《智能儀器》(第二版 程德福 林君)課后習(xí)題參考答案

1、智能儀器考試題型：名詞解釋、簡(jiǎn)答、簡(jiǎn)述、綜合沒(méi)有給重點(diǎn)，但是老師說(shuō)考題都是由課后習(xí)題凝練出來(lái)的，所以我將大部分課后習(xí)題答案整理出來(lái)，僅供參考。難免有錯(cuò)誤，望大家諒解并指出。課后習(xí)題參考第一章1-1 你在學(xué)習(xí)和生活中，接觸、使用或了解了哪些儀器儀表？它們分別屬于哪種類型？指出他們的共同之處與主要區(qū)別。選擇一種儀器，針對(duì)其存在的問(wèn)題或不足，提出改進(jìn)設(shè)想（課堂作業(yè)）。解：就測(cè)量?jī)x器而言，按測(cè)量各種物理量不同可劃分為八種：幾何量計(jì)量?jī)x器、熱工量計(jì)量?jī)x器、機(jī)械量計(jì)量?jī)x器、時(shí)間頻率計(jì)量?jī)x器、電磁計(jì)量?jī)x器、無(wú)線電參數(shù)測(cè)量?jī)x器、光學(xué)與聲學(xué)測(cè)量?jī)x器、電離輻射計(jì)量?jī)x器。1-2 結(jié)合你對(duì)智能儀器概念的理解，討論“智

2、能化”的層次。解：P2 智能儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量?jī)x器相結(jié)合的產(chǎn)物，是含有微型計(jì)算機(jī)或微處理器的測(cè)量（或檢測(cè)）儀器。由于它擁有對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷及自動(dòng)化操作等功能，具有一定智能的作用（表現(xiàn)為智能的延伸或加強(qiáng)等），因而被稱為智能儀器。P5- P6 智能儀器的四個(gè)層次：聰敏儀器、初級(jí)智能儀器、模型化儀器和高級(jí)智能儀器。聰敏儀器類是以電子、傳感、測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)（也可能計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)）。特點(diǎn)是通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)而獲得某一有特色的功能。初級(jí)智能儀器除了應(yīng)用電子、傳感、測(cè)量技術(shù)外，主要特點(diǎn)是應(yīng)用了計(jì)算機(jī)及信號(hào)處理技術(shù)，這類儀器已具有了擬人的記憶、存儲(chǔ)、運(yùn)算、判斷、簡(jiǎn)單決策等功能。模型化儀器

3、是在初級(jí)智能儀器的基礎(chǔ)上應(yīng)用了建模技術(shù)和方法，這類儀器可對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)或行為作出評(píng)估，可以建立對(duì)環(huán)境、干擾、儀器參數(shù)變化作出自適應(yīng)反映的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)測(cè)量誤差（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)誤差）進(jìn)行補(bǔ)償。高級(jí)智能儀器是智能儀器的最高級(jí)別，這類儀器多運(yùn)用模糊判斷、容錯(cuò)技術(shù)、傳感融合、人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)。有較強(qiáng)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織、自決策、自推理能力。1-3 儀器儀表的重要性體現(xiàn)在哪些方面？P3-5解：（1）儀器及檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為促進(jìn)當(dāng)代生產(chǎn)的主流環(huán)節(jié)，儀器整體發(fā)展水平是國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一（2）先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備既是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的前提，也是創(chuàng)新研究的主題內(nèi)容之一和創(chuàng)新成就得重要體現(xiàn)形式，科學(xué)

4、儀器的創(chuàng)新是知識(shí)創(chuàng)新和及時(shí)創(chuàng)新的組成部分。（3）儀器是信息的源頭技術(shù)總之，科學(xué)儀器作為認(rèn)識(shí)世界的工具，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“倍增器”、科學(xué)研究的“先行官”、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的“戰(zhàn)斗力”、法庭審判的“物化法官”，其應(yīng)用遍及“農(nóng)輕重、陸?？?、吃穿用”。1-4 簡(jiǎn)述推動(dòng)智能儀器發(fā)展的主要技術(shù)。P8解：（1）傳感器技術(shù)（2）A/D等新器件的發(fā)展將顯著增強(qiáng)儀器的功能與測(cè)量范圍（3）單片機(jī)與DSP的廣泛應(yīng)用（4）嵌入式系統(tǒng)和片上系統(tǒng)（SOC）將使智能儀器的設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新階段（5）ASIC、FPGA/CPLD即使在智能儀器中廣泛使用（6）LabVIEW等圖形化軟件技術(shù)（7）網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 1-5 學(xué)過(guò)的哪些課程為智能儀器

5、設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，回顧其主要內(nèi)容。解：1-6 智能儀器有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？對(duì)其做簡(jiǎn)要描述。P6解：從智能儀器的發(fā)展?fàn)顩r看來(lái)，其結(jié)構(gòu)有兩種基本類型，即微機(jī)內(nèi)嵌式和微機(jī)擴(kuò)展式。微機(jī)內(nèi)嵌式智能儀器是將單片或多片的微處理器與儀器有機(jī)的結(jié)合在一起形成的單機(jī)。（微處理器在其中起控制和數(shù)據(jù)處理作用。其特點(diǎn)主要是：專用或多功能；采用小型化、便攜或手持式結(jié)構(gòu)；干電池供電；易于密封，適應(yīng)惡劣環(huán)境，成本較低。）微機(jī)擴(kuò)展式智能儀器是以個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）為核心的應(yīng)用擴(kuò)展型測(cè)量?jī)x器。（PCI的優(yōu)點(diǎn)是使用靈活、應(yīng)用范圍廣，可以方便的利用PC已有的磁盤、打印機(jī)及繪圖儀器等獲取硬拷貝。PC數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)、內(nèi)存容量大，因而PCI可以用

6、于復(fù)雜的、高性能的信息處理。）1-7 智能儀器設(shè)計(jì)是采用FPGA/CPLD有哪些優(yōu)點(diǎn)？ P12解：FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他們除了ASIC的特點(diǎn)之外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）隨著VLSI工藝的不斷提高，F(xiàn)PGA/CPLD的規(guī)模也越來(lái)越大，所能實(shí)現(xiàn)的功能越來(lái)越強(qiáng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成；（2）FPGA/CPLD的資金投入小，研制開(kāi)發(fā)費(fèi)用低；（3）FPGA/CPLD可反復(fù)的編程、擦除、使用或者在外圍電路不動(dòng)的情況下用不同的EPROM就可實(shí)現(xiàn)不同的功能；（4）FPGA/CPLD芯片電路的實(shí)際周期短；（5）FPGA/CPLD軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計(jì)人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。FPGA/CP

