測試，現(xiàn)場打分排名。（感受比賽氣氛）試題難度：每題單人3-5天工作量。（壓力測試）涵 蓋 面：模擬為主（難點多），單片機(jī)與數(shù)字設(shè)計為輔。 焊接及調(diào)試技能過關(guān)、EDA軟件使用、儀器使用。 系統(tǒng)測試、數(shù)據(jù)整理與分析、撰寫報告。 校內(nèi)選拔賽前的最后集訓(xùn)，全面鞏固知識，是最關(guān)鍵的階段！時間緊，任務(wù)重，壓力大。訓(xùn)練實施方案2019年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽 基礎(chǔ)鞏固階段培訓(xùn)時間安排表階段時間練習(xí)內(nèi)容17天放大器、電源、濾波器27天搭小系統(tǒng)板、頻率計設(shè)計310天簡易幅頻特性

8、測試儀46天程控放大+功放56天程控鎖相倍頻器63天二極管伏安特性測量儀訓(xùn)練實施方案難度不大，無需特殊器件，但涵蓋基礎(chǔ)點盡量全面從單元模塊入手，逐步過渡到系統(tǒng)。不要放過任何細(xì)節(jié)問題！第五階段：基礎(chǔ)鞏固第五階段：基礎(chǔ)鞏固練習(xí)1：放大器、電源、濾波器設(shè)計（7天）訓(xùn)練實施方案第五階段：基礎(chǔ)鞏固練習(xí)2：單片機(jī)小系統(tǒng)+頻率計（7天）+常見問題：1、電路搭接可靠性差 2、低頻指標(biāo)反而差（耦合電容不會?。?、低頻小信號抗干擾差（比較器無遲滯回差，過于理想） 4、測頻方法問題 5、單片機(jī)中斷內(nèi)運行時間 訓(xùn)練實施方案第五階段：基礎(chǔ)鞏固練習(xí)3：單片系統(tǒng)綜合設(shè)計(10天)+常見問題：1、信號基礎(chǔ)理論不過關(guān)（抗混疊濾

9、波器參數(shù)不會算）2、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的基本思路不會（順序、方法、找錯誤點）3、不會調(diào)試（例如：量程會調(diào)滿點但不會調(diào)零點）訓(xùn)練實施方案第五階段：基礎(chǔ)鞏固練習(xí)4：程控放大+功放（7天）+常見問題：1、自激振蕩的原因判定和補(bǔ)償方法未掌握2、不會測量相位裕度3、大功率部分地線布線、防信號串?dāng)_/電源耦合概念與方法不清訓(xùn)練實施方案第五階段：基礎(chǔ)鞏固練習(xí)5：模擬賽（60小時）+常見問題：1、測量電流方法有問題（串阻影響電壓精度）未吃透I/V變換器2、缺乏電路自身保護(hù)的概念3、對60小時比賽時間分配把握不好訓(xùn)練實施方案第六階段：校選拔賽時間：4月下旬，60小時比賽+2天測試+1周完善知識面：模電、數(shù)電、功率電子、程序

10、設(shè)計、實驗及綜合題 量：60小時工作量。難 度：基本相當(dāng)于全國賽的基礎(chǔ)部分難度。涵蓋面：綜合型設(shè)計，涵蓋模擬、單片機(jī)、ADC、DAC、 人機(jī)交互、基本電參數(shù)測量、基本技能等。考查目的：綜合能力和技能考察為主，成敗以指標(biāo)為準(zhǔn)。 參選人數(shù)：150人-90人【確定正式隊員】訓(xùn)練實施方案第六階段：校選拔賽簡易阻容網(wǎng)絡(luò)測試儀（A題）設(shè)計并制作一個數(shù)字顯示的阻容串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試儀，能夠自動測量RC網(wǎng)絡(luò)中的電容及電阻值并繪制幅頻特性曲線。原理及待測網(wǎng)絡(luò)參考下圖： 原理框圖 待測網(wǎng)絡(luò)A待測網(wǎng)絡(luò)B訓(xùn)練實施方案第六階段：校選拔賽 （A題優(yōu)秀作品）優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)：（1）指標(biāo)全部達(dá)到。 （2）作品的完整性、獨立性、美觀性、

