电子设计大赛心得

刘强633

电子设计大赛心得
' a7 e# l! Y# `. g8 f9 d在短暂的大学时光中，总有难忘的青春与记忆。画面定格在2013 年的最后
一个暑假， 32 天紧张有序的准备与磨砺， 4 天3 夜的汗水与拼搏。经历了挫折与
1 |2 }. v7 R) X" [' [( e: m5 L快乐，质疑与坚持， 无奈与渴望也让我们对团队合作精神有了深刻的理解， 也使
得各自的技术水平大幅度提高， 2013 的最后一个暑假，一个值得感谢的夏天。
1 比赛前的准备
; V3 U2 w# E( U4 j' K% H诗经中说“迨天之未阴雨， 彻彼桑土， 绸缪牖户。”那么我们要做的就是“兵
马未动、粮草先行”。良好的准备，是比赛顺利的最基础的保障。
为了使这次比赛顺利进行， 分院领导充分重视准备阶段的工作， 为我们开放
了通信实验室， 并提供了充足的电子元件、仪器仪表以及高速的网络接口。这就
- {* h$ P8 E: o4 v2 F方便了我们查阅与下载资料， 可以通过焊接设备制作电路并通过仪器仪表进行各
* L' l. a; Z. `) N) s! V1 j; c项参数的测试。
我们通过积极主动的与老师沟通， 最终将准备阶段分为三个部分： 资料收集
阶段，基础训练与电路模块制作与模拟比赛阶段等。
5 g$ b- H( K5 p: m6 \: M4 k1.1 资料收集阶段
$ k: S# S! B& Q( q! H# B第1—5 天，资料收集阶段。
资料收集阶段包括：基础电路收集、历届赛题收集、基础元器件收集（购买）。
! b$ v' E- b+ `3 h- h! @8 ]通过资料的收集与理论课堂上所学的知识相融合，加深对电路理论知识的理解，
也通过对元器件的拼装以实现硬件的正常工作， 并最终达到“应用为本、学以致
用”的目的。
: k- A& `' N5 o9 @4 s% f小组共三名同学，应分别选择自己特长的部分进行资料查阅等工作， 勤交流，
最后整合成一份完整的资料。
1.1.1 基础电路收集部分
' N; E3 R5 J# g! v9 k除需要熟练掌握桥式整流电路、电源滤波电路、信号滤波电路、微分/积分
电路、共射极放大电路、共集电极放大电路、二极管稳压电路、串联稳压电路、
差分放大电路、场效应管放大电路、选频放大电路、运算放大电路、差分输入运
算放大电路、电压比较电路、RC 振荡器、LC 振荡器以及功率放大电路等20 个
基础电路外，还应该掌握常用芯片的作用与引脚定义。
1.1.2 历届赛题收集
收集历届赛题、论文的不但是为下一步分析做积累， 也是从中为下一步选题
% o3 t1 Q$ H" I) ~/ ]: h5 \" |: _) \重点致命方向。电子设计大赛的题目一般有五类方向， 信号类，电源类，自动类，
通信类，控制类。通过与老师的沟通，再结合小组乘员实力，初步选择了通信类
: X; X2 I+ S& ]9 i( z* B和控制类作为以后重点的训练目标。
1.1.3 基础元器件购买
- E  o" Z& j6 |( b元器件是电路的基础， 因此在备件时出应参考大赛说明书上的指定或推荐元
器件外，更应结合每种电路的特点，除电阻、电容和电感外针对性选择元器件，
并对重要芯片选取出替代芯片，以备不时之需。
9 ~, a% B- |/ W/ [/ s( F4 I& G6 p1.2 基础训练与电路模块制作
将三个人的资料整合在一起，并要做到人手一份，以遍查阅。此时，小组成
3 L( H8 Q9 Q1 b3 a/ o% X员内部也应完成各自分工， 例如硬件电路的设计与制作、软件编程、紧急采购元
器件与论文编写等不同工作要齐头并进，尽量避免“短板效应”状况的发生。
当上述问题均已解决后，我们小组进入了第二阶段。
1.2.1 基础训练
7 G% E* s, m- y5 {. v第6—10 天，进入到基础训练阶段后，觉得压力大了许多。在本次比赛中，
7 q8 E3 Y/ G( G' a我主管的是电路图的绘制与电路硬件的设计工作。所以，在基础训练过程中， 我
主要加深自己使用模拟软件altium Designer13.3.4 版本软件的电路设计能力，以
及电路图的绘制。通过使用仿真软件进行仿真， 测试要求达到设计指标或设计规
