1.3 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)計(jì)劃

1.3.1 競賽培訓(xùn)知識(shí)體系

表1-2列出的競賽題可劃分為七類：電源類、數(shù)據(jù)采集類、放大器類、信號(hào)源類、高頻無線電類、儀器儀表類和控制類，從教學(xué)課程角度來說，電源類、放大器類、信號(hào)源類又可歸為模電類。歷屆競賽題涵蓋知識(shí)面和知識(shí)點(diǎn)范圍極廣，競賽培訓(xùn)不可能做到面面俱到，其核心知識(shí)體系包括基礎(chǔ)理論、基本技能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)三部分，如圖1.2所示。

1.3.2 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)流程

從已舉辦過的九屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽來看，競賽題目范圍基本確定，因此，部分院校積極組織教師認(rèn)真解讀歷屆賽題，舉辦賽題解讀講座，研討競賽題的出題意圖，明確培訓(xùn)內(nèi)容及課程教學(xué)改革的方向、目標(biāo)和做法等。

“三階段訓(xùn)練法”是現(xiàn)階段各參賽高校賽前最常采用的培訓(xùn)方法，如圖1.2所示必備知識(shí)貫穿在培訓(xùn)的每一階段。

（1）基礎(chǔ)訓(xùn)練階段——達(dá)到“六會(huì)”（會(huì)看圖、會(huì)焊接安裝、會(huì)測量、會(huì)調(diào)試、會(huì)查資料、會(huì)寫文檔）。

（2）模塊訓(xùn)練階段——建立相關(guān)硬件、軟件“資料庫”。

（3）綜合訓(xùn)練階段——針對(duì)歷屆大賽試題，將模塊綜合訓(xùn)練，合成某種系統(tǒng)。

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽隊(duì)員選拔及培訓(xùn)流程如圖1.3所示。

第一階段以上一年度省電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)學(xué)生或上屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽學(xué)生為核心，從電子信息類專業(yè)選拔15名左右在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有濃厚興趣，并有一定電子技術(shù)和電子工藝基礎(chǔ)的學(xué)生，采用“1帶2”或“2帶2”等“以老帶新”的形式，圍繞某個(gè)專門課題進(jìn)駐電子設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)室，指定輔導(dǎo)教師跟蹤輔導(dǎo)。在共同課題研究過程中，用參賽老學(xué)生的應(yīng)用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、解決問題的方法，以及攻關(guān)經(jīng)歷、參賽經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等帶動(dòng)新學(xué)生進(jìn)步，鍛煉他們的基本電子工藝技能、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神、解決工程問題的方法和能力，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)9～12名骨干學(xué)員。

第二階段面向全校有興趣學(xué)生，開設(shè)應(yīng)用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽）系列選修課。通過課堂和課下接觸發(fā)現(xiàn)和選拔9名左右大二學(xué)生、18名左右大三學(xué)生，參加第三階段培訓(xùn)，以骨干學(xué)生為核心組成12個(gè)左右“以老帶新”的培訓(xùn)小組，將歷屆競賽題目分解成模塊，進(jìn)行模塊電路和模塊軟件訓(xùn)練和積累。

第三階段根據(jù)第二階段培訓(xùn)完成情況和參訓(xùn)學(xué)生考察情況，確定最后參賽學(xué)員名單。按照“重點(diǎn)保證，面上兼顧”的原則組成實(shí)際的參賽隊(duì)，依據(jù)表1-2列出的題目分類，在器件、儀器等資源上重點(diǎn)保證其中2個(gè)左右題型，兼及其他。參訓(xùn)大二學(xué)生主要是為次年的省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽進(jìn)行儲(chǔ)備培訓(xùn)，原則上不參加本年度的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽。對(duì)參賽隊(duì)依據(jù)確定的方向選擇2～3個(gè)往屆競賽題目或者類似應(yīng)用電子系統(tǒng)，模擬競賽日程進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。

1.3.3 賽前準(zhǔn)備

1．隊(duì)員的組合與分工

組織培訓(xùn)的老師和參賽的隊(duì)員一起，通過對(duì)所公布的基本儀器和主要元器件清單進(jìn)行分析，可以了解一些可能出現(xiàn)的題目和作品應(yīng)完成的功能。參賽隊(duì)員可以根據(jù)自己的訓(xùn)練情況，選擇一兩個(gè)題目方向進(jìn)行準(zhǔn)備。

每組3人，按照軟件編程、硬件制作、設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告三部分進(jìn)行分工，每個(gè)隊(duì)員各有側(cè)重，分工合作。