7、LD適合于正向設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)有利。1-8 為什么說(shuō)嵌入式系統(tǒng)與片上系統(tǒng)（SOC）將使智能儀器的設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新階段？P11解：（1）嵌入式系統(tǒng)的深入發(fā)展將是智能儀器的設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新的階段，尤其是能運(yùn)行操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，由于它具備多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口、文件和目標(biāo)管理等功能，并具有大量的應(yīng)用程序接口（API），將會(huì)使研制復(fù)雜智能儀器變得容易；（2）在片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者面對(duì)的不再是電路芯片而是根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的固件特性和功能要求，選擇相應(yīng)得單片機(jī)CPU內(nèi)核和成熟化的IP內(nèi)核模塊，消除了器件信息故障，加快了設(shè)計(jì)速度，片上系統(tǒng)將使系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)生革命性的變化。第二章2-1 數(shù)據(jù)采集系

8、統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)哪些基本功能？P15解：智能儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DAS，是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量進(jìn)行采集、量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，以便由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的裝置。2-2 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式，并比較其特點(diǎn)。P15-16解：（1）集中采集式：a分時(shí)采集型 特點(diǎn)：多路信號(hào)共同使用一個(gè)S/H和A/D電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了成本。（但對(duì)信號(hào)的采集式由模擬多路切換器即多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分時(shí)切換、輪流選通的，因而相鄰兩路信號(hào)在時(shí)間上是依次被采集的，不能獲得同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，這樣就產(chǎn)生了時(shí)間偏斜誤差。）b同步采集型 特點(diǎn)：在多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)之前給每路信號(hào)通路各加一個(gè)采樣保持器，使多路信號(hào)

9、的采樣在同一時(shí)刻進(jìn)行，即同步采樣。（然后由各自的保持器保持著采樣信號(hào)的幅值，等待多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分時(shí)切換進(jìn)入公用的A/D電路將保持的采樣幅值轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)輸入主機(jī)。這樣可以消除分時(shí)采集型結(jié)構(gòu)的時(shí)間偏斜誤差，這種結(jié)構(gòu)既能滿足同步采集的要求，又比較簡(jiǎn)單。不足之處：在被測(cè)信號(hào)路數(shù)較多的情況下，同步采得的信號(hào)在保持器中保持的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，而保持器會(huì)有一些泄露，是信號(hào)有所衰減。）（2）分散采集式：每一路信號(hào)一般都有一個(gè)S/H和A/D，不再需要模擬多路轉(zhuǎn)換器MNX。（每一個(gè)S/H和A/D之對(duì)本路信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換即數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)按一定的順序或隨機(jī)地輸入計(jì)算機(jī)，根據(jù)采集系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)的差異可以分為分布式單機(jī)

10、采集系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)式采集系統(tǒng)。）2-3 采樣周期與那些因素有關(guān)，如何選擇采樣周期？解：采樣周期與被轉(zhuǎn)換信號(hào)周期有關(guān)，采樣周期應(yīng)小于被轉(zhuǎn)換信號(hào)最大周期的 1/2。2-4 為什么要在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中使用測(cè)量放大器？P19解：由于電路內(nèi)有這樣或那樣的噪聲源存在，是的電路在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端仍存在一定幅度的波動(dòng)電壓，這就是電路的輸出噪聲。把電路輸出端測(cè)得的噪聲有效值折算到改電路的輸入端即除以該電路的增益，得到的電平值稱為該電路的等效輸入噪聲，即。如果在高電路輸入端的信號(hào)幅度小到比該電路的還要低，那么這個(gè)信號(hào)就會(huì)被電路的噪聲所“淹沒(méi)”。為了不使小信號(hào)被淹沒(méi)，就必須在該電路前面加一級(jí)放大器。2-5設(shè)計(jì)一個(gè)由

11、 8031單片機(jī)控制的程控隔離放大器增益的接口電路。已知輸入信號(hào)小于10mV,要求當(dāng)輸入信號(hào)小于1mV時(shí),增益為1000 ,而輸入信號(hào)每增加 1mV時(shí),其增益自動(dòng)減少一倍，直到100mV為止。解：提示：正確設(shè)計(jì)硬件電路圖；正確編寫控制程序；完成仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)基本功能；硬件電路圖：程序框圖：程序：數(shù)組合并測(cè)試程序：#include<iostream>using namespace std;int main()int i,j;float k;float C72;float A8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10;float B8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.

12、1,6.8,10;for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<8;j+)Ci*8+j+1=Ai*Bj/(Ai+Bj);cout<<C64<<endl;for(i=0;i<8;i+)Ci+65=Ai;cout<<C72<<endl;for(i=0;i<72;i+)for(j=0;j<72-i;j+)if(Cj>Cj+1)k=Cj;Cj=Cj+1;Cj+1=k;for(i=1;i<=72;i+)cout<<Ci<<" "system("pause&q

13、uot;);數(shù)組排序測(cè)試源程序：#include<iostream>using namespace std;int i,b,c,d,e;float a;int geti(float c36,float a)if(a<=c35)for(i=0;ci<a;i+)return i-1;else return 35;int getjk(int c36,int b)return cb;int main()float B36=0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1

14、.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5;intC36=77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0;cin>>a;b=geti(B,a);c=getjk(C,b);d=c/

15、10;e=c%10;cout<<b<<endl<<c<<endl<<d<<endl<<e<<endl;system("pause");實(shí)驗(yàn)主程序：#include"SMC162.h"#include"TLC549.h"sbit P1_5=P15;unsigned char i,beishu,cod,p1,p2;unsigned char volmax=0;float Ap,f;char display3,screen3;void delay

16、(unsigned char dly)unsigned char j;for(j=dly;j>0;j-);char geti(float c36,float a)if(a<=c35)for(i=0;ci<a;i+)return i-1;else return 35;void vppfun(unsigned char vol)if(vol>volmax)volmax=vol;FloatcodeAmp36=0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,

17、1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5;UnsignedcharCD36=77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,43,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0; int main()unsigned char volget;int vo

18、ltcal;char display4,screen4;LcdInit();display1=-2;PutStr(0,0,"Please wait!");while(1)volget=TLC549_GetAD(); /AD數(shù)據(jù)獲取vppfun(volget); /峰值獲取if(P1_5=0)delay(30);Ap=127.0/(volmax-128); /放大倍數(shù)獲取beishu=geti(Amp,Ap); /通過(guò)如已知倍數(shù)比較獲取合適倍數(shù)cod=CDbeishu; / 將倍數(shù)與引腳關(guān)系相對(duì)應(yīng) f=Ampbeishu;p1=cod/10; /獲取P1引腳數(shù)值，CD4051

19、選通 p2=cod%10; /獲取P2引腳數(shù)值，CD4051選通 P1=p1;P2=p2;voltcal=f*100;display0= voltcal/100;display2=( voltcal%100)/10;display3= voltcal%10;for(i=0;i<4;i+)screeni=displayi+48;PutStr(0,0,"The Ampi is:");PutChar(i+6,1,screeni);仿真結(jié)果：圖1 波形顯示情況圖2 最小放大倍數(shù)檢測(cè)圖3 最大放大倍數(shù)檢測(cè)2-6 在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)式，選擇模擬多路開(kāi)關(guān)要考慮的主要因素是什么？解：

