(潘添翼)关于信息技术大赛的一点感想_学校信息技术技术比赛
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关于信息技术水平应用大赛一些感受
今年我作为我们团队的代表去北京参加了全国信息应用水平大赛的复赛和决赛，虽然有点遗憾的获得了全国二等奖，但是参加这次比赛过程以及其中的一些经历还是让我们收获蛮多的。
电子竞赛之后，感觉大家都一直处于一种停滞的状态。当知道有这个比赛的时候大家都不是很积极，一是有点看不起这个比赛，二是觉得参加了电子竞赛就够了，别的比赛不太想参加了。虽然学校不太重视，实验室也不太关注这个比赛，但是我觉得这对于我们队是个机会。我们讨论后觉得电子竞赛之后成绩不太理想整个团队还是很不甘心，比较遗憾。还有就是不管这个比赛含金量怎么样，起码也是教育部组织的，再说不管得不得奖，在参加这个比赛的过程中研究上一些产品能够学到很多东西，还有这也可以在平时练练手，做硬件和写程序的都能收获到一些经验。就这样，我们团队商量之后，就开始明确的分工准备这个比赛了。
首先你必须知已知彼，对这次比赛的要求得有这个详细的了解。这个比赛不同于电子设计大赛，电子设计大赛完全是看指标的要求打分，对你产品的包装还有外观没有特别的要求。而这个比赛不同了，他明确规定了电子产品必须具有创新性和实用性。其实我本来还想报个个人赛的，但是当我知道团体赛是第一届的时候，我毅然放弃了我的单片机团体赛，我想既然是第一届肯定机会也多些，还是把所有精力都放在团体赛上。然后接下来的几个星期里我们都在为做什么电子产品而纠结。我们曾经想过做一个三极管测试仪，但是在查阅了很多资料之后发现在这个可能成本太高了，也曾想过结合现在的社会大环境做个地沟油检测仪，但是苦于检测方案的实现，也有想过做些教学产品如：电子教鞭，考场屏蔽仪等，但是想到这些在市面上都有了，做了是否还具有应用价值。。等等。那几个星期我感觉自己特别关注生边的生活，脑子老是想着什么东西能够既实用又具有创新性。其实这个期间我们的思维得到了很大的扩展，没有局限于书本。在研究了许多东西之后你会发现，其实有好多电子产品制作原理并没有想像的那么难，只是设计的很巧妙，感觉自己所学的知识好像有了用武之地。正如陈老师经常说的：“现在技术很成熟了，缺的就是你的一个好的点子。”我想在我本科阶段的话，我真想把自己的一些想法做成实物就好了。
为什么我们后面会选择做失真度测试仪呢？首先这次参加比赛的有好多是高职专科的学校，而做这个仪器需要很好的理论基础，信号与系统和数字信号处理必须学得很好，而这两门就是区别专科生和本科生的，这样我们就有更大的优势。还有我也做了一下市场调研，现在市场现有的失真度测试仪都基本是模拟的，模拟的精度不高，价格也很贵，而且失真度测试仪在科研、教学、邮电通信、电子音响制造业等领域都具有很大的作用。更重要的是实验室有过做失真度测试仪的经验，可以值得我们借鉴那么我们的把握就会更大一些。那下面我就从以下两个方面来说一下失真度测试的制作。
硬件方面：
失真度测试仪的硬件是由PGA2310程控芯片组成的一个前级预处理电路，通过控制PGA2310来对信号进行衰减和放大，由于STM32内部的AD只能采正值，所以在后面用了TL431产生基准电压并用NE5532运放将信号进行抬高，同时用一个三极管对信号进行整形。硬件电路主要是完成对信号进行整形，然后利用STM32强大的捕获功能，捕获整形信号的两个上升沿，然后计算出频率。而测幅的话，通过硬件和软件一起实现，采信号的一个周期然后通过比较法计算出最大值和最小值后存入两个数组，然后相减之后即得到Vpp。程序里面要设定一个阈值，然后通过比较，大于这个阈值就控制PGA2310进行衰减，小于就进行放大。事实上这种方法测得的幅度并不是很准，误差很大。其实现在常用的方法是可以先对正弦信号进行全波整流，然后再进行滤波，那么此时得到就是信号的平均值然后再进行比较实现测幅，理论上这种方法会好一些。（这种方法我将在以后的电路中进行尝试）另外的话可以用那种专用的真有效值检测的芯片，例如AD637(频率最高到7M的样子)，经过我实测，幅度非常准确。
