w0電子設(shè)計競賽經(jīng)驗

1、電子競賽培訓(xùn)教程之一：賽前培訓(xùn)參賽隊員的挑選全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的四大學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動。 參賽單位以普通高等學(xué)校為參賽單位，參賽學(xué)校應(yīng)成立電子競賽工作領(lǐng)導(dǎo)小組，負責本校學(xué)生的參賽事宜，包括組隊、報名、賽前準備、賽后總結(jié)等。參賽隊和參賽學(xué)生每隊由三名學(xué)生組成，除研究生以外所有具有正式學(xué)籍的在校本科生、?？粕加匈Y格參加。各學(xué)?？梢愿鶕?jù)本學(xué)校的師資、資金、設(shè)備、場地等實際情況，組織學(xué)生參加。我們采取的方法是：“自愿報名，多次篩選”，分3個階段進行。首先是發(fā)動學(xué)生報名，組織學(xué)生進行相關(guān)的理論課程培訓(xùn)。通過第1階段的培訓(xùn)，淘汰一部分學(xué)生。第2階段組織學(xué)生進行相關(guān)

2、的實踐課程培訓(xùn)，通過第2階段的培訓(xùn)，再淘汰一部分學(xué)生。第3階段組織學(xué)生進行強化訓(xùn)練，通過第3階段的培訓(xùn)后，確定參賽隊員。有競爭就有壓力，有壓力就有動力。以南華大學(xué)2003年為例，第1階段有160多人，第2階段有80多人，第3階段有30多人，最后參賽隊員24人。全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的組織運行模式為：“政府主辦、專家主導(dǎo)、學(xué)生主體、社會參與”十六字方針，有條件的學(xué)校也可以動員社會力量參加，如公司企業(yè)給與一定的資助，使更多的學(xué)生可以參加競賽，得到這個機會。理論課培訓(xùn)對于本科院校來講，參賽的學(xué)生是大三的學(xué)生，從課程安排來講有些課程如單片機、可編程邏輯器件、傳感與檢測技術(shù)等是需要提前的。我們的組織方法

3、是提前一個學(xué)年開始培訓(xùn)，基本的安排如下：第1個學(xué)期進行理論課程培訓(xùn)，用16周的星期6與星期日，每周8個學(xué)時，168128學(xué)時。其中：單片機基礎(chǔ)與編程40學(xué)時，可編程邏輯器件與編程40學(xué)時，Protel電路設(shè)計軟件12學(xué)時，EWB/Multisim電路設(shè)計仿真軟件12學(xué)時，傳感與檢測技術(shù)24學(xué)時。單片機和可編程邏輯器件課程按基礎(chǔ)知識和實際編程兩部分進行，以應(yīng)用為導(dǎo)向，對理論知識不作全面的展開，特別是單片機指令和VHDL語言用多少學(xué)多少，根據(jù)實際編程需要講解。特別注重軟件開發(fā)工具的使用，接口電路的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。傳感與檢測技術(shù)按必需和夠用的原則來安排課程內(nèi)容，盡可能的利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備多做實驗。理論培

4、訓(xùn)課程表如表1.1.1所示。理論培訓(xùn)課程表課程名稱 主要內(nèi)容（知識點） 教學(xué)建議 學(xué)時數(shù) 單片機基礎(chǔ)與編程 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理 引腳端、內(nèi)部存儲器、中斷、I/O、T/C、指令系統(tǒng)，介紹基本結(jié)構(gòu)與工作原理，注重從應(yīng)用的角度出發(fā)，采用“Black Box”方法，不過多的涉及內(nèi)部的電路。指令的應(yīng)用在程序設(shè)計與開發(fā)系統(tǒng)使用中加深了解。 6 單片機接口電路 鍵盤、顯示器、D/A、A/D接口電路工作原理與編程 6 單片機程序設(shè)計 指令應(yīng)用、程序結(jié)構(gòu)，通過實際應(yīng)用例分析指令特點，講解程序設(shè)計方法 6 單片機開發(fā)系統(tǒng) 開發(fā)工具使用、程序匯編、實驗系統(tǒng)使用，建議將實驗系統(tǒng)提供給學(xué)生，利用課余時間多進行訓(xùn)練

5、。 22 可編程邏輯器件與編程 FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理 引腳端、CLB、IOB、內(nèi)部存儲器、互聯(lián)資源，介紹基本結(jié)構(gòu)與工作原理，注重從應(yīng)用的角度出發(fā)，采用“Black Box”方法，不過多的涉及內(nèi)部的電路。 4 VHDL語言 VHDL語言的程序結(jié)構(gòu)、語言元素、基本語句、屬性、子程序、基本數(shù)字電路的VHDL描述，通過實際應(yīng)用例講解VHDL語言，分析其特點，講解程序設(shè)計方法 8 FPGA接口電路設(shè)計 參考單片機接口電路設(shè)計，重點講解電路結(jié)構(gòu)與編程 4 FPGA開發(fā)系統(tǒng) 開發(fā)工具使用、編程、實驗系統(tǒng)使用，建議將實驗系統(tǒng)提供給學(xué)生，利用課余時間多進行訓(xùn)練。 24 Protel電路設(shè)計軟件 原理圖設(shè)計

