1. 从一则校内选拔赛通知说起电子设计大赛到底在比什么深圳大学电子设计大赛暨全国大学生电子设计竞赛校内选拔赛这个标题看起来只是一则普通的校内通知但如果你真正参与过或者带队指导过就会知道它背后牵扯的东西远比“报名—培训—比赛”这条线复杂得多。我带过几届学生打电赛也看着不少人从校赛一路走到省赛、国赛最大的感受是很多人不是输在能力上而是输在对比赛机制和准备节奏的理解上。这篇文章不打算复述通知内容而是把这类电子设计大赛从底层逻辑到实操细节彻底拆开讲清楚让第一次接触的人知道该往哪个方向使劲也让已经有一定基础的人重新审视自己的备赛方式。电子设计大赛的核心考察点说白了就四个字软硬结合。它不像纯软件比赛那样只写代码也不像纯硬件比赛那样只焊板子而是要求你在有限时间内完成一个从需求分析、方案选型、电路设计、PCB绘制、嵌入式编程到系统联调的完整闭环。全国大学生电子设计竞赛的题目通常分为电源类、信号源类、无线电类、放大器类、仪器仪表类、控制类等几大方向每道题都要求参赛队在四天三夜国赛或类似的时间窗口内交出实物作品和设计报告。校内选拔赛虽然时间可能更短、题目难度略低但考察维度基本一致。适合谁来参考这篇文章如果你是第一次听说电赛的大一或大二学生这里会告诉你从零开始需要准备什么如果你是已经组好队但不知道怎么分工的参赛者这里会给你一套经过验证的协作框架如果你是负责培训的学长或指导老师这里也有可以直接拿去用的训练方案和避坑清单。整篇文章围绕电子设计大赛这条主线把EDA工具选型、PCB设计要点、常见电路模块、时间管理、团队分工等关键环节逐一展开尽量做到你看完就能动手。2. 比赛机制与备赛节奏的底层逻辑2.1 校内选拔赛和国赛的关系不是“简化版”那么简单很多人把校内选拔赛理解成“国赛的简单版本”这个认知偏差会直接影响备赛策略。校内赛的真正作用有两个一是筛选出有潜力的队伍二是让队伍在低风险环境下暴露问题。国赛四天三夜的强度极高如果在校内赛阶段没有把团队协作、工具链、调试流程跑通到了国赛现场基本就是灾难。我见过太多队伍在校内赛时随便应付觉得“反正还有时间准备”结果到了省赛连最基本的PCB打样周期都没算好。校内赛的时间节点通常安排在国赛前几个月这个时间差就是留给你迭代的。正确的做法是把校内赛当成一次全真模拟用同样的工具链、同样的分工模式、同样的时间管理方法把整个流程走一遍然后针对暴露出的短板做专项训练。从竞赛组织角度看校内赛的题目往往由学校老师根据国赛历年真题改编难度会控制在“有思路但不容易做完美”的区间。这意味着你不需要追求所有指标都达标而是要展示出清晰的解题思路和可靠的实现能力。评审老师看的是你的方案是否合理、调试过程是否规范、报告是否完整而不是单纯看指标高低。2.2 四天三夜的时间到底该怎么分配国赛的经典赛制是四天三夜校内赛可能压缩到两到三天。不管总时长多少时间分配的逻辑是一样的。我总结了一个经过多届验证的分配框架以四天三夜约96小时为例阶段时间占比核心任务常见误区选题与方案论证前10%读题、选方向、确定系统框图纠结太久反复换题电路设计与仿真15%原理图绘制、关键参数仿真跳过仿真直接画板PCB设计与打样20%布局布线、生成Gerber、送厂布局不合理导致返工焊接与硬件调试20%元器件焊接、模块单独测试全部焊完再上电软件编写与联调25%驱动编写、控制算法、系统联调软硬件脱节报告撰写与验收10%整理数据、撰写报告、准备答辩最后才写报告这个表格的关键在于每个阶段都有明确的交付物。比如方案论证阶段的交付物是一张系统框图和一份关键器件清单PCB阶段的交付物是经过DRC检查的Gerber文件。没有交付物就进入下一阶段等于在给自己挖坑。注意PCB打样周期通常需要2-3天如果比赛总时长只有三天你必须在前24小时内完成PCB文件并送出否则根本来不及。这是很多队伍翻车的核心原因。2.3 团队分工三个人怎么配合才不打架电赛标准配置是三人一队。常见的分工是“硬件软件综合”但实际操作中这个分工太粗了。