软件方面：
参加完电子竞赛后，我们队因为程序后面出了点问题只获得了一个省三等奖，我们整个队对这个事都很不甘心，因为事实证明整套系统硬件是没问题的，所以在这次比赛中我们很注重对以前学长整个系统软件的研究，虽然是看别人的程序但是感觉收获也蛮大的，我们在自己的那套系统上也进行了改进的试验，最后测得的结果误差也很小。
整套系统软件部分是根据频率对内部16位的定时器装初值进而触发AD来确定AD的采样频率，然后通过DMA传输到缓存区，采用STM32所提供的 DSP库中的FFT64点算法,得出相关谐波分量的幅值以及基波分量的初值进而计算出失真度。其实测试仪的频率完成可以做到更大的，只要通过控制对时钟的分频以及改变装入16位定时器的初值。还有FFT的库的话也不一定64点，128点以及更大都可以使结果更准确，如果你担心采样频率太大STM32处理不过来，也可以加高速AD和FIFO，这些我们都尝试过，结果都很准确。另外以前学长们软件里面有个最大的特色就是他们进行了去噪的处理，通过控制PGA2310静音功能，然后用AD对整个系统的噪声进行采集，然后在数据处理上减去这部分噪声，这样是否是使整个系统的误差减小的一个原因，今后我们还要进行尝试。
关于在北京现场答辩要注意的一些地方。首先我们复赛和决赛是在北京科技大学进行的。当然首先你的理论必须得学的很好还有准备的很充分，在去北京的前一个星期我基本上都在看模电、数电、信号与系统还有数字信号处理。那么复赛你就没问题了。复赛我是打了91分，成为了进入决赛 的8个组之一。而决赛主要是进行现场演示和现场答辩。开始的时候我是很紧张的，因为组织方不提供函数发生器，如果没有函数发生器我是无法验证失真度测试仪的所测得数据的准确性的。我要说的是在外面比赛的话，你的胆子必须大一点而且不要太过害羞。首先，我跟组织方进行了协商，具体说明了我的情况。也得感谢领队黄老师跟组织方一次又一次交涉，最后组织方答应将我的比赛顺序排后并去借台函数发生器。然后我们一路问到了北京科大的研究生院，令我失望的是几个实验室居然连一台这样常用的仪器都没有。我还在他们的实验楼问了几个在自习室里自习的本科生，令我们惊讶的是他们居然不知道这个仪器是什么。好在最后在下午的时候那个清华大学的评委拿了一台来了。
当我拿上这台函数发生器时，我就郁闷了。首先这个仪器比我们平时用的函数发生器都要大，显然更加高级一些（名校享受的资源就是好）。最主要的是仪器上的右侧贴了一个不显眼的小纸条——此仪器有问题。我也不管了，打开仪器之后，我傻眼了，整个屏幕全是英文。好在我英语还行，大概用了十分钟的样子基本上把这个仪器玩熟了。另外，我还想说的是比赛的时候细节很重要。当我知道，组委会将我安排到最后一个的时候，我马上又跟组委会的那个老师交涉去了，因为我知道比赛差不多进行了一天了，专家评委们肯定都比较累了，如果我是最后一个出场的话肯定分数就下来了。可能是由于我经常跟那组委会的老师交流而且毕恭毕敬的，那个老师居然答应了我的请求，将我调整到了中间。产品介绍只有5分钟，超过了时间要扣分，专家提问也只有5分钟。这就意味着我必须在5分钟内必须将产品的原理，科学性，先进性还有创新点以及实用性全部讲出来，因此在上场前，我先大概的把我的思路写了一下，然后大概读了三遍。其实别的学校对这个比赛都是很重视的，在候场区我看到了很多庞大的系统，他们准备的更为充分，基本上队里的三个人都来了，还制作了精美的幻灯片，三个人一个做介绍产品，一个演示，一个放幻灯片，而且个个都是西装革履。我虽然没有准备正装，但是给专家的第一印象一定要好，因此我也大概整理了一下衣服。
