大学生电子设计竞赛与创新能力培养

大学生电子设计竞赛与创新能力培养 解放军电子工程学院信息工程系张剑云2009年6月18日 竞赛的性质 竞赛简介安徽赛情赛题赏析体会感想 报告内容 竞赛的性质 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 全国性竞赛第一届于1994年举办 第二届1995年举办 以后每两年举办一次 今年是第九届 除全国性竞赛外 许多省份也各自组织竞赛 安徽省从2006年开始举办安徽省竞赛 逢双年份独立举办 逢单年份与全国竞赛合并举办 今年是安徽省第四届竞赛 四大学科竞赛 大学生数学建模竞赛大学生电子设计竞赛大学生机械设计竞赛大学生结构设计竞赛 竞赛的性质 一个推动 三个有助于 推动全国普通高等学校信息与电子类学科进行面向二十一世纪的课程体系和课程内容的改革 有助于高等学校实施素质教育 培养大学生的创新能力 协作精神和理论联系实际的学风 有助于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 有助于吸引 鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动 为优秀人才脱颖而出创造条件 竞赛的目的 政府主办专家主导学生主体社会参与 全国竞赛专家组由电子类专家组成 负责竞赛命题 评审工作 主任委员 张剑云解放军电子工程学院副主任委员 鲁昌华合肥工业大学杨旭宏解放军电子工程学院委员 李辉中国科技大学吕锡庆安徽大学崔琛解放军电子工程学院马建国安徽建筑工业学院凌有柱安徽工程科技学院李淮江淮北煤炭师范学院刘宁宿州学院秘书处 解放军电子工程学院教务处 组织运行模式 由教育部 工信部及部分参赛省市教委代表及电子类专家组成 负责全国竞赛的组织领导 协调与宣传工作 参赛单位以普通高等学校和高职高专学校为参赛单位 两类高校分组别进行竞赛 参赛队和参赛学生每队由三名学生组成 除研究生以外所有具有正式学籍的在校本科生 专科生都有资格参加 组织方式全国竞赛统一命题 分赛区组织 在各学校展开 安徽省竞赛由省组委会命题 在各学校展开 组织方式 竞赛方式 半封闭 相对集中 我们省规定 1 参赛学校需将本校所有参赛队集中在指定的实验室内 便于巡视管理 参赛队员必须在指定竞赛场地内完成全部竞赛任务 不允许将设计制作实物和设计报告带出竞赛场地 2 参赛学生可以离开赛场查阅资料 可以在规定时间内用餐和休息 但不得与他人交流 其他人员不得介入参赛队员的任何活动 不得进入竞赛场地 竞赛方式 全国竞赛时间定于逢单数年号的9月份 赛期为四天 安徽省竞赛每逢双数年号单独举行 单数年号与全国竞赛合并举行 时间和赛期与全国竞赛相同 2009年全国竞赛将于2009年9月2日 9月5日在全国展开 竞赛时间 以电子技术 包括模拟和数字电路 应用设计为主 涉及单片机 可编程逻辑器件 EDA软件工具和PC机 主要用于开发 的应用 题目包括 理论设计 和 实际制作与调试 两部分 其中 实际制作与调试 部分又包括基本要求和发挥两个部分 三个部分各为50分 竞赛题目一般具有实际意义和应用背景 并考虑到课程教学基本内容和新技术应用趋势 竞赛题目能测试学生运用基础知识的能力 实际设计能力和独立工作能力 同时充分考虑到竞赛评审的操作性 竞赛内容 综合题 涵盖模 数混合电路 可涉及单片机和可编程逻辑器件的应用 并尽可能适合不同类型学校和专业的学生选用 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 的题目 侧重于模拟电路 数字电路 电力电子线路等课程内容的题目 侧重于新型集成电路应用的题目 侧重于常用电子产品和电子仪器初步设计的题目 题目类型 竞赛期间 组委会向所有参赛学校派出一名常驻巡视员 巡视员由各参赛学校推荐一名同志担任 采用异地派遣原则 巡视员主要职责 按时启封竞赛题目 核查参赛队员 指导选题工作 指导填写 竞赛登记表 按时封存竞赛作品 维护赛场秩序 组委会成立主要由组委会成员组成的流动巡视组 随时随地随机抽查各高校赛场秩序 一旦发现违规行为 当即取消该赛场的参赛资格 并对现场巡视员提出批评 巡视制度 组委会成立专家组负责测试评审工作 专家组成员由全省各高校推荐产生 应具有高级职称和相关电子专业背景 专家组在统一的时间和集中的场地进行测试评审 实物作品和论文分别由不同的专家组在不同的场地进行测试和评审 参赛学生全程参与实物作品的测试过程 每件作品测试准备时间和测试时间各30分钟 测试过程中测试专家只动口不动手 论文实行盲审 对论文有严格的密封要求 测试评审 安徽省奖安徽省电子设计竞赛设一 二 三等奖 获奖总数一般不超过总参赛队数的30 