20、主要考慮減小串音干擾，具體為：(1) 減小Ri，為此前級(jí)應(yīng)采用電壓跟隨器；(2) 選用Ron極小、Roff極大的開(kāi)關(guān)管；(3) 減少輸出端并聯(lián)的開(kāi)關(guān)數(shù)N。若N=1，則VN=0。 (4)減小串音應(yīng)選用寄生電容小的MUX。(5)模擬開(kāi)關(guān)不用的輸入端接地。2-7 能否說(shuō)一個(gè)帶有采樣保持器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率可以不受限制？為什么？P46解：不能說(shuō)帶有采樣保持器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率可以不受限制。因?yàn)樵贏/D轉(zhuǎn)換器在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)需要一定的時(shí)間，在這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，被轉(zhuǎn)換的模擬量應(yīng)基本保持不變，否則轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有保證，甚至根本失去看轉(zhuǎn)換的意義。所以轉(zhuǎn)換時(shí)間制約著轉(zhuǎn)換

21、信號(hào)的最高頻率。（式1），進(jìn)而影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率。在A/D之前加上采樣/保持器后（式2），為孔徑時(shí)間。由于，所以由式2限定的信號(hào)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于式1限定的頻率，采樣/保持器擴(kuò)展了被轉(zhuǎn)換信號(hào)的范圍，進(jìn)而擴(kuò)展了采樣頻率，但仍受的限制，不能無(wú)限增大。2-8在為一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選擇微機(jī)時(shí)，主要考慮哪些因素？解：（1）系統(tǒng)的通過(guò)速率，即系統(tǒng)速率、傳輸速率、采樣速率或吞吐速率（單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)對(duì)模擬信號(hào)的采集次數(shù)）。（2）系統(tǒng)的分辨率，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸入信號(hào)的最小變化量。（3）系統(tǒng)的精度，當(dāng)系統(tǒng)工作在額定速率下，系統(tǒng)采集的數(shù)值和實(shí)際值的差盡量要小。2-9 一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣對(duì)象是溫室大棚的

22、溫度和濕度，要求測(cè)量精度分別是±1°C和±3%相對(duì)誤差，每10min采集一次數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇何種類型的A/D轉(zhuǎn)換器和通道方案？解：2-10 如果一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求有1%級(jí)精度性能指標(biāo)，在設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，怎樣選擇系統(tǒng)的各個(gè)元器件？P55解：通常傳感器和信號(hào)放大電路所占的誤差比例最大，其他各環(huán)節(jié)如采樣/保持器和A/D轉(zhuǎn)換器等誤差，可以按選擇元器件精度的一般規(guī)則和具體情況而定，選擇元器件精度的一般規(guī)則是：每一個(gè)元器件的精度指標(biāo)應(yīng)該優(yōu)于系統(tǒng)規(guī)定的某一最嚴(yán)格的性能指標(biāo)的10倍左右。所以此題中傳感器和信號(hào)放大電路的總誤差可分配成0.9%，A/D轉(zhuǎn)換器和S/H器和多路模擬

23、開(kāi)關(guān)分配0.1%，且每個(gè)組件的誤差應(yīng)不大于0.01%。2-11 一個(gè)帶有采樣/保持器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其采樣頻率, ,試問(wèn)系統(tǒng)的采樣頻率是否太高？P47解：，故系統(tǒng)的采樣頻率不高第三章3-1 鍵盤有哪幾種組成方式？各自有何特點(diǎn)？按鍵去抖有哪幾種方法？解：鍵盤的組成方式及特點(diǎn)P60-P63（1） 非編碼鍵盤 包括獨(dú)立連接式非編碼鍵盤（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，就要占用多個(gè)接口）和矩陣式非編碼鍵盤（可以減少鍵盤接口）。非編碼鍵盤處理軟件復(fù)雜，硬件簡(jiǎn)單。（2） 編碼鍵盤 由硬件來(lái)識(shí)別鍵閉合、釋放狀態(tài)，由硬件消除鍵抖動(dòng)影響以及實(shí)現(xiàn)一些保護(hù)措施的方法，可以節(jié)省CPU相當(dāng)多的時(shí)間。這種鍵盤處理軟件簡(jiǎn)單，但硬

24、件較復(fù)雜。按鍵去抖動(dòng)的方法：硬件方法和軟件方法。通常在鍵的個(gè)數(shù)較少時(shí)可采取硬件措施，即用R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路來(lái)消除按鍵抖動(dòng)。鍵數(shù)較多時(shí)，常用軟件反彈跳，及采用軟件延時(shí)法。3-2 鍵盤接口主要解決哪些問(wèn)題？P60解：（1）決定是否有鍵按下（2）如果有鍵按下，決定是哪一個(gè)鍵被按下（3） 確定被按鍵的讀書（4） 反彈跳-按鍵抖動(dòng)的消除（5） 不管一次按鍵持續(xù)的時(shí)間多長(zhǎng)，僅采樣一個(gè)數(shù)據(jù)（6） 處理同時(shí)按鍵，即同時(shí)又一個(gè)以上的按鍵情況3-3 畫出僅用8031單片機(jī)一個(gè)8位I/O實(shí)現(xiàn)4×4矩陣式鍵盤的線反轉(zhuǎn)識(shí)鍵的硬件原理圖，并說(shuō)明其工作原理。解：以單片機(jī)的P3.0P3.3各管腳作輸入線，以單

25、片機(jī)的P3.4P3.7各管腳作輸出線。 工作原理：從上到下依次設(shè)為D0D7，（1）將D3D0設(shè)為列輸入線，D7D4設(shè)為行輸出線，并使IO輸出信號(hào)D7D4為0000。若有鍵按下，與門的輸出端變?yōu)榈碗娖剑駽PU申請(qǐng)中斷，表示鍵盤中有鍵按下。與此同時(shí)，D3D0的數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存中的某一單元中，其中0位對(duì)應(yīng)的是被按下鍵的列位置。（2） 將第一步中的傳送方向反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，即將D7D4設(shè)為輸入線，D3D0設(shè)為輸出線。使IO口輸出數(shù)據(jù)為N單元中的數(shù)（即D3D0為按下鍵的列位置），然后讀入IO口數(shù)據(jù)，并送入內(nèi)存N1單元中存放，該數(shù)據(jù)的D7D4位中0電平對(duì)應(yīng)的位是按下鍵的行位置。最后，將N單元中的D3D0與N1單元

