2018年TI杯电子设计竞赛感悟

2018年7月27日,电赛结束已经有三四天的时间了,今年的感悟和去年的相比很是不同。去年大一,刚刚入门单片机,搞点东西也都是瞎搞,没有一个像模像样的作品,即使是有也都是一些次品、半成品。得知学校选拔学生参加全国大学生电子设计竞赛(单数年为国赛、双数年为省赛),才开始准备,当时准备的是控制类方向,因为以前玩过小车,调过风力摆……虽然效果不怎么样,但好歹知道点原理……经过一系列的选拔,我处于那个淘汰与参赛的边缘的尴尬境地,然后突然觉得自己不适合做控制类的东西,果断转入了做信号类的题目,正好学校信号类的参赛队伍不够,我就这样成功参赛了,队友找的也很随意,我拉了个舍友,老师又分了个高职的学生。三个人啥也不会,一点没接触过信号,只有两个人学过“电路分析基础”这个课程……然后就很艰难的边做往年的赛题,边学习电路设计知识,最后运气好,做可见光定位,得了个省一等奖……

今年也有校内选拔赛,从3月10号的宣讲会开始,到5月4日校内赛颁奖,历时将近两个月……我也不再和去年一样是个新手了:自己和两个大三的组队拿了校赛信号类的一等奖,同时辅助实验室的另一个组拿了二等奖,也顺利的获得了参赛的资格(本来我计划暑假早早回家学车,但得知今年比赛时间比较早,就选择留下参赛,之前老师认为我是因为去年得了省一,今年参赛最好也就是得省一等奖的原因而不参赛)。

选队友真的是一个难题,我那个组里的大三的都在准备考研,没有参赛,我带的另一组里两个人又退出了,所以2个组6个人最后参赛的只有2个人,后来老师又给安排了个大一的女生,才凑够一个队。

两个队友,一个虽然是大二,但是之前没做过什么东西,校赛的电路和程序也都是在我的辅助下完成的,课程理论虽然有,但是不知道能不能结合到实际中,而且似乎缺少了点兴趣;大一的女生,挺逗的,很可爱的一个小孩,但本身是大一,基础薄弱,而且不够专注,爱玩,总能被其他东西吸引。说实话,真是挺担心这个队伍的。

组好队,找好指导老师,就进入到了备赛阶段。这一阶段,是个比较糟心的阶段,首先,各个课程都进入中后期,到了最后的考试月,复习任务变得很重;而且学校要求这一段时间每个队都要做出来两道往年的比赛题目,还会派人来检查进度。其实这些对于我们队来说不算什么,不限时间做个东西还是好说的,就是质量怎么样不好说……比如我们做的第一道题是“啸叫检测抑制”(可以看我的上一篇博客)就出现了很多的问题,最后还是把功能实现了;第二道题做的去年国赛的“远程幅频特性测量装置”,这个题目要求的频率比较高,队友焊出来的洞洞板不能使用了,于是就开始自己画电路板,什么滤波器、放大器、加法器、比较器都有,但也出现了许多的问题,比如放大器不能用,不知道为什么,很简单的一个同相比例放大器,要么是不能工作,要么就是有各种各样奇怪的现象,波形失真到感人。后来优化电路板的布局布线,改到了放大器V1.2版本才可以使用,其他的电路也是会有问题,调好多参数、弄坏好几块板才能找到一个合适的参数,最终这个题目也算是完成了大部分。

可是这些不是我关注的重点,相比于做出来某些题目,我更关注的是队友的能力及能力的提升,如果比赛中所有的部分都要我一人做,肯定是做不完的,而且这样要队友的意义又是什么。但是这两个队友的表现让我很是失望:我们简单分工,软件我写,硬件主要是他们做,我起辅助作用。但做第一个题目的时候,我做出了方案,大致需要什么电路,程序大致怎么个功能、怎么个流程,以为他们就会主动地去学习,然后做出电路了,但是却不是这样,大二的队友一直在做仿真,大一的队友就直接问我这个电路该怎么做……当时真的是又生气又无奈,可最让我气愤的是大二的队友还看小说!有那些时间不如去看看电路设计的书。

等到我们三个人的考试都结束了,就已经到了7月14日,离开赛不到一周的时间。他们也算是开始有点长进了,不只是会焊电路板了,还可以简单得做一些测试、故障检查,开始研究电路了,但分析电路仍然是个问题。那几天,我画了好多的电路板,准备着比赛时使用(画板子的技术倒是增进了不少)。