定时，进行硬件电路的焊接和测试。经过5 天的“魔鬼”式训练，再加上有在课
程实训和课外科技团队的基础， 虽不敢说自己电路的设计能力达到炉火纯青， 但
, [; q1 ~# B3 a; t0 _也算是登堂入室。对比赛也更加渴望， 同时自己和另外两名队友技术也都有了不
3 b6 P7 i; h) g, X# X" x; i& x同程度的提高，对参加比赛信心大增。
1.2.2 电路模块制作
! F3 ?( @) E- b1 `- S3 Q第11—15 天，在通过对历年赛题的研究，以及老师的指导。我们小组开始
  ~9 S' u. V1 j8 z6 l8 N进行电路模块的制作， 初步制作了A/D 模块，电压比较器模块， 功率放大模块，
单片机最小系统， LCD1602 显示模块等模块，为比赛时发生意外的情况做了一
道“保险”。
1.3 模拟比赛
: t/ i: S% d, {% g, W4 e7 p第16—24 天，模拟比赛是锻炼我们团队协作能力与考察我们的电路设计能
力的最好的方式， 这样我们可以直观的了解自己的缺点， 并在以后的训练中加以
  r! v7 e: k- F  }% y' \5 Q& b9 Z改进。
1.3.1 第一次模拟比赛
0 x2 l& B# W8 N3 A; @% t% ^: t第一次模拟比赛我们选择的题目是2012 年TI 杯的E 题：声音定位系统的设
计与实现。通过两天一夜的硬件电路设计， 与硬件焊接工作，基本完成硬件电路。
首先，根据题目要求提取要求设计滤波器的参数，利用filterlab 软件工具设计出
) A9 M8 R; C7 {1 ?; \) \# }, b" Q滤波器的电容电阻值， 然后再根据题目给出的条件计算出带宽增益积等参数选择
1 G: o" _  |9 v) |合适的放大器，这一步非常重要，放大器一旦选错就前功尽弃。在选放大器之前，
, D! V; G0 u+ U: J& Z3 e我们可以先考虑学院现有的放大器， 在网上把他们的芯片资料全找出来， 认真的
' E/ P# g6 ]0 z% O; C读取，特别关注他们的参数极限值， 带宽增益积， 还有芯片手册上配置的参数图
（这一步要在培训期间就做好） 。如果学院没有符合要求的放大器，就只能在网
上搜，另外电赛期间也会有电子产品的公司来推广他们的产品， 到时也可以咨询
8 B7 `7 t8 r$ ~+ K一下。
9 g5 b: B# W* K& l) ^选好运算放大器后就开始Altium Designer13.3.4 仿真，这一步主要是要熟悉
/ |/ V- a1 v$ {% N% f9 ^Altium Designer13.3.4仿真软件的用法，用软件仿真的结果一般都很完美，但理
论和实际还是有差距的。但我并不是说仿真没用， 其实我每次都是把仿真的好了
9 I! Q0 B3 R* }: ]% J; f) o的电路图交给另一组员去画板的， 而且有些不用调试效果就很好了。另外，为了
( ]; j4 y$ a! n! H9 ^4 H4 [$ {方便调试，建议同学们以后做低通滤波器是，部分电阻用电位器代替。
" u& X0 `* z8 I' c" G( h2 k+ Y7 ]待板子做好后，就可以开始调试了，首先说明一下调试的几个关键，第一，
要熟练掌握各种仪器的用法， 比如示波器的常见的几个用法， 显示波形有三种方
! L& G" ?5 M7 ?$ T) m式，直流，交流，接地这三类的联系与区别，怎么利用示波器调出信号的波纹电
4 `9 m1 \0 w" {3 f压，怎么远距离使用示波器探头等等。第二，要注意各元器件的极限值。培训期
' k& n) S0 y3 }  M) T间，我帮另一组调试电路时没怎么注意电容的最大耐压值， 结果不禁意间爆了二
个电容。还有一次记错了芯片的最大耐压值， 结果裂了一块芯片， 当时老师都被
振住了，专门过来帮忙检测错误。其实这些都是低级错误， 只要细心一些就可避
, |. P7 w  h% R" K; {, R9 s  k. y免。
如果是做我这方面的， 有几点建议和提醒。设计电路不要太局限， 多看一些
' }" p2 M8 Z" Z1 X这个方面的资料。举个例子，我们平时接触的给运算放大器供电时要么是单电源，
