任务  

图1 任务内容 

要求

  图2 基本要求内容

  图3 发挥部分内容 

说明

  图4 说明内容

评分标准

   图5 评分内容

正文 （部分）

摘要

        本实验的目标是设计并制作一个同轴电缆长度与终端负载检测装置，通过使用STM32主控和模拟电路进行实现。装置需要能够显示工作状态、电缆长度、负载类型和负载参数。在终端开路条件下，装置要能够检测电缆长度，相对误差的绝对值不大于5%，一次检测时间不超过5秒。同时，装置还需在接入负载后正确判断负载类型，并显示负载的电阻或电容值，相对误差的绝对值不大于10%。

关键词： 同轴电缆、长度检测、负载检测、STM32主控、模拟电路

1．系统方案

本设计以TI公司的TM4C123GH6PM为主控，整体系统主要由主控、电容模块和电感模块组成。

1.1 主控模块的论证与选择

方案一：选用STM32主控

优点：STM32主控具有良好的性能和稳定性，广泛应用于嵌入式系统中，支持丰富的外设接口和通信功能。

缺点：上手较难，需要熟悉其编程环境和接口规范。

方案二：选用Arduino主控

优点：Arduino主控易于上手，拥有大量的开源库和示例代码，适合快速原型设计。

缺点：资源有限，扩展性相对较弱。

方案三：选用Raspberry Pi主控

优点：Raspberry Pi主控具有强大的计算和图形处理能力，支持多种操作系统，可与其他设备进行高级通信。

缺点：功耗较高，价格相对较贵。

综合考虑成本、易用性和性能需求，采用方案一，选用STM32主控

1.2 硬件控制方案的论证与选择

方案一：使用模拟电路搭建系统，采用以下硬件模块实现功能

主要器件：

1、时钟发生器：产生激励信号和参考时钟信号。

2、 高精度计数器：用于测量信号的时间延迟。

3、显示屏：显示工作状态、电缆长度、负载类型、负载参数。

4、按键开关：用于选择和启动相应功能。

方案二：使用数字电路搭建系统，采用以下硬件模块实现功能

主要器件：

1、FPGA芯片：用于实现信号的产生、测量和处理。

2、显示模块：显示工作状态、电缆长度、负载类型、负载参数。

3、按键开关：用于选择和启动相应功能。

方案三：使用单片机搭建系统，采用以下硬件模块实现功能

主要器件：

1、数字信号处理器：用于实现信号的产生、测量和处理。

2、TFT液晶显示屏：显示工作状态、电缆长度、负载类型、负载参数。

3、按键开关：用于选择和启动相应功能。

经过综合考虑，我们选择方案一，适用模拟电路实现功能，模拟电路可以满足电缆长度检测和负载检测的要求。此方案既考虑到了硬件的可靠性和稳定性，又兼顾了成本和易用性。

3.2 程序的设计

3.2.1 程序功能描述

该程序实现以下功能：

显示系统工作状态、电缆长度、负载类型和负载参数。

在电缆终端开路情况下，按下"长度检测"键启动检测，装置能够检测并显示电缆长度L，相对误差的绝对值不大于5%，每次检测时间不超过5秒。

在电缆终端开路情况下完成长度检测后，保持L不变，在终端接入电阻或电容负载的情况下，按下"负载检测"键启动检测，装置能够正确判断并显示负载类型，每次检测时间不超过5秒。

4．测试方案与测试结果

4.1测试方案

4.1.1 功能测试

（1）功能测试

1、装置能够显示工作状态、电缆长度、负载类型、负载参数。

2、电缆长度1000cm≤L≤2000cm、终端开路，按“长度检测”键启动检测，装置能够检测并显示电缆长度L，相对误差的绝对值不大于5%，一次检测时间不超过5s。

（2）负载测试

1、终端开路条件下完成电缆长度检测后，保持L不变，在终端接入电阻、电容中的一种负载，按“负载检测”键启动检测，装置能够正确判断并显示负载类型，一次检测时间不超过5s。

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硬性的标准其实限制不了无限可能的我们，所以啊！少年们加油吧！