智能仪器第二版 程德福 林君课后习题参考答案2.docx

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1、智能仪器考试题型：名词说明, 简答, 简述, 综合没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。难免有错误，望大家谅解并指出。课后习题参考第一章1-1 你在学习与生活中，接触, 运用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区分。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器, 热工量计量仪器, 机械量计量仪器, 时间频率计量仪器, 电磁计量仪器, 无线电参数测量仪器, 光学与声学测量仪器, 电离辐射计量仪器。1-2 结合你对智能仪

2、器概念的理解，探讨“智能化”的层次。解：P2 智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。由于它拥有对数据的存储, 运算, 逻辑推断与自动化操作等功能，具有肯定智能的作用（表现为智能的延长或加强等），因而被称为智能仪器。P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器, 初级智能仪器, 模型化仪器与高级智能仪器。聪敏仪器类是以电子, 传感, 测量技术为基础（也可能计算机技术与信号处理技术）。特点是通过奇妙的设计而获得某一有特色的功能。初级智能仪器除了应用电子, 传感, 测量技术外，主要特点是应用了计算机与信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆, 存储

3、, 运算, 推断, 简洁决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术与方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境, 干扰, 仪器参数变更作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊推断, 容错技术, 传感融合, 人工智能, 专家系统等技术。有较强的自适应, 自学习, 自组织, 自决策, 自推理实力。1-3 仪器仪表的重要性表达在哪些方面？P3-5解：（1）仪器与检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标记之一（2）先进的科学仪器设备既是学问创新与技术创

4、新的前提，也是创新探讨的主题内容之一与创新成就得重要表达形式，科学仪器的创新是学问创新与与时创新的组成部分。（3）仪器是信息的源头技术总之，科学仪器作为相识世界的工具，是国民经济的“倍增器”, 科学探讨的“先行官”, 现代斗争的“战斗力”, 法庭审判的“物化法官”，其应用遍与“农轻重, 陆海空, 吃穿用”。1-4 简述推动智能仪器发展的主要技术。P8解：（1）传感器技术（2）A/D等新器件的发展将显著增加仪器的功能与测量范围（3）单片机与DSP的广泛应用（4）嵌入式系统与片上系统（SOC）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段（5）ASIC, FPGA/CPLD即使在智能仪器中广泛运用（6）Lab

5、VIEW等图形化软件技术（7）网络与通信技术 1-5 学过的哪些课程为智能仪器设计奠定基础，回顾其主要内容。解：1-6 智能仪器有哪几种结构形式？对其做简要描述。P6解：从智能仪器的发展状况看来，其结构有两种基本类型，即微机内嵌式与微机扩展式。微机内嵌式智能仪器是将单片或多片的微处理器与仪器有机的结合在一起形成的单机。（微处理器在其中起限制与数据处理作用。其特点主要是：专用或多功能；采纳小型化, 便携或手持式结构；干电池供电；易于密封，适应恶劣环境，成本较低。）微机扩展式智能仪器是以个人计算机（PC）为核心的应用扩展型测量仪器。（PCI的优点是运用敏捷, 应用范围广，可以便利的利用PC已有的磁

6、盘, 打印机与绘图仪器等获得硬拷贝。PC数据处理功能强, 内存容量大，因而PCI可以用于困难的, 高性能的信息处理。）1-7 智能仪器设计是采纳FPGA/CPLD有哪些优点？ P12解：FPGA/CPLD芯片都是特别的ASIC芯片，他们除了ASIC的特点之外，还有以下优点：（1）随着VLSI工艺的不断提高，FPGA/CPLD的规模也越来越大，所能实现的功能越来越强可以实现系统集成；（2）FPGA/CPLD的资金投入小，研制开发费用低；（3）FPGA/CPLD可反复的编程, 擦除, 运用或者在外围电路不动的状况下用不同的EPROM就可实现不同的功能；（4）FPGA/CPLD芯片电路的实际周期短；

7、（5）FPGA/CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。FPGA/CPLD适合于正向设计，对学问产权爱护有利。1-8 为什么说嵌入式系统与片上系统（SOC）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段？P11解：（1）嵌入式系统的深化发展将是智能仪器的设计提升到一个新的阶段，尤其是能运行操作系统的嵌入式系统平台，由于它具备多任务, 网络支持, 图形窗口, 文件与目标管理等功能，并具有大量的应用程序接口（API），将会使研制困难智能仪器变得简洁；（2）在片上系统设计中，设计者面对的不再是电路芯片而是依据所设计系统的固件特性与功能要求，选择相应得单片机CPU内核与成熟化的IP内核模块，