) g1 h1 z; H+ s+ w* r; S要么是正负电源绝对值一样的双电源供电， 也可以有这种情况， 双电源供电时正
电源是+12V，负电源却只是-5V。此外，模电课本上有很多实用的电路平时可以
9 ~5 Q. W# I1 S' }& E尝试着做做，比如加法器电路， 反相器电路，信号发生器电路（正弦波，三角波，
5 C; @: h6 e" }方波的）电路，书后面提到的设计电源的电路等。这些都是基础，一定要做好。
/ b8 M% m0 S3 ^. f: a9 g测试时还规定了使用的仪器， 不能使用有存储， 记忆功能的仪器， 电赛期间我们
一直使用的是带有记忆功能的示波器， 然后到了测评现场， 让我们重新使用一台
6 N9 I8 R7 `5 k4 z! N5 J无记忆功能的示波器， 当时不怎么熟悉这个无记忆功能的示波器， 调试时就有点
8 m; u& i& ^+ \; s问题。还有就是LM393N 芯片做比较器时带负载能力不是很强，这时就要加反
8 f# b/ U# P3 m% Y3 A  F  y/ {" `相器以提高负载能力，这还是通过老师提醒之后才想到的。
) `/ a$ n: L( m6 o) q0 z在经过紧张的调试之后，终于可以在显示屏幕上显示出声源的坐标了。
1.3.2 第二次模拟比赛
6 ?& p7 G: B' a6 ?! {第二次模拟比赛我们选择了某届电子设计大赛题目：自动水温控制系统。
* w' C8 \8 r" `第二次进行模拟比赛我们小组就显得十分默契了， 我主管硬件电路设计与电
路图绘制，一名队员主攻C 语言编程，另一名同学在购买缺少的元件，并最终
完成论文的编写。
9 l8 i% A. c1 x$ X, [0 y9 E虽然在设计中也遇到了些许小问题， 例如加热器要求电压过高， 我们使用加
& `9 o. J" _1 W) o装电磁继电器解决了该问题， 且对系统效果无明显影响。使得第二次模拟比赛的
效果较第一次好了许多。
2 比赛过程与收获
2.1 比赛过程
5 q; ?0 r! B% g/ e0 w. i参加比赛的确需要很大的付出。四天三夜， 在我们的眼中有的只是努力， 拼
! t' Z% [8 ^# n3 Y1 z% C2 m# s, Z5 J, L搏，不服输。在比赛中，我主要负责的是电路的硬件部分设计和电路图的绘制。
2013 年9 月7 日上午8：00，赛题在网站上发出，经过短暂的讨论，我们选择了
2 u4 [. H, l3 I" m- {  X/ a9 ?9 |红外光传送装置。
8 t( Z/ H4 @1 q. g, t2 _  ]7 y$ \在经过两个小时在Altium Designer13.3.4 软件上的设计元仿真，基本完成电
4 `8 w8 i( r- t) w, T  |$ w; g' D路图的绘制与硬件电路的设计。
2013 年9 月7 日下午4：00，对于我，是一个难以忘记的时刻，因为这个时
候，红外光收发模块可以正常工作了， 使我不由得信心大增， 组员们也兴奋不已。
1 U- e+ m( V; n# X2 U; o$ B7 x+ s或许，是进行的太顺利， 连上帝都嫉妒我的好运气。对于测试单片机与电路整体
调试时，队友不小心接反了电源，导致LM386 及外围电容烧毁，使得前段时间
! D, Z& B: p  _, U) S9 I# b的工作功亏一篑。
我的工作量骤然上升， 在之后的三天三夜， 我只得加倍努力， 再次进行紧张
的硬件焊接，中间经历了三极管烧毁和缺少LM386 的情况下，再次将电路焊接
完成，只不过因为元器件质量不如前面的批次， 导致波形有时会有失真。但重新
制作时间已经来不及了，只好将功率放大倍数减小。从而使硬件电路工作正常。
期间，感谢领导和老师们的关爱， 给我们比赛的队员买水， 在外边殷勤的期
" y  U+ f7 ~/ V" ?# L% _& D盼，在这里感谢领导和老师的鼓舞。
2.2 收获
参加比赛的确需要很大的付出， 这次比赛的收获不是获得奖项， 而是收获老
, z5 H; n( `7 w& P8 b' d; h师的指导、队友间的信任，自己团队能力、综合素质能力的提高。
- m- {% R! @- D- f9 H7 ^- n, ]  p第一、初步具备了实践开发能力。更深刻体会理论如何地联系实际， 怎么用
