大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題分析

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題分析

1賽項(xiàng)簡(jiǎn)介

高校生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽(以下簡(jiǎn)稱大賽)是由訓(xùn)練主管部門主辦的電子相關(guān)專業(yè)的傳統(tǒng)賽項(xiàng)，每年8～9月份舉辦一次，由訓(xùn)練部主辦的國(guó)賽和由各省訓(xùn)練廳主辦的省賽輪番交替進(jìn)行。因競(jìng)賽規(guī)格高，參賽院校掩蓋面很廣，幾乎全部開(kāi)設(shè)電子類專業(yè)的學(xué)校都參與，參賽隊(duì)伍近年來(lái)都達(dá)1萬(wàn)支以上。與職業(yè)技能大賽不同的是，賽前沒(méi)有規(guī)定競(jìng)賽內(nèi)容和范圍，直到競(jìng)賽開(kāi)頭才公布賽題。競(jìng)賽共持續(xù)4天3夜，不間斷進(jìn)行。參賽同學(xué)每3人為一組，需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)制定方案、設(shè)計(jì)電路、制作電路板、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等。競(jìng)賽采納“半封閉、相對(duì)集中”的組織方式進(jìn)行，競(jìng)賽期間同學(xué)可以查閱有關(guān)紙介或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料，隊(duì)內(nèi)同學(xué)可以集體商討設(shè)計(jì)思想，確定設(shè)計(jì)方案，分工負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，以隊(duì)為基本單位獨(dú)立完成競(jìng)賽任務(wù);競(jìng)賽期間不允許任何老師或其他人員進(jìn)行任何形式的指導(dǎo)或引導(dǎo)①。競(jìng)賽結(jié)束后，各個(gè)賽點(diǎn)經(jīng)初步測(cè)試優(yōu)秀的隊(duì)伍可選送到各賽區(qū)指定院校進(jìn)行正式測(cè)試。假如是國(guó)賽年份，還需進(jìn)行半天左右封閉競(jìng)賽，成果好的再選送至全國(guó)競(jìng)賽組委會(huì)制定院校進(jìn)行復(fù)測(cè)，并依據(jù)復(fù)測(cè)狀況確定獲獎(jiǎng)名次。

從競(jìng)賽的賽事規(guī)程來(lái)看，競(jìng)賽雖然是公開(kāi)的，但難度大，技術(shù)指標(biāo)要求高，持續(xù)時(shí)間相對(duì)技能大賽要長(zhǎng)。從最初確定方案到產(chǎn)品制作完成，各項(xiàng)指標(biāo)都能滿意要求的的確不多。從歷年的競(jìng)賽成果來(lái)看，獲獎(jiǎng)的比例并不高。以2024年為例，全國(guó)共有1097所高校、13063支代表隊(duì)，共計(jì)39189名同學(xué)報(bào)名參賽。其中獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)有287支隊(duì)伍②，占總數(shù)的2．2%，可見(jiàn)難度較大。福建省自參與該項(xiàng)賽事以來(lái)，本科組近年來(lái)獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)的次數(shù)漸漸增多，但高職院校參賽獲獎(jiǎng)很少。說(shuō)明高職同學(xué)參與該項(xiàng)賽事存在較大困難，主要緣由是同學(xué)在設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試等方面力量訓(xùn)練不足，離賽項(xiàng)要求存在肯定差距，需要在平常訓(xùn)練中加以提高。然而同學(xué)的訓(xùn)練只有暑期1個(gè)多月的時(shí)間，涉及的課程多，學(xué)問(wèn)面廣，學(xué)問(wèn)點(diǎn)特別多，要想取得好成果，必需要有針對(duì)性的訓(xùn)練方法，有的放矢才能達(dá)到目的。本文試圖從高職組的賽題要求動(dòng)身，分析、歸納出應(yīng)具備的學(xué)問(wèn)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方法，并給出根據(jù)模塊劃分的訓(xùn)練方法。

2賽題分析

近年來(lái)大賽的出題以電子技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，涉及模－數(shù)混合電路、單片機(jī)、可編程器件、EDA技術(shù)，運(yùn)用到模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、PCB設(shè)計(jì)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等課程的學(xué)問(wèn)，體現(xiàn)了教學(xué)基本內(nèi)容和新技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)。競(jìng)賽題目主要測(cè)試同學(xué)運(yùn)用基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)的力量、實(shí)際設(shè)計(jì)力量和獨(dú)立工作力量。題目包括基本要求部分和發(fā)揮部分，使大多數(shù)參賽同學(xué)能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成基本要求部分的設(shè)計(jì)工作，優(yōu)秀同學(xué)還可以完成發(fā)揮部分的內(nèi)容。

2．1賽題內(nèi)容統(tǒng)計(jì)大賽的題目類型一般分為信號(hào)采集類、儀器儀表類、掌握類、無(wú)線通信類、電源類等類型，表1列出近5年來(lái)高職高專組的大賽題目及統(tǒng)計(jì)狀況(省賽均指福建省競(jìng)賽)。從競(jìng)賽題目類型來(lái)看，掌握類題目每年至少有一題，是競(jìng)賽必出的題目，其他類型相對(duì)較少，均為輪番消失。說(shuō)明掌握類題目仍舊是競(jìng)賽的重點(diǎn)，平常訓(xùn)練時(shí)需要做好充分的預(yù)備。

2．2賽題涉及的學(xué)問(wèn)點(diǎn)各個(gè)題目所涉及到的學(xué)問(wèn)點(diǎn)內(nèi)容，詳見(jiàn)表2所示。對(duì)以上的學(xué)問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行歸納、總結(jié)，可以看出近年來(lái)賽題所需具備的學(xué)問(wèn)點(diǎn)有:A/D采樣，位置檢測(cè)，角度檢測(cè)，電機(jī)掌握，LED亮度掌握，無(wú)線通信，按鍵掃描、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警輸出、DC/DC變換器設(shè)計(jì)等。對(duì)各個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn)所涉及的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)分，并給出其實(shí)現(xiàn)方法，如表3所示。