8、消退了器件信息故障，加快了设计速度，片上系统将使系统设计发生革命性的变更。第二章2-1 数据采集系统主要实现哪些基本功能？P15解：智能仪器的数据采集系统简称DAS，是指将温度, 压力, 流量, 位移等模拟量进行采集, 量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储, 处理, 显示或打印的装置。2-2 简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。P15-16解：（1）集中采集式：a分时采集型 特点：多路信号共同运用一个S/H与A/D电路，简化了电路结构，降低了成本。（但对信号的采集式由模拟多路切换器即多路转换开关分时切换, 轮番选通的，因而相邻两路信号在时间上是依次被采集的，不能获得同一时刻的数据

9、，这样就产生了时间偏斜误差。）b同步采集型 特点：在多路转换开关之前给每路信号通路各加一个采样保持器，使多路信号的采样在同一时刻进行，即同步采样。（然后由各自的保持器保持着采样信号的幅值，等待多路转换开关分时切换进入公用的A/D电路将保持的采样幅值转换成数据输入主机。这样可以消退分时采集型结构的时间偏斜误差，这种结构既能满足同步采集的要求，又比较简洁。不足之处：在被测信号路数较多的状况下，同步采得的信号在保持器中保持的时间会加长，而保持器会有一些泄露，是信号有所衰减。）（2）分散采集式：每一路信号一般都有一个S/H与A/D，不再须要模拟多路转换器MNX。（每一个S/H与A/D之对本路信号进行模

10、数转换即数据采集，采集的数据按肯定的依次或随机地输入计算机，依据采集系统中计算机限制结构的差异可以分为分布式单机采集系统与网络式采集系统。）2-3 采样周期与那些因素有关，如何选择采样周期？解：采样周期与被转换信号周期有关，采样周期应小于被转换信号最大周期的 1/2。2-4 为什么要在数据采集系统中运用测量放大器？P19解：由于电路内有这样或那样的噪声源存在，是的电路在没有信号输入时，输出端仍存在肯定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。把电路输出端测得的噪声有效值折算到改电路的输入端即除以该电路的增益，得到的电平值称为该电路的等效输入噪声，即。假如在高电路输入端的信号幅度小到比该电路的还要低

11、，那么这个信号就会被电路的噪声所“沉没”。为了不使小信号被沉没，就必需在该电路前面加一级放大器。2-5设计一个由 8031单片机限制的程控隔离放大器增益的接口电路。已知输入信号小于10mV,要求当输入信号小于1mV时,增益为1000 ,而输入信号每增加 1mV时,其增益自动削减一倍，直到100mV为止。解：提示：正确设计硬件电路图；正确编写限制程序；完成仿真调试，实现基本功能；硬件电路图：程序框图：程序：数组合并测试程序：#includeusing namespace std;int main()int i,j;float k;float C72;float A8=1,1.5,2,2.7,3.

12、3,5.1,6.8,10;float B8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10;for(i=0;i8;i+)for(j=0;j8;j+)Ci*8+j+1=Ai*Bj/(Ai+Bj);coutC64endl;for(i=0;i8;i+)Ci+65=Ai;coutC72endl;for(i=0;i72;i+)for(j=0;jCj+1)k=Cj;Cj=Cj+1;Cj+1=k;for(i=1;i=72;i+)coutCi ;system(pause);数组排序测试源程序：#includeusing namespace std;int i,b,c,d,e;float a;int ge

13、ti(float c36,float a)if(a=c35)for(i=0;cia;b=geti(B,a);c=getjk(C,b);d=c/10;e=c%10;coutbendlcendldendle0;j-);char geti(float c36,float a)if(a=c35)for(i=0;civolmax)volmax=vol;FloatcodeAmp36=0.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,

14、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 voltcal;char display4,screen4;

15、LcdInit();display1=-2;PutStr(0,0,Please wait!);while(1)volget=TLC549_GetAD(); /AD数据获得vppfun(volget); /峰值获得if(P1_5=0)delay(30);Ap=127.0/(volmax-128); /放大倍数获得beishu=geti(Amp,Ap); /通过如已知倍数比较获得合适倍数cod=CDbeishu; / 将倍数与引脚关系相对应 f=Ampbeishu;p1=cod/10; /获得P1引脚数值，CD4051选通 p2=cod%10; /获得P2引脚数值，CD4051选通 P1=p1;P