* ]$ S6 m) u$ \6 Q' L" P理论指导实践。在比赛中通过数据，弄懂原理，到电子市场买器件，之后进行仿
5 s: q3 h) J' s' X5 @( y" ?8 |" E" g真，综合各电路的优点，组装成自己的一个电路，最后调试，焊接制板。现在我
学会了单片机， 对一个任务， 一般能通过努力把它解决。比如说前几周制作一个
( Q- T$ j# \3 Y. F4 |能跟踪轨迹的智慧小车，上网找数据，汇集，通过单片机实现了这功能。也就是
说，真正做到“应用为本、学以致用” 。这是自己的第一个收获。
第二、极大提高自学能力与解决问题的能力电院院长杨仁刚说:“参加电子
+ Z! y$ N( P( x' g设计大赛， 对同学们来说是一次彻底的素质培养， 能极大的锻炼同学们解决实际
问题的能力。”自学的能力有了大幅度提高，从菜鸟变天鹅，或许从这里开始。
第三、提高了团队意识比赛三个人为一组，我们团结协作，分工明确，互
3 v* i  \7 U$ v0 x5 s相促进而发展，比赛时我基础较好， 设计基本电路，另一同学焊接调试技术过硬，
还有一个知识面广，知道如何选用好的器件，如何写好报告书，总揽全局，没有
! j1 Y/ p2 e" a% {' H' S. e同学的配合， 根本不可能圆满地完成任务。其中取得的经验， 使我更加出色的担
1 {  \2 ]( g1 U3 o) h4 v) i任电子协会竞赛部部长， 在电子协会里创造了相互学习的环境， 大四培训大三的，
大三培训大二的， 大二培训大一的， 如此形成人才梯队， 这样每一次比赛都有一
8 Z+ X, y6 P& O0 e' T: A5 t7 f1 [, j6 Z批训练有素的队伍。在这种环境里， 自己碰到问题时， 别人往往能给自己很大的
启发。比如比赛我在调试实现频率步进的实验时，调试了3 个小时都弄不出来，
同学提醒了一句，会不会接地有问题，我马上得到启发，结果很快解决了问题。
第四、加强了创造的欲望、信心和勇气这次比赛我们学校的成绩比北大的强两
. X" n4 Y0 x- r$ e1 {; O2 ^倍，跟北航比也不相上下， 从一开始的拿不到奖， 到现在的一年参赛的十个组同
时获奖。这并不是一朝一夕所达到的， 十多年来， 我们学校一直坚持参加电子设
计大赛，不畏挫折与困难，在校教务处、学院、老师和同学的共同努力下，经过
多年的经验积累才换来了今天的成功。北航、北大实力比农大强的多， 但只要肯
努力，并不比别人差。我们组是这次比赛最特殊的，三个队员都由大二的组成。
其它的队都有两个大三带一个大一的， 我们并没有失落，任何时候都乐观、积极、
向上。老师也给了我们很大的鼓励。最后取得好成绩。
信息与控制学院院长刘平教授在讲述电子设计大赛成功背后的故事时说:
“信息与控制学院凡是参加过电子设计大赛、挑战杯等此项赛事的同学， 由于具
备了出色的实践能力、动手能力和创新意识， 毕业后能很快的融入到公司企业的
1 v$ t  u; h8 m5 Y; s9 `& y; L工作当中去，所以容易受到用人单位的青睐而被录用。因为，梦想成就辉煌”希
7 E" o7 ^) \* o8 r) V  N& G望院里把培养学生的动手能力、创新能力及实践能力放在教书育人工作的首位。
* G3 J& p+ ?% {$ M) J9 b7 Z  c- i鼓励同学积极参加类似电子设计大赛、数学建模、机械设计大赛这类真正检验同
% i1 s" N1 y, }; u6 k学分析解决问题能力的比赛， 并为参加这类竞赛的选手们提供全方位的支持， 并
& u7 ]: s4 Z2 z; [6 r每年从院长基金中拿出一部分用来奖励有突出贡献的师生， 为同学们的科技创新
提供资金支持， 在信息与控制学院教学楼专门开房多间创新实验室， 并配备了大
量实验器材，供电子协会同学学习交流用。
- V8 {) [4 r& u7 Y; X4 }) z电子设计大赛虽然历时只有一个月左右的时间， 但是对我的锻炼却很大。我
1 r. [# y" h2 B觉得参加电子设计大赛虽然在整个过程中会感觉很累， 但是很有意义， 而且我们
在大学里能有几次机会参加这种比赛呢，抓住机会，把握生活。

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