11、可測性。訓(xùn)練實施方案第六階段：校選拔賽比賽及測試現(xiàn)場訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練時間：5月初6月底任務(wù)1 ：完成3人組隊與分工【提倡自由結(jié)合】任務(wù)2 ：制作正式參賽用的小系統(tǒng)板【單片機(jī)+數(shù)字邏輯】任務(wù)3 ：每個隊確立1-2個主攻方向【相互錯開，避免扎堆】任務(wù)4 ：在主攻方向上，完成3-4道歷屆真題。 【不求時間進(jìn)度，要求以滿分為目標(biāo)】任務(wù)5 ：積累程序庫【通用性、模塊化、可移植】訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練正式制作單片機(jī)系統(tǒng)板：A/D保護(hù)I/ORAM擴(kuò)展JTAG穩(wěn)壓器蜂鳴器RTCLCD接口串口KEYA/D 0 | 7矩陣鍵盤I/O電源防反保護(hù)I/OPACK板訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練正

12、式制作高速數(shù)字系統(tǒng)板：Cyclone系列FPGAMAX-II系列CPLD訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練【根據(jù)主攻方向有側(cè)重地訓(xùn)練】（1）儀器儀表方向：音頻信號分析儀：2009年A題數(shù)字取樣示波器：2019年C題簡易頻譜分析儀：2019年C題簡易邏輯分析儀：2019年D題低頻相位測量儀：2019年C題數(shù)字存儲示波器：2019年B題頻率特性測量儀：2019年C題數(shù)字工頻多用表：2019年B題簡易數(shù)字頻率計：2019年B題簡易RLC測量儀 ：2019年D題 難點：強(qiáng)調(diào)速度、處理能力、顯示性能等。需要通過構(gòu)建新技術(shù)硬件平臺及運用信號處理算法來實現(xiàn)。系統(tǒng)中的部分任務(wù)需要在訓(xùn)練階段完成。訓(xùn)練：DDS任意信

13、號產(chǎn)生、高速/寬帶模擬電路、濾波器、高速ADC/DAC采樣與回放、高速數(shù)據(jù)存儲（FIFO）、算法（FFT、卷積、相關(guān)、數(shù)字濾波等）、顯示技術(shù)（LCD、繪圖、實時曲線等）、強(qiáng)實時性并發(fā)多任務(wù)軟件設(shè)計、FPGA/ CPLD與單片機(jī)的接口、儀器儀表原理、各類電參數(shù)測量、等內(nèi)容。訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練（2）電路系統(tǒng)方向：寬帶直流放大器：2009年C題簡易程控濾波器：2019年D題正弦信號發(fā)生器：2019年A題寬 帶 放 大 器：2019年B題壓控L/C振蕩器 ：2019年A題任意波形發(fā)生器：2019年A題簡易測量放大器：2019年A題錄音與回放系統(tǒng)：2019年E題實用信號源制作：2019年B題

14、難點：特別強(qiáng)調(diào)指標(biāo)，通常經(jīng)典設(shè)計、通用IC是難以完成的。訓(xùn)練：（程控）放大器、（程控）濾波器、振蕩器、DDS任意信號產(chǎn)生、基本模擬調(diào)理電路、電性能指標(biāo)測試（阻抗、相位、帶寬）、開拓設(shè)計思路等。訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練（3）功率電子方向：光伏發(fā)電模擬裝置：2009年A題電能收集充電器：2009年E題開關(guān)型穩(wěn)壓電源：2019年E題數(shù) 控 恒 流 源：2019年F題三相正弦變頻電源 ：2019年G題高效 D 類放大器：2019年D題直流穩(wěn)定電源： 2019年A題實用音頻放大器：2019年A題難點：大電流、高效率要求。實驗過程中燒毀事故率很高！訓(xùn)練：常見DC-DC開關(guān)拓?fù)洌˙uck/Boost

15、/Backboost/Flyback）、常見PWM控制器（電流/電壓控制、單周期關(guān)斷控制、雙環(huán)反饋控制）、閉環(huán)反饋與穩(wěn)定性（補(bǔ)償回路、穩(wěn)定性與瞬態(tài)響應(yīng)）、功率開關(guān)器件（MOSFET/ IGBT）及驅(qū)動(半橋/全橋/浮柵)、SPWM正弦波逆變、磁性元件基礎(chǔ)知識（各種鐵氧體、變壓器和電感設(shè)計及制作、磁隙調(diào)整等動手能力）、MPPT控制算法及拓?fù)?、同步整流。?xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練（4）自動控制方向：聲音導(dǎo)引系統(tǒng)： 2009年B題電動車蹺蹺板： 2019年F題懸掛運動控制系統(tǒng)：2019年E題液體點滴速度監(jiān)控：2019年F題簡易智能電動車： 2019年E題自動往返電動小汽車2019年C題水溫自動控