16、2=p2;voltcal=f*100;display0= voltcal/100;display2=( voltcal%100)/10;display3= voltcal%10;for(i=0;i4;i+)screeni=displayi+48;PutStr(0,0,The Ampi is:);PutChar(i+6,1,screeni);仿真结果：图1 波形显示状况图2 最小放大倍数检测图3 最大放大倍数检测2-6 在设计数据采集系统式，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？解：主要考虑减小串音干扰，具体为：(1)减小Ri，为此前级应采纳电压跟随器；(2)选用Ron微小, Roff极大的开

17、关管；(3)削减输出端并联的开关数N。若N=1，则VN=0。(4)减小串音应选用寄生电容小的MUX。(5)模拟开关不用的输入端接地。2-7 能否说一个带有采样保持器的数据采集系统的采样频率可以不受限制？为什么？P46解：不能说带有采样保持器的数据采集系统的采样频率可以不受限制。因为在A/D转换器在进行转换时须要肯定的时间，在这个转换时间内，被转换的模拟量应基本保持不变，否则转换精度没有保证，甚至根本失去看转换的意义。所以转换时间制约着转换信号的最高频率。（式1），进而影响数据采集系统的采样频率。在A/D之前加上采样/保持器后（式2），为孔径时间。由于，所以由式2限定的信号频率远远高于式1限定的

18、频率，采样/保持器扩展了被转换信号的范围，进而扩展了采样频率，但仍受的限制，不能无限增大。2-8在为一个数据采集系统选择微机时，主要考虑哪些因素？解：（1）系统的通过速率，即系统速率, 传输速率, 采样速率或吞吐速率（单位时间内系统对模拟信号的采集次数）。（2）系统的辨别率，即数据采集系统可以辨别的输入信号的最小变更量。（3）系统的精度，当系统工作在额定速率下，系统采集的数值与实际值的差尽量要小。2-9 一个数据采集系统的采样对象是温室大棚的温度与湿度，要求测量精度分别是1C与3%相对误差，每10min采集一次数据，应选择何种类型的A/D转换器与通道方案？解：2-10 假如一个数据采集系统，要

19、求有1%级精度性能指标，在设计该数据采集系统时，怎样选择系统的各个元器件？P55解：通常传感器与信号放大电路所占的误差比例最大，其他各环节如采样/保持器与A/D转换器等误差，可以按选择元器件精度的一般规则与具体状况而定，选择元器件精度的一般规则是：每一个元器件的精度指标应当优于系统规定的某一最严格的性能指标的10倍左右。所以此题中传感器与信号放大电路的总误差可安排成0.9%，A/D转换器与S/H器与多路模拟开关安排0.1%，且每个组件的误差应不大于0.01%。2-11 一个带有采样/保持器的数据采集系统，其采样频率, ,试问系统的采样频率是否太高？P47解：，故系统的采样频率不高第三章3-1

20、键盘有哪几种组成方式？各自有何特点？按键去抖有哪几种方法？解：键盘的组成方式与特点P60-P63（1） 非编码键盘 包括独立连接式非编码键盘（结构简洁，但当键数较多时，就要占用多个接口）与矩阵式非编码键盘（可以削减键盘接口）。非编码键盘处理软件困难，硬件简洁。（2） 编码键盘 由硬件来识别键闭合, 释放状态，由硬件消退键抖动影响以与实现一些爱护措施的方法，可以节约CPU相当多的时间。这种键盘处理软件简洁，但硬件较困难。按键去抖动的方法：硬件方法与软件方法。通常在键的个数较少时可实行硬件措施，即用R-S触发器或单稳态电路来消退按键抖动。键数较多时，常用软件反弹跳，与采纳软件延时法。3-2 键盘接

21、口主要解决哪些问题？P60解：（1）确定是否有键按下（2）假如有键按下，确定是哪一个键被按下（3） 确定被按键的读书（4） 反弹跳-按键抖动的消退（5） 不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据（6） 处理同时按键，即同时又一个以上的按键状况3-3 画出仅用8031单片机一个8位I/O实现44矩阵式键盘的线反转识键的硬件原理图，并说明其工作原理。解：以单片机的P3.0P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4P3.7各管脚作输出线。工作原理：从上到下依次设为D0D7，（1）将D3D0设为列输入线，D7D4设为行输出线，并使IO输出信号D7D4为0000。若有键按下，与门的输出端变为低电平，向

