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赛题分析及综合技能培训梁西银2013.1.18寒假培训主要内容•1.赛况介绍•2.赛题分析•3.获奖赛题深度剖析•4.准备及训练要点•5.电子系统设计方法•6.PIC单片机介绍1.全国大学生电子设计竞赛赛况介绍竞赛介绍大学生电子设计竞赛是教育部倡导的四大学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动•指导思想与目的–推动高校信息与电子类学科面向二十一世纪课程体系和课程内容的改革–推动高校实施素质教育，培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风–加强学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力竞赛的宗旨•以竞赛为载体，把创新能力、协作精神、理论联系实际的学风、动手能力、工程实践能力、针对实际问题进行电子设计制作的能力培养作为具体目标•通过竞赛把对人才素质的检验反馈到教改中去，以期推动全国普通高等学校信息与电子类学科课程体系和内容的改革，促进教育教学改革。•以赛促教、促学竞赛规模竞赛的现状与影响•大学生电子设计竞赛的现状–规模扩大–参赛学校类型–参赛队数•社会关注•功利影响–教师的参与程度–他人代做–评审的不公正现象竞赛评审•评奖为“校为基础、一次竞赛、二级评奖”。•全国专家组在命题的同时，制定了测试标准和评分标准。•各赛区负责本赛区竞赛的评审工作，按照全国统一评分及测试标准执行，可以在全国统一标准基础上制定赛区的测试及评分细则，推选参加全国评审的优胜队。•优胜队所有成员参与封闭式综合技能测试。•全国专家组根据赛区测试表、设计报告、综合技能测试结果，评选全国一等奖和二等奖；一等奖候选队将赴京测试。•在全国一等奖中以无具名投票方式选出全国第一名：“索尼杯”获得者。分组参赛•本科与高职高专分组参赛–组委会统一、专家组统一•在全国专家组中增补高职高专学校专家–分组出题•本科学生只能选择本科组赛题•高职高专可以选择高职组赛题或本科组赛题–分组评审•分组评审•奖项单列•上报全国评审比例单列竞赛日程•7月份，审议征集竞赛题•8月17日至8月26日，专家命题•8月26日至8月28日，发放竞赛题•8月30日网上公布和启封竞赛元器件及设备清单•9月3日8:0000-20:0000，正式竞赛•9月7日至15日，赛区评审•9月17日前赛区上报参赛材料•9月20日至28日全国专家组评审•9月30日公示竞赛评审结果竞赛的命题•在全国范围内征题•全国专家组确定赛题范围•专家组责成专人完成命题•全国专家组审题•全国组委会批准命题•竞赛命题兼顾电子信息、电气工程相关各专业的不同领域，使电子信息类不同专业的学生都有参赛的机会。赛题内容倾向扩展知识范围着重基础知识侧重模拟电路强调创新发挥•竞赛题目具有实际意义和应用背景，考虑教学基本内容和新技术应用趋势，兼顾趣味性•综合题涵盖模-数混合电路，涉及单片机和可编程逻辑器件的应用，尽可能适合不同类型学校和专业的学生•侧重于某一专业（如电子信息、计算机、通信、自控、电子技术应用等）•侧重于模拟电路、数字电路、电力电子技术等课程内容•侧重于新型集成电路应用•侧重于常用电子产品和电子仪器设计竞赛题型•基本题：–放大器、电源、信号源•仪器仪表：–电参数测量、频率频谱、失真度•通信题：–发射接收、编解码、信息通信•测控题：–运动控制、位置控制、测量控制赛题考评目的题目着重考核以下各方面的能力：•创新意识、创新精神•知识面和知识综合运用•系统设计和构架能力•对电路、集成电路、器件的熟悉程度•电路设计、制作、搭试、调试、测试•熟练运用各种仪器仪表、软件工具、开发调试环境•测试方法、数据处理、结果分析题目考虑一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，优秀学生有发挥与创新的空间2.