2021-4-9 | 電子設(shè)計論文
作者:高原 單位:桂林電子科技大學(xué)
1建設(shè)電子設(shè)計培訓(xùn)中心,搭建電子信息活動平臺
作為近年來組織與引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)、科學(xué)研究與設(shè)計創(chuàng)新的第二課堂,大學(xué)生實踐培訓(xùn)基地已逐漸引起國內(nèi)各高校的關(guān)注,對于形成“課內(nèi)外結(jié)合、全方位、立體化”的科技活動平臺,提升學(xué)生工程實踐能力起到了重要作用。近年來,桂林電子科技大學(xué)投資過百萬創(chuàng)建了電子設(shè)計培訓(xùn)中心,該中心既是電子設(shè)計競賽的學(xué)生培訓(xùn)基地,也是廣西區(qū)電子設(shè)計競賽的測評場所,更是桂林電子科技大學(xué)的電子信息科技活動平臺。其建設(shè)思路定義為:以全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽為主線,整合電子信息類教學(xué)資源,以學(xué)生為中心,以創(chuàng)新思維和實踐動手能力的訓(xùn)練為核心,以培養(yǎng)創(chuàng)新務(wù)實高素質(zhì)的應(yīng)用型人才為宗旨,以創(chuàng)新思維、基本科研技能及知識綜合應(yīng)用能力等多層次訓(xùn)練為目標(biāo)的電子信息科技文化活動平臺。中心根據(jù)學(xué)生科技活動特點(diǎn)及學(xué)科發(fā)展要求,除購置了電腦、示波器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源等常用儀器設(shè)備以外,還配置了EDA開發(fā)系統(tǒng)、DSP開發(fā)系統(tǒng)、單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、德國“樂普科”自動制版系統(tǒng)等設(shè)備。中心網(wǎng)站定期公布一些題目,全校學(xué)生均可自愿參加制作,經(jīng)培訓(xùn)中心指導(dǎo)教師驗收合格后,即可進(jìn)入中心學(xué)習(xí)。中心在時間、空間、資源、指導(dǎo)等方面對學(xué)生進(jìn)行開放式管理,培養(yǎng)學(xué)生的自覺研究習(xí)慣。培訓(xùn)中心的主要功能包括:
1.1開展一系列分項目、分層次的講座,包括有關(guān)電源、DDS信號源、掃頻儀的原理,設(shè)計思路,高頻電路,F(xiàn)PGA,單片機(jī),控制理論,論文寫作等專題以及電路調(diào)試中的實用方法和技巧。近三年來,電子設(shè)計培訓(xùn)中心在區(qū)內(nèi)開出公開講座2次,校內(nèi)講座10余次。
1.2編寫《Protel設(shè)計與提高》、《FPGA實踐與應(yīng)用》等培訓(xùn)教材,面向電子設(shè)計愛好者組織經(jīng)常性的培訓(xùn),通過訓(xùn)練考核促進(jìn)學(xué)生設(shè)計與制作能力的提高。同時,利用與電子行業(yè)相關(guān)企業(yè)建立的合作機(jī)制,由企業(yè)主動提供新產(chǎn)品、新設(shè)備,對師生開展進(jìn)校集中培訓(xùn),介紹行業(yè)的新知識、新理論、新技術(shù)。
1.3為有較強(qiáng)創(chuàng)新意識和實踐動手能力的學(xué)生參與創(chuàng)新性實驗項目、教師科研、畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計等提供技術(shù)指導(dǎo)及設(shè)備支持。“小功率數(shù)控交直流電流源”、“基于FPGA的RFID實訓(xùn)平臺”、“智能無線搜救系統(tǒng)”、“基于軟件無線電的數(shù)字SSB無線收發(fā)機(jī)”等一批學(xué)生項目相繼完成并通過測試。
1.4作為大學(xué)生電子設(shè)計競賽廣西賽區(qū)的測評基地,為整個廣西賽區(qū)作品的測評提供全套設(shè)備和良好的測試環(huán)境。培訓(xùn)中心的管理采用教學(xué)改革項目模式,學(xué)校每年驗收一次,根據(jù)中心當(dāng)年的培訓(xùn)規(guī)模、參賽成果等劃撥下一年度經(jīng)費(fèi)。電子信息類專業(yè)學(xué)生通過中心的活動擴(kuò)大了知識面,同時學(xué)校也遴選出了一批參加區(qū)級和國家級競賽的種子選手。
2注重興趣培養(yǎng),夯實入門基礎(chǔ)
在學(xué)生入校之初,就宣傳“先實踐、后理論、再實踐”的學(xué)習(xí)方式,鼓勵學(xué)生及早參與競賽培訓(xùn)、體驗實踐創(chuàng)新。通過獲獎學(xué)生經(jīng)驗介紹會等形式,使新生深刻意識到:具有大賽經(jīng)歷的學(xué)生,會帶著大賽中的許多實踐問題學(xué)習(xí)理論課,迅速渡過認(rèn)知階段,加深對理論知識的理解。因此,并非要課程都學(xué)完才能參加大賽,要提前介入,介入得越早越好[4]20-22。參與培訓(xùn)的學(xué)生以自愿為基礎(chǔ),采用三人組隊形式。組隊時,提倡專業(yè)搭配、學(xué)科交叉,具有電路制作、軟件仿真、單片機(jī)編程、機(jī)械設(shè)計等專長的學(xué)生合理分工,優(yōu)劣互補(bǔ)。