22、CPU申请中断，表示键盘中有键按下。与此同时，D3D0的数据输入到内存中的某一单元中，其中0位对应的是被按下键的列位置。（2） 将第一步中的传送方向反转过来，即将D7D4设为输入线，D3D0设为输出线。使IO口输出数据为N单元中的数（即D3D0为按下键的列位置），然后读入IO口数据，并送入内存N1单元中存放，该数据的D7D4位中0电平对应的位是按下键的行位置。最终，将N单元中的D3D0与N1单元中的D7D4拼接起来就是按下键的键值。3-4 LCD有那两种常用的驱动方式？说明一种驱动方式的工作原理。解：P65图3-8（1） 静态驱动方式 A端接交变的方波信号，B端接限制该段显示状态的信号。从图中

23、可以看出，当该段两个电极上的电压相同时，电极间的相对电压为0，该段不显示；当两极上的电压相位相反时，两电极间的相对电压为两倍幅值的方波电压，该段显示，即呈黑色显示状态。（2） 迭加驱动方式（时分割驱动法）3-5 试述当前集中常见触摸屏的工作原理。P81-P82解：（1）电阻式触摸屏 电阻式触摸屏的主要部分是一块玉显示器表面紧密协作的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层叫ITO的透亮导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理, 光滑防刮得塑料层，她的内表面也涂有一层导电层，在两层导电层之间有很多细小的透亮隔离点把他们隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸

24、点位置就有了一个结束，限制器检测到这个接通点并计算出X, Y轴的位置，这就是全部电阻技术触摸屏共同的最基本原理。（2）红外线式触摸屏 红外线式触摸屏以光束阻断技术为基础，不须要在原来的显示器表面覆盖任何材料，而是在显示屏幕四周安放一个光点距架框，在屏幕四边排布红外放射管与红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线组成的栅格。当有任何物体进入这个栅格的时候，就会拦住经过该位置的横竖两条红外线，在红外线探测器上会收到变更的信号，因而可以推断出触摸点在屏幕的位置，经由限制器将触摸的位置坐标传递给操作系统。（3）电容式触摸屏 把人体当作一个电容元件的电极运用，是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏

25、是一块四层复合玻璃屏。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，当用户与触摸屏表面耦合出足够量的电容时，对于高频电流来说，电容是干脆导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这4个电极的电流与手指到四角的距离成正比，限制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置，（4）表面声波式触摸屏 通过屏幕纵向与横向边缘的压电换能器放射超声波来实现。在各自对面的边缘装有超声波传感器，屏幕表面形成犬牙交织的超声波栅格。当收获触摸笔接近屏幕表面，接收波形对应手指拦住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口的位置既是触摸坐标。3-6 什么是同步通信方式与异步通信方式

26、？与RS-232标准相比，RS-422/485标准有何优点？请说明RS-422/485标准为何有这样的优点。解：同步通信方式：在数据起先传送前用同步字符来指示，并由时钟来实现发送端与接收端同步，字符与字符间没间隙；异步通信方式：数据时一帧一帧（包括字符代码或一字节数据）传送的。P88 优点：RS-232存在数据传输速率慢与传送距离短的缺点。RS-422/485标准传输速率快，传送距离远。因为RS-232发送器驱动电容负载的最大实力为2500pF，这就限制了信号线的最大长度。RS-232规定的逻辑电平与一般处理器的逻辑电平不一样，须与转换电平芯片连接，通信距离小，传输速率小。而RS-422/48

27、5的信号传输是利用信号导线之间的电相位差，传输距离远，速率高。3-7 两台智能仪器均以51系列单片机为主构成去内部的微机系统，当两台智能仪器采纳RS-232标准仅用TXD, RXD信号进行通信时，试设计从一个仪器到另一个仪器之间利用串行通信的全部电路的原理图。设两台仪器均只供应+5V电源。解：P88图3-313-8 画出将3-7题的通信标准换成RS-485后的电路连线图。解：P92 图3-36, 图3-373-9 简述USB总线的特点与优越性。P92-P93解：特点：（1）USB接口统一了各种接口设备的连接头（2）即插即用，并能自动检测与配置系统的资源（3）具有“热插拔”的特性（4）USB最多

