智能仪器课后习题答案
智能仪器考试题型：名词解释、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
1-1 你在学习和生活中，接触、使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别。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）。
参考：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 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
P2 智能仪器是计算机技术和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、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），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、模型化仪器和高级智能仪器。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。特点是通过巧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及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，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、仪器参数变化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判断、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、自推理能力。
1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5
（1）仪器及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志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。（3）仪器是信息的源头技术
总之，科学仪器作为认识世界的工具，是国民经济的“倍增器”、科学研究的“先行官”、现代战争的“战斗力”、法庭审判的“物化法官”，其应用遍及“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
（1）传感器技术（2）A/D等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围（3）单片机与DSP的广泛应用（4）嵌入式系统和片上系统（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使用（6）LabVIEW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。
1-6 智能仪器有哪几种结构形式？对其做简要描述。P6
从智能仪器的发展状况看来，其结构有两种基本类型，即微机内嵌式和微机扩展
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。（微处理器在其中起控制和数据处理作用。其特点主要是：专用或多功能；采用小型化、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 的优点是使用灵活、应用范围广，可以方便的利用PC已有的磁盘、打印机及绘图仪器等获取硬拷贝。PC数据处理功能强、内存容量大，因而PCI可以用于复杂的、高性能的信息处理。）
1-7智能仪器设计是采用FPGA/CPLD有哪些优点？ P12
FPGA/CPLD芯片都是特殊的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、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EPROM 就可实现不同的功能；（4）FPGA/CPLD芯片电路的实际周期短；（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，对知识产权保护有利。
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
（1）嵌入式系统的深入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、文件和目标管理等功能，并具有大量的应用程序接口（API），将会使研制复杂智能仪器变得容易；
（2）在片上系统设计中，设计者面对的不再是电路芯片而是根据所设计系统的固件特性和功能要求，选择相应得单片机CPU内核和成熟化的IP内核模块，消除了器件信息故障，加快了设计速度，片上系统将使系统设计发生革命性的变化。
2-1 数据采集系统主要实现哪些基本功能？P15
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
（1）集中采集式：
a分时采集型特点：多路信号共同使用一个S/H和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、轮流选通的，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，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。这样可以消除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，又比较简单。不足之处：在被测信号路数较多的情况下，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和A/D，不再需要模拟多路转换器MNX。（每一个S/H和A/D之对本路信号进行模数转换即数据采集，采集的数据按一定的顺序或随机地输入计算机，根据采集系统中计算机控制结构的差异可以分为分布式单机采集系统和网络式采集系统。）
2-3 采样周期与那些因素有关，如何选择采样周期？
2-4 为什么要在数据采集系统中使用测量放大器？P19
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，输出端仍存在一定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。把电路输出端测得的噪声有效值O N V 折算到改电路的输入端即除以该电路的增益K ，得到的电平值称为该电路的等效
输入噪声IN V ，即/I N O N V V K =。如果在高电路输入端的信号幅度IS V 小到比该电路的IN
V 还要低，那么这个信号就会被电路的噪声所“淹没”。为了不使小信号被淹没，就必须在该电路前面加一级放大器。
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？
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需要一定的时间，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c t 制约着转换信号的最高频率。m ax 112m c f t π+=（式1），进而影响数据采集系
统的采样频率m ax 2s f f ≥。在A/D 之前加上采样/保持器后m ax 11
2m AP f t π+=（式2），A P t 为
孔径时间。由于AP c t t ，所以由式2限定的信号频率远远高于式1限定的频率，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A P t 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？
（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）系统的分辨率，即数据采集系统可以分辨的输入信号的最小变化量
（3）系统的精度，当系统工作在额定速率下，系统采集的数值和实际值的差尽量要小
2-9
2-10 如果一个数据采集系统，要求有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
通常传感器和信号放大电路所占的误差比例最大，其他各环节如采样/保持器和A/D 转换器等误差，可以按选择元器件精度的一般规则和具体情况而定，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该优于系统规定的某一最严格的性能指标的10倍左右。
所以此题中传感器和信号放大电路的总误差可分配成0.9%，A/D 转换器和S/H 器和多路模拟开关分配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100s f kH Z =,10F SR V =,
3AP t ns ?=,8n =,试问系统的采样频率是否太高？P47
13max 19911 2.071022310m AP f H Z t ππ+-===????