組隊形式從一開始便基本固定下來,經(jīng)過長期的磨合、磋商后,一旦有了賽事,小組成員之間即可默契配合、各司其職,為獲取佳績奠定了基礎(chǔ)。對于剛接觸競賽培訓(xùn)的學(xué)生,組織參觀演示性強(qiáng)的往屆學(xué)生獲獎作品,提高學(xué)生的參與興趣。分別從數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)、DSP及EDA等幾個方面介紹基礎(chǔ)理論知識,然后開設(shè)一些簡單的單元制作項目,具體內(nèi)容包括:信源電路、搶答器、計時器、放大器、傳感器、濾波器等。這些單元電路既是各種通用電路的基礎(chǔ),又都具有趣味性和可欣賞性,可以作為獨(dú)立的成果進(jìn)行展示,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子信息類知識的熱情和自信心,初步體驗電子設(shè)計制作的基本流程,邁出實踐創(chuàng)新的第一步。
3研究競賽選題,推行層次化訓(xùn)練
全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的選題范圍“以電子技術(shù)(包括模擬電路和數(shù)字電路)的應(yīng)用設(shè)計為主,可以涉及單片機(jī)、可編程器件及微機(jī)(微機(jī)主要作開發(fā)用)。題目盡可能考慮到教學(xué)的基本要求,并兼顧新技術(shù)的發(fā)展。”歷年競賽題目主要分為:(1)無線收/發(fā)信機(jī);(2)數(shù)據(jù)采集、測量、傳輸與控制系統(tǒng);(3)高、低頻信號源;(4)交、直流放大器。細(xì)化到實際課程中,則涵蓋模擬電子電路、數(shù)字電子電路、高頻電路、傳感器技術(shù)及應(yīng)用、微機(jī)原理、單片機(jī)接口技術(shù)、PLD可編程技術(shù)、自動控制原理等多門課程[5-7]131-148,415-420,130-132。根據(jù)大學(xué)生電子設(shè)計競賽的題型和內(nèi)容傾向,針對需要掌握的基本知識、技術(shù)及技能,結(jié)合電子信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案要求,開展層次化訓(xùn)練。
3.1分項訓(xùn)練對于具備一定設(shè)計制作基礎(chǔ)的學(xué)生,根據(jù)模擬電路、數(shù)字電路和單片機(jī)電路模塊分別進(jìn)行分項專題訓(xùn)練。模擬電路部分主要訓(xùn)練項目為:音頻功放(包括音調(diào)、功率放大)、電源(穩(wěn)壓、穩(wěn)流)、程控放大器;數(shù)字電路部分包括:常規(guī)器件實現(xiàn)數(shù)字鐘、方波的展寬與變窄、常規(guī)器件實現(xiàn)的頻率計;單片機(jī)電路部分包括:單片機(jī)配合A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)數(shù)字電壓表、單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的波形發(fā)生器、單片機(jī)對電機(jī)的控制。
3.2綜合訓(xùn)練融合基礎(chǔ)層次的多個模塊給出設(shè)計題目和參數(shù)要求,啟發(fā)性地講解設(shè)計要點(diǎn),使學(xué)生建立起系統(tǒng)的概念并自主設(shè)計、制作作品。
3.3跨學(xué)科集成訓(xùn)練集中進(jìn)行涉及自動化、機(jī)械、光學(xué)等多方面、跨學(xué)科的綜合訓(xùn)練,包括:直流穩(wěn)壓源、信號發(fā)生器、無線收/發(fā)信機(jī)、信號檢測與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制等。指導(dǎo)教師給出參數(shù)要求和大致參考方案,具體的設(shè)計和實施則通過學(xué)生查閱資料、教師答疑和學(xué)生自己的實踐來完成[8]154-156。
3.4賽前沖刺在開賽前期,參照電子設(shè)計競賽模式,采用模擬試題,要求學(xué)生以2-3人組隊的形式,在設(shè)定的時間限度內(nèi)完成資料查閱、方案選擇、電路制作、程序調(diào)試、問題排查、論文寫作等一系列工作,體驗競賽氛圍和工作模式。同時,邀請有豐富競賽經(jīng)驗的指導(dǎo)教師或企業(yè)工程師開設(shè)專題講座,講評電子制作作品,補(bǔ)充競賽方法和技巧,開拓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),使學(xué)生的實戰(zhàn)能力得到快速提高[9]120-123。為了能更真實地反映出學(xué)生電子設(shè)計制作的實際水平,當(dāng)前在區(qū)級賽和國家級賽中,逐漸加設(shè)了全封閉式的制作類專項競賽。由組委會提供儀器設(shè)備、電路元件、萬能板等硬件設(shè)備,各參賽隊只能攜帶參考書籍和未寫入程序的單片機(jī)小系統(tǒng)板入場。參賽隊員需自行查閱資料、設(shè)計電路方案、列出元件清單并領(lǐng)用元件、在萬能板上布設(shè)元件、焊接電路、調(diào)試并測量數(shù)據(jù)。針對這一競賽形式,反饋到賽前培訓(xùn)中,則更需要加強(qiáng)對學(xué)生基礎(chǔ)知識、獨(dú)立工作能力和拼搏精神的培養(yǎng)和鍛煉。