2．儀器的準(zhǔn)備

根據(jù)公布的基本儀器清單和選題方向，準(zhǔn)備好儀器。熟悉所需要的儀器的使用方法。

例如，選擇無線電類的競賽隊(duì)員應(yīng)該熟悉高頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器、電感、電容測試儀、頻率特性測試儀、高頻毫伏表的使用方法。而選擇控制類的競賽隊(duì)員可以不需要熟悉這些儀器的使用。

3．元器件的準(zhǔn)備

根據(jù)公布的基本儀器清單和選題方向，準(zhǔn)備好一些元器件，建立器件庫。參賽隊(duì)員應(yīng)了解元器件庫中已有的元器件，熟悉所需要的元器件資料，包括技術(shù)參數(shù)、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)用電路和使用方法，建立相應(yīng)的電子文檔。

4．最小系統(tǒng)的準(zhǔn)備

在競賽中，可以使用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)及EDA開發(fā)系統(tǒng)、單片機(jī)最小系統(tǒng)（僅含單片機(jī)芯片、鍵盤于顯示裝置、存儲(chǔ)器）和可編程邏輯器件下載板（僅含可編程芯片、下載電路、配置存儲(chǔ)器）。了解這些系統(tǒng)器件的使用方法，準(zhǔn)備好相關(guān)的資料，如文字說明、電原理圖、基本功能程序段等（寫設(shè)計(jì)報(bào)告需要使用）。

5．單元電路的準(zhǔn)備

根據(jù)公布的基本儀器清單和選題方向，準(zhǔn)備好元器件和單元電路（包括文字說明、電原理圖、基本操作控制程序等）。

例如，選擇運(yùn)動(dòng)控制類題目的競賽小組可以準(zhǔn)備好單片機(jī)最小系統(tǒng)板或者可編程邏輯器件最小系統(tǒng)板、電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路與控制程序、光電傳感器檢測電路、超聲傳感器檢測電路、金屬探測傳感器檢測電路、紅外傳感器檢測電路以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理程序。

選擇儀器儀表類的競賽小組可以編制一些波形發(fā)生的程序、比較器電路、DDS芯片、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器電路以及與單片機(jī)最小系統(tǒng)板或者可編程邏輯器件最小系統(tǒng)的連接電路、相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和控制程序等，或制作相關(guān)的小板電路，如DDS小板。

6．資料的準(zhǔn)備

競賽期間，可使用各種圖書資料和網(wǎng)絡(luò)資源。準(zhǔn)備好相關(guān)的圖書資料，放在競賽場地。各小組的計(jì)算機(jī)應(yīng)該能上網(wǎng)。各小組根據(jù)所選擇的題目方向，準(zhǔn)備好寫設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告需要使用的相關(guān)資料，如最小系統(tǒng)、元器件的文字說明、電原理圖、基本程序段等。

1.3.4 競賽過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

1．選題

競賽題目在競賽首日8:00通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一發(fā)布，以2009年第九屆本科組為例，共有6題：光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（A題）、聲音導(dǎo)引系統(tǒng)（B題）、寬帶直流放大器（C題）、無線環(huán)境監(jiān)測模擬裝置（D題）、電能收集充電器（E題）、數(shù)字幅頻均衡功率放大器（F題）。

參賽隊(duì)員應(yīng)仔細(xì)閱讀所有的競賽題目，根據(jù)自身3個(gè)隊(duì)員的訓(xùn)練情況，選擇相應(yīng)的題目進(jìn)行參賽制作。選擇時(shí)注意題目中不應(yīng)該有知識(shí)盲點(diǎn)，即要能夠看懂題目要求，否則，原則上該題目是不可選擇的。應(yīng)注意的是，基本部分的各項(xiàng)分值題目中是沒有給出的，但在發(fā)揮部分給出了各小項(xiàng)的分值。選擇時(shí)要仔細(xì)分析各項(xiàng)要求。

競賽時(shí)間緊湊，題目一旦選定基本無法更換，所以選題一定要慎重。確定競賽題目的時(shí)間一般不超過4小時(shí)。

2．方案設(shè)計(jì)

確定競賽題目后，參賽小組的3個(gè)隊(duì)員應(yīng)認(rèn)真討論設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮制作的可行性，包括元器件是否能夠采購到等。設(shè)計(jì)方案可以提出一到兩個(gè)，或者確定一個(gè)方案，對(duì)模塊電路做出兩個(gè)或者兩個(gè)以上的方案。例如，無線環(huán)境監(jiān)測模擬裝置（D題）根據(jù)采用單片機(jī)還是可編程邏輯器件作為主控制器，配套的接口元器件就會(huì)有不同。

