【电子设计大赛】2023电子设计大赛B题通关指南

目录

一、2023 电赛 B 题亮相

二、B 题详细剖析

2.1 任务要求拆解

2.2 核心知识点梳理

三、解题思路大揭秘

3.1 时域反射法（TDR）

3.2 频域反射法（FDR）

3.3 基于神经网络的智能检测法

四、软件代码实现基础

4.1 编程语言选择

4.2 开发环境搭建

五、关键代码逐行解读

六、代码调试与优化技巧

6.1 常见调试问题及解决方法

6.2 代码优化策略

七、总结与展望

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一、2023 电赛 B 题亮相

全国大学生电子设计竞赛作为电子信息领域极具影响力的学科竞赛 ，一直以来都是众多电子爱好者、高校学子展现才华、挑战自我的舞台。它不仅检验着参赛者的专业知识水平，更锻炼了他们的实践动手能力、创新思维以及团队协作精神。在 2023 年这场激烈的赛事中，B 题 “同轴电缆长度与终端负载检测装置” 以其独特的技术挑战和实际应用价值，吸引了众多参赛队伍的目光。这道题目像是一把钥匙，开启了参赛者探索高频信号处理、电缆特性研究等领域的大门，也让大家对其背后隐藏的技术奥秘充满了好奇。 那么这道 B 题究竟隐藏着怎样的玄机？又该如何用巧妙的软件代码来实现相关功能呢？接下来，就让我们一同深入解析。

二、B 题详细剖析

2.1 任务要求拆解

1. 电缆长度检测：需要设计一个能够准确测量同轴电缆长度的系统。这可不是简单的任务，电缆长度的测量精度往往会受到各种因素的干扰，如信号传输过程中的衰减、噪声影响等 。比如当电缆长度较长时，信号在传输过程中就会逐渐减弱，这就要求我们的检测系统具备高灵敏度，能够准确捕捉到微弱的信号变化来推算电缆长度。

1. 终端负载检测：要判断同轴电缆终端所连接的负载类型（电阻、电容、电感等）以及其具体参数。不同的负载类型会对信号产生不同的反射和传输特性，像电阻性负载会使信号按照一定规律衰减，而电容性负载和电感性负载则会改变信号的相位和幅度等特性，我们需要通过分析这些信号变化来识别负载类型和参数。

1. 人机交互功能：设计一个友好的人机交互界面，方便操作人员输入参数、查看测量结果。这就涉及到界面设计的合理性和易用性，比如界面布局要符合人体工程学原理，操作按钮要大小适中、易于点击，显示的测量结果要清晰明了，以满足不同用户的使用需求。

2.2 核心知识点梳理

1. 高频信号处理：整个检测过程中，信号的发射、接收和分析都在高频段进行。我们要掌握高频信号的产生方法，例如使用专门的高频信号发生器芯片；理解高频信号在同轴电缆中的传输特性，像信号的衰减规律、传输速度等；还要学会对高频信号进行滤波、放大等处理，以提高信号质量，减少噪声干扰。比如在信号接收端，利用滤波器去除杂波信号，通过放大器增强信号强度，使后续的分析更加准确。

1. 反射系数与阻抗匹配：这是解决电缆长度和终端负载检测的关键理论。根据反射系数的概念，当信号在不同阻抗的介质中传输时，会在交界处产生反射。我们可以通过测量反射信号的特征，来计算电缆长度和判断终端负载情况。而阻抗匹配则是保证信号高效传输的重要条件，如果阻抗不匹配，信号就会发生严重反射，影响测量精度。例如在设计电路时，要通过合理选择元器件和调整电路参数，使信号源、电缆和负载之间的阻抗达到匹配状态。

1. 微控制器应用：在实际的检测装置中，通常会选用一款微控制器（如常见的 STM32 系列）来实现系统的控制和数据处理。我们要熟悉微控制器的各种外设接口，像 GPIO 口用于连接外部设备、SPI 接口用于高速数据传输等；掌握微控制器的编程技巧，编写代码实现信号采集、数据计算、结果显示以及人机交互等功能。比如利用 STM32 的 ADC 模块采集模拟信号，并将其转换为数字信号，再通过编写算法对这些数字信号进行处理和分析。

