電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)與電子設計競賽培訓經驗交流課件

1、電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)與電子設計競賽培訓經驗交流電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)與電子設計競賽培訓經驗交流對電子設計競賽的再認識1、發(fā)揮電子競賽對課程改革、學生實踐能力培養(yǎng)的促進作用從實戰(zhàn)的角度審視相關課程，不斷改進實踐課程體系、內容和手段；獲獎學生代表了學生的最高水平，對其他學生起到引領、示范作用；電子設計競賽的題目難度、學生的要求都促使教師不斷提高自己；電子設計競賽的影響力，促使學校重視和投入，對教師的投入認可；電子設計競賽的社會影響力對學生深造、就業(yè)、收入有積極意義。2、將電子設計競賽納入實踐能力培養(yǎng)體系將賽前培訓放到實踐能力培養(yǎng)體系中考慮，與相關課程無縫對接；將電子設計競賽看作是一種結業(yè)考試，而且是

2、全國統(tǒng)一命題、統(tǒng)一考試、統(tǒng)一評價，更加標準、客觀和公正。電子設計競賽應降低難度、鼓勵創(chuàng)新、擴大受眾面。對電子設計競賽的再認識1、發(fā)揮電子競賽對課程改革、學生實踐能對電子設計競賽的再認識3、淡化成績，注重過程，鼓勵學生重在參與 電子設計競賽是學生提高和鍛煉的機會，而非選拔精英； 電子設計競賽應當追求成績，但不能一科獨進，更不能偃苗助長； 電子設計競賽需要強的設計能力，但也需要運氣，當以平常心處之； 經驗證明有相當多的未獲獎學生的發(fā)展仍然很好，經歷比結果更重要。4、建立長效機制，營造氛圍，減輕教師的負擔建立穩(wěn)定的、經驗豐富的、結構合理的、熱愛競賽的指導教師隊伍是電子競賽長久發(fā)展的重要因素；以開放實

3、驗室為依托，支持學生的課外科技活動，長期積累；開好前期課程，減輕培訓的壓力和提高教師的業(yè)績；以不同形式建立教師與學生、學生與學生的交流平臺，讓碩士生、往屆參賽學生參與到指導工作中來；平等、和諧、積極向上的紛圍不僅有利于培養(yǎng)學生的團結協作精神，也能大大提高學生的興趣和提高培訓的效率。 對電子設計競賽的再認識3、淡化成績，注重過程，鼓勵學生重在參電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的幾點考慮1、人才需求電子信息系統(tǒng)的復雜程度大幅度上升，技術機制演變加快，技術生命周期縮短；集成創(chuàng)新作用越來越突出，人、機、物互動日趨重要，新應用模式已經成為市場發(fā)展的主要驅動力；在發(fā)展的諸要素中，創(chuàng)新型人才的作用越來越凸顯出其重要性。

4、創(chuàng)新意識和工程實踐能力的培養(yǎng)成為人材培養(yǎng)的核心問題；2、培養(yǎng)目標工程實踐能力的培養(yǎng)在于理論聯系實際、解決實際問題的過程中，通過不斷體驗、總結，激發(fā)學生內在的成長因素，使之形成不斷進步、自我完善地循環(huán)；電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)必須是以學生為主，系統(tǒng)性的、持續(xù)性的過程,最終形成理論聯系實際、各種知識、技能相互支撐，有機結合；團結協作，報效國家，服務人類的精神追求。電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的幾點考慮1、人才需求3、實施方法以電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)為抓手開設電子系統(tǒng)設計實驗課程，并向低年級前推以項目設計為主，在解決問題的過程中培養(yǎng)能力實驗與授課結合，幫助學生入門上道基礎與系統(tǒng)兼顧，引導學生理論聯系實際實驗裝置和