26、中的D7D4拼接起來(lái)就是按下鍵的鍵值。3-4 LCD有那兩種常用的驅(qū)動(dòng)方式？說(shuō)明一種驅(qū)動(dòng)方式的工作原理。解：P65圖3-8（1） 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式 A端接交變的方波信號(hào)，B端接控制該段顯示狀態(tài)的信號(hào)。從圖中可以看出，當(dāng)該段兩個(gè)電極上的電壓相同時(shí)，電極間的相對(duì)電壓為0，該段不顯示；當(dāng)兩極上的電壓相位相反時(shí)，兩電極間的相對(duì)電壓為兩倍幅值的方波電壓，該段顯示，即呈黑色顯示狀態(tài)。（2） 迭加驅(qū)動(dòng)方式（時(shí)分割驅(qū)動(dòng)法）3-5 試述當(dāng)前集中常見(jiàn)觸摸屏的工作原理。P81-P82解：（1）電阻式觸摸屏 電阻式觸摸屏的主要部分是一塊玉顯示器表面緊密配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層

27、，表面涂有一層叫ITO的透明導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮得塑料層，她的內(nèi)表面也涂有一層導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)把他們隔開(kāi)絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了一個(gè)結(jié)束，控制器檢測(cè)到這個(gè)接通點(diǎn)并計(jì)算出X、Y軸的位置，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。（2）紅外線式觸摸屏 紅外線式觸摸屏以光束阻斷技術(shù)為基礎(chǔ)，不需要在原來(lái)的顯示器表面覆蓋任何材料，而是在顯示屏幕四周安放一個(gè)光點(diǎn)距架框，在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線組成的柵格。當(dāng)有任何物體進(jìn)入這個(gè)柵格的時(shí)候，就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，在紅外線探

28、測(cè)器上會(huì)收到變化的信號(hào)，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置，經(jīng)由控制器將觸摸的位置坐標(biāo)傳遞給操作系統(tǒng)。（3）電容式觸摸屏 把人體當(dāng)作一個(gè)電容元件的電極使用，是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場(chǎng)，當(dāng)用戶和觸摸屏表面耦合出足夠量的電容時(shí)，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這4個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置，（4）表面聲波式觸摸屏 通過(guò)屏幕縱向和橫向邊緣的壓電換能器發(fā)射超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。在各自對(duì)

29、面的邊緣裝有超聲波傳感器，屏幕表面形成縱橫交錯(cuò)的超聲波柵格。當(dāng)收獲觸摸筆接近屏幕表面，接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口的位置既是觸摸坐標(biāo)。3-6 什么是同步通信方式和異步通信方式？與RS-232標(biāo)準(zhǔn)相比，RS-422/485標(biāo)準(zhǔn)有何優(yōu)點(diǎn)？請(qǐng)說(shuō)明RS-422/485標(biāo)準(zhǔn)為何有這樣的優(yōu)點(diǎn)。解：同步通信方式：在數(shù)據(jù)開(kāi)始傳送前用同步字符來(lái)指示，并由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，字符與字符間沒(méi)間隙；異步通信方式：數(shù)據(jù)時(shí)一幀一幀（包括字符代碼或一字節(jié)數(shù)據(jù)）傳送的。P88 優(yōu)點(diǎn)：RS-232存在數(shù)據(jù)傳輸速率慢和傳送距離短的缺點(diǎn)。RS-422/485標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率快，傳送距離遠(yuǎn)。因?yàn)镽S-2

30、32發(fā)送器驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載的最大能力為2500pF，這就限制了信號(hào)線的最大長(zhǎng)度。RS-232規(guī)定的邏輯電平與一般處理器的邏輯電平不一致，須與轉(zhuǎn)換電平芯片連接，通信距離小，傳輸速率小。而RS-422/485的信號(hào)傳輸是利用信號(hào)導(dǎo)線之間的電相位差，傳輸距離遠(yuǎn)，速率高。3-7 兩臺(tái)智能儀器均以51系列單片機(jī)為主構(gòu)成去內(nèi)部的微機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)兩臺(tái)智能儀器采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)僅用TXD、RXD信號(hào)進(jìn)行通信時(shí)，試設(shè)計(jì)從一個(gè)儀器到另一個(gè)儀器之間利用串行通信的所有電路的原理圖。設(shè)兩臺(tái)儀器均只提供+5V電源。解：P88圖3-313-8 畫出將3-7題的通信標(biāo)準(zhǔn)換成RS-485后的電路連線圖。解：P92 圖3-36、圖3-

31、373-9 簡(jiǎn)述USB總線的特點(diǎn)及優(yōu)越性。P92-P93解：特點(diǎn)：（1）USB接口統(tǒng)一了各種接口設(shè)備的連接頭（2）即插即用，并能自動(dòng)檢測(cè)與配置系統(tǒng)的資源（3）具有“熱插拔”的特性（4）USB最多可以連接127個(gè)接口設(shè)備（5）USB1.1的接口設(shè)備采用兩種不同的速度:12Mbit/s（全速）和1.5Mbit/s（慢速）。USB2.0的傳輸速度最高可達(dá)到480Mbit/s。優(yōu)勢(shì)：（1）簡(jiǎn)化外部接口設(shè)備與主機(jī)之間的連線，并用一條傳輸纜線來(lái)串接各類型的接口設(shè)備（2）可以在不需要重新開(kāi)機(jī)的情況下安裝硬件3-10 USB的基本框架包含那幾部分？解：P93（1） USB主機(jī)控制器/根集線器（2） USB集線

32、器（3） USB設(shè)備3-11 USB有幾種傳輸模式？試簡(jiǎn)述各種傳輸方式的特性。解：P97（1）控制傳輸 是USB中最重要的傳輸，唯有正確的執(zhí)行完控制傳輸才能進(jìn)一步執(zhí)行其他傳輸模式。需以雙向傳輸達(dá)到這個(gè)請(qǐng)求。能自定義請(qǐng)求來(lái)為任何目的而發(fā)送或接收數(shù)據(jù)塊。所有USB設(shè)備必須支持控制傳輸。（2）中斷傳輸 它是為那些必須快速接收到主機(jī)或設(shè)備的數(shù)據(jù)而準(zhǔn)備的。是低速設(shè)備可以傳輸數(shù)據(jù)的唯一方法。中斷傳輸僅是一種“輪詢”的過(guò)程，如果因?yàn)殄e(cuò)誤而發(fā)生傳送失敗，可以在下一輪詢的期間重新發(fā)送一次。（3）批量傳輸 它是針對(duì)未使用到的USB帶寬來(lái)向主機(jī)提出請(qǐng)求的。須根據(jù)目前總線的擁擠狀態(tài)，以所有可使用的帶寬為基礎(chǔ)，不斷調(diào)整