三、解题思路大揭秘

3.1 时域反射法（TDR）

1. 原理：向同轴电缆发射一个快速上升沿的脉冲信号，当信号遇到电缆阻抗不连续点（如终端负载或电缆中间的故障点）时，会产生反射信号。通过测量发射信号和反射信号之间的时间差，结合信号在电缆中的传播速度，就可以计算出电缆长度。对于终端负载检测，不同类型的负载会产生不同特征的反射信号，根据反射信号的幅度、极性等信息来判断负载类型和参数。

1. 优点：测量速度相对较快，能够快速得到电缆长度和负载的大致信息；对硬件要求相对较低，不需要非常复杂的高频信号处理电路，在一些简单的应用场景中容易实现。

1. 缺点：测量精度受信号传播速度的准确性影响较大，如果不能精确知道信号在电缆中的传播速度，会导致较大的测量误差；对于复杂的负载情况，如多种负载混合连接时，反射信号分析难度较大，可能无法准确判断负载类型和参数 。例如在一些工业现场，电缆可能同时连接了电阻、电容和电感等多种负载，此时 TDR 方法的分析难度就会显著增加。

3.2 频域反射法（FDR）

1. 原理：通过向电缆发送一个频率可变的正弦信号，测量不同频率下电缆的输入阻抗或反射系数。根据电缆长度和负载对不同频率信号的响应特性，建立数学模型，利用算法来反推电缆长度和终端负载参数。例如，电缆长度的变化会导致特定频率下信号的相位和幅度发生变化，通过分析这些变化来计算电缆长度；而不同负载在频域上会有独特的阻抗 - 频率特性曲线，通过对比测量得到的曲线与标准曲线，来识别负载类型和参数。

1. 优点：测量精度较高，尤其是对于电缆长度的测量，在复杂的电磁环境下也能保持较好的稳定性；对复杂负载的检测能力较强，可以通过精确的频域分析来区分不同类型的负载组合，适用于对测量精度要求较高的专业领域。

1. 缺点：需要复杂的信号处理算法和高速的数据采集设备，对软件编程和硬件性能要求较高，增加了系统的成本和开发难度；测量过程相对耗时，因为需要在多个频率点进行信号发射和数据采集，不太适合对实时性要求很高的应用场景。

3.3 基于神经网络的智能检测法

1. 原理：首先采集大量不同长度电缆和不同终端负载情况下的信号数据，包括时域和频域特征数据等。然后将这些数据作为训练样本，训练一个神经网络模型（如卷积神经网络 CNN 或循环神经网络 RNN 等）。训练好的模型可以根据输入的未知电缆的信号特征，直接预测出电缆长度和终端负载类型及参数。例如，CNN 可以通过对信号图像化后的特征进行卷积运算和池化操作，提取关键特征来进行判断；RNN 则可以利用其对时间序列数据的处理能力，分析信号随时间的变化规律来完成预测。

1. 优点：具有很强的自适应能力，能够处理各种复杂的电缆和负载情况，即使遇到一些在训练数据中未出现过的特殊情况，也有可能给出较为准确的预测结果；随着训练数据的不断增加和模型的优化，检测性能会不断提升，具有很好的发展潜力。

1. 缺点：需要大量的训练数据来保证模型的准确性和泛化能力，数据采集和标注工作繁琐且耗时；模型的训练过程计算量巨大，需要高性能的计算设备，如 GPU 等，增加了硬件成本；模型的可解释性较差，很难直观地理解模型是如何得出检测结果的，在一些对结果解释有严格要求的场合不太适用。