5、自主制作結合，提升實驗實效開放與自主實驗相結合，培養(yǎng)獨立解決問題的能力實驗結果和問題質疑相結合，嚴格考核學生水平電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的幾點考慮3、實施方法電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的幾點考慮電子系統(tǒng)設計課程開設實踐 課程簡介1996年開始籌備，并開設了“電子電路設計訓練”實驗課程和成立了“電子電路開放實驗室”，為教改班和第一屆學碩連讀班共70名學生開課。以后逐漸擴展到信息工程專業(yè)和自動化專業(yè)300多名學生，現在已擴展到全院600名學生。2學期，32學時2，每周上一次課講解，學生在課外完成設計、制作、報告，到實驗室進行檢查驗收。實驗室采用大開放的方式，實驗指導以討論的方式進行。電子系統(tǒng)設計課程開設實踐

6、 課程簡介1996年開始籌備，并開電子系統(tǒng)設計課程開設實踐課程要求電子系統(tǒng)設計課程開設實踐課程要求頻率與相位測量的方法與電路設計電子信息系統(tǒng)的復雜程度大幅度上升，技術機制演變加快，技術生命周期縮短；（3）選用電路、器件最好是自己用過的、熟悉的，慎選冷門、偏門器件及電路，同時應注意器件功耗和性價比和庫存。目的：FPGA開發(fā)，DDS設計、任意波形、調頻、調幅、驗收：逐個點評，回答質詢問題，現場修改（7）溫度控制系統(tǒng)的設計2學期，32學時2，每周上一次課講解，學生在課外完成設計、制作、報告，到實驗室進行檢查驗收。電子系統(tǒng)設計課程開設實踐特性：類型、結構、特性、參數、標準、識別高精度放大器的特點與選擇

7、驗收：仿真電路圖、元件表、（2）寬帶放大器的設計（前期）環(huán)路穩(wěn)定型、散熱，高邊電路檢測，短路保護實驗：線性串聯直流穩(wěn)壓電源的設計與實現（使用單片機實驗系統(tǒng)）電子設計競賽應降低難度、鼓勵創(chuàng)新、擴大受眾面。電子系統(tǒng)設計課程開設實踐課程的主要內容：（1）常用元器件的基礎知識 元件：電阻、電容、電感、變壓器、晶體管 特性：類型、結構、特性、參數、標準、識別 選用：頻率、功率、電壓、電流、精度、噪聲頻率與相位測量的方法與電路設計電子系統(tǒng)設計課程開設實踐課程的電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（2）直流穩(wěn)壓電源的原理與設計原理：分類、結構、原理、基本表達式、參數設計：重點按目標設計方法與步驟，正常工作時的計算與工作

8、范圍的計算，元件參數與電路物理量換算。實驗：線性串聯直流穩(wěn)壓電源的設計與實現驗收：電路圖、元件表、安裝、測試、報告和回答問題以電壓為目標計算以電流為目標計算電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（2）直流穩(wěn)壓電源的原理與設計以電壓電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（3）EMC基礎與PCB設計基礎：EMI與EMC的概念，傳導干擾和輻射干擾的擬制，電源/地線干擾與濾波，繪圖軟件介紹。設計：PCB制作過程與設計，系統(tǒng)結構設計，熱設計，抗干擾設計。實驗：設計直流穩(wěn)壓電源的PCB板圖驗收：逐個點評，回答質詢問題，現場修改電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（3）EMC基礎與PCB設計電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（4）運算放大器與模擬電路的設計

9、 基礎： 運放分類，參數，特性，Multisim介紹 設計： 放大、變換、運算、信號發(fā)生電路設計 實驗： 模擬處理電路的設計與實現（ 綜合測評題） 波形發(fā)生器（ 綜合測評題） 驗收：仿真電路圖、元件表、 安裝、測試、 報告和回答質詢問題電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（4）運算放大器與模擬電路的設計電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（5）51單片機的原理與應用基礎：原理，結構，時序，指令，實驗系統(tǒng)、KEIL51介紹設計：外圍電路原理分析，顯示、鍵盤、中斷、定時程序設計實驗：多功能數字鐘的設計 基于單片機的數字頻率計 數字萬用表 數字電容表 跑馬燈 （使用單片機實驗系統(tǒng)）驗收：功能演示、程序說明，現場修改電子系統(tǒng)