由安徽省教育厅颁发 为鼓励学生广泛参与这一活动 省竞赛设置 成功参赛奖 凡按时完成竞赛内容 达到基本要求的参赛队均发给 成功参赛证书 该证书由省教育厅高教处颁发 奖项设置 全国奖全国只设一 二等奖 获奖总数原则上不超过全国参赛队总数的10 赛区评审结束后 各赛区组委会将本赛区竞赛优秀参赛队 控制在本赛区参赛队总数的12 之内 安徽省一等奖 的设计报告和测试结果报送全国组委会 全国组委会根据设计报告和赛区测试结果遴选全国一等奖候选队 并组织全国专家对这些候选队进行二次测试评审 二次评审淘汰率在10 以上 许多参加二次测试评审的队连二等奖也拿不到 奖项设置 全国大学生电子设计竞赛前几届由索尼公司提供赞助 最高奖冠名 索尼 杯 从本届开始由NEC电子 中国 公司独家赞助 冠名为 NEC电子 杯 安徽省大学生电子设计竞赛由合肥美亚光电技术有限公司提供赞助 最高奖冠名 美亚光电 杯 竞赛冠名 竞赛的性质 竞赛简介安徽赛情赛题赏析体会感想 报告内容 参赛获奖情况 1999年全国赛第四届参赛情况 参赛获奖情况 1999年全国赛第四届获奖情况 参赛获奖情况 2001年全国赛第五届参赛情况 参赛获奖情况 2001年全国赛第五届获奖情况 参赛获奖情况 2003年全国赛第六届参赛情况 参赛获奖情况 2003年全国赛第六届获奖情况 参赛获奖情况 2003年全国赛第六届获奖情况 参赛获奖情况 2005年全国赛第七届参赛情况 参赛获奖情况 2005年全国赛第七届赛区获奖分布情况 参赛获奖情况 2005年全国赛第七届赛区获奖分布情况 参赛获奖情况 2005年全国赛第七届全国奖获奖情况 参赛获奖情况 2006年安徽省第一届参赛情况 参赛获奖情况 2006年安徽省第一届获奖情况 参赛获奖情况 2007年全国赛第八届参赛情况 参赛获奖情况 2007年全国赛第八届省级奖获奖情况 参赛获奖情况 2007年全国赛第七届国家奖获奖情况 参赛获奖情况 2007年全国赛第七届颁奖典礼 参赛获奖情况 2008年安徽省第三届参赛和获奖情况 参赛获奖情况 2008年安徽省第三届参赛和获奖情况 续 参赛获奖情况 2008年安徽省第三届参赛和获奖情况 续 参赛获奖情况 安徽省历届参赛学校统计 参赛获奖情况 安徽省历届参赛队伍统计 参赛获奖情况 今年全国竞赛截至目前报名情况 学校 29所高校本科组 130个队高职高专组 26个队其中皖西学院 10个本科组队 参赛获奖情况 皖西学院历届参赛和获省奖情况 竞赛的性质 竞赛简介安徽赛情赛题赏析体会感想 报告内容 一 任务 设计并制作一个简易智能电动车 其行驶路线示意图如下 赛题赏析 简易智能电动车 2003年E题 基本要求3电动车在光源的引导下 通过障碍区进入停车区并到达车库 电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触 基本要求4电动车完成上述任务后应立即停车 但全程行驶时间不能大于90秒 行驶时间达到90秒时必须立即自动停车 基本要求2电动车到达B点以后进入 弯道区 沿圆弧引导线到达C点 也可脱离圆弧引导线到达C点 C点下埋有边长为15cm的正方形薄铁片 要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒 停车期间发出断续的声光信息 基本要求1电动车从起跑线出发 沿引导线到达B点 在 直道区 铺设的白纸下沿引导线埋有1 3块宽度为15cm 长度不等的薄铁片 电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息 并实时存储 显示在 直道区 检测到的薄铁片数目 发挥部分要求1 电动车在 直道区 行驶过程中 存储并显示每个薄铁片 中心线 至起跑线间的距离 2 电动车进入停车区域后 能进一步准确驶入车库中 要求电动车的车身完全进入车库 3 停车后 能准确显示电动车全程行驶时间 4 其它 赛题赏析 赛题赏析 任务设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置 示意图如右图所示 液体点滴速度监控装置 2003年F题 基本要求1在滴斗处检测点滴速度 并制作一个数显装置 能动态显示点滴速度 滴 分 基本要求2通过改变h2控制点滴速度 如右图所示 也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度 点滴速度可用键盘设定并显示 设定范围为20 150 滴 分 控制误差范围为设定值10 基本要求3调整时间 3分钟 从改变设定值起到点滴速度基本稳定 能人工读出数据为止 基本要求4当h1降到警戒值 2 3cm 时 能发出报警信号 