3集訓(xùn)方法

從上面對(duì)競(jìng)賽題目的分析可知，所涉及到學(xué)問(wèn)點(diǎn)許多，內(nèi)容很廣，對(duì)于大二甚至是大一同學(xué)來(lái)說(shuō)，完全靠同學(xué)自學(xué)、自練，要想取得好成果很難，需要指導(dǎo)老師依據(jù)同學(xué)選題意愿，制定具體的訓(xùn)練方案并實(shí)施。

3．1掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析一般同學(xué)對(duì)掌握系統(tǒng)沒(méi)有什么概念，面對(duì)一個(gè)題目往往不知道該如何下手，若能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)有一個(gè)較完整的熟悉，將有助于同學(xué)理解題目要求，制定切實(shí)可行的方案，并付諸實(shí)施。對(duì)一個(gè)掌握系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)一般都具有如圖2所示的結(jié)構(gòu):圖2是一個(gè)典型掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，采納閉環(huán)掌握方式。對(duì)于現(xiàn)在競(jìng)賽的題目而言，技術(shù)指標(biāo)要求越來(lái)越高，假如僅僅采納開(kāi)環(huán)掌握方式，將很難滿意指標(biāo)的要求。如電源類題目，常見(jiàn)的問(wèn)題是當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出的電壓或電流隨著變化，不能穩(wěn)定在一個(gè)給定值上，主要緣由就是沒(méi)有采納閉環(huán)掌握所導(dǎo)致。同樣其他類型的題目也相類似，如角度掌握、風(fēng)板掌握、平衡掌握等，一般也要求系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的掌握系統(tǒng)。對(duì)于不同的掌握系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)圖可能會(huì)有所差別，如圖2中反饋環(huán)節(jié)有的可能沒(méi)有傳感器，而是只有信號(hào)采集電路;有的信號(hào)采集或輸出掌握是通過(guò)無(wú)線通信的方式進(jìn)行，需要詳細(xì)問(wèn)題詳細(xì)分析。

3．2系統(tǒng)模塊劃分競(jìng)賽所涉及的學(xué)問(wèn)比較分散，同學(xué)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練時(shí)毫無(wú)頭緒，不能形成一個(gè)系統(tǒng)整體。因此需要對(duì)學(xué)問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行歸納，將其劃分到在系統(tǒng)各個(gè)模塊中。依據(jù)上面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，可以將系統(tǒng)分解為各個(gè)單元電路模塊，并將所需把握的學(xué)問(wèn)點(diǎn)和技能點(diǎn)整理對(duì)應(yīng)起來(lái)，根據(jù)這些模塊進(jìn)行訓(xùn)練更具有針對(duì)性。一般可將系統(tǒng)分解如表4所示。

3．3訓(xùn)練的組織電子設(shè)計(jì)賽所涉及學(xué)問(wèn)點(diǎn)許多，讓每個(gè)隊(duì)伍全部成員都對(duì)全部模塊進(jìn)行訓(xùn)練明顯是不現(xiàn)實(shí)的，需進(jìn)行分工。一般可將一個(gè)參賽隊(duì)的人員分為兩組，一組負(fù)責(zé)硬件電路的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試;另一組則負(fù)責(zé)程序的編程。至于一組需要多少人需依據(jù)題目的類型來(lái)定，如掌握類的題目以程序掌握為重點(diǎn)，宜支配2個(gè)人進(jìn)行程序編程，1人負(fù)責(zé)主控程序的設(shè)計(jì)，1人負(fù)責(zé)傳感器及信號(hào)的采集與處理。而對(duì)于電源類的題目，電路設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，宜支配2個(gè)人進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，包含高頻變壓器的設(shè)計(jì)、PWM掌握電路設(shè)計(jì)、濾波電路的設(shè)計(jì)、電壓、電流采集及愛(ài)護(hù)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試等，另1人可進(jìn)行信號(hào)采集顯示、掌握的編程。分工確定后，一般參賽學(xué)校都有多支隊(duì)伍參與競(jìng)賽，將全部參賽隊(duì)伍中相同分工的人員集中起來(lái)，根據(jù)表4所劃分的模塊進(jìn)行針對(duì)性培訓(xùn)，比一個(gè)指導(dǎo)老師單獨(dú)指導(dǎo)多個(gè)隊(duì)伍的全部項(xiàng)目效率要高。假如條件允許，可在組員分工的基礎(chǔ)上，再根據(jù)題目類型進(jìn)行分類培訓(xùn)，效果則會(huì)更好。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)賽題的學(xué)問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行分析、歸納，并將系統(tǒng)分為6大模塊進(jìn)行訓(xùn)練，同學(xué)的訓(xùn)練內(nèi)容更為詳細(xì)，更具有針對(duì)性。再加上組員分工、分類培訓(xùn)，同學(xué)的訓(xùn)練的樂(lè)觀性得到提高，收獲也較大。以我院近年來(lái)的培訓(xùn)為例，今年開(kāi)頭實(shí)行分工集中培訓(xùn)的方式，20多支隊(duì)伍報(bào)名參賽，訓(xùn)練一個(gè)多月，全部人員都能堅(jiān)持下來(lái)參與競(jìng)賽。以往采納的集訓(xùn)方法是一個(gè)老師指導(dǎo)幾支隊(duì)伍的全部訓(xùn)練內(nèi)容，老師工作量大，不