大学生电子设计竞赛赛题分析

大学生电子设计竞赛赛题分析

1赛项简介

高校生电子设计竞赛(以下简称大赛)是由训练主管部门主办的电子相关专业的传统赛项，每年8～9月份举办一次，由训练部主办的国赛和由各省训练厅主办的省赛轮番交替进行。因竞赛规格高，参赛院校掩盖面很广，几乎全部开设电子类专业的学校都参与，参赛队伍近年来都达1万支以上。与职业技能大赛不同的是，赛前没有规定竞赛内容和范围，直到竞赛开头才公布赛题。竞赛共持续4天3夜，不间断进行。参赛同学每3人为一组，需在规定的时间内制定方案、设计电路、制作电路板、撰写设计报告等。竞赛采纳“半封闭、相对集中”的组织方式进行，竞赛期间同学可以查阅有关纸介或网络技术资料，队内同学可以集体商讨设计思想，确定设计方案，分工负责、团结协作，以队为基本单位独立完成竞赛任务;竞赛期间不允许任何老师或其他人员进行任何形式的指导或引导①。竞赛结束后，各个赛点经初步测试优秀的队伍可选送到各赛区指定院校进行正式测试。假如是国赛年份，还需进行半天左右封闭竞赛，成果好的再选送至全国竞赛组委会制定院校进行复测，并依据复测状况确定获奖名次。

从竞赛的赛事规程来看，竞赛虽然是公开的，但难度大，技术指标要求高，持续时间相对技能大赛要长。从最初确定方案到产品制作完成，各项指标都能满意要求的的确不多。从历年的竞赛成果来看，获奖的比例并不高。以2024年为例，全国共有1097所高校、13063支代表队，共计39189名同学报名参赛。其中获得全国一等奖有287支队伍②，占总数的2．2%，可见难度较大。福建省自参与该项赛事以来，本科组近年来获得全国一等奖的次数渐渐增多，但高职院校参赛获奖很少。说明高职同学参与该项赛事存在较大困难，主要缘由是同学在设计、编程、调试等方面力量训练不足，离赛项要求存在肯定差距，需要在平常训练中加以提高。然而同学的训练只有暑期1个多月的时间，涉及的课程多，学问面广，学问点特别多，要想取得好成果，必需要有针对性的训练方法，有的放矢才能达到目的。本文试图从高职组的赛题要求动身，分析、归纳出应具备的学问点及其实现方法，并给出根据模块划分的训练方法。

2赛题分析

近年来大赛的出题以电子技术应用设计为主要内容，涉及模－数混合电路、单片机、可编程器件、EDA技术，运用到模拟电路、数字电路、高频电路、PCB设计、传感器技术、单片机技术等课程的学问，体现了教学基本内容和新技术应用趋势。竞赛题目主要测试同学运用基础学问的力量、实际设计力量和独立工作力量。题目包括基本要求部分和发挥部分，使大多数参赛同学能在规定时间内完成基本要求部分的设计工作，优秀同学还可以完成发挥部分的内容。

2．1赛题内容统计大赛的题目类型一般分为信号采集类、仪器仪表类、掌握类、无线通信类、电源类等类型，表1列出近5年来高职高专组的大赛题目及统计状况(省赛均指福建省竞赛)。从竞赛题目类型来看，掌握类题目每年至少有一题，是竞赛必出的题目，其他类型相对较少，均为轮番消失。说明掌握类题目仍旧是竞赛的重点，平常训练时需要做好充分的预备。

2．2赛题涉及的学问点各个题目所涉及到的学问点内容，详见表2所示。对以上的学问点进行归纳、总结，可以看出近年来赛题所需具备的学问点有:A/D采样，位置检测，角度检测，电机掌握，LED亮度掌握，无线通信，按键扫描、数据显示、报警输出、DC/DC变换器设计等。对各个学问点所涉及的详细内容进一步细分，并给出其实现方法，如表3所示。

3集训方法

从上面对竞赛题目的分析可知，所涉及到学问点许多，内容很广，对于大二甚至是大一同学来说，完全靠同学自学、自练，要想取得好成果很难，需要指导老师依据同学选题意愿，制定具体的训练方案并实施。

3．1掌握系统结构分析一般同学对掌握系统没有什么概念，面对一个题目往往不知道该如何下手，若能够对系统的整体结构有一个较完整的熟悉，将有助于同学理解题目要求，制定切实可行的方案，并付诸实施。对一个掌握系统来说，系统一般都具有如图2所示的结构:图2是一个典型掌握系统结构图，采纳闭环掌握方式。对于现在竞赛的题目而言，技术指标要求越来越高，假如仅仅采纳开环掌握方式，将很难满意指标的要求。如电源类题目，常见的问题是当负载变化时，输出的电压或电流随着变化，不能稳定在一个给定值上，主要缘由就是没有采纳闭环掌握所导致。同样其他类型的题目也相类似，如角度掌握、风板掌握、平衡掌握等，一般也要求系统是一个闭环的掌握系统。对于不同的掌握系统，结构图可能会有所差别，如图2中反馈环节有的可能没有传感器，而是只有信号采集电路;有的信号采集或输出掌握是通过无线通信的方式进行，需要详细问题详细分析。

3．2系统模块划分竞赛所涉及的学问比较分散，同学学习、训练时毫无头绪，不能形成一个系统整体。因此需要对学问点进行归纳，将其划分到在系统各个模块中。依据上面的系统结构图，可以将系统分解为各个单元电路模块，并将所需把握的学问点和技能点整理对应起来，根据这些模块进行训练更具有针对性。一般可将系统分解如表4所示。

3．3训练的组织电子设计赛所涉及学问点许多，让每个队伍全部成员都对全部模块进行训练明显是不现实的，需进行分工。一般可将一个参赛队的人员分为两组，一组负责硬件电路的设计、制作与调试;另一组则负责程序的编程。至于一组需要多少人需依据题目的类型来定，如掌握类的题目以程序掌握为重点，宜支配2个人进行程序编程，1人负责主控程序的设计，1人负责传感器及信号的采集与处理。而对于电源类的题目，电路设计是关键，宜支配2个人进行电路的设计，包含高频变压器的设计、PWM掌握电路设计、滤波电路的设计、电压、电流采集及爱护电路的设计与调试等，另1人可进行信号采集显示、掌握的编程。分工确定后，一般参赛学校都有多支队伍参与竞赛，将全部参赛队伍中相同分工的人员集中起来，根据表4所划分的模块进行针对性培训，比一个指导老师单独指导多个队伍的全部项目效率要高。假如条件允许，可在组员分工的基础上，再根据题目类型进行分类培训，效果则会更好。

4结语

通过以上对赛题的学问点进行分析、归纳，并将系统分为6大模块进行训练，同学的训练内容更为详细，更具有针对性。再加上组员分工、分类培训，同学的训练的乐观性得到提高，收获也较大。以我院近年来的培训为例，今年开头实行分工集中培训的方式，20多支队伍报名参赛，训练一个多月，全部人员都能坚持下来参与竞赛。以往采纳的集训方法是一个老师指导几支队伍的全部训练内容，老师工作量大，不