max s f f <，故系统的采样频率不高
2-12 数据采集系统的组成P15
2-13 信号调理电路的组成P17
3-1 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？
键盘的组成方式及特点P60-P63
（1） 非编码键盘 包括独立连接式非编码键盘（结构简单，但当键数较多时，就要
占用多个接口）和矩阵式非编码键盘（可以减少键盘接口）。非编码键盘处理
软件复杂，硬件简单。
（2） 编码键盘 由硬件来识别键闭合、释放状态，由硬件消除键抖动影响以及实现
一些保护措施的方法，可以节省CPU 相当多的时间。这种键盘处理软件简单，但硬件较复杂。
按键去抖动的方法：
硬件方法和软件方法。通常在键的个数较少时可采取硬件措施，即用R-S 触发器或单稳态电路来消除按键抖动。键数较多时，常用软件反弹跳，及采用软件延时法。 3-2 键盘接口主要解决哪些问题？P60
（1） 决定是否有键按下
（2） 如果有键按下，决定是哪一个键被按下
（3） 确定被按键的读书
（4） 反弹跳-按键抖动的消除
（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情况
3-3
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。P65图3-8
（1） 静态驱动方式
A 端接交变的方波信号，
B 端接控制该段显示状态
的信号。从图中可以看出，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
（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配合的电阻薄膜屏，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 的透明导电层，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许多细小的透明隔离点把他们隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了一个结束，控制器检测到这个接通点并计算出X、Y轴的位置，这就是所有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，不需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发射管和红外接收管，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，就会挡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化的信号，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置，经由控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使用，是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏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，当用户和触摸屏表面耦合出足够量的电容时，对于高频电流来说，电容是直接导体，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，控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和横向边缘的压电换能器发射超声波来实现。在各自对面的边缘装有超声波传感器，屏幕表面形成纵横交错的超声波栅格。当收获触摸笔接近屏幕表面，接收波形对应手指挡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和异步通信方式？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。
同步通信方式：在数据开始传送前用同步字符来指示，并由时钟来实现发送端和接收端同步，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和传送距离短的缺点。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能力为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致，须与转换电平芯片连接，通信距离小，传输速率小。而RS-422/485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，当两台智能仪器采用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所有电路的原理图。设两台仪器均只提供+5V电源。
P88图3-31
3-8 画出将3-7题的通信标准换成RS-485后的电路连线图。
P92 图3-36、图3-37
3-9 简述USB总线的特点及优越性。P92-P93
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最多可以连接127个接口设备
（5）USB1.1的接口设备采用两种不同的速度:12Mbit/s（全速）和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）可以在不需要重新开机的情况下安装硬件
3-10 USB的基本框架包含那几部分？P93
（1） USB主机控制器/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。P97
（1）控制传输是USB中最重要的传输，唯有正确的执行完控制传输才能进一步执行其他传输模式。需以双向传输达到这个请求。能自定义请求来为任何目的而发送或接收数据块。所有USB设备必须支持控制传输。
（2）中断传输它是为那些必须快速接收到主机或设备的数据而准备的。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，如果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使用到的USB带宽来向主机提出请求的。须根据目前总线的拥挤状态，以所有可使用的带宽为基础，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）等时传输采用了预先与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？P96
（1）设备描述符必须设置
（2）配置描述符必须设置
（3）接口描述符必须设置
（4）端口描述符必须设置
3-13 以你的观点解释设备列举的含义？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所有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控制传输来辨识与设置一个刚连上USB的设备程序。而进一步的解释设备列举，也即是操作系统可以辨识一个新的硬件设备连接上总线以及决定其特定的需求，然后加载适当的驱动程序，并且给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及特点。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
4-1 与硬件滤波器相比，采用数字滤波器有何优点？P111
（1）数字滤波只是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、非一致性等问题；
（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）只要适当的改变数字滤波器在程序中的有关参数，就能方便的改变滤波特性，因此数字滤波使用灵活方便。
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和使用场合。
（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）、基于中值数绝对偏差的决策滤波器。
特点：克服由仪器外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，通常采用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除随机干扰，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，既要消除大幅度的脉冲干扰，又要使数据平滑的场合