28、可以连接127个接口设备（5）USB1.1的接口设备采纳两种不同的速度:12Mbit/s（全速）与1.5Mbit/s（慢速）。USB2.0的传输速度最高可达到480Mbit/s。优势：（1）简化外部接口设备与主机之间的连线，并用一条传输缆线来串接各类型的接口设备（2）可以在不须要重新开机的状况下安装硬件3-10 USB的基本框架包含那几部分？解：P93（1） USB主机限制器/根集线器（2） USB集线器（3） USB设备3-11 USB有几种传输模式？试简述各种传输方式的特性。解：P97（1）限制传输 是USB中最重要的传输，唯有正确的执行完限制传输才能进一步执行其他传输模式。需以双向传输达

29、到这个恳求。能自定义恳求来为任何目的而发送或接收数据块。全部USB设备必需支持限制传输。（2）中断传输 它是为那些必需快速接收到主机或设备的数据而打算的。是低速设备可以传输数据的唯一方法。中断传输仅是一种“轮询”的过程，假如因为错误而发生传送失败，可以在下一轮询的期间重新发送一次。（3）批量传输 它是针对未运用到的USB带宽来向主机提出恳求的。须依据目前总线的拥挤状态，以全部可运用的带宽为基础，不断调整本身的传输速率，因此没有设置轮询时间间隔。若因某些错误而发生传送失败，就重新传送一次。（4）等时传输 采纳了预先与PC机主机协议好的固定带宽，以保证发送端与接收端的速度能相互吻合，不支持有错误的

30、数据重新发送，相对就须牺牲一些小错误的发生。3-12 USB有几种描述符？其中哪几种是必须要设置的？解：P96（1）设备描述符 必需设置（2）配置描述符 必需设置（3）接口描述符 必需设置（4）端口描述符 必需设置3-13 以你的观点说明设备列举的含义？解：P96当USB设备第一次连接到USB总线时，USB主机就会对此设备做出列举检测的动作。此时，主机会负责检测与设备全部连接至根集线器的设备，而辨识与设置一个USB外围设备的程序，称之为设备列举。若以USB通信协议的观点来看，设备列举就是通过一连串介于主机与设备之间的限制传输来辨识与设置一个刚连上USB的设备程序。而进一步的说明设备列举，也即是

31、操作系统可以辨识一个新的硬件设备连接上总线以与确定其特定的需求，然后加载适当的驱动程序，并且赐予新的硬件设备一个新的地址3-14 简述无线数据传输的原理与特点。解：P105无限数据传输的核心技术是调制解调技术。调制过程是在发送端吧数字信号变换成能被模拟信道传输的模拟信号，经传输通道传至接收端，接收端通过解调过程把接收到的模拟信号转换成数字信号，完成了无线数据传输的任务。特点：（1）工频为国际通用的数据传输频段433MHz，无需申请 （2）易于采集运动信号，不受电缆的约束3-15 利用PTR系列模块设计一分布式测控系统的无线数据采集传输模块。数据采集模块的数据通过无线方式传输后，最终要通过RS2

32、32口传输到微机中。解：第四章4-1 与硬件滤波器相比，采纳数字滤波器有何优点？解：P111（1）数字滤波只是一个计算过程，无需硬件，因此牢靠性高，并且不存在阻抗匹配, 非一样性等问题；（2）模拟滤波器在频率很低时较难实现的问题，不会出现在数字滤波器的实现过程中；（3）只要适当的变更数字滤波器在程序中的有关参数，就能便利的变更滤波特性，因此数字滤波运用敏捷便利。4-2 常用的数字滤波算法有哪些，说明各种滤波算法的特点与运用场合。解：（1）克服脉冲干扰的数字滤波法：包括限幅滤波法, 中值滤波法, 基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）, 基于中值数肯定偏差的决策滤波器。特点：克服由仪器外

33、部环境偶然因素引起的突变性扰动或仪器内部不稳定等引起误码等造成的尖脉冲干扰场合：有尖脉冲干扰的场合 （2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法：为抑制电子器件热噪声, A/D量化噪声等小幅度高频电子噪声，通常采纳具有低通特性的算术平均滤波法, 加权平均滤波法, 滑动加权平均滤波法等线性滤波器。特点：算术平均滤波法可有效消退随机干扰，采样次数越大，滤波效果越好，但系统灵敏度要下降，只适用于慢变信号；滑动加权平均滤波法对周期信号有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差；加权平均滤波法系统对当前采样值的灵敏度高。场合：有小幅度高频噪声的场合（3）复合滤波器： 特点：既能抑制随

