XXXX电子设计大赛培训讲座

全国大学生电子设计竞赛经验交流西安电子科技大学校电赛专家组组长王新怀[e-mail]2015.07全国大学生电子设计竞赛陕西赛区2/322014捧得Intel杯2013瑞萨特别奖2014全国二等及捧得省TI杯2012全国一等及捧得省TI杯3/pp内容提纲1、赛制分析2、培训思路3、组织体系4、实施方案5、培训效果6、经验教训7、案例分析（1）思想动员（2）笔试1（初选）（3）基础理论培训（4）笔试2（复选）（5）动手能力培训（6）真题训练（7）模拟赛（8）全国赛1、赛制分析全国大学生电子设计竞赛全国大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题赛“Intel”杯全国大学生电子设计竞赛模拟专题赛“TI”杯全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛陕西省大学生德州仪器(TI)杯模拟及模数混合电路设计竞赛全国大学生课外学术科技作品竞赛“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛“挑战杯”西安电子科技大学大学生课外学术科技作品竞赛“星火杯”Microsoft应用创新设计大赛Freescale(Motorola)单片机应用大奖赛/智能车邀请赛ADI创新设计竞赛Xilinx开放源码大奖赛Altera5G设计大赛Linear模拟电路设计竞赛NXP(philips)嵌入式系统设计大奖赛INEMO校园设计竞赛……学科/综合工程师/发明家普及/专题命题/开放校园赛事（理工科电子类）4/pp3、组织体系校竞赛组委会领导小组培训组专家组校领导院处领导组织成员顾问组长成员组长成员学院竞赛委员会行政组教练组领导成员主教练教练参赛队队长队员5/pp本次报告重点从学生培训和教练角度介绍相关经验4、实施方案6/pp描述：以电子信息技术为主体或核心的系统块：模块/单元电路/节点路：信号/信息交互性能：数字化、自动化、智能化技术：嵌入式/单片机、EDA、CPLD/FPGA、DSP电子系统4、实施方案7/pp基本技能●元器件识别、寻找、运用●常用仪器工作原理、使用方法；●资料查阅：书、刊、网；●电路设计与仿真；●印刷电路板设计；●工装：焊接、装配●电子测量方法：参数测量，准确度与误差分析●调试方法：故障分析和排除●文档整理：章节、文字、图表的规范化。4、实施方案基本设计能力●掌握先进仪器使用方法（如数字存储示波器、逻辑分析仪等）；●掌握单片机/嵌入式、CPLD/FPGA、*DSP基本知识；●掌握更先进的工具软件、开发系统，结合硬件实现较小电子系统的能力；●掌握一些系统分析软件，能完成单元、系统设计；12/pp4、实施方案综合设计能力●实现小系统的设计实现能力；●掌握常用传感器、执行机构的基本知识，和用简单的或与本专业有关的光、机、电一体化组成系统的能力；●能在网上查阅相关元器件资料，具有一定的选择能力，并能根据要求正确使用；●具有绘制印刷板能力，并有初步的电磁兼容知识；●具有接受和掌握“嵌入式系统”的开发能力；●具有接受和掌握“SOC”的开发能力；13/pp4、实施方案时间进度安排2月3月4月5月6月7月8月1月1、思想动员2、初选暑假寒假12月3、培训（自学）4、复选5、基础巩固7、组队训练6、校选拔赛8、五校联赛9、真题训练10、赛前休息11、全国赛单人组队原则：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10/pp4、实施方案2013年全国大学生电子设计竞赛基础巩固补习阶段培训时间安排表练习时间练习内容涉及知识点练习目的检查情况及发现问题129天4.4-5.2信号波形发生与合成1.带宽计算、运放的指标。2.运放搭建信号发生。3.二阶有源滤波器计算、设计和调试。4.电路搭接基本功练习。基本功补习1.不会使用退偶电容2.不了解元件类型及特性3.不会正确使用接插件4.无人完成全部指标22天5.4-5.6方波波形产生与参数测量1.信号波形产生（单片机）2.运放实现信号调理3.单片机测量初步了解比赛强度1.时间安排欠佳2.电路搭建效率不高11/pp4、实施方案第六阶段：校内选拔题目：方波波形产生与参数测量（2天）1、基本要求（1）产生方波高电平为9V，低电平为-5V，电平误差不大于量程的5%，方波沿上升/下降时间10us，没有明显超调和振铃现象。（2）方波周期T可调节，调节范围1ms~10ms，时间误差不大于5%；方波占空比D可独立调节，调节范围10%~90%，误差不大于5%。（3）测量电路可以测量和显示方波信号的平均值、高电平值、低电平值三项参数（允许切换显示），量程±10V，分辨率0.1V，误差不大于5%。2、发挥部分（1）方波周期T和占空比D可程控设置，周期步进100us，时间误差不大于0.2%；占空比步进1%，误差不大于0.2%。（2）方波高低电平测量精度扩展至量程的1%，分辨率扩展至0.01V。（3）增加使用滤波法测量1kHz方波三次谐波测量功能，当输入信号为1kHz任意占空比方波时，显示其三次谐波幅度分量，测量误差不大于量程的5%。（4）在以下功能中，任选2项实现。1）输出波形高/低电平可设置，步进1V。2）频率显示，精度不低于0.1Hz。3）占空比显示，精度不低于1%。4）100Hz-1kHz内步进100Hz频率谐波测量。12/pp4、实施方案第六阶段：校内选拔题目：方波波形产生与参数测量（2天）方波波形产生与参数测量电路13/pp4、实施方案第六阶段：校选拔赛比赛及测试现场14/pp4、实施方案第六阶段：校选拔赛赛后作品完善（5月中旬、5月下旬）要求1：每人必须达到95分（设有退出机制）。