7月20,开始比赛了,说的是8点答题,结果7点十几分就发下来了,搞得我早饭都没吃好就慌慌忙忙的往实验室跑。看到题目后,还是挺懵的,这……哪个是信号类的题目啊:A-电流检测,感觉像是电源类的;B肯定是四旋翼;C是控制;E好像也是电源,这个D和F看起来都像是信号的啊,就看了看D和F,昨天刚刚测试过FDC2214,效果还挺不错的,就是没有试过识别手势会怎么样,于是让队友继续看着其他的赛题,我找了块铝板接入FDC2214,测试一下这个手势识别困难大不大,经过测试发现,可以检测到微弱的变化,但是想要清楚地分辨手势还是有些困难的。而F-无线话筒扩音系统要求的频率太高,而且话筒进行信道的自检,这一点实现起来难度挺大,无线话筒采用模拟调频方式的实现难度也不小。最终我们还是把目光投向了A-电流信号检测装置。

要检测电流,就得有传感器,而且题目要求了是非接触式传感的电流信号检测装置,给的提示是绕制线圈,那就绕吧,我记得应该是绕了一整天,测试了一整天的传感器,最终使用的那个是晚上三点绕出来的,效果还算可以,次级线圈两端的电压大小和被测电流的频率变化的关系不是很明显,大致可以认为是电流峰峰值大小的一次函数。至此,我们的总体方案算是有了,之后就开始一步一步制作了:安排队友制作功放,做放大器、我写程序,搭电路……还是比较顺利的,反正前两天没有什么紧张的感觉,进展虽然有些缓慢,但我总觉得肯定可以做出来,也就不是很着急,因为测试得到的结果和方案中计划的差别不大,几乎就是按照原计划实施的。

第三天突然听队友说了一句比赛要求使用单片机最小系统板,但我发现的我的板好像不是太符合要求,因为它自带了ST-Link下载器,这下子就很慌,犹豫了好大一会,决定换板子,然后就从我的F767换成了F407,程序还是需要改一改的,因为我用的是HAL库,函数的封装比较彻底,可移植性好,大概一个多小时,就还原了原来的功能,然后就是把单片机和硬件组合到一起,调着一直都很顺利。但我似乎觉得进度有点慢,就加快了速度,早上四点多,为了验证一个峰值检测模块的好坏,我把它接到单片机的AD采集引脚上,一上电,“噗”的一声闷响再加上几丝焦糊味,我瞬间蒙了,单片机炸了,反应过来后,拔下屏幕一看,果然,一个洞。这可是第三天晚上了,过不了多大会就是最后一天了,当机立断,马上换回F767,不是核心板就不是吧,总比没有好,又用了一个小时多的时间,把这个程序也弄好了。不能再皮了,赶紧把系统搭好,稳健的开始测试。其实心里已经有点着急,但后面还有数据要记录,还要做拟合曲线,这么多事,不能再耽搁了……

离结束前两个小时,终于都弄好了,测试的结果也是挺好,又想到了那个核心板,……,怎么办,不会不让我测试吧,心中惶恐。开发板的ST_Link是可以掰下来的,这样就只剩下核心板了,但有那么一点不舍得。队友提建议说:先留着,万一到现场不让测,就当场掰下来它!很给力的回答,但我总觉得不妥,于是心一横,掰!

再一上电,咦!怎么屏幕没有显示,LED怎么不闪,电源指示灯明明亮着呢,坏了,完了,现在离结束只有2个小时了。真作死,干嘛要掰开他啊……一分钟后,忽然发现是因为没有了时钟,赶紧焊了晶振,又可以用了,真的是九死一生啊。再也不做死了,赶紧封箱。

封箱前再整体测试一遍,功放没问题,但测试精度突然就下降了好多,完了,怎么办,这可都是调好了的参数啊,再弄肯定是来不及了,封吧,心中一阵凄凉……把作品送到了指定的地点,怎么都不是个滋味。

等到25日,开始测试了,我和一个队友把作品拿出来,按照测试老师的要求开始准备,其实没有什么好准备的,东西就那些,端出来上个电就可以用了,只是没想到,还提供了直流稳压电源,太好了,这个电源就比自己做的开关电源纹波小得多,也许效果会好一些。为了防止意外发生,我反复用万用表测试电源电压,确认无误后才接上,没炸!真好。然后一看显示屏的数据,还是有误差的,果断拿起螺丝刀,手动校准了一下,这下可以了。示意老师,我们准备好了,然后还是挺顺利的,测试都没问题,老师记录数据记录得也是很happy,但就是最后的一问“其他”有点小问题:我说我们测频谱可以测到9次谐波,他们笑着说算了……我又说我们测频率可以测到3KHz,他们又笑着说算了……那就算了,测试完毕,断电!回家!!!

总体来说,今年电赛还是比较开心的,虽然队友不太给力,但是队友还是挺有趣的,合作很愉快。

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