四、软件代码实现基础

4.1 编程语言选择

在本次项目中，我们选用 C 语言来编写软件代码。C 语言以其高效的执行效率和对硬件的直接操控能力，成为嵌入式系统开发的首选语言之一 。它可以直接操作硬件寄存器，对于需要与微控制器紧密配合的信号采集、处理以及控制等功能实现，有着得天独厚的优势。例如在 STM32 微控制器中，通过 C 语言可以轻松配置 GPIO 口的工作模式、中断优先级等，实现对外部设备的精确控制。而且 C 语言具有丰富的库函数，像标准输入输出库 stdio.h、数学库 math.h 等，这些库函数能够大大减少我们的代码编写量，提高开发效率。比如在进行复杂的数学运算，如计算反射系数时，可以直接调用 math.h 库中的函数，而无需重新编写底层算法。

4.2 开发环境搭建

开发环境选用 Keil MDK，这是一款专门为 ARM 微控制器设计的集成开发环境（IDE），在嵌入式开发领域应用广泛。它提供了丰富的工具链，包括编译器、调试器等，为开发者提供了一站式的开发体验 。在 Keil MDK 中，创建一个新的项目非常简单，只需按照向导步骤选择对应的微控制器型号（如 STM32F407），即可自动生成基本的项目框架，包括启动文件、系统配置文件等。在项目开发过程中，Keil MDK 的代码编辑界面具有语法高亮、代码自动补全等功能，能够帮助我们快速准确地编写代码，减少语法错误。同时，它强大的调试功能也为我们查找代码中的逻辑错误提供了便利，我们可以通过设置断点、单步执行、查看变量值等方式，深入分析程序的运行过程，确保代码的正确性和稳定性。

五、关键代码逐行解读

下面展示一段用于实现电缆长度测量的关键代码片段，并对其进行逐行解读：

#include "stm32f4xx.h" // 引入STM32F4系列微控制器的头文件，包含了对芯片寄存器等硬件资源的定义

#include "math.h" // 引入数学库头文件，用于后续的数学运算，如计算电缆长度时用到的数学函数

// 定义常量

#define CABLE_VELOCITY 0.7*3e8 // 假设信号在电缆中的传播速度，这里取光速的0.7倍，单位为m/s

#define SAMPLE_RATE 1e6 // 采样率，单位为Hz，即每秒采样100万个点

// 函数声明

void TIM3_Init(void); // 初始化定时器3，用于产生采样触发信号

void ADC_Init(void); // 初始化ADC，用于采集反射信号

float CalculateLength(float time_delay); // 根据测量的时间延迟计算电缆长度的函数

int main(void) {

float time_delay; // 定义变量，用于存储发射信号和反射信号之间的时间延迟

float length; // 定义变量，用于存储计算得到的电缆长度

TIM3_Init(); // 调用定时器3初始化函数

ADC_Init(); // 调用ADC初始化函数

while (1) {

// 等待ADC转换完成标志位

while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));

// 读取ADC转换结果，这里假设只使用了ADC1的通道1

uint16_t adc_value = ADC1->DR;

// 根据ADC转换结果和采样率，计算时间延迟（这里只是简单示意，实际计算可能更复杂）

time_delay = (float)adc_value / SAMPLE_RATE;

// 根据时间延迟计算电缆长度

length = CalculateLength(time_delay);

// 这里可以添加代码将计算得到的长度通过串口等方式输出显示

// 例如使用USART1发送数据：

// USART_SendData(USART1, (uint8_t)length);

}

}

void TIM3_Init(void) {

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

RCC_APCCLK1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 使能TIM3时钟

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1; // 设置自动重装载值，这里设置为1000，即每1000个时钟周期产生一次溢出

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 设置预分频器，这里设置为84，配合72MHz的系统时钟，得到1MHz的定时器时钟

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频设置为0

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 设置为向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // 初始化TIM3定时器

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 使能TIM3定时器

}

void ADC_Init(void) {

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_ADC1, ENABLE); // 使能GPIOA和ADC1时钟

// 配置PA0为模拟输入模式，用于连接反射信号输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// ADC1配置

ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; // 设置ADC分辨率为12位

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; // 关闭扫描模式，只转换一个通道

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; // 关闭连续转换模式，采用单次转换

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising; // 设置上升沿触发转换

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO; // 选择TIM3的TRGO信号作为ADC触发信号

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 数据右对齐

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1; // 转换通道数为1

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); // 初始化ADC1

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); // 使能ADC1

}

float CalculateLength(float time_delay) {

return (CABLE_VELOCITY * time_delay) / 2; // 根据信号传播速度和时间延迟计算电缆长度，因为信号往返，所以除以2

}

1. 头文件包含：#include "stm32f4xx.h"引入了 STM32F4 系列微控制器的头文件，其中定义了芯片内部的各种寄存器、外设控制结构体等，使得我们在代码中可以方便地操作硬件资源。#include "math.h"引入数学库头文件，为后续进行数学运算提供函数支持，比如计算电缆长度时用到的乘法和除法运算。

2. 常量定义：#define CABLE_VELOCITY 0.7*3e8定义了信号在电缆中的传播速度常量，这里假设为光速的 0.7 倍，单位是米每秒（m/s），这个值在计算电缆长度时会用到。#define SAMPLE_RATE 1e6定义了采样率常量，单位为赫兹（Hz），表示每秒采样 100 万个点，用于根据 ADC 采样结果计算时间延迟。

3. 函数声明：void TIM3_Init(void);声明了初始化定时器 3 的函数，定时器 3 用于产生采样触发信号，控制 ADC 的采样时机。void ADC_Init(void);声明了初始化 ADC 的函数，ADC 用于采集反射信号，并将模拟信号转换为数字信号，以便后续处理。float CalculateLength(float time_delay);声明了根据测量的时间延迟计算电缆长度的函数，该函数接收一个时间延迟参数，返回计算得到的电缆长度。

4. 主函数main：

• • 变量定义：float time_delay;定义了一个浮点型变量time_delay，用于存储发射信号和反射信号之间的时间延迟，这个时间延迟是计算电缆长度的关键参数。float length;定义了一个浮点型变量length，用于存储根据时间延迟计算得到的电缆长度。

• • 初始化函数调用：TIM3_Init();调用定时器 3 初始化函数，配置定时器 3 的工作参数，使其能够按照设定的频率产生采样触发信号。ADC_Init();调用 ADC 初始化函数，配置 ADC 的工作模式、采样通道、触发方式等参数，使其能够准确采集反射信号。

• • 主循环：while (1)进入一个无限循环，这是嵌入式系统中常见的程序结构，确保程序不断运行。

• • • 等待 ADC 转换完成：while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));通过检查 ADC1 的状态寄存器（ADC1->SR）中的转换完成标志位（ADC_SR_EOC），等待 ADC 转换完成。只有当转换完成后，才继续执行后续代码，以确保读取到的 ADC 转换结果是有效的。

• • • 读取 ADC 转换结果：uint16_t adc_value = ADC1->DR;从 ADC1 的数据寄存器（ADC1->DR）中读取转换后的数字值，这里假设只使用了 ADC1 的通道 1，读取到的值存储在adc_value变量中。

• • • 计算时间延迟：time_delay = (float)adc_value / SAMPLE_RATE;根据读取到的 ADC 转换结果和预设的采样率，计算时间延迟。这里只是简单示意，实际计算可能需要考虑更多因素，如 ADC 的精度、采样误差等。

• • • 计算电缆长度：length = CalculateLength(time_delay);调用CalculateLength函数，根据计算得到的时间延迟计算电缆长度，并将结果存储在length变量中。

• • • 输出显示（注释部分）：这部分代码是一个示例，展示了如何将计算得到的电缆长度通过串口（如 USART1）发送出去进行显示。实际应用中，可以根据具体需求选择合适的输出方式，如 LCD 显示屏、OLED 显示屏等。

1. 定时器 3 初始化函数TIM3_Init：

• • 结构体定义：TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;定义了一个定时器基本配置结构体TIM_TimeBaseStructure，用于存储定时器 3 的各种配置参数。