要求2：撰写报告，必须符合全国赛格式及内容要求。时间：1周或直至完成。15/pp4、实施方案第七阶段：组队训练时间：5月下旬-6月上旬任务1：队员之间进行充分的磨合。任务2：依据每个队员的特点进行组内分工。任务3：在完成分工的基础上训练1-2题，训练团队合作能力。任务4：规范化报告的撰写，格式与国赛报告一致。16/pp4、实施方案2013年全国大学生电子设计竞赛组队阶段培训时间安排表练习时间练习内容涉及知识点练习目的检查情况及发现问题18天5.26-6.2简易二极管伏安特性测试仪1.功率放大器设计2.滤波器设计3.幅度测量电路（精密检波等）4.单片机系统键盘+显示+ADC+DAC联调，系统调试。完整搭建系统与联调1.信号基础理论不过关2.系统联调的基本思路不会3.量程会调满点但不会调零点4.焊接已经基本过关23天6.5-6.7宽带放大器1.程控增益电路设计2.多级放大级联3.功率放大器的设计和调试4.散热问题。多级宽带放大设计•自激振荡（不稳定）的原因判定和补偿方法未掌握•不会测量相位裕度17/pp4、实施方案第七阶段：组队训练练习1：简易二极管伏安特性测试仪(8天)基本要求：1、水平轴（电压）量程：-1.00V~+1.00V，精度5%，分辨率10mV2、垂直轴（电流）量程：-100mA~+100mA，精度5%，分辨率1mA3、具有恒压测量模式，可以在-1.00V~+1.00V之间指定输出电压，测量并显示当前负载。4、具有自动测量模式，可以自动完成测量过程，在LCD上显示曲线。扩展要求：1、具有恒流测量模式，可以在-100mA~+100mA之间任意指定输出电流，测量并显示当前负载电压。【恒压/恒流测量模式可切换选择】2、自动测量模式的结果（伏安特性曲线）在模拟示波器上显示。要求示波器屏幕范围既为量程范围，测量完毕后应能够稳定连续地显示曲线。18/pp4、实施方案第七阶段：组队训练练习1：简易二极管伏安特性测试仪(8天)简易二极管伏安特性曲线测试电路19/pp4、实施方案第八阶段：陕西省五校联赛题目：宽带放大器(3天)1.基本要求（1）带宽20Hz～1MHz；电压放大倍数100～104，可步进调节，调节步进100；（2）在20Hz、1kHz、100kHz、500kHz、1MHz频率点上增益波动小于3dB（测试条件：输入电压vi=100mV，输出电压vo=1V，均为有效值，下同）；（3）输出负载50Ω，输出电压不小于10V。当f=10kHz，输入电压vi=100mV，输出电压vo=10V时，波形无明显失真；（4）采用自制电源供电，供电电压不限。2.发挥部分（1）上限频率fH提高到5MHz；（2）具有负载短路检测及保护功能；（3）能自动测试并显示在上述给定频率点上放大器的电压放大倍数；（4）其他。20/pp4、实施方案第八阶段：陕西省五校联赛题目：宽带放大器(3天)宽带放大器电路21/pp4、实施方案第九阶段：真题训练时间：6月中旬~8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5-6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】22/pp4、实施方案第九阶段：真题训练队员分工：方案A[强队]：硬件2人+软件1人，三人空闲随时互相协作。方案A[弱队]：硬件1人+软件1人+协作1人【根据题目灵活调整】分工原则:（1）每人都能够独立承担任务（2）最多1人具有领导性格【避免性格冲突】（3）交叉覆盖性，避免能力真空区（4）各部份工作之间接口明确【教练必须把关！】23/pp4、实施方案第九阶段：真题训练单片机小系统板：设计原则：资源丰富、接口通用、保护完善、可扩展、易维修CPU选型：尽可能选用SoC型，带有JTAG在线调试。8位8051系列：C8051Fxxx16位MSP430系列：MSP430F261x32位ARM系列：Cortex…基本资源：4MIPs以上运算速度、2k以上RAM、8k以上ROM、非易失存储器、8位以上ADC/DAC、键盘、显示。扩展资源：256k以上扩展RAM、CPLD/FPGA接口(DPRAM)、12-16位ADC/DAC、矩阵键盘、点阵LCD、串口、RTC。24/pp4、实施方案第九阶段：真题训练高速数字系统板：设计原则：资源丰富、接口通用、保护完善、可扩展、易维修选型：尽可能选用FPGA/CPLD，带有JTAG在线调试。FPGA系列：AlteraCyclone系列CPLD系列：AlteraMAX-II系列基本资源：50-100M时钟、2k以上RAM（或DPRAM）、14位高速ADC/DAC（20Msps）、基本信号调理电路。25/pp4、实施方案第九阶段：真题训练（1）仪器仪表方向：简易频率特性测试仪：2013年E题简易数字信号传输性能分析仪：2011年E题音频信号分析仪：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26/pp4、实施方案第九阶段：真题训练仪器仪表方向训练重点：内容：包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。类型：分为时域分析处理和频域分析处理两大类。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。调理放大抗混叠滤波ADC模数转换MCU+FPGA信号处理算法DAC数模转换抗镜频滤波键盘图形显示信号调理/输出人机交互27/pp4、实施方案第九阶段：真题训练（2）电路系统方向：射频宽带放大器：2013年D题LC谐振放大器：2011年D题宽带直流放大器：2009年C题简易程控滤波器：2