竞赛题目分析•2003年•A.电压控制LC振荡器•B.宽带放大器•C.低频数字式相位测量仪•D.简易逻辑分析仪•E.简易智能电动车•F.液体点滴速度监控装置历届竞赛题目介绍•2005年•A题-正弦信号发生器•B题-集成运放测试仪•C题-简易频谱分析仪•D题-单工无线呼叫系统•E题-悬挂运动控制系统•F题-数控恒流源•G题-三相正弦波变频电源•2007年•A音频信号分析仪•B无线识别•C数字示波器•D程控滤波器•E开关稳压电源•F电动车跷跷板•G积分式直流数字电压表•H信号发生器•I可控放大器•J电动车跷跷板•2009年•A题--光伏并网发电模拟装置•B题--声音导引系统•C题--宽带直流放大器•D题--无线环境监测模拟装置•E题--电能收集充电器•F题--数字幅频均衡功率放大器•G题--低频功率放大器•H题--LED点阵书写显示屏•I题--模拟路灯控制系统•2011年•A.开关电源模块并联供电系统•B.基于自由摆平板控制系统•C.智能小车•D.LC谐振放大器•E.简易数字信号传输性能分析仪3.获奖赛题深度剖析•2003年-点滴控制系统•2005年-集成电路测试仪•2011年-自由摆平板运动控制系统4.准备及训练方法赛前强化训练–竞赛知识点系列讲座–往届竞赛获奖设计方案分析–电子系统实现方案设计训练–电子系统常用模块设计、制作与调试–电子模块的编程与驱动软件设计–不同层次的模拟竞赛–电子设计竞赛报告的撰写–测试方法与答辩技巧•长期积累•循序渐进•全面与专长（一专多能）•结合项目或课题设计的完整过程仪器仪表(1)常用仪器仪表的工作原理与构成：示波器、频率计、逻辑分析仪、失真度仪(2)常用仪器仪表的一般使用与特殊应用：万用表、程控数字电源、函数信号发生器、示波器（模拟、数字、存储、多通道、触发电平、外触发等等）、频率计、逻辑分析仪、失真度仪、LCR测试仪、交流毫伏表等。应用软件及开发工具（1）EDA软件原理图设计及PCB设计软件（Protel,AltiumDesigner,orCAD等）电路仿真软件（Multisim,Pspice）FPGA设计软件（MaxplusII,QuatursII,ISE等）单片机编译、编程调试环境单片机C编译器（2）绘图类软件建模及效果设计软件（AutoCAD，3DMAX等）图片处理软件（PhotoShop）流程图设计软件（Visio,EDraw(亿图),Axure，MicrosoftWord）（3）文字处理软件MicrosoftWord,WPS（4）数据处理软件MatLab，EXCEL，SAS、SPSS、Origin（5）软件开发工具VisualC++,VisualBasic，QT等（6）通信接口调试软件串口调试助手等基本电路原理运算放大器，脉冲放大器，功率放大器宽带放大器，可控增益放大器，AGC微弱信号放大器，直流放大器，滤波器程控电压源、电流源，基准电压源高频信号源，DDS合成信号源，任意波发生器，脉冲信号源电信号测试与处理技术调整解调技术，无线发射接收技术模拟与数字锁相环技术微弱信号测试，频率特性测试，相位测试，高频信号测试，信号参数测试，信号失真度分析物理量测试及信号采集•传感器应用，信号调理，数据采集•温度测试，电磁场测试，红外测试•金属探测，障碍测试，自动寻踪•压力、速度、加速度、位移量测试•晶体管、电力电子器件、集成电路参数测试数字系统与通信接口•单片机、DSP、嵌入式系统设计•CPLD、FPGA应用•高速、高精度A/D、D/A、•串行通信技术：I2C，SPI，USB，UART，RS－232/485，CAN•无线通信技术：红外，蓝牙，ZigBee,GSM•低功耗系统设计实时信息处理•语音、图象信号处理，编解码•数字滤波，频谱分析，失真度分析控制系统•机械运动控制，PID调节，模糊控制•PWM技术、可控整流、变频技术、变流技术•DC－DC、DC－AC•微电机、直流电机、步进电机控制驱动•电动汽车运动控制5.