结合铁道部25Hz相敏轨道电路极性交叉测试技术条件，综合运用所学的铁道信号知识和计算机知识，完成以下设计任务：

1．充分了解任务书的要求，完成开题报告和自查表；

2．熟悉并掌握测试装置的功能要求；

3．根据功能，确定硬件系统结构；

4．熟练掌握ARM及DSP技术，根据系统运算量及运算精度的要

求、系统成本等选取合适的CPU系统；

5．完成轨道电压采集模块、GPS定位处理模块、存储卡模块的设

计，绘制CPU芯片的接口及外围电路图， PCB板图；

6．完成系统硬件调试；

7. 完成系统软件设计。

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本文旨在研发出一种专用的测试装置，用来测试25Hz相敏轨道电路是否极性交叉，解决上述一问题。该测试装置由滤波器模块、AD模块、SD(Secure Digital Memory Card,安全数码卡)卡模块、GPS(Global Positioning System,全球定位系统)定位模块、电源模块、矩阵键盘模块、液晶显示模块、微控制器模块等几大子模块构成，各个模块互相配合，共同完成对25Hz相敏轨道电路极性交叉的测量。该测试装置利用GPS定位模块来确定测量的绝缘节、使用SD卡来存储测量的结果、采用微控制器来控制整个系统的操作，极大的减少了人工的参与，基本上消除了以前的测试方法引入的误差，使测量结果与实际更吻合，测试效率更高。

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针对第三点，本文采取的方法是在系统中添加微控制器和上位机（不在本文的涉及范围内），由微控制器通过采集的电压值来判断所测绝缘节两端是否满足极性交叉，判断完成之后存入SD卡，并经由显示模块显示出来，上位机则完成对全站所有轨道电路的绝缘节两侧是否做到了极性交叉的分析和对之前测试装置测试结果的分析和验证。

由上述的目标可知，本次需使用的模块至少要有SD卡模块、GPS模块、显示模块、接口模块、微控制器模块、电压采集模块等几大子模块，事实上由于钢轨上还有工频50Hz的牵引电流，为了消除它的影响，电压采集模块中除了要有AD模块，还要有前级滤波器模块。为了使各个模块能够正常工作，还必须给它们供电，故还需添加一个电源模块。所以本文所用的模块有：电源模块、滤波器模块、AD模块、微控制器模块、GPS模块、接口模块、显示模块、SD卡模块共八个模块。而本文的主要工作就是完成以上各个子模块的设计和调试，并将他们连接为一个系统，再根据系统的使用要求编写系统软件，软件编写完成后，将代码烧写到微控制器中，测试实际效果，并根据实际效果改良系统，当系统达到最终的使用要求时，本文的所有工作也就都完成了。

上述的设计过程中有几个难点，它们分别是：

(1) 各个子模块的设计。由于本文设计的是一个手持式的测试仪器，所以在设计各个子模块时应注意各个模块除了要满足系统的性能要求外，还需要考虑各个模块的功耗、价格和体积等。每个子模块都是由许多细小的元件构成的，而各个子模块的功耗、价格方面的要求也必须通过控制各个元件功耗、价格来实现，所以设计各个子模块时，必须要从这些元件入手。

(2) 各个子模块的连接及整机结构。将各个子模块设计出来后，应考虑各个子模块的电平是否匹配、接口应该怎么连接等问题。

(3) 系统软件的编写。将各个子模块设计完成后应考虑到各个子模块软件的编写以及整个系统软件的编写，怎样才能使各个子模块协同工作从而达到系统的使用要求，怎样才能使系统使用更方便、界面更友好。

以上三点中最难的是各个子模块的设计，所以本文的研究重点就在各个子模块的硬件设计。