我建议按下面的方式细化硬件负责人原理图设计、PCB布局布线、焊接调试。这个人需要对模拟电路和电源设计有感觉能快速判断电路是否正常工作。软件负责人嵌入式程序编写、通信协议、控制算法。这个人要熟悉至少一种MCU平台STM32、TI的MSP430或C2000系列等能独立完成外设驱动。系统负责人方案论证、器件选型、系统联调、报告撰写。这个人要有全局视野能在硬件和软件之间做翻译同时把控时间节点。三个人不是各干各的而是在每个阶段都有交叉。比如硬件负责人在画PCB时软件负责人应该同步在开发板上验证程序逻辑系统负责人则要不断更新器件清单和进度表。我见过配合最好的队伍三个人在比赛期间几乎每隔两小时就同步一次进度任何一个人卡住另外两个人立刻补位。3. EDA工具选型从入门到比赛该怎么选3.1 立创EDA、KiCad、Altium Designer到底用哪个这是被问得最多的问题之一。我的答案很直接看你的阶段和目标。如果是大一新生第一次接触PCB设计立创EDA现在叫嘉立创EDA是最友好的入口如果已经有一定基础并且想往专业方向走Altium Designer或Cadence Allegro是必须掌握的KiCad则适合追求开源免费且功能完整的中间路线。工具上手难度适合场景比赛适用性嘉立创EDA低快速打样、简单双层板校内赛够用国赛偏简单KiCad中开源项目、多层板功能完整但生态稍弱Altium Designer中高商业项目、复杂多层板国赛主流选择Cadence Allegro高高速板、企业级设计电赛一般用不到嘉立创EDA最大的优势是和打样厂无缝衔接。你画完PCB可以直接在平台上下单库文件丰富封装基本不用自己画。对于校内选拔赛这种时间紧、打样次数多的场景嘉立创EDA的效率非常高。但它的短板也很明显复杂板子的布线体验不如Altium高速信号处理能力有限。Altium Designer是国赛队伍用得最多的工具原因是它的交互式布线和设计规则检查非常成熟适合处理有阻抗控制要求的板子。但AD对电脑配置有要求而且正版授权费用不低学生一般用教育版或学校提供的授权。我的建议校内赛用嘉立创EDA快速出板同时花时间学Altium Designer。到了省赛和国赛根据题目复杂度决定用哪个。如果题目涉及高速信号或复杂电源AD更稳妥。3.2 嘉立创EDA画PCB的实操要点既然嘉立创EDA是很多人的起点这里展开讲几个关键操作。首先是原理图绘制阶段嘉立创EDA的元件库虽然丰富但经常遇到“引脚与焊盘未对应”的问题。这通常是因为你选的符号和封装不匹配。解决办法是在放置元件时仔细核对封装信息特别是IC类器件一定要确认引脚编号和实际封装一致。画原理图时星型接地是一个高频考点。所谓星型接地就是所有需要接地的点都单独走线到一个公共接地点而不是菊花链式地串在一起。这样做的好处是避免不同模块之间的地电流相互干扰。在嘉立创EDA里实现星型接地可以在原理图阶段就用网络标签标明“AGND”和“DGND”然后在PCB阶段用单点连接。PCB布局阶段嘉立创EDA专业版的操作逻辑和AD有些差异。删除工程、导出位号图这些操作在菜单里藏得比较深建议提前熟悉。布线时线宽和电流的关系必须心里有数。常规经验值是1mm线宽大约能承载1A电流但实际要考虑铜厚和温升。下面这张对照表可以直接参考铜厚线宽安全电流温升10℃1oz0.5mm约1.5A1oz1.0mm约2.5A2oz0.5mm约2.5A2oz1.0mm约4.0A对于电源模块这类大电流路径线宽要留足余量必要时用铺铜代替走线。信号线则可以细一些一般0.2mm到0.3mm足够。3.3 六层板和层叠厚度的选择逻辑校内赛一般双层板就能搞定但到了国赛很多题目会涉及高速ADC、DAC或者射频电路这时候六层板几乎是标配。六层板的典型层叠结构是顶层信号—地平面—中间信号—中间信号—电源平面—底层信号。这种结构的好处是每个信号层都有相邻的参考平面可以有效控制阻抗和减少串扰。层叠厚度的选择要考虑阻抗控制。比如你要做50欧姆的微带线就需要根据板材的介电常数和层间介质厚度来计算线宽。