應(yīng)盡快拿出元器件清單，確定元器件庫中沒有的元器件，提出采購清單。元器件采購清單應(yīng)提供元器件的名稱、型號(hào)及規(guī)格（如電阻器RJ4-0.25W、-510Ω±5%）、數(shù)量、替代型號(hào)及規(guī)格。

從時(shí)間上考慮，確定方案的時(shí)間不應(yīng)該超過6小時(shí)。

3．元器件采購

元器件采購是保證競賽順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，缺少元器件，作品就不可能制作成功。因?yàn)楦傎愵}目事先是不知道的，學(xué)生做出的設(shè)計(jì)方案也是各有不同的，需要的元器件也會(huì)是多種多樣的，可以事先準(zhǔn)備一些元器件，但不可能完全備齊。競賽中采購是必需的，不同的院校處在不同的城市，元器件的供應(yīng)商情況各不相同，平時(shí)要同深圳、北京等電子元器件供應(yīng)商保持良好的交流，到競賽時(shí)能根據(jù)設(shè)計(jì)方案需要保證購貨渠道暢通。要求學(xué)生應(yīng)能盡快拿出元器件清單，可以分多次提出，最遲應(yīng)保證所購器件在競賽開始的第4天上午送到競賽現(xiàn)場。

4．設(shè)計(jì)裝配制作

在競賽中，各隊(duì)學(xué)生可以按照在訓(xùn)練中的分工，按照軟件編程、硬件制作、設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告寫作三部分分頭進(jìn)行，每個(gè)隊(duì)員各有側(cè)重，注意分工合作。

設(shè)計(jì)制作過程中，可以分模塊設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，一步一步地進(jìn)行。3人之間要注意多溝通、多交流。遇到問題，不要慌張，要冷靜處理。在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的每一步，都需要兩人以上進(jìn)行核對(duì)和檢查。特別是總裝調(diào)試階段，一定要格外小心，通電前一定要兩人以上進(jìn)行核對(duì)和檢查。不要懵懵懂懂的，一旦通電，可能燒壞器件。

作品應(yīng)該在第4天的下午全部完成。根據(jù)多次競賽總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，在第4天下午還沒有完成的功能和指標(biāo)，也就不要再做了。很有可能的是，為了追求更好的指標(biāo)，或者更完全的功能，結(jié)果將已經(jīng)完成的部分給弄壞了。幾乎在每次的競賽中都有這樣的參賽組，到了最后一步卻前功盡棄。

負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告寫作的隊(duì)員，要根據(jù)軟件和硬件設(shè)計(jì)隊(duì)員提供的電路設(shè)計(jì)圖紙、程序清單等設(shè)計(jì)資料，按照設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告寫作的要求進(jìn)行整理。到第4天的上午，設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告應(yīng)該可以全部完成，有缺項(xiàng)的應(yīng)該是測試數(shù)據(jù)部分，因?yàn)樽髌反藭r(shí)可能還在調(diào)試過程中。測試數(shù)據(jù)部分可以在作品調(diào)試完畢、競賽結(jié)束前補(bǔ)充到設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告中去。

競賽第4天20:00競賽結(jié)束，上交設(shè)計(jì)報(bào)告、制作實(shí)物及《登記表》，由賽場巡視員封存。封存時(shí)應(yīng)注意文件完整，作品要妥善包裝。競賽基本流程圖如圖1.4所示。

5．競賽時(shí)間安排

整個(gè)競賽時(shí)間是4天3夜，以2009年第9屆為例：2009年9月2日8:00競賽正式開始，到2009年9月5日20:00競賽結(jié)束。建議的競賽時(shí)間安排如下。

第1天8:00開始：確定競賽題目4小時(shí)；確定設(shè)計(jì)方案6小時(shí)；設(shè)計(jì)電路原理圖、PCB圖，程序方框圖設(shè)計(jì)、功能模塊程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，整體結(jié)構(gòu)布置可以協(xié)同進(jìn)行，到24:00應(yīng)可以完成部分模塊的設(shè)計(jì)。

第2天繼續(xù)完成設(shè)計(jì)和開始進(jìn)行單元模塊電路的設(shè)計(jì)。

第3天應(yīng)該開始整機(jī)的組裝和調(diào)試。調(diào)試時(shí)首先應(yīng)完成功能調(diào)試，然后進(jìn)行指標(biāo)調(diào)試。

第4天主要是進(jìn)行系統(tǒng)的功能和指標(biāo)調(diào)試。最后完成競賽。