4-3 各种常用的滤波算法能组合使用吗？若能，请举例说明；若不能，请说明理由。P115
能组合使用。在实际应用中，所面临的随机扰动往往不是单一的，有时既要消除大幅度的脉冲干扰，又要做数据平滑，因此常用两种以上的滤波算法结合使用。
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，剔除其中的最大值和最小值，再求余下N-2个采样值的平均值。显然，这种方法既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。
4-4
4-5
4-6
4-7 中值数绝对偏差决策滤波器与中值滤波器有哪些特点？ P113
中值数绝对偏差决策滤波器特点：这种决策滤波器能够判别出奇异数据，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：运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好的保护信号细节信息。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，而非点到信号采用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别。P117
系统误差是只在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。分为恒定系统误差和变化系统误差。
系统误差与随机误差的根本区别：系统误差不能依靠概率统计方法消除，可掌握、控制、消除，具有规律性，产生在测量开始之前，与测量次数无关。随机误差不能掌握、控制、消除，具有随机性，产生在测量过程中，与测量次数有关。
4-9 产生零位误差的原因有哪些？产生增益误差的原因有哪些？简述校正方法。P117
由于传感器、测量电路、放大器等不可避免的存在温度漂移和时间飘移，所以会给仪器引入零位误差和增益误差，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）0N ；再把输入接基准电压r V 测得数据r N ，并将0N 和r N 存于内存；然后输
入接x V ，测得x N ，则测量结果可用下式计算()00r x x r V V N N N N =--，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：开始工作后或每隔一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，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
4-10 基准电压r V 的精度和稳定性是否会影响零位误差、增益误差的校正效果？P117
会影响。
零位误差、增益误差的校正结果都与基准电压有关系。对于零位校正，测量结果为()00r x x r V V N N N N =--；对于增益校正，校正方程为
10Y A X A =+，其中()1/10r
A V X X =-，00/(01)r A V X X X =- 4-11 简述系统非线性误差校正的思路与方法。P118
思路：采用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化的近似数学模型，请问有哪些常用的建模方法？
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）
4-13 什么事代数插值法？简述线性插值和抛物线插值是如何让进行的。P119-P121
所谓代数插值，就是用一个次数不超过n 的代数多项式1110()...n n n n n P x a x a x a x a --=++++去逼近()f x ，使()n P x 在节点处满足
()()n i i i P x f x y ==，0,1,...,i n =
线性插值过程：从一组数据(),i i x y 中选取两个有代表性的点()00,x y 和()11,x y ，然
后根据插值原理，求出插值方程()01101100110x x x x P x y y a x a x x x x --=+=+--，其中待定系数1
a
和0a 为10110y y a x x -=-，0010a y a x =-
抛物线插值过程：在一组数据中选取()00,x y ，()11,x y 和()22,x y 三个点，相应的插
值方程为()()()()()()()()()()()()()1202012012010210122021x x x x x x x x x x x x P x y y y x x x x x x x x x x x x ------=++------
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。P122- P123 4-15
4-16 举例说明标度变换的概念。P126
测量机械压力时，常利用压力传感器，当压力变化为0~100 N 时，压力传感器输出的电压为0~10mV ，放大为0~5V 后进行A/D 转换，得到00H~FFH 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，必须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。 5-1 什么是软件工程？软件工程是如何克服软件危机的？P131-P132
软件工程是由硬件和系统工程派生出来的。它包含四个关键元素：方法、语言、工具和过程，是工程学的原理和方法在软件设计和生产中的应用。
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需要，出现了软件危机。软件工程将软件生产划分为几个阶段，每个阶段都有严格管理和质量检验，设计和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？P141
基于裸机的软件设计是指以“空白”的微处理器/控制器为基础，完成全部的软件设计，没有将系统软件和应用软件分开处理，其实时性和可靠性与设计人员的水平密切相关，适用于功能较简单的智能仪器。
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）数据类型和数据结构规划（5）资源分配（6）编程与调试（7）编程语言和编程环境的选择 5-3系统监控程序的作用是什么？常用的结构有哪几种？P147-P148
系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转的程序。它完成人机对话和远程控制等功能，是系统按照操作者的意图或遥控命令来完成指定的作业。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，处理键盘命令，处理接口命令，处理条件触发并完成显示功能。
常用结构：作业顺序调度型、作业优先调度型、键码分析作业调度型
5-4 根据你的理解谈谈什么是嵌入式系统，它有什么特点？
嵌入式系统是指操作系统和功能软件集于计算机硬件系统之中。
特点：功能单一、简单，兼容性要求不高，软件代码小，高度自动化，响应速度快，适合于要求实时的和多任务的体系。
5-5 嵌入式应用程序的开发分为那几个阶段？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？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 改变崩溃和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（发现程序错误）？P157
软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分析，设计规格说明和编码的最终复查，是软件质量保证的关进步骤。
定义1：软件测试时为了发现错误而执行程序的过程。
定义2：软件测试时根据软件开发各阶段规格说明和程序的内部结构而精心设计一批测试用例（即输入数据及预期的输出结果），并利用这些测试用例去运行程序，以发现程序错误的过程。
6-1 可靠率、失效率是如何定义的？仪器失效率服从什么样的规律？P169
可靠率是指在规定条件下和规定时间内仪器完成所规定的任务的成功率。
失效率优势也称瞬时失效率或故障率，是指仪器运行到t 时刻后单位时间内发生故障的仪器台数与t 时刻完好仪器台数之比。
仪器系统失效率曲线（新浴盆曲线）：图6-1
6-2 有1000台仪器，要求其MTBF=1000h 。若对其进行1000h 的实验运行，最多允许多少台仪器出现故障？P171
解：平均故障间隔时间()1ln M TBF t R t -=-????