电子系统设计方法Top-Down，概念驱动Bottom-Up，部件驱动TD&BUCombined，混合方法电子系统设计方法“上”或“顶”：系统的功能“下”或“底”：最基本的元器件，或版图。采用Top-Down的方法设计人员首先根据对设计要求的理解及系统可能的工作方式、结构等知识，构成系统总体方框图；根据设计要求及指标，规定每个子系统的性能指标，并对总体方框图中的每一个方框(子系统)进行分析及设计；对于复杂的子系统还可以继续分解、细化，直到每个方框都可以用一种或一种以上的方法加以实现；方框图中的每一个小方框都落实到通用中大规模集成电路层次，同时规定一些关键器件的指标以保证该子系统的性能指标的实现。自上而下的设计方法是一个不断求精、逐步细化、分解的过程，但并不是单方向的。在下一级的构成及设计过程中可能会发现上一级的问题或不足，必须反过来对上一级的构成及设计加以修正。理论设计——采用自上而下的设计方法；实际制作——采购器件、设计印刷电路板，装配、调试；各种文档资料整理——设计报告、测试报告、使用说明书等。电子系统设计过程说明：以上的设计过程主要是非智能型电子系统传统的、手工的设计过程；对于智能型电子系统应包括有软、硬件两部分，设计开始时就应该有一个软、硬件分工的安排，然后再分别进行硬件设计和软件设计；现代的设计方法是使用EDA软件工具进行电子系统设计。原因：电子技术的飞速发展，电子系统的复杂程度也在相应提高；方法：采用自上而下设计方法的计算机辅助设计系统（EDA软件）；代表：新思公司(Synopsys)于近年来推出的高级DSP系统设计工具Cossap及行为级综合优化工具Behavioralcompiler；优点：为设计人员提供了一个完整的系统设计环境，使人们摆脱了手工设计所带来的各种弊端；使得设计者可以集中精力于系统的高层设计，诸如算法、功能等概念设计方面，而把大量的具体设计过程留给EDA软件去完成；改变了传统设计过多地依赖设计者的知识和经验，在EDA软件中集成了大量的成熟经验、算法及工具，保证了设计的可靠性及水平，加速了设计速度，满足了日益复杂的设计需要。局限：目前还只限于数据处理、通信及多媒体领域。现代电子系统设计方法以单片机为核心的电子系统前向通道•信号：–模拟信号(V,I),隔离/放大-滤波-AD–数字信号(开关，数字)，放大整形-隔离•隔离：光电隔离(数字，模拟)，变压器(模拟)，电容（直流）•放大：运算放大器（低噪声NE5532），OP07•滤波：RC有源滤波•A/D：–逐次逼近：快，抗干扰差（ADC0809:8bit,100us）–双积分：慢，抗干扰好–新型：∑-⊿，AD7715•传感器、变送器–I:0mA~10mA,4mA~20mA–V:0~5V,1~5V后向通道•输出：–隔离功率驱动（开关量，数字量）–D/A滤波隔离功放（模拟量）•功率驱动：功率管、达林顿管、继电器、场效应管•D/A：DAC0832,8bit,1us•功放：甲类，乙类，丙类，功放模块人机通道•键盘、红外遥控、触摸屏•显示：LED、LCD、CRT•打印机接口•8279、8255相互通道•信道：（有线，无线）•有线：–基带：RS232(15m/19.2K),422/485(1km/115.2K)–调制：modem（FSK、PSK）等•无线：–modem（FSK、GMSK）等•长线传输的驱动、匹配、隔离•通信规程：ARQ反馈重发等•RS232异步通信：8251/16C5506.PIC单片机简介