• • 时钟使能：RCC_APCCLK1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);使能 TIM3 的时钟，只有使能时钟后，才能对定时器进行配置和操作。

• • 定时器参数配置：

• • • TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;设置定时器的自动重装载值为 999（减 1 是因为计数从 0 开始），即每 1000 个时钟周期产生一次溢出。

• • • TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 84 - 1;设置定时器的预分频器为 83（减 1 原因同上），配合 72MHz 的系统时钟，经过预分频后得到 1MHz 的定时器时钟，即定时器每 1 微秒计数一次。

• • • TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;设置时钟分频为 0，不进行额外的时钟分频。

• • • TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;设置定时器为向上计数模式，从 0 开始计数，当计数值达到自动重装载值时产生溢出中断。

• • 初始化定时器：TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);根据配置好的结构体参数初始化 TIM3 定时器。

• • 使能定时器：TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);使能 TIM3 定时器，使其开始工作，按照设定的参数产生定时信号。

1. ADC 初始化函数ADC_Init：

• • 结构体定义：ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;定义了一个 ADC 配置结构体ADC_InitStructure，用于存储 ADC 的各种配置参数。GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;定义了一个 GPIO 配置结构体GPIO_InitStructure，用于配置连接反射信号输入的 GPIO 引脚。

• • 时钟使能：RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_ADC1, ENABLE);使能 GPIOA 和 ADC1 的时钟，为后续配置 GPIO 引脚和 ADC 做好准备。

• • GPIO 配置：

• • • GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;选择 PA0 引脚，用于连接反射信号输入。

• • • GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;将 PA0 引脚配置为模拟输入模式，以便接收模拟的反射信号。

• • • GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;设置 PA0 引脚无上拉和下拉电阻，避免对输入信号产生影响。

• • • GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);根据配置好的结构体参数初始化 GPIOA 的 PA0 引脚。

• • ADC 配置：

• • • ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;设置 ADC 的分辨率为 12 位，即可以将模拟信号转换为 0 - 4095 的数字值。

• • • ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;关闭扫描模式，因为这里只需要转换一个通道的信号。

• • • ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;关闭连续转换模式，采用单次转换模式，即每次触发只进行一次 ADC 转换。

• • • ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising;设置上升沿触发 ADC 转换，即当触发信号的上升沿到来时，启动 ADC 转换。

• • • ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T3_TRGO;选择 TIM3 的 TRGO 信号作为 ADC 的触发信号，这样可以通过定时器 3 精确控制 ADC 的采样时机。

• • • ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;设置数据右对齐，即将转换后的数字值在数据寄存器中右对齐存储，方便读取和处理。

• • • ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;设置转换通道数为 1，只对一个通道的信号进行转换。

• • • ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);根据配置好的结构体参数初始化 ADC1。

• • 使能 ADC：ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);使能 ADC1，使其可以开始工作，接收和转换输入的模拟信号。

1. 计算电缆长度函数CalculateLength：return (CABLE_VELOCITY * time_delay) / 2;根据信号在电缆中的传播速度常量CABLE_VELOCITY和测量得到的时间延迟time_delay，计算电缆长度。因为信号在电缆中往返传播，所以最终的电缆长度需要将计算结果除以 2。

六、代码调试与优化技巧

6.1 常见调试问题及解决方法

1. 信号采集异常：在调试 ADC 采集反射信号的代码时，可能会遇到采集到的数据异常，如数据跳动过大、始终为固定值等情况。这可能是由于 ADC 配置错误、硬件连接问题或干扰导致的。解决方法是仔细检查 ADC 的配置参数，确保采样率、分辨率、触发方式等设置正确；检查硬件连接，查看是否有虚焊、短路等问题；在硬件设计上，采取屏蔽、滤波等抗干扰措施，如在信号输入线上添加滤波电容，对电路板进行合理的接地处理。