33、本身的傳輸速率，因此沒(méi)有設(shè)置輪詢時(shí)間間隔。若因某些錯(cuò)誤而發(fā)生傳送失敗，就重新傳送一次。（4）等時(shí)傳輸 采用了預(yù)先與PC機(jī)主機(jī)協(xié)議好的固定帶寬，以保證發(fā)送端與接收端的速度能相互吻合，不支持有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)重新發(fā)送，相對(duì)就須犧牲一些小錯(cuò)誤的發(fā)生。3-12 USB有幾種描述符？其中哪幾種是必須要設(shè)置的？解：P96（1）設(shè)備描述符 必須設(shè)置（2）配置描述符 必須設(shè)置（3）接口描述符 必須設(shè)置（4）端口描述符 必須設(shè)置3-13 以你的觀點(diǎn)解釋設(shè)備列舉的含義？解：P96當(dāng)USB設(shè)備第一次連接到USB總線時(shí)，USB主機(jī)就會(huì)對(duì)此設(shè)備做出列舉檢測(cè)的動(dòng)作。此時(shí)，主機(jī)會(huì)負(fù)責(zé)檢測(cè)與設(shè)備所有連接至根集線器的設(shè)備，而辨識(shí)與設(shè)

34、置一個(gè)USB外圍設(shè)備的程序，稱之為設(shè)備列舉。若以USB通信協(xié)議的觀點(diǎn)來(lái)看，設(shè)備列舉就是通過(guò)一連串介于主機(jī)與設(shè)備之間的控制傳輸來(lái)辨識(shí)與設(shè)置一個(gè)剛連上USB的設(shè)備程序。而進(jìn)一步的解釋設(shè)備列舉，也即是操作系統(tǒng)可以辨識(shí)一個(gè)新的硬件設(shè)備連接上總線以及決定其特定的需求，然后加載適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)程序，并且給予新的硬件設(shè)備一個(gè)新的地址3-14 簡(jiǎn)述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砑疤攸c(diǎn)。解：P105無(wú)限數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)是調(diào)制解調(diào)技術(shù)。調(diào)制過(guò)程是在發(fā)送端吧數(shù)字信號(hào)變換成能被模擬信道傳輸?shù)哪M信號(hào)，經(jīng)傳輸通道傳至接收端，接收端通過(guò)解調(diào)過(guò)程把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，完成了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。特點(diǎn)：（1）工頻為國(guó)際通用的數(shù)據(jù)傳

35、輸頻段433MHz，無(wú)需申請(qǐng) （2）易于采集運(yùn)動(dòng)信號(hào)，不受電纜的約束3-15 利用PTR系列模塊設(shè)計(jì)一分布式測(cè)控系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸模塊。數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸后，最終要通過(guò)RS232口傳輸?shù)轿C(jī)中。解：第四章4-1 與硬件濾波器相比，采用數(shù)字濾波器有何優(yōu)點(diǎn)？解：P111（1）數(shù)字濾波只是一個(gè)計(jì)算過(guò)程，無(wú)需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、非一致性等問(wèn)題；（2）模擬濾波器在頻率很低時(shí)較難實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)在數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中；（3）只要適當(dāng)?shù)母淖償?shù)字濾波器在程序中的有關(guān)參數(shù)，就能方便的改變?yōu)V波特性，因此數(shù)字濾波使用靈活方便。4-2 常用的數(shù)字濾波算法有哪些，說(shuō)明各種濾

36、波算法的特點(diǎn)和使用場(chǎng)合。解：（1）克服脈沖干擾的數(shù)字濾波法：包括限幅濾波法、中值濾波法、基于拉依達(dá)準(zhǔn)則的奇異數(shù)據(jù)濾波法（剔除粗大誤差）、基于中值數(shù)絕對(duì)偏差的決策濾波器。特點(diǎn)：克服由儀器外部環(huán)境偶然因素引起的突變性擾動(dòng)或儀器內(nèi)部不穩(wěn)定等引起誤碼等造成的尖脈沖干擾場(chǎng)合：有尖脈沖干擾的場(chǎng)合 （2）抑制小幅度高頻噪聲的平均濾波法：為抑制電子器件熱噪聲、A/D量化噪聲等小幅度高頻電子噪聲，通常采用具有低通特性的算術(shù)平均濾波法、加權(quán)平均濾波法、滑動(dòng)加權(quán)平均濾波法等線性濾波器。特點(diǎn)：算術(shù)平均濾波法可有效消除隨機(jī)干擾，采樣次數(shù)越大，濾波效果越好，但系統(tǒng)靈敏度要下降，只適用于慢變信號(hào)；滑動(dòng)加權(quán)平均濾波法對(duì)周期信

37、號(hào)有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低，對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾抑制作用差；加權(quán)平均濾波法系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前采樣值的靈敏度高。場(chǎng)合：有小幅度高頻噪聲的場(chǎng)合（3）復(fù)合濾波器： 特點(diǎn)：既能抑制隨機(jī)干擾，又能濾除明顯的脈沖干擾。場(chǎng)合：隨機(jī)擾動(dòng)不是單一的場(chǎng)合，既要消除大幅度的脈沖干擾，又要使數(shù)據(jù)平滑的場(chǎng)合4-3 各種常用的濾波算法能組合使用嗎？若能，請(qǐng)舉例說(shuō)明；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。解：P115能組合使用。在實(shí)際應(yīng)用中，所面臨的隨機(jī)擾動(dòng)往往不是單一的，有時(shí)既要消除大幅度的脈沖干擾，又要做數(shù)據(jù)平滑，因此常用兩種以上的濾波算法結(jié)合使用。例如：去極值平均值濾波算法。特點(diǎn)：先用中值濾波算法濾除采樣值中的脈沖性干擾，然后把

38、剩余的各采樣值進(jìn)行平均。去極值平均值濾波算法的算法為：連續(xù)采樣N次，剔除其中的最大值和最小值，再求余下N-2個(gè)采樣值的平均值。顯然，這種方法既能抑制隨機(jī)干擾，又能濾除明顯的脈沖干擾。4-4設(shè)檢測(cè)信號(hào)是幅度較小的直流電壓,經(jīng)過(guò)適當(dāng)放大和A/D轉(zhuǎn)換，由于50Hz工頻干擾使測(cè)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)周期性波動(dòng). 設(shè)采樣周期Ts=1ms,請(qǐng)問(wèn)采用算數(shù)平均濾波算法,是否能夠消除工頻干擾?平均點(diǎn)數(shù)N如何選擇?解：算數(shù)平均濾波算法可有效地消除隨機(jī)干擾，濾波效果主要取決于采樣次數(shù)N，N越大，濾波效果越好。該方法只適用于緩變信號(hào)。當(dāng)滿足采樣時(shí)間T=NTs，Ts為采樣間隔，對(duì)周期為T的干擾有很好的抑制作用。此時(shí)，N=T/Ts=