常用的FR-4板材介电常数约为4.4如果介质厚度是0.2mm50欧姆微带线的线宽大约在0.36mm左右。这个计算可以用嘉立创EDA自带的阻抗计算器也可以用Saturn PCB Toolkit这类免费工具。实操心得六层板打样费用比双层板高不少校内赛阶段没必要追求。但如果你打算冲国赛建议提前用六层板做一两次练习熟悉层叠设置和过孔类型。4. 核心电路模块与PCB设计实战4.1 电源模块反激式开关电源的PCB布局要点电源类题目在电赛中出现的频率极高反激式开关电源是经典拓扑。PCB布局对反激电源的性能影响巨大布局不好会导致效率低、纹波大、甚至炸机。核心原则是功率环路面积最小化。具体来说输入电容、变压器初级、开关管、采样电阻这条环路要尽可能短而粗。输出侧的整流二极管、输出电容、变压器次级这条环路也要紧凑。反馈回路要远离功率环路避免噪声耦合。高低压隔离区域要明确分开爬电距离要满足安规要求。我踩过的一个坑是把光耦放在功率环路附近结果反馈信号被开关噪声干扰输出电压一直在抖。后来把光耦移到板子边缘并用接地铜皮隔离问题立刻解决。这个经验在教科书上不会写但实际调试中非常关键。4.2 信号调理电路运放和滤波器的布局技巧信号类题目离不开运放和滤波器。PCB布局时运放的输入引脚走线要尽可能短反馈电阻和电容要紧贴运放放置。如果是多级放大器级间要用地平面隔离避免后级信号耦合到前级输入。滤波器部分无源器件的布局要对称。比如差分滤波器两个支路的走线长度要一致否则会引入相位误差。对于高频信号还要考虑走线的阻抗匹配必要时用共面波导结构。注意EDA元件的引脚与焊盘未对应是高频错误。画完原理图后务必用ERC电气规则检查过一遍再导入PCB。导入后逐个核对元件封装特别是自己画的封装一定要打印出来和实物对比。4.3 控制类题目MCU最小系统和外设接口控制类题目通常以MCU为核心搭配传感器、电机驱动、显示模块等。PCB设计时晶振要靠近MCU放置负载电容的接地要干净。复位电路和调试接口要放在板边方便操作。电机驱动这类大电流外设要单独供电地和MCU地单点连接。如果题目涉及无线通信模块天线区域要净空下方不能走线或铺铜。电源引脚要加去耦电容每个电源引脚配一个0.1uF电容必要时再加一个10uF的体电容。4.4 PCB布线规则和技巧速查下面这张表整理了电赛PCB设计中最常用的布线规则可以直接对照使用规则类型具体要求原因电源线宽按电流计算留50%余量避免压降和发热信号线宽0.2-0.3mm兼顾载流和密度过孔数量关键路径不超过2个减少寄生电感地平面完整不分割提供低阻抗回流路径星型接地模拟地和数字地单点连接避免地环路干扰去耦电容紧贴电源引脚滤除高频噪声差分对等长等距保证信号完整性布线完成后一定要跑DRC检查。嘉立创EDA和Altium都有内置的DRC工具能发现间距不足、线宽不够、未连接网络等问题。我习惯在送厂前把Gerber文件用Gerber查看器再检查一遍确认没有遗漏的层和错误的钻孔。5. 常见问题与排查技巧实录5.1 硬件调试阶段的典型故障问题一上电后电源模块不工作。先检查输入电压是否正常再测开关管栅极有没有驱动波形。如果没有波形检查PWM控制芯片的供电和使能引脚。如果有波形但输出不对检查变压器同名端是否接反。问题二运放输出饱和。先确认供电是否对称再检查反馈回路是否虚焊。如果反馈电阻阻值不对增益会异常。用示波器看输入输出波形判断是饱和还是振荡。问题三MCU不运行。检查复位引脚电平、晶振是否起振、供电是否稳定。如果用的是STM32还要确认BOOT引脚状态。我遇到过因为BOOT0悬空导致芯片进入错误启动模式的情况后来加了下拉电阻解决。5.2 软件调试阶段的常见坑问题一程序下载失败。检查调试器连接、目标板供电、复位电路。如果用的是SWD接口确认SWCLK和SWDIO没有接反。有时候是芯片被锁了需要擦除整片。问题二外设不响应。先确认时钟使能了没有再检查引脚配置是否正确。比如UART通信TX和RX要交叉连接。