得1000h 仪器可靠率为()11000R e -=，又()t R t e λ-=，/T λγ=
T 为运行台数和运行时间的乘积，610T =；γ指仪器失效数
得到10001λ=，310λ-=
仪器失效数为1000T γλ==，即最多允许有1000台仪器出现故障。
6-3 影响仪器可靠性的因素有哪些？有哪些措施可以提高仪器硬件可靠性？P174- P177
影响仪器可靠性的因素有：元器件的可靠性、工艺、电路结构、环境因素、人为因素。
提高仪器可靠性的措施：
（1）合理地选择元器件（电阻器、电容器、集成电路芯片）（2）筛选，把所选的合适元器件的特性测试后，对这些元器件施加外应力，过一段时间再重新特性测试（3）元器件降额使用（4）可靠的电路设计（5）冗余设计，包括并联系统和串联系统（6）环境设计，包括温度保护、冲击振动保护、电磁干扰保护（7）人为因素设计（8）对仪器进行可靠性试验
6-4 若三个可靠度为0.9的仪器部件串联构成系统，系统的可靠度为多少？P78 (与书中公式不一样，我觉得书中公式有错误)
3
10.90.729m
s i i R R
====∏ 若这三个可靠度为0.9的仪器部件并联冗余构成系统，系统的可靠度为多少？
3
1
1(1)1(10.9)0.999m
p i i R R ==--=--=∏ 若这三个部件并联构成3取2的表决系统，系统的可靠度又为多少（忽略表决器的影响）？
6-5 软件可靠性的预估有哪几种模型？试分析你所了解的模型的优缺点。P180
（1）时间模型
可靠性增长模型：此模型需要确定在调试前软件的故障数目，这是一项困难的任务。 公理模型：该模型预测的故障数与实际的故障数之比为0.8
（2）数据模型：由于输入集E 的不同，软件表现出的可靠度不同。
6-6 叙述提高仪器软件可靠性的方法。P181
（1）认真的进行规范设计（2）可靠的程序设计方法（3）程序验证技术（4）提高软件设计人员的素质（5）消除干扰（6）增加试运行时间
6-7
6-8 说明仪器的可靠性设计进程P172图6-3
系统设计进程可靠性考虑
6-9 什么是仪器的干扰和抑制？抑制的任务和手段是什么？P186
干扰：相对有用信号而言，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入智能仪器并影响其正常工作，才能形成干扰。
抑制：消除或减少干扰
抑制的任务：从根本上消除或减少干扰
抑制电磁干扰源、切断电磁干扰耦合途径、降低电磁敏感装置的敏感性
抑制的手段：屏蔽、接地、浮置、对称电路、隔离技术、滤波、脉冲电路的噪声抑制
6-10 按产生干扰的物理原因，通常可将干扰分为那几类？分别采取什么措施进行抑制？
（1）机械干扰采取减震措施来解决
（2）热干扰通常采用热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿元器件等措施来抑制。
（3）光干扰采用光屏蔽来一直
（4）化学干扰密封和保持清洁
（5）电和磁干扰屏蔽（包括静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽）、接地（包括安全接地、信号源接地、信号地线、负载地线、机壳接地）、浮置、对称电路、隔离技术（包括电磁隔离、光隔离和隔离放大器）、滤波（包括电源滤波、信号滤波和有源滤波）、脉冲电路（包括积分电路、脉冲干扰隔离门和削波器）
（6）射线辐射干扰
6-11 研究形成干扰作用的三要素的目的是什么？P188
噪声形成干扰必须同时具备三要素：噪声源、对噪声敏感的接收电路、两者之间的耦合通道。研究三要素的目的是从这三要素出发，设计抑制干扰的基本方法和措施。6-12 试分析接通电容性负载及断开电感性负载形成干扰的原因，并举例说明干扰的大小。P188
接通电容性负载时，由于两个电路之间存在寄生电容，是的一个电路的电荷变化影响到另一个电路，形成干扰。
断开电感性负载时，由于两点路之间存在互感，是的当一个电路的电流变化时，通过磁链影响到另一个电路，形成干扰。
6-13 干扰主要通过什么途径传播？如何采取措施加以抑制？P188
（1）电容性耦合尽量减小寄生电容
（2）电感性耦合减小互感值
（3）共阻抗耦合减小电源内阻压降、减小地线压降、减小输出阻抗
（4）漏电耦合
（5）传导耦合
（6）辐射电磁场耦合