发挥部分要求设计并制作一个由主站控制16个从站的有线监控系统 16个从站中 只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置 其它从站为模拟从站 1 主站功能 a 具有定点和巡回检测两种方式 b 可显示从站传输过来的从站号和点滴速度 c 在巡回检测时 主站能任意设定要查询的从站数量 从站号和各从站的点滴速度 d 收到从站发来的报警信号后 能声光报警并显示相应的从站号 可用手动方式解除报警状态 赛题赏析 发挥部分要求 续 2 从站功能 a 能输出从站号 点滴速度和报警信号 从站号和点滴速度可以任意设定 b 接收主站设定的点滴速度信息并显示 c 对异常情况进行报警 3 主站和从站间的通信方式不限 通信协议自定 但应尽量减少信号传输线的数量 4 其它 赛题赏析 赛题赏析 任务设计制作一个正弦信号发生器 基本要求 1 正弦波输出频率范围 1kHz 10MHz 2 具有频率设置功能 频率步进 100Hz 3 输出信号频率稳定度 优于10 4 4 输出电压幅度 在负载电阻上的电压峰 峰值Vopp 1V 5 失真度 用示波器观察时无明显失真 正弦信号发生器 A题 发挥部分要求在完成基本要求的基础上 增加如下功能 1 增加输出电压幅度 在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰 峰值Vopp 6V 1V 2 产生模拟幅度调制 AM 信号 在1MHz 10MHz范围内调制度ma可在10 100 之间程控调节 步进量10 正弦调制信号频率为1kHz 调制信号自行产生 赛题赏析 发挥部分要求 续 3 产生模拟频率调制 FM 信号 在100kHz 10MHz频率范围内产生10kHz最大频偏 且最大频偏可分为5kHz 10kHz二级程控调节 正弦调制信号频率为1kHz 调制信号自行产生 4 产生二进制PSK ASK信号 在100kHz固定频率载波进行二进制键控 二进制基带序列码速率固定为10kbps 二进制基带序列信号自行产生 5 其他 赛题赏析 赛题赏析 任务设计一电机控制系统 控制物体在倾斜 仰角 100度 的板上运动 在一白色底板上固定两个滑轮 两只电机 固定在板上 通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动 运动范围为80cm 100cm 物体的形状不限 质量大于100克 物体上固定有浅色画笔 以便运动时能在板上画出运动轨迹 板上标有间距为1cm的浅色坐标线 不同于画笔颜色 左下角为直角坐标原点 示意图如右 悬挂运动控制系统 2005年E题 基本要求 1 控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数 2 控制物体在80cm 100cm的范围内作自行设定的运动 运动轨迹长度不小于100cm 物体在运动时能够在板上画出运动轨迹 限300秒内完成 3 控制物体作圆心可任意设定 直径为50cm的圆周运动 限300秒内完成 4 物体从左下角坐标原点出发 在150秒内到达设定的一个坐标点 两点间直线距离不小于40cm 赛题赏析 发挥部分要求 1 能够显示物体中画笔所在位置的坐标 2 控制物体沿板上标出的任意曲线运动 见示意图 曲线在测试时现场标出 线宽1 5cm 1 8cm 总长度约50cm 颜色为黑色 曲线的前一部分是连续的 长约30cm 后一部分是两段总长约20cm的间断线段 间断距离不大于1cm 沿连续曲线运动限定在200秒内完成 沿间断曲线运动限定在300秒内完成 3 其他 赛题赏析 赛题赏析 任务设计并制作一个电动车跷跷板 在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重 配重的位置可以在从始端开始的200mm 600mm范围内调整 调整步长不大于50mm 配重可拆卸 电动车从起始端A出发 可以自动在跷跷板上行驶 电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示 电动车跷跷板 2007年F题 赛题赏析 电动车跷跷板 2007年F题 基本要求1电动车从起始端A出发 在30秒钟内行驶到中心点C附近 基本要求3电动车从 2 中的平衡点出发 30秒钟内行驶到跷跷板末端B处 车头距跷跷板末端B不大于50mm 基本要求4电动车在B点停止5秒后 1分钟内倒退回起始端A 完成整个行程 基本要求260秒钟之内 电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态 保持平衡5秒钟 并给出明显的平衡指示 