39、（1/50）/（1×103）=20.4-5 采用51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 4-4題,請(qǐng)畫出算法流程圖, 編寫匯編程序,并加以詳細(xì)注釋. 解：4-6在4-4題中又增加了脈沖干擾,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)復(fù)合濾波算法, 畫出算法流程圖,編寫匯編程序,并加以詳細(xì)注釋. 解：4-7 基于中值數(shù)絕對(duì)偏差的決策濾波器與中值濾波器有哪些特點(diǎn)？ 解：P113中值數(shù)絕對(duì)偏差決策濾波器特點(diǎn)：這種決策濾波器能夠判別出奇異數(shù)據(jù)，并以有效性的數(shù)據(jù)來(lái)取代。具有比例不變性、因果性、算法快捷等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)的完成數(shù)據(jù)凈化。中值濾波器：運(yùn)算簡(jiǎn)單，在濾除脈沖噪聲的同時(shí)可以很好的保護(hù)信號(hào)細(xì)節(jié)信息。中值濾波器是一種常用于凈化奇異數(shù)據(jù)的非線性

40、濾波器，它對(duì)奇異數(shù)據(jù)的敏感度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)偏差，存在“根信號(hào)”用于單調(diào)性數(shù)據(jù)的濾波，而非點(diǎn)到信號(hào)采用中值濾波凈化數(shù)據(jù)表現(xiàn)過(guò)于主動(dòng)進(jìn)取4-8 什么是系統(tǒng)誤差？有哪幾種類型？簡(jiǎn)要說(shuō)明系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的根本區(qū)別。解：P117系統(tǒng)誤差是只在相同條件下，多次測(cè)量同一量時(shí)其大小和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。分為恒定系統(tǒng)誤差和變化系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的根本區(qū)別：系統(tǒng)誤差不能依靠概率統(tǒng)計(jì)方法消除，可掌握、控制、消除，具有規(guī)律性，產(chǎn)生在測(cè)量開(kāi)始之前，與測(cè)量次數(shù)無(wú)關(guān)。隨機(jī)誤差不能掌握、控制、消除，具有隨機(jī)性，產(chǎn)生在測(cè)量過(guò)程中，與測(cè)量次數(shù)有關(guān)。4-9 產(chǎn)生零位誤差的原因有哪些？產(chǎn)生增益誤差的原因有哪些

41、？簡(jiǎn)述校正方法。解：P117由于傳感器、測(cè)量電路、放大器等不可避免的存在溫度漂移和時(shí)間飄移，所以會(huì)給儀器引入零位誤差和增益誤差，這類誤差均屬于系統(tǒng)誤差。零位誤差校正方法：在每一個(gè)測(cè)量周期或中斷正常的測(cè)量過(guò)程中，把輸入接地（即使輸入為零），此時(shí)包括傳感器在內(nèi)的整個(gè)測(cè)量輸入通道的輸出即為零位輸出（一般其值不為零）；再把輸入接基準(zhǔn)電壓測(cè)得數(shù)據(jù)，并將和存于內(nèi)存；然后輸入接，測(cè)得，則測(cè)量結(jié)果可用下式計(jì)算，即在正常的測(cè)量過(guò)程中，均從采樣值中減去原先存入零位輸出值，從而實(shí)現(xiàn)零位校正。增益誤差的自動(dòng)校正方法：開(kāi)始工作后或每隔一定時(shí)間去測(cè)量一次基準(zhǔn)參數(shù)，然后建立誤差校正模型，確定并存儲(chǔ)校正模型參數(shù)。在正式測(cè)量時(shí)

42、，根據(jù)測(cè)量結(jié)果和校正模型求取校正值，從而消除誤差。4-10 基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定性是否會(huì)影響零位誤差、增益誤差的校正效果？解：P117會(huì)影響。零位誤差、增益誤差的校正結(jié)果都與基準(zhǔn)電壓有關(guān)系。對(duì)于零位校正，測(cè)量結(jié)果為；對(duì)于增益校正，校正方程為，其中，4-11 簡(jiǎn)述系統(tǒng)非線性誤差校正的思路與方法。解：P118思路：采用各種非線性校正算法（校正函數(shù)法、線性插值法、曲線擬合法等）從儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出的與被測(cè)量呈非線性關(guān)系的數(shù)字量中提取與之相對(duì)應(yīng)的被測(cè)量。方法：校正函數(shù)法、代數(shù)插值法（線性插值、拋物線插值、分段插值）、曲線擬合（連續(xù)函數(shù)擬合、分段擬合）4-12 通過(guò)測(cè)量獲得一組反映被測(cè)值的離散數(shù)據(jù)，欲

43、建立一個(gè)反映被測(cè)量值變化的近似數(shù)學(xué)模型，請(qǐng)問(wèn)有哪些常用的建模方法？解：校正函數(shù)法、代數(shù)插值法（線性插值、拋物線插值、分段插值）、曲線擬合（連續(xù)函數(shù)擬合、分段擬合）4-13 什么是代數(shù)插值法？簡(jiǎn)述線性插值和拋物線插值是如何讓進(jìn)行的。P119-P121解：所謂代數(shù)插值，就是用一個(gè)次數(shù)不超過(guò)n的代數(shù)多項(xiàng)式去逼近，使在節(jié)點(diǎn)處滿足，線性插值過(guò)程：從一組數(shù)據(jù)中選取兩個(gè)有代表性的點(diǎn)和，然后根據(jù)插值原理，求出插值方程，其中待定系數(shù)和為，拋物線插值過(guò)程：在一組數(shù)據(jù)中選取，和三個(gè)點(diǎn)，相應(yīng)的插值方程為4-14 什么是線性擬合法？如何利用最小二乘法來(lái)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)式擬合。解：P122- P1234-15 試建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正

44、表,采用查表內(nèi)插方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)誤差校正, 畫出流程圖,并設(shè)計(jì)程序。解：4-16 舉例說(shuō)明標(biāo)度變換的概念。解：P126測(cè)量機(jī)械壓力時(shí)，常利用壓力傳感器，當(dāng)壓力變化為0100N時(shí)，壓力傳感器輸出的電壓為010mV，放大為05V后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到00HFFH的數(shù)字量這些數(shù)碼并不等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對(duì)應(yīng)于參數(shù)的大小，必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是工程量變換，又稱標(biāo)度變換。第五章5-1 什么是軟件工程？軟件工程是如何克服軟件危機(jī)的？解：P131-P132軟件工程是由硬件和系統(tǒng)工程派生出來(lái)的。它包含四個(gè)關(guān)鍵元素：方法、語(yǔ)言、工具和過(guò)程，是工程學(xué)的原理和方法在軟