10、設計課程開設實踐（5）51單片機的原理與應用電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（6）常用傳感器的原理和使用基礎：壓力傳感器、稱重傳感器、半導體氣壓傳感器、熱電阻、熱電偶、半導體溫度傳感器的原理，參數，選用設計：橋式測量電路、四線制測量電路、儀表放大器等調理電路的設計電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（6）常用傳感器的原理和使用電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（7）溫度控制系統(tǒng)的設計基礎：溫度控制系統(tǒng)的組成，PID控制算法，傳感器調理電路的要求，AD轉換電路設計：R-V轉換電路、儀表放大電路、繼電器控制電路的設計，程序設計，校準方法。實驗：簡單水溫控制電路的設計驗收：電路圖、程序、測試 回答質詢問題電子系統(tǒng)設計課程開設實踐

11、（7）溫度控制系統(tǒng)的設計電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（8）幾種常用電子系統(tǒng)的分析與設計 例：電子秤的設計 計步器的設計 心電圖測量儀的設計 紅外心率測量電路的設計 電子系統(tǒng)設計課程開設實踐（8）幾種常用電子系統(tǒng)的分析與設計電子設計競賽培訓介紹西安交大賽前培訓的特點：時間緊，任務重，要求學生的能力迅速提升指導教師數量少，工作繁重，必須全力以赴學生掌握的知識和動手能力參差不齊，需要從頭做起各種知識、技能的培訓基本上同時進行學生數量較少，選拔的余地較小后勤保障和必要的加工條件有待加強電子設計競賽培訓介紹西安交大賽前培訓的特點：電子設計競賽培訓介紹西安交大賽前培訓的做法：前期培訓3周，培訓隊伍約20隊。后

12、期培訓3周，培訓隊伍約10隊。中間放假約10天。培訓期間，每天上午講課約2學時，其余時間進行項目設計。每周一題，每天8:00-23:00前期培訓題目以自擬為主，評價方法是先完成者為優(yōu)；后期培訓題目以歷屆競賽題為主，評價方法是按指標得分；培訓過程中全部自己加工印制板，以表貼元件為主；前期使用通用的實驗系統(tǒng)，后期制作自己的主板和單元電路板。動員研究生和往屆參賽學生參與指導。電子設計競賽培訓介紹西安交大賽前培訓的做法：電子設計競賽培訓介紹音響與音頻功放設計寬帶放大器的設計要點電壓反饋與電流反饋放大器開關電源的工作原理DCDC變換電路的設計D類功放的原理與設計高精度放大器的特點與選擇可變增益放大器的設

13、計方法小信號測量電路的設計RLC的測量方法與系統(tǒng)設計示波器原理與設計頻率特性測試儀的原理與設計振蕩電路與信號發(fā)生的設計DDS的實現方法與電路設計ADC與DAC的工作原理與選用ADC的原理與前端電路的設計頻率與相位測量的方法與電路設計430單片機的原理與使用STM32單片機的原理與使用FPGA的原理與使用失真度測量的原理RFID的原理介紹SDR系統(tǒng)介紹模擬/數字濾波器的設計賽前培訓主要內容:電子設計競賽培訓介紹音響與音頻功放設計頻率特性測試儀的原理與電子設計競賽培訓介紹競賽培訓題目介紹：音頻功率放大器的設計寬帶放大器設計。開關電源的設計RLC自動測量系統(tǒng)設計。DDS信號發(fā)生器設計。頻率特性測試儀

14、的設計繼電器特性測試儀的設計高效功放電路設計。智能車控制器設計。超聲/紅外測控系統(tǒng)設計。射頻通信系統(tǒng)設計。四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設計。姿態(tài)監(jiān)測與運動控制系統(tǒng)（倒立擺）設計。電子設計競賽培訓介紹競賽培訓題目介紹：電子設計競賽培訓介紹（1）音頻功率放大器的設計目的: 入門,PCB設計和制做,焊接,功耗散熱,可測性設計, 性能參數,測試方法特點: 材料由實驗室提供,作品歸自己 入門較快，學會電路制作的流程電子設計競賽培訓介紹（1）音頻功率放大器的設計電子設計競賽培訓介紹（2）寬帶放大器的設計（前期） 可變增益寬帶放大器設計（后期）目的: 分布參數，PCB設計，地線處理，電源濾波，屏蔽， 單雙電源變換，