34、机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。场合：随机扰动不是单一的场合，既要消退大幅度的脉冲干扰，又要使数据平滑的场合4-3 各种常用的滤波算法能组合运用吗？若能，请举例说明；若不能，请说明理由。解：P115能组合运用。在实际应用中，所面临的随机扰动往往不是单一的，有时既要消退大幅度的脉冲干扰，又要做数据平滑，因此常用两种以上的滤波算法结合运用。例如：去极值平均值滤波算法。特点：先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲性干扰，然后把剩余的各采样值进行平均。去极值平均值滤波算法的算法为：连续采样N次，剔除其中的最大值与最小值，再求余下N-2个采样值的平均值。明显，这种方法既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰

35、。4-4设检测信号是幅度较小的直流电压,经过适当放大与A/D转换，由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动. 设采样周期Ts=1ms,请问采纳算数平均滤波算法,是否能够消退工频干扰平均点数N如何选择解：算数平均滤波算法可有效地消退随机干扰，滤波效果主要取决于采样次数N，N越大，滤波效果越好。该方法只适用于缓变信号。当满足采样时间T=NTs，Ts为采样间隔，对周期为T的干扰有很好的抑制作用。此时，N=T/Ts=（1/50）/（1103）=20.4-5 采纳51系列单片机实现 4-4题,请画出算法流程图, 编写汇编程序,并加以具体注释.解：4-6在4-4题中又增加了脉冲干扰,请设计复合滤波算法

36、, 画出算法流程图,编写汇编程序,并加以具体注释. 解：4-7 基于中值数肯定偏差的决策滤波器与中值滤波器有哪些特点？ 解：P113中值数肯定偏差决策滤波器特点：这种决策滤波器能够判别稀奇异数据，并以有效性的数据来取代。具有比例不变性, 因果性, 算法快捷等特点，实时的完成数据净化。中值滤波器：运算简洁，在滤除脉冲噪声的同时可以很好的爱护信号细微环节信息。中值滤波器是一种常用于净化奇异数据的非线性滤波器，它对奇异数据的敏感度远低于标准偏差，存在“根信号”用于单调性数据的滤波，而非点到信号采纳中值滤波净化数据表现过于主动进取4-8 什么是系统误差？有哪几种类型？简要说明系统误差与随机误差的根本区

37、分。解：P117系统误差是只在相同条件下，多次测量同一量时其大小与符号保持不变或按肯定规律变更的误差。分为恒定系统误差与变更系统误差。系统误差与随机误差的根本区分：系统误差不能依靠概率统计方法消退，可驾驭, 限制, 消退，具有规律性，产生在测量起先之前，与测量次数无关。随机误差不能驾驭, 限制, 消退，具有随机性，产生在测量过程中，与测量次数有关。4-9 产生零位误差的缘由有哪些？产生增益误差的缘由有哪些？简述校正方法。解：P117由于传感器, 测量电路, 放大器等不行避开的存在温度漂移与时间飘移，所以会给仪器引入零位误差与增益误差，这类误差均属于系统误差。零位误差校正方法：在每一个测量周期或

38、中断正常的测量过程中，把输入接地（即使输入为零），此时包括传感器在内的整个测量输入通道的输出即为零位输出（一般其值不为零）；再把输入接基准电压测得数据，并将与存于内存；然后输入接，测得，则测量结果可用下式计算，即在正常的测量过程中，均从采样值中减去原先存入零位输出值，从而实现零位校正。增益误差的自动校正方法：起先工作后或每隔肯定时间去测量一次基准参数，然后建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，依据测量结果与校正模型求取校正值，从而消退误差。4-10 基准电压的精度与稳定性是否会影响零位误差, 增益误差的校正效果？解：P117会影响。零位误差, 增益误差的校正结果都与基准电压有