6-14 屏蔽为什么能达到抗干扰的目的？静电屏蔽及电磁屏蔽的原理是什么？为了使它们能达到很好的效果，应采取什么措施？P192
用低电阻材料或高磁导率材料将需要防护的部分屏蔽起来，将电力线或磁力线的影响限定在某个范围或阻止它们进入某个范围，隔断场的耦合，能抑制各种场的干扰静电屏蔽的原理：由于处于静电平衡状态下的导体内部，各点等电位，即内部无电力线，所以静电场的电力线就在接地的金属导体处中断，从而起到隔离静电场的作用。为了达到很好的效果，采用驱动屏蔽。
电磁屏蔽的原理：电磁屏蔽是采用良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频电磁场对金属屏蔽层的作用，在屏蔽金属内产生电涡流，由涡流产生磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而达到屏蔽的目的。为了达到很好的效果，所选用的屏蔽层材料必须是良导体，当必须在屏蔽层上开孔或开槽时，必须注意孔或槽的位置和方向，应不影响或尽量减少影响电涡流的路径，以免影响屏蔽效果。
7-1 什么是可测试性？智能仪器中引入可测试性设计有什么优点？
P206可测试性是指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作、不可工作、性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。可测试性包括三个基本要素：可控制性、可观测性和可预见性。
P208 优点：（1）提高故障检测的覆盖率（2）缩短仪器的故障时间（3）可以对仪器进行层次化的逐级测试：芯片级、板级、系统级（4）降低仪器的维护费用
7-2 什么是固有测试性？固有测试性设计的主要内容包括哪几个方面？P209固有测试性是指仅取决于产品硬件设计，不依赖于测试激励和响应数据的测试性。
固有测试性设计主要从硬件设计和与外部测试设备的兼容性考虑。在设计硬件时，尽量把每个功能划分为一个单元。在结构上要便于故障的隔离和单元的更换。在电器上要尽量减少各可更换单元之间的连线和信息的交叉。在元器件和部件的选择上，应优先选择具有良好可测试特性和故障模式已有充分描述的集成电路或组件。模块和组件的接口要便于测试控制和观测。被测单元和外部设备之间，应具有良好的兼容性。被测单元在结构和电气上都应和外部测试设备保持兼容，减少专用接口设备。
7-3 结合书中所学知识谈谈你对BIT技术的理解。P216
传统的测试技术主要是利用外部的测试仪器对被测设备进行测试，但随着复杂系统维修性要求的提高，迫切需要复杂系统本身具备检测、故障隔离的功能以缩短维修时间。所以BIT在测试研究当中占据了越来越重要的地位，成为维修性、测试性领域邪恶重要研究内容。BIT是指系统、设备内部提供的检测、隔离故障的自动测试能力。BIT技术是改善系统或设备测试性与诊断能力的的重要途径，是测试和维修的重要手段，简化了设备维护，降低了总体费用，它使得传统测试中用手工完成的绝大多数测试实现了自动化。
7-4 常用的BIT技术有哪些？各有什么特点？P217
（1）通用BIT技术：测试点的选择直接影响被测系统的测试性。包括余度BIT技术、环绕BIT技术、并行测试技术。
（2）数字BIT技术：包括板内ROM式BIT技术、微处理器BIT、微诊断法、RAM测试、定时监控测试等。
（3）模拟电路BIT技术：包括比较器方法和电压求和方法。由于模拟器件的故障模式很多，模拟电路会有容差故障，所以模拟电路BIT技术很难发展。
7-5 常规BIT技术有哪些缺陷？如何解决这些问题？P223
常规BIT技术缺陷：功能相对简单，诊断技术单一、诊断能力差，虚报警率高。
解决方法：把神经网络、专家系统和模糊逻辑等智能理论和方法应用于BIT的故障诊断之中，将其与计算机技术、大规模集成电路技术结合，从根本上解决BIT 的虚报警问题，提高了BIT的诊断能力。
8-1 简述智能仪器设计的基本要求。P231
（1）功能及技术指标应满足要求
（2）可靠性要高
（3）便于维护和操作
（4）仪器工艺结构与造型设计要求
8-2 智能仪器设计时一般应遵循的基本原则。怎样理解“组合化与开放式设计思想”？P231-P232
基本原则：（1）从整体到局部（自顶向下）的设计原则
（2）较高的性能价格比原则
（3）组合化与开放式设计原则