6、 Protel/sch環(huán)境設(shè)置、畫圖工具的使用、層次電路圖設(shè)計、報表生成等，通過實際電路設(shè)計例講解，在計算機多媒體教室講授。 6 PCB設(shè)計 PCB基礎(chǔ)、環(huán)境設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)表的引入與管理、組件管理、報表輸出等，通過實際電路設(shè)計例講解，在計算機多媒體教室講授。 6 電路仿真分析 仿真元器件、仿真分析、參數(shù)設(shè)置，通過實際電路設(shè)計例講解，在計算機多媒體教室講授。用多少講多少，如仿真分析不要全部都講。如果講授EWB/Multisim，此部分內(nèi)容也可以不講。 6 EWB/Multisim電路設(shè)計仿真軟件 EWB/Multisim基本操作 文件的操作、儀器的使用、電路的創(chuàng)建等，通過實際電路設(shè)計例講解，在計算機

7、多媒體教室講授。 4 EWB/Multisim電路仿真和分析 講解電路仿真和分析方法，用多少講多少，通過實際電路設(shè)計例講解，在計算機多媒體教室講授。 8 傳感與檢測技術(shù) 電子測量方法與原理 測量方法、數(shù)據(jù)分析與處理，測量誤差等。 4 傳感器工作原理 傳感器基本特性、材料、聲光電等傳感器工作原理，傳感器信號處理等，按必須和夠用的原則講解，盡可能的利用現(xiàn)有的實驗室設(shè)備進行。 20 實踐課培訓(xùn)第2個學(xué)期進行實踐課程培訓(xùn)，也用16周的星期6與星期日，每周8個學(xué)時，168128學(xué)時。按照基礎(chǔ)訓(xùn)練、儀器儀表使用、單元電路訓(xùn)練、單片機系統(tǒng)訓(xùn)練、可編程邏輯器件系統(tǒng)訓(xùn)練一步一步的進行。以實際動手能力的培訓(xùn)為主。

8、基礎(chǔ)訓(xùn)練主要訓(xùn)練裝配工具及使用方法、裝配工藝、元器件識別、印制電路板設(shè)計與制作等內(nèi)容。儀器儀表使用主要訓(xùn)練數(shù)字萬用表、示波器、邏輯分析儀、LC測試儀、頻譜分析儀、信號發(fā)生器等儀器儀表的使用。單元電路訓(xùn)練包括電源電路、基本放大電路、射頻功率放大器電路、正弦波發(fā)生器電路、非正弦波發(fā)生器電路、比較器電路、限幅器電路、檢波電路、電壓/頻率變換電路、電壓/電流變換電路、光電、紅外、超聲、金屬傳感器電路、電機驅(qū)動電路、LED和LCD顯示與驅(qū)動電路、A/D電路、D/A電路等。所有電路訓(xùn)練都要求按照工作原理、電原理圖、印制板圖、裝配圖、電路調(diào)試進行實際制作和整理資料（設(shè)計報告）。單片機和可編程邏輯器件系統(tǒng)訓(xùn)練

9、包括最小系統(tǒng)設(shè)計制作、AD/DA接口電路與程序設(shè)計、LED數(shù)碼管接口電路與程序設(shè)計、LCD接口電路與程序設(shè)計、其他接口電路與程序設(shè)計、以及編程技巧、容易混淆的幾個概念、常見錯誤類型及原因分析等內(nèi)容。所有訓(xùn)練都要求按照工作原理、電原理圖、印制板圖、裝配圖、電路調(diào)試、程序設(shè)計進行實際制作和整理資料（設(shè)計報告）。實踐培訓(xùn)課程表如表8.1.2所示。實踐培訓(xùn)課程表課程名稱 主要內(nèi)容（知識點） 教學(xué)建議 建議學(xué)時數(shù) 基礎(chǔ)訓(xùn)練 裝配工具及使用方法、裝配工藝 通過實際操作演示與學(xué)生實際操作練習(xí)完成 1 元器件識別 利用實際的元器件進行教學(xué) 2 印制電路板設(shè)計與制作方法，注意事項 利用多媒體教學(xué)軟件介紹印制電路