39、关系。对于零位校正，测量结果为；对于增益校正，校正方程为，其中，4-11 简述系统非线性误差校正的思路与方法。解：P118思路：采纳各种非线性校正算法（校正函数法, 线性插值法, 曲线拟合法等）从仪器数据采集系统输出的与被测量呈非线性关系的数字量中提取与之相对应的被测量。方法：校正函数法, 代数插值法（线性插值, 抛物线插值, 分段插值）, 曲线拟合（连续函数拟合, 分段拟合）4-12 通过测量获得一组反映被测值的离散数据，欲建立一个反映被测量值变更的近似数学模型，请问有哪些常用的建模方法？解：校正函数法, 代数插值法（线性插值, 抛物线插值, 分段插值）, 曲线拟合（连续函数拟合, 分段拟合

40、）4-13 什么是代数插值法？简述线性插值与抛物线插值是如何让进行的。P119-P121解：所谓代数插值，就是用一个次数不超过n的代数多项式去靠近，使在节点处满足，线性插值过程：从一组数据中选取两个有代表性的点与，然后依据插值原理，求出插值方程，其中待定系数与为，抛物线插值过程：在一组数据中选取，与三个点，相应的插值方程为4-14 什么是线性拟合法？如何利用最小二乘法来实现多项式拟合。解：P122- P1234-15 试建立标准数据校正表,采纳查表内插方法实现系统误差校正, 画出流程图,并设计程序。解：4-16 举例说明标度变换的概念。解：P126测量机械压力时，常利用压力传感器，当压力变更为

41、0100N时，压力传感器输出的电压为010mV，放大为05V后进行A/D转换，得到00HFFH的数字量这些数码并不等于原来带有量纲的参数值，它仅仅对应于参数的大小，必需把它转换成带有量纲的数值后才能显示或打印输出，这种转换就是工程量变换，又称标度变换。第五章5-1 什么是软件工程？软件工程是如何克服软件危机的？解：P131-P132软件工程是由硬件与系统工程派生出来的。它包含四个关键元素：方法, 语言, 工具与过程，是工程学的原理与方法在软件设计与生产中的应用。随着软件在计算机中的比重的增大，传统的软件生产方式已不能适应发展须要，出现了软件危机。软件工程将软件生产划分为几个阶段，每个阶段都有严

42、格管理与质量检验，设计与生产过程有共同的准则。5-2 什么是基于裸机的软件设计？其设计步骤分为那几步？解：P141基于裸机的软件设计是指以“空白”的微处理器/限制器为基础，完成全部的软件设计，没有将系统软件与应用软件分开处理，其实时性与牢靠性与设计人员的水平亲密相关，适用于功能较简洁的智能仪器。步骤：（1）设计任务书的编写（2）硬件电路的设计（3）软件任务分析（4）数据类型与数据结构规划（5）资源安排（6）编程与调试（7）编程语言与编程环境的选择5-3系统监控程序的作用是什么？常用的结构有哪几种？解：P147-P148系统监控程序是限制单片机系统按预定操作方式运转的程序。它完成人机对话与远程限

43、制等功能，是系统依据操作者的意图或遥控吩咐来完成指定的作业。它是单片机系统的框架。监控程序的任务有：完成系统自校, 初始化，处理键盘吩咐，处理接口吩咐，处理条件触发并完成显示功能。常用结构：作业依次调度型, 作业优先调度型, 键码分析作业调度型5-4 依据你的理解谈谈什么是嵌入式系统，它有什么特点？解：嵌入式系统是指操作系统与功能软件集于计算机硬件系统之中。特点：功能单一, 简洁，兼容性要求不高，软件代码小，高度自动化，响应速度快，适合于要求实时的与多任务的体系。5-5 嵌入式应用程序的开发分为那几个阶段？解：P154（1）应用软件的生成阶段（2）应用软件的调试阶段（3）应用软件的固化运行阶段5-6 嵌入式软件的开发方法有哪几种？各有什么特点？解：P156（1） 交叉开发 崩溃与烧制的调试方法无法进行程序调试，效率低下，开发系统建立在PC（或工作站）上，应用程序的编辑, 编译, 链接等过程在宿主机上完成，而最终运行平台为嵌入式设备。（2） ROM监控程序法 变更崩溃与烧制方法才来的缺陷，将一段程序固化在目标机上。该程序与宿主机端程序一起完成对应用程序的调试。5-7 什么是软件测试，其作用是什么（发觉程序错误）？解：P157软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分析，设计规格说明与编码的最终复查，是软件质量保证的关进步骤。定义1：软件测试时为了发觉错误而执行程序的过程。定