16、制系統(tǒng)：2019年C題難點：構(gòu)建穩(wěn)定的反饋，以及設(shè)計控制算法是最大難點（要求基礎(chǔ)功底），涉及機(jī)械、物理等非電專業(yè)知識，動手能力挑戰(zhàn)?！具€有運氣成分】訓(xùn)練：控制算法（PID及其改進(jìn)）、傳感器（速度、溫度、位移、傾角、紅外光電等）、反饋穩(wěn)定性與控制系統(tǒng)調(diào)試技能、電機(jī)驅(qū)動（步進(jìn)、直流、角度/速度舵機(jī)）、PWM+功率開關(guān)及驅(qū)動。訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練（5）高頻/通信方向：無線環(huán)境監(jiān)測模擬裝置：2009年D題無線識別裝置： 2019年B題單工無線呼叫系統(tǒng)： 2019年D題數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)： 2019年E題調(diào)頻收音機(jī)： 2019年F題調(diào)幅廣播收音機(jī)： 2019年D題簡易無線電遙控系統(tǒng)： 2019

17、年C題難點：非常規(guī)的信道，非常規(guī)通信方式，無現(xiàn)成IC可用。訓(xùn)練：調(diào)制與解調(diào)（ASK、FSK、DPSK、OOK）方法與電路、振蕩器、丙類放大器、諧振回路、天線與電磁場基礎(chǔ)知識、超低功耗設(shè)計。關(guān)注近年來的新技術(shù)：RFID（傳遞能量）、無線自組網(wǎng)協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)？訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練訓(xùn)練實施方案第七階段：真題訓(xùn)練訓(xùn)練中工作量最大最辛苦的階段！成功的失敗的訓(xùn)練實施方案第八階段：暑期集訓(xùn)任務(wù)1 ：隊員進(jìn)一步加深合作【如有問題及時調(diào)整】任務(wù)2 ：教練自定題2-3道，加大難度與深度任務(wù)3 ：跨學(xué)院交流與培訓(xùn)【教練組共同負(fù)責(zé)】 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與EDA軟件 模塊化編程訓(xùn)練 電路板布線 電賽獲獎學(xué)生經(jīng)驗交

18、流 。任務(wù)4 ：練習(xí)合理分配96小時，考慮時間進(jìn)度和休息時間。任務(wù)5 ：完善程序庫。訓(xùn)練實施方案第九階段：模擬賽（96小時）目的（1）：感受實際比賽氣氛目的（2）：掌握工作、休息節(jié)奏目的（3）：加深隊員緊密合作目的（4）：暴露潛在問題方 式 ：96小時半封閉式完成設(shè)計任務(wù)題量和難度：與全國賽盡可能相同，可來源于各校征題時 間：8月下旬，賽前一周左右訓(xùn)練實施方案第十階段：賽前休息目的（1）：休整，恢復(fù)體力目的（2）：保持輕松迎戰(zhàn)心態(tài)目的（3）：競賽過程心理預(yù)演方 式 ：休息、看閑書、看電影、郊游、慢跑、游泳 等輕體力有氧運動。注意事項 ：注意腸胃，不要拉肚子、感冒。時 間：賽前3-4天左右訓(xùn)練實施方案最后階段：全國賽時 間：8月底，96小時教練工作至此結(jié)束，以下參賽經(jīng)驗供隊員參考： （1）切忌中途換提題，必輸。 （2）第1天晚上一定要飽滿的休息 （2）隊員不能有空閑的狀態(tài)【空隙立即休息】 （3）學(xué)會適當(dāng)放棄，田忌賽馬，合理放棄未必輸。 （4）第1天：方案、關(guān)鍵難點驗證，分工，任務(wù)接口。 第2天：主體電路搭建調(diào)試、軟件主要部分。 第3天：攻克主要功能指標(biāo)、發(fā)揮部分功能。 第4天：收斂整理、測試、整理報告，忌大改。訓(xùn)練實施方案決賽現(xiàn)場訓(xùn)練實施方案培訓(xùn)效果年份參賽隊數(shù)國家一等獎國家二等獎省三等以上獎獲獎比例2019125583%201915