10、板的基本設(shè)計方法，演示實際印制板制作過程 2 儀器儀表使用 穩(wěn)壓電源 提醒學(xué)生注意電源的操作過程與步驟（如電壓的調(diào)節(jié)、電源開/關(guān)機的循序等） 1 數(shù)字萬用表 檔位調(diào)節(jié)，測量原理與方法，結(jié)合實際電路測量進行講解。 1 示波器 面板操作，測量原理與方法，結(jié)合實際電路測量進行講解。 1 頻率計 面板操作，測量原理與方法，結(jié)合實際電路測量進行講解。 1 函數(shù)發(fā)生器 面板操作，工作原理，結(jié)合實際電路測量進行講解。 1 其它儀器儀表使用 頻譜分析儀，LC參數(shù)測量議等 面板操作，測量原理與方法，根據(jù)學(xué)生所選擇的訓(xùn)練題目要求，進行單獨的訓(xùn)練，結(jié)合實際電路測量進行講解。 4 單元電路訓(xùn)練 電源電路 集成穩(wěn)壓電源

11、、開關(guān)電源，要求學(xué)生完成電原理圖、印制板圖、裝配圖、實際制作、電路調(diào)試、設(shè)計總結(jié)報告（以下訓(xùn)練，要求相同） 2 放大電路 測量放大器、功率放大器（低頻、高頻） 4 運算放大器電路 線性應(yīng)用電路、非線性應(yīng)用電路 8 傳感器電路 光電、紅外、超聲、金屬傳感器電路，非電量與電量的轉(zhuǎn)換電路，信號形式，與放大器、微控制器的接口電路設(shè)計與制作 8 驅(qū)動電路 繼電器、電機、LED、LCD等驅(qū)動，與微控制器的接口電路形式設(shè)計與制作，部分電路可以結(jié)合單片機和FPGA系統(tǒng)訓(xùn)練進行。 8 A/D 與D/A電路、 與微控制器的接口電路形式，編程，可以結(jié)合單片機和FPGA系統(tǒng)訓(xùn)練進行。 6 單片機系統(tǒng)訓(xùn)練 單片機最小系

12、統(tǒng)電路板硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)制作，要求學(xué)生完成電原理圖、印制板圖、裝配圖、實際制作、電路調(diào)試、設(shè)計報告（以下訓(xùn)練，要求相同） 6 單片機最小系統(tǒng)電路板測試程序設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)電路板測試程序編制 4 接口電路與程序設(shè)計 A/D、D/A、LCD、LED、鍵盤、驅(qū)動電路設(shè)計與制作，部分內(nèi)容可以與單元電路訓(xùn)練結(jié)合起來訓(xùn)練。 8 編程技巧 分析一些程序例，結(jié)合電路進行講解。 4 可編程邏輯器件系統(tǒng)訓(xùn)練 FPGA最小系統(tǒng)設(shè)計與制作 FPGA最小系統(tǒng)電路、印制板、電源電路的設(shè)計，要求學(xué)生完成電原理圖、印制板圖、裝配圖、實際制作、電路調(diào)試、設(shè)計報告（以下訓(xùn)練，要求相同） 12 FPGA最小系統(tǒng)配置電路

13、的設(shè)計 PC并行口配置、單片機配置、Spartan-器件的配置、各種模式的配置方式 2 Modelsim仿真工具的使用 設(shè)計流程，功能仿真和時序仿真步驟，時序仿真步驟、查錯分析注意基本操作方法。 8 FPGA的最小系統(tǒng)板的下載 設(shè)計的實現(xiàn)過程，使用iMPACT配置FPGA最小系統(tǒng)板的過程，通過實例進行教學(xué)分析。 2 常見錯誤及其原因分析 語法錯誤、信號與變量、IFELSE語句特點、CASE語句特點、多時鐘源的解決方案、執(zhí)行時端口丟失等問題，通過實例進行教學(xué)分析。 6 編程技巧 程序優(yōu)化、狀態(tài)機優(yōu)化、片內(nèi)資源的開發(fā)利用、毛刺與抗干擾、宏功能模塊和IP核復(fù)用等，通過實例進行教學(xué)分析。 6 1.1.4強化訓(xùn)練強化訓(xùn)練在暑假中進行，按6周進行。訓(xùn)練目標是模擬實際競賽。以歷年的競賽題目為模板，適當進行一些調(diào)整。每周一個題目，全部訓(xùn)練要求按照實際競賽要求進行，“競賽采用“半封閉、相對集中”的組織方式進行。競賽期間學(xué)生可以查閱有關(guān)文獻資料，隊內(nèi)學(xué)生集體商討設(shè)計思想，確定設(shè)計方案，分工負責、團結(jié)協(xié)作，以隊為基本單位獨立完成競賽任務(wù)；競賽期間不允許任何教師或其他人員進行任何形式的指導(dǎo)或引導(dǎo)；競賽期間參賽隊員不得與隊外任何人員討論商量?！?。每次制作完成后，分軟件編程、硬件制作、設(shè)計總結(jié)報告3部分進行分析比較和交流，找出存在的