15、電壓/電流反饋放大器， 電源電壓/驅動/負載/輸出幅度。特點: 嚴格把關PCB，使用標準接口，嚴格測試方法 電子設計競賽培訓介紹（2）寬帶放大器的設計（前期）電子設計競賽培訓介紹（3）DC/DC變換電路的設計（前期） 并聯供電系統(tǒng)的設計（后期）目的：功率電路的處理，印制板、干擾、電感、濾波、 環(huán)路穩(wěn)定型、散熱，高邊電路檢測，短路保護特點：電路調試難度大，元件和材料的要求高電子設計競賽培訓介紹（3）DC/DC變換電路的設計（前期）目電子設計競賽培訓介紹（4）DDS信號發(fā)生器的設計 目的：FPGA開發(fā)，DDS設計、任意波形、調頻、調幅、 調相、掃頻特點：使用實驗系統(tǒng)，FPGA與單片機配合，為各種應

16、 用系統(tǒng)準備電子設計競賽培訓介紹（4）DDS信號發(fā)生器的設計 電子設計競賽培訓介紹（5）頻率特性測試儀的設計 目的：FPGA開發(fā)，DDS設計、任意波形、調頻、調幅、 調相、掃頻特點：使用實驗系統(tǒng)，FPGA與單片機配合，為各種應 用系統(tǒng)準備電子設計競賽培訓介紹（5）頻率特性測試儀的設計 電子設計競賽培訓介紹電子設計競賽培訓介紹電子設計競賽培訓介紹賽前完成的準備工作：（1）經過測試的主板、CPU板、顯示、鍵盤、數據轉換等模塊。（2）經過測試的顯示、鍵盤、數據處理軟件模塊。（3）使用和驗證過的仿真、設計、繪圖、計算等軟件。（4）經過研究和按用途、性能分類的器件清單。（5）編寫好的報告模板，前期實驗的

17、數據、文檔、資料。（6）經過檢查保證使用可靠的儀器、工具、計算機。（7）每個隊在兩個方向選題的準備。（8）競賽前檢查一次安全問題，有應付意外情況的預案。（9）競賽前一天休息、采購日用品、常用藥品等。電子設計競賽培訓介紹賽前完成的準備工作：電子設計競賽培訓介紹競賽期間的管理和指導：（1）仔細閱讀賽題，先簡單設計一個系統(tǒng)框圖，再根據指標要求挖出設計難點并找到對策，在此基礎上選擇自己認為最容易的。（2）系統(tǒng)設計時合理劃分軟硬件的任務，提前規(guī)劃軟件之間、硬件之間的接口定義或通信協議。（3）選用電路、器件最好是自己用過的、熟悉的，慎選冷門、偏門器件及電路，同時應注意器件功耗和性價比和庫存。（4）充分利用

18、預先制作好的主板、模塊、軟件等，減少制作時間。（5）硬件制作過程中不能急躁，防止故障擴大化，特別是最后的測試階段。（6）參賽隊員應充分發(fā)揮團隊協作精神，認真對待隊友的意見。（7）合理分配體力，注意休息，保持頭腦清醒，特別第一天晚上不能熬夜。（8）作品應預留足夠的測試時間，以便及時發(fā)現硬件或者軟件上的問題。（9）設計報告一般在第三天寫好，測試數據等到第四天填入。（10）設計報告最好提前打印，便于發(fā)現格式、密封等錯誤。（11）正常飲食，保持心態(tài)，不急不躁。（12）備件和連接件和作品一起封裝。電子設計競賽培訓介紹競賽期間的管理和指導：（7）每個隊在兩個方向選題的準備。二、電子系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的幾點考慮紅外心率測量電