45、件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的應(yīng)用。隨著軟件在計(jì)算機(jī)中的比重的增大，傳統(tǒng)的軟件生產(chǎn)方式已不能適應(yīng)發(fā)展需要，出現(xiàn)了軟件危機(jī)。軟件工程將軟件生產(chǎn)劃分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段都有嚴(yán)格管理和質(zhì)量檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程有共同的準(zhǔn)則。5-2 什么是基于裸機(jī)的軟件設(shè)計(jì)？其設(shè)計(jì)步驟分為那幾步？解：P141基于裸機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是指以“空白”的微處理器/控制器為基礎(chǔ)，完成全部的軟件設(shè)計(jì)，沒(méi)有將系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件分開(kāi)處理，其實(shí)時(shí)性和可靠性與設(shè)計(jì)人員的水平密切相關(guān)，適用于功能較簡(jiǎn)單的智能儀器。步驟：（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書的編寫（2）硬件電路的設(shè)計(jì)（3）軟件任務(wù)分析（4）數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃（5）資源分配（6）編程與調(diào)試（7）編程語(yǔ)言和編程環(huán)境

46、的選擇5-3系統(tǒng)監(jiān)控程序的作用是什么？常用的結(jié)構(gòu)有哪幾種？解：P147-P148系統(tǒng)監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序。它完成人機(jī)對(duì)話和遠(yuǎn)程控制等功能，是系統(tǒng)按照操作者的意圖或遙控命令來(lái)完成指定的作業(yè)。它是單片機(jī)系統(tǒng)的框架。監(jiān)控程序的任務(wù)有：完成系統(tǒng)自校、初始化，處理鍵盤命令，處理接口命令，處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示功能。常用結(jié)構(gòu)：作業(yè)順序調(diào)度型、作業(yè)優(yōu)先調(diào)度型、鍵碼分析作業(yè)調(diào)度型5-4 根據(jù)你的理解談?wù)勈裁词乔度胧较到y(tǒng)，它有什么特點(diǎn)？解：嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中。特點(diǎn)：功能單一、簡(jiǎn)單，兼容性要求不高，軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快，適合于要求實(shí)時(shí)的

47、和多任務(wù)的體系。5-5 嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)分為那幾個(gè)階段？解：P154（1）應(yīng)用軟件的生成階段（2）應(yīng)用軟件的調(diào)試階段（3）應(yīng)用軟件的固化運(yùn)行階段5-6 嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)方法有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？解：P156（1） 交叉開(kāi)發(fā) 崩潰與燒制的調(diào)試方法無(wú)法進(jìn)行程序調(diào)試，效率低下，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)建立在PC（或工作站）上，應(yīng)用程序的編輯、編譯、鏈接等過(guò)程在宿主機(jī)上完成，而最終運(yùn)行平臺(tái)為嵌入式設(shè)備。（2） ROM監(jiān)控程序法 改變崩潰和燒制方法才來(lái)的缺陷，將一段程序固化在目標(biāo)機(jī)上。該程序與宿主機(jī)端程序一起完成對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試。5-7 什么是軟件測(cè)試，其作用是什么（發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤）？解：P157軟件測(cè)試就是在軟件

48、投入運(yùn)行前，對(duì)軟件需求分析，設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明和編碼的最終復(fù)查，是軟件質(zhì)量保證的關(guān)進(jìn)步驟。定義1：軟件測(cè)試時(shí)為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程。定義2：軟件測(cè)試時(shí)根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)各階段規(guī)格說(shuō)明和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而精心設(shè)計(jì)一批測(cè)試用例（即輸入數(shù)據(jù)及預(yù)期的輸出結(jié)果），并利用這些測(cè)試用例去運(yùn)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤的過(guò)程。第六章6-1 可靠率、失效率是如何定義的？?jī)x器失效率服從什么樣的規(guī)律？解：P169可靠率是指在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)儀器完成所規(guī)定的任務(wù)的成功率。失效率優(yōu)勢(shì)也稱瞬時(shí)失效率或故障率，是指儀器運(yùn)行到t時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的儀器臺(tái)數(shù)與t時(shí)刻完好儀器臺(tái)數(shù)之比。儀器系統(tǒng)失效率曲線（新浴盆曲線）：圖6-16-

49、2 有1000臺(tái)儀器，要求其MTBF=1000h。若對(duì)其進(jìn)行1000h的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，最多允許多少臺(tái)儀器出現(xiàn)故障？解：P171平均故障間隔時(shí)間得1000h儀器可靠率為，又，T為運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間的乘積，；指儀器失效數(shù)得到，儀器失效數(shù)為，即最多允許有1000臺(tái)儀器出現(xiàn)故障。6-3 影響儀器可靠性的因素有哪些？有哪些措施可以提高儀器硬件可靠性？解：P174- P177影響儀器可靠性的因素有：元器件的可靠性、工藝、電路結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、人為因素。提高儀器可靠性的措施：（1）合理地選擇元器件（電阻器、電容器、集成電路芯片）（2）篩選，把所選的合適元器件的特性測(cè)試后，對(duì)這些元器件施加外應(yīng)力，過(guò)一段時(shí)間再重新特

50、性測(cè)試（3）元器件降額使用（4）可靠的電路設(shè)計(jì)（5）冗余設(shè)計(jì)，包括并聯(lián)系統(tǒng)和串聯(lián)系統(tǒng)（6）環(huán)境設(shè)計(jì)，包括溫度保護(hù)、沖擊振動(dòng)保護(hù)、電磁干擾保護(hù)（7）人為因素設(shè)計(jì)（8）對(duì)儀器進(jìn)行可靠性試驗(yàn)6-4 若三個(gè)可靠度為0.9的儀器部件串聯(lián)構(gòu)成系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠度為多少？解：P78(與書中公式不一樣，我覺(jué)得書中公式有錯(cuò)誤)若這三個(gè)可靠度為0.9的儀器部件并聯(lián)冗余構(gòu)成系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠度為多少？若這三個(gè)部件并聯(lián)構(gòu)成3取2的表決系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠度又為多少（忽略表決器的影響）？6-5 軟件可靠性的預(yù)估有哪幾種模型？試分析你所了解的模型的優(yōu)缺點(diǎn)。解：P180（1）時(shí)間模型可靠性增長(zhǎng)模型：此模型需要確定在調(diào)試前軟件的故障

51、數(shù)目，這是一項(xiàng)困難的任務(wù)。公理模型：該模型預(yù)測(cè)的故障數(shù)與實(shí)際的故障數(shù)之比為0.8（2）數(shù)據(jù)模型：由于輸入集E的不同，軟件表現(xiàn)出的可靠度不同。6-6 敘述提高儀器軟件可靠性的方法。解：P181（1）認(rèn)真的進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)（2）可靠的程序設(shè)計(jì)方法（3）程序驗(yàn)證技術(shù)（4）提高軟件設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)（5）消除干擾（6）增加試運(yùn)行時(shí)間6-7 6-8 說(shuō)明儀器的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)程解：P172圖6-3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)程 可靠性考慮6-9 什么是儀器的干擾和抑制？抑制的任務(wù)和手段是什么？解：P186 干擾：相對(duì)有用信號(hào)而言，只有噪聲達(dá)到一定數(shù)值、它和有用信號(hào)一起進(jìn)入智能儀器并影響其正常工作，才能形成干擾。抑制：消除或減少干擾