I2C通信要加上拉电阻否则总线拉不高。问题三中断不触发。检查中断优先级配置、中断使能位、中断标志位是否清除。有时候是中断服务函数名字写错了导致默认进了死循环。5.3 常见问题速查表现象可能原因排查方法电源输出纹波大输出电容不足、布局环路大增加电容、优化布局运放自激振荡反馈相位裕度不足加补偿电容、减小反馈电阻MCU复位电源跌落、看门狗溢出测电源波形、检查看门狗配置PCB打样回来短路间距不足、蚀刻不净用万用表测关键网络通信误码率高波特率不匹配、干扰核对波特率、加屏蔽电机驱动发热驱动电流不足、散热不够换大电流驱动、加散热片独家避坑技巧比赛前一定要做一次“全流程演练”从选题到打样到调试完整走一遍。我见过太多队伍因为不熟悉打样流程在比赛最后一天才发现PCB还没下单。另外元器件清单要提前备好常用电阻电容、稳压芯片、运放、MCU最小系统板这些要常备库存不要等到比赛当天才去采购。5.4 报告撰写和答辩的准备设计报告在评审中占比不低很多人硬件做得好但报告写得烂最后吃亏。报告的核心结构是方案论证、理论计算、电路设计、软件流程、测试数据、误差分析。测试数据要真实不要编造。评审老师一眼就能看出数据是否合理。答辩时重点讲清楚“为什么这么设计”而不是“我用了什么”。比如你选了某个拓扑要说明对比了哪些方案、为什么这个方案最适合题目要求。实物演示要提前排练确保关键功能能在短时间内展示出来。6. 从校内赛到国赛的进阶路线6.1 大一到大四的备赛时间线如果你现在大一时间是最充裕的。大一阶段重点打基础学C语言、学一种MCU、学画PCB。大二参加校内赛争取进省赛。大三冲国赛同时可以尝试其他相关竞赛积累经验。大四如果还有精力可以带低年级队伍。具体到每一年大一上学期学C语言和单片机基础用开发板跑通GPIO、UART、定时器。大一下学期学嘉立创EDA或Altium画一块最简单的双层板并打样。大二上学期组队参加校内赛完整走一遍流程。大二下学期针对薄弱环节专项训练比如电源设计或信号处理。大三冲省赛和国赛同时准备考研或就业。6.2 常用元器件和模块的备货清单比赛期间最怕缺件。下面这些是电赛常用物料建议提前备好MCU开发板STM32F103/F407、TI MSP430、树莓派Pico电源芯片LM2596、AMS1117、TPS5430运放LM358、OPA2277、AD620传感器MPU6050、超声波模块、红外对管显示模块OLED、LCD1602、TFT屏电机驱动L298N、TB6612、DRV8833无源器件常用阻容包、电感、二极管、三极管接插件排针、排母、端子、杜邦线6.3 工具和仪器的使用技巧示波器是电赛最重要的调试工具。用示波器时要注意探头衰减比设置1X和10X的带宽差异很大。测电源纹波要用AC耦合带宽限制到20MHz。测高速信号要用10X探头并且接地弹簧要短。万用表要会用二极管档测通断用电流档测功耗。信号发生器要会调频率、幅度、偏置。直流电源要会设限流防止短路烧板。我个人在实际操作中的体会是比赛期间最宝贵的不是时间而是注意力。把重复性的工作提前自动化比如写好常用的初始化代码模板、准备好常用电路的原理图模块比赛时直接调用能省下大量时间。另外队伍里一定要有一个人负责记录把每次调试的现象和解决过程记下来写报告的时候直接整理不用回忆。6.4 赛后复盘比比赛本身更重要的事比赛结束不是终点。不管成绩如何赛后一周内一定要做一次完整复盘。把方案、代码、PCB文件、测试数据全部归档写一份总结文档记录哪些做得好、哪些可以改进。这份文档在下次比赛时就是最好的参考资料。我带的队伍有一个传统每次比赛后把PCB文件整理成模块库下次比赛直接复用。几年下来电源模块、运放模块、MCU最小系统这些常用电路都有经过验证的版本比赛时只需要根据题目要求做微调。这个习惯让我们的备赛效率至少提升了一倍。电子设计大赛考察的从来不只是技术更是学习能力、协作能力和抗压能力的综合体现。把每一次比赛都当成一次系统训练你会发现收获远不止一张奖状。