赛题赏析 发挥部分1 将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点300mm以外 90 扇形区域内某一指定位置 车头朝向跷跷板 电动车能够自动驶上跷跷板 2 电动车在跷跷板上取得平衡 给出明显的平衡指示 保持平衡5秒钟以上 3 将另一块质量为电动车质量10 20 的块状配重放置在A至C间指定的位置 电动车能够重新取得平衡 给出明显的平衡指示 保持平衡5秒钟以上 4 电动车在3分钟之内完成 1 3 全过程 5 其他 电动车跷跷板 2007年F题 赛题赏析 信号发生器 2007年H题 高职高专组 设计并制作一台信号发生器 使之能产生正弦波 方波和三角波信号 其系统框图如图1所示 赛题赏析 1 基本要求 1 信号发生器能产生正弦波 方波和三角波三种周期性波形 2 输出信号频率在100Hz 100kHz范围内可调 输出信号频率稳定度优于10 3 3 在1kW负载条件下 输出正弦波信号的电压峰 峰值Vopp在0 5V范围内可调 4 输出信号波形无明显失真 5 自制稳压电源 信号发生器 2007年H题 高职高专组 赛题赏析 2 发挥部分 1 将输出信号频率范围扩展为10Hz 1MHz 输出信号频率可分段调节 在10Hz 1kHz范围内步进间隔为10Hz 在1kHz 1MHz范围内步进间隔为1kHz 输出信号频率值可通过键盘进行设置 2 在50W负载条件下 输出正弦波信号的电压峰 峰值Vopp在0 5V范围内可调 调节步进间隔为0 1V 输出信号的电压值可通过键盘进行设置 3 可实时显示输出信号的类型 幅度 频率和频率步进值 信号发生器 2007年H题 高职高专组 竞赛的性质 竞赛简介安徽赛情赛题赏析体会感想 报告内容 体会与感想 一 对大学生动手能力的忧虑1 你会使用电烙铁 会剪导线吗 2 你知道稳压电源如何接成 5V吗 3 你知道PGA BGA是什么封装形式 4 你会使用PCB布线软件吗 5 你知道频谱分析仪 矢量网络分析仪干什么用吗 6 你知道FPGA DSP ARM是什么芯片吗 体会与感想 归纳起来表现在 1 基本技能欠缺2 基本认知能力匮乏3 基本仪器设备不会使用4 基本的工具软件和常用芯片不会使用 体会与感想 原因何在 1 各高校重理论轻实践的倾向还没有得到根本改变 2 各高校实验经费投入不足 3 电子实验课课程体系不合理 内容不完备 4 实验手段落后 5 考核手段不完善 导致学生轻视实验课程 体会与感想 二 大学生电子设计竞赛对教学的促进作用1 课堂教学的有益补充课堂教学考虑到大多数同学的需求 主要强调 基本 基本知识 基本理论 基本方法 基本技能 而电子设计竞赛积极吸引 鼓励和引导广大青年学生踊跃参加课外科技活动 为同学们提供了一个深入学习和探索的机会 无疑这是是课堂教学的有益补充 为优秀人才脱颖而出创造充分的条件 体会与感想 二 大学生电子设计竞赛对教学的促进作用2 教学改革的重要尝试电子设计竞赛内容丰富 既包括系统的设计和实际制作 又包括报告的撰写 强调理论知识与动手能力并重 注重综合能力的培养 这与高校进行教育教学改革的目的有着相同之处 可以为教改提供诸多有益的经验 体会与感想 二 大学生电子设计竞赛对教学的促进作用3 推动课程体系的建立大学生电子设计竞赛为引导高等学校实施素质教育 在教学中注重培养大学生的创新能力 协作精神和理论联系实际的学风 加强学生动手能力培养和工程实践训练 提高学生解决实际问题的能力提供了方向 它推动了高等院校进行教学改革 对于促进电子信息类学科建立面向二十一世纪的课程体系具有重要作用 体会与感想 二 大学生电子设计竞赛对教学的促进作用4 为从事科研工作进行铺垫由于专业的特点 电子工程类的大部分同学今后主要从事科学研究工作 通过电子设计竞赛 能使同学们了解到许多目前比较先进的技术 掌握了一些实用的技能 为今后从事科研工作打下一定的基础 就他的同届同学来看 目前大部分在研究室都是骨干 其中一个重要原因就是通过电子设计竞赛使他们具备了良好的基础 缩短了 入门 的时间 体会与感想 三 大学生电子设计竞赛对综合能力培养的促进作用1 加强了学习能力2 提高了实践能力3 锻炼了写作能力4 培养了团队精神5 提高了交流能力6 锻炼了心理素质7 培养了应变能力 体会与感想 四 对实验教学的几点感想1 实验教学的目的1 提供理论验证的手段 2 培养实验方法 3 打造综合创新能力 体会与感想 四 对实验教学的几点感想2 电子类实践的动手能力1 基本实践动手能力 例如接线 焊线 烙铁和万用表使用等 2 元器件的辨认能力 例如电阻 电容 电感的刻度辨识 元器件的封装形式的认识 3 仪器仪表使用能力 例如稳压电源 信号源 示波器的使