轮到我上场了，我首先说了一句各位老师一天辛苦了，然后就开始从内部电路讲起介绍我的作品，然后现场进行演示，怎么样让各位评委知道我这个产品具有很高的精度呢？我在现场用方波信号进行了举例和计算，方波信号的傅里叶变换是1、3、5、7…….谐波，用理论计算之后失真度是48.34%，而我打入20HZ的方波信号之后失真度测试仪显示的是48.44%，测量值和理论值误差很小，然后我改变频率之后显示的波动也很小，这样我觉得很有说服力了。然后我马上又说到为什么测试仪可以达到这样高的精度的原因，讲了我的程序算法以及一些理论的支持。最后，我谈到了这台仪器的创新点和应用前景。整个介绍我差不多就用了5分钟，因为我怕超过时间扣分。事实上，整个过程我的语速还是太快了一点，以致后面专家还详细询问了我整个系统的原理以及测量幅度的原理。不过我答的还都比较专业（因为准备还是很充分的），最后专家问了一下我这台仪器平时是不是在某些测量场合用过以及今后是不是可以将指标做得更高。我顺势就谈了一下我的想法，我想将测量范围做的更大，将12864换成TFT屏幕，不仅可以显示失真度也可以实现示波器的某些功能，比如说显示波形，显示频谱，而且还想将这个项目申请湖南省的大学生科研立研等等，然后那位清华的专家马上问到STM32F103的主频是多少？我马上就知道他的意思了，他肯定认为要处理那么东西，主频太低了可能会有问题。然后我回答到是8M可以倍频到72M,虽然可能有点处理不过来，但我们可以用FIFO或者用ST公司最新出的Cortex-4内核，不仅成本不高，而且主频比较高还支持浮点运算。他听了之后若有所思的点了点头。答辩完后他还比较关注这台仪器，我们还讨论了许多问题。事实上，这位清华的教授不同于其他一些理论型的教授，年纪青青就是博士生导师，给人的感觉很谦逊，而且参加和主持过国家的许多项目。
这就是我这次比赛的一些经历和感受。团体赛里面的好多作品都是很有创造性的，而且都还比较热门。你可以明显的看出，北方的学校大多是做的跟物联网有关的东西，南方的学校大多是做仪器仪表类还有一些控制类的小车，而西北地区的那些学校大多数做的是关于农林那一块的，他们设计的那些自动灌溉或者是温室大棚控制系统等确实很先进。其次，感觉一些职校和专科他们的动手能力还有应用能力确实比较强，例如我们学校还在学51系列的单片机，他们基本上对C8051F020、AVR这类单片机掌握的比较熟练了，有些学的好的基本上STM32和FPGA都学过，而回顾我们三年的大学生有几个人能够有他们这么强的应用能力。在测试的时候我跟许多其他学校的同学也进行了交流，虽然他们的理论水平可能不如本科的学生，但是他们在动手能力方面和实践经验上已经超过我们了，我想这也是我们应该多去好好想想的。整个比赛的结果还是有点遗憾，但是我也已经满足了，去了北京的好多地方感觉北京确实是个好地方，要去外面多走走，才能开阔自己的视野，感觉到自己的不足。还有我感觉实验室并不要一定就是为他电子设计大赛的奋斗，其实像挑战杯还有这种比赛都可以参加一下，也是可以学到很多东西的。
我就写这么多了，在这里我要感谢一下我们的班主任老师杨宣兵老师，这几天有好多关于软件方面还有理论方面的知识都是他帮我分析的，当然我还要感谢陈老师，不是陈老师一年又一年的培训和指导，我怎么会对电子有那么多的了解。希望在下一次的比赛中，实验室有更多的同学参与并且取得更加好的成绩！
潘添翼
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