1. 计算结果偏差：在计算电缆长度或终端负载参数时，如果得到的结果与实际值偏差较大，可能是算法实现错误、参数设置不合理或测量误差积累导致的。对于算法错误，需要仔细检查代码中的计算公式和逻辑，与理论公式进行对比验证；对于参数设置问题，如信号传播速度、采样率等常量，要确保其准确性，可以通过查阅资料或实验测量来确定更精确的值；对于测量误差积累问题，可以采用多次测量取平均值的方法，减少随机误差的影响，或者使用更精确的测量设备和传感器。

1. 程序运行死机：有时程序在运行过程中会突然死机，不再响应任何操作。这可能是由于程序进入死循环、内存溢出、中断处理不当等原因引起的。要解决程序进入死循环的问题，可以在关键代码段添加调试语句，输出变量值或执行状态，以便快速定位死循环的位置；对于内存溢出问题，要检查程序中是否有数组越界、动态内存分配未释放等情况，合理管理内存资源；当中断处理不当时，需要检查中断服务程序的编写，确保其不会长时间占用 CPU 资源，避免影响主程序的正常运行。

6.2 代码优化策略

1. 算法优化：在实现电缆长度和终端负载检测的算法时，可以考虑采用更高效的算法。例如在频域反射法中，使用快速傅里叶变换（FFT）算法来计算信号的频域特征，相比传统的离散傅里叶变换（DFT）算法，FFT 算法能够大大减少计算量，提高计算速度 。在基于神经网络的检测方法中，可以优化神经网络的结构，减少不必要的神经元和连接，采用更高效的训练算法，如 Adam 优化器等，以加快模型的训练速度和提高模型的性能。

1. 代码结构优化：良好的代码结构不仅便于阅读和维护，还能提高代码的执行效率。将功能独立的代码封装成函数，避免在主程序中出现大量重复代码，提高代码的复用性。例如将信号采集、处理、计算等功能分别封装成不同的函数，在主程序中通过调用这些函数来完成整个检测过程。合理使用结构体和枚举类型，使代码的逻辑更加清晰。比如定义一个结构体来存储测量结果，包括电缆长度、负载类型和参数等信息，方便在程序中传递和处理数据。

1. 硬件资源利用优化：充分利用微控制器的硬件资源，提高系统性能。例如合理配置微控制器的时钟，使其工作在合适的频率下，既能满足系统的性能要求，又能降低功耗。在使用微控制器的外设时，采用中断方式代替轮询方式，减少 CPU 的空闲等待时间，提高 CPU 的利用率。比如在 ADC 转换完成时，通过中断通知 CPU 读取转换结果，而不是让 CPU 一直查询 ADC 的转换状态。

七、总结与展望

回顾 2023 年电子设计大赛 B 题 “同轴电缆长度与终端负载检测装置” 的解析过程，我们深入探讨了其任务要求和核心知识点，从时域反射法、频域反射法到基于神经网络的智能检测法，每一种解题思路都为我们打开了一扇通往解决问题的大门 。在软件代码实现方面，选用 C 语言作为编程语言，借助 Keil MDK 开发环境，完成了从代码编写到调试优化的一系列工作。通过对关键代码的逐行解读，我们清楚地了解了如何利用微控制器实现信号采集、处理以及电缆长度和终端负载参数的计算 。同时，在代码调试过程中，我们也积累了应对各种常见问题的经验，掌握了算法优化、代码结构优化和硬件资源利用优化等策略，提高了系统的性能和稳定性。

展望未来的电子设计大赛题目，随着科技的飞速发展，题目将更加紧密地结合实际应用和前沿技术 。例如，在 5G 通信、物联网等领域，对电缆检测和信号处理的需求不断增加，未来题目可能会在这些方面进一步拓展和深化，要求参赛者具备更广泛的知识储备和更强的创新能力。对于我们的学习方向而言，不仅要扎实掌握电子电路、信号处理、微控制器等基础知识，还要关注新兴技术的发展，如人工智能、大数据等，并尝试将其应用到电子设计中。同时，要注重实践能力的培养，多参与实际项目和竞赛，提高自己解决实际问题的能力和团队协作能力，为未来在电子信息领域的发展打下坚实的基础。