52、抑制的任務(wù)：從根本上消除或減少干擾抑制電磁干擾源、切斷電磁干擾耦合途徑、降低電磁敏感裝置的敏感性抑制的手段：屏蔽、接地、浮置、對(duì)稱電路、隔離技術(shù)、濾波、脈沖電路的噪聲抑制6-10 按產(chǎn)生干擾的物理原因，通常可將干擾分為那幾類？分別采取什么措施進(jìn)行抑制？解：（1） 機(jī)械干擾 采取減震措施來(lái)解決（2） 熱干擾 通常采用熱屏蔽、恒溫措施、對(duì)稱平衡結(jié)構(gòu)、溫度補(bǔ)償元器件等措施來(lái)抑制。（3） 光干擾 采用光屏蔽來(lái)一直（4） 化學(xué)干擾 密封和保持清潔（5） 電和磁干擾 屏蔽（包括靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽）、接地（包括安全接地、信號(hào)源接地、信號(hào)地線、負(fù)載地線、機(jī)殼接地）、浮置、對(duì)稱電路、隔離技術(shù)（包括電

53、磁隔離、光隔離和隔離放大器）、濾波（包括電源濾波、信號(hào)濾波和有源濾波）、脈沖電路（包括積分電路、脈沖干擾隔離門和削波器）（6） 射線輻射干擾 6-11 研究形成干擾作用的三要素的目的是什么？解：P188噪聲形成干擾必須同時(shí)具備三要素：噪聲源、對(duì)噪聲敏感的接收電路、兩者之間的耦合通道。研究三要素的目的是從這三要素出發(fā)，設(shè)計(jì)抑制干擾的基本方法和措施。6-12 試分析接通電容性負(fù)載及斷開(kāi)電感性負(fù)載形成干擾的原因，并舉例說(shuō)明干擾的大小。解：P188接通電容性負(fù)載時(shí)，由于兩個(gè)電路之間存在寄生電容，是的一個(gè)電路的電荷變化影響到另一個(gè)電路，形成干擾。斷開(kāi)電感性負(fù)載時(shí)，由于兩點(diǎn)路之間存在互感，是的當(dāng)一個(gè)電路的

54、電流變化時(shí)，通過(guò)磁鏈影響到另一個(gè)電路，形成干擾。6-13 干擾主要通過(guò)什么途徑傳播？如何采取措施加以抑制？P188（1） 電容性耦合 盡量減小寄生電容（2） 電感性耦合 減小互感值（3） 共阻抗耦合 減小電源內(nèi)阻壓降、減小地線壓降、減小輸出阻抗（4） 漏電耦合（5） 傳導(dǎo)耦合（6） 輻射電磁場(chǎng)耦合6-14 屏蔽為什么能達(dá)到抗干擾的目的？靜電屏蔽及電磁屏蔽的原理是什么？為了使它們能達(dá)到很好的效果，應(yīng)采取什么措施？解：P192用低電阻材料或高磁導(dǎo)率材料將需要防護(hù)的部分屏蔽起來(lái)，將電力線或磁力線的影響限定在某個(gè)范圍或阻止它們進(jìn)入某個(gè)范圍，隔斷場(chǎng)的耦合，能抑制各種場(chǎng)的干擾靜電屏蔽的原理：由于處于靜電平

55、衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部，各點(diǎn)等電位，即內(nèi)部無(wú)電力線，所以靜電場(chǎng)的電力線就在接地的金屬導(dǎo)體處中斷，從而起到隔離靜電場(chǎng)的作用。為了達(dá)到很好的效果，采用驅(qū)動(dòng)屏蔽。電磁屏蔽的原理：電磁屏蔽是采用良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻電磁場(chǎng)對(duì)金屬屏蔽層的作用，在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流，由渦流產(chǎn)生磁場(chǎng)抵消或減弱干擾磁場(chǎng)的影響，從而達(dá)到屏蔽的目的。為了達(dá)到很好的效果，所選用的屏蔽層材料必須是良導(dǎo)體，當(dāng)必須在屏蔽層上開(kāi)孔或開(kāi)槽時(shí)，必須注意孔或槽的位置和方向，應(yīng)不影響或盡量減少影響電渦流的路徑，以免影響屏蔽效果。6-15第七章7-1 什么是可測(cè)試性？智能儀器中引入可測(cè)試性設(shè)計(jì)有什么優(yōu)點(diǎn)？解：P206 可測(cè)試性是指產(chǎn)品能夠

56、及時(shí)準(zhǔn)確地確定其自身狀態(tài)（如可工作、不可工作、性能下降等）和隔離其內(nèi)部故障的設(shè)計(jì)特性?？蓽y(cè)試性包括三個(gè)基本要素：可控制性、可觀測(cè)性和可預(yù)見(jiàn)性。P208 優(yōu)點(diǎn)：（1）提高故障檢測(cè)的覆蓋率（2）縮短儀器的故障時(shí)間（3）可以對(duì)儀器進(jìn)行層次化的逐級(jí)測(cè)試：芯片級(jí)、板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)（4）降低儀器的維護(hù)費(fèi)用7-2 什么是固有測(cè)試性？固有測(cè)試性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括哪幾個(gè)方面？解：P209固有測(cè)試性是指僅取決于產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)，不依賴于測(cè)試激勵(lì)和響應(yīng)數(shù)據(jù)的測(cè)試性。固有測(cè)試性設(shè)計(jì)主要從硬件設(shè)計(jì)和與外部測(cè)試設(shè)備的兼容性考慮。在設(shè)計(jì)硬件時(shí)，盡量把每個(gè)功能劃分為一個(gè)單元。在結(jié)構(gòu)上要便于故障的隔離和單元的更換。在電器上要盡量減少各可更換單元之間的連線和信息的交叉。在元器件和部件的選擇上，應(yīng)優(yōu)先選擇具有良好可測(cè)試特性和故障模式已有充分描述的集成電路或組件。模塊和組件的接口要便于測(cè)試控制和觀測(cè)。被測(cè)單元和外部設(shè)備之間，應(yīng)具有良好的兼容性。被測(cè)單元在結(jié)構(gòu)和電氣上都應(yīng)和外部測(cè)試設(shè)備保持兼容，減少專用接口設(shè)備。7-3 結(jié)合書中所學(xué)知識(shí)談?wù)勀銓?duì)BIT技術(shù)的理解。解：P216傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)主要是利用外部的測(cè)試儀器對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，但隨著復(fù)雜系統(tǒng)維修性要求的提高，迫切需要復(fù)雜系統(tǒng)本身具備檢測(cè)、故障隔離的功能以