开放式设计思想：在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际可能出发，又留下容纳未来新技术机会的余地;向系统的不同配套档次开放，兼顾设计周期和产品设计，并着眼于社会的公共参与，为发挥各方面厂商的积极性创造条件;向用户不断变化的特殊要求开放，兼顾通用的基本设计和用户的专用要求。
组合化设计思想：开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬件模板和软件进行组合。组合化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。优点：现成的功能模块，简化设计并缩短设计周期。结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性强。维修方便快捷。功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降低成本。
8-3 智能仪器中微机系统有哪几种构成方式？分别试用于哪些场合？
8-4 总结目前市场流行的单片机型号、特点。
（1） MicroChip单片机：MicroChip单片机的主要产品是PIC16C系列和17C系列8位单片机，CPU采用RISC结构。运行速度快，低工作电压，低功耗，较大的输入输出直接驱动能力，价格低，一次性编程，小体积。适用于量大，档次低，价格敏感的产品。在办公自动化设备，消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车电子，金融电子，工业控制不同领域都有广泛应用。
（2） 51系列拥有基于复杂指令集（CISC）的单片机内核，虽然其速度不快，12个振荡周期才能执行一个单周期指令，但其端口结构为准双向并行口，可兼有外部并行总线，故使其扩展性能非常强大。51的内部硬件预设，可用特殊功能寄存器对其进行编辑。
（3） AVR单片机高速RISC（精简指令集）:主频最高达20MHz；低功耗，宽电压：
1.8V-5.5V，最低全速运行功耗<300uA；IO口驱动能力强：推拉电流能力均达
30mA，可以直接驱动蜂鸣器、继电器等；片内资源丰富：外部中断、定时/计数器、UART、SPI、IIC、ADC、模拟比较器型号齐全，而且40脚一下点的AVR均具有DIP的封装形式。
（4） MSP430单品级的特点
MSP430系列单片机的迅速发展和应用的范围的不断扩大，主要取决于一下的特点。强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7中源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简介的27条内核指令以及大量的魔力指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有搞笑的查表处理敕令，有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns的指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期一节多功能的硬件乘法器（能实现加乘）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。MSP430系列单片机的终端源较多，并且可以任意嵌套，使用灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用终端请求将它唤醒只用6us。超低功耗MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
8-5 TMS320系列DSP中，有哪些芯片适合智能仪器，概括其主要性能特点。
8-6 简述《仪器设计任务书》的主要内容、主要作用和编写注意事项。P232-P233
主要内容：（1）仪器名称、用途、特点及简要设计思想
（2）主要技术指标，包括：精度、被测参数名称及测量范围和工作环境、稳定性等。（3）仪器应具备的功能，包括：输出功能、人机对话功能、运算功能、出错或超限报警提示功能以及诸如仪器检测状态的自动调整功能。
（4）仪器的设备规模
（5）系统的操作规范
主要作用：（1）作为用户（或委托方）和研制单位之间的合约附件或研制单位仪器设计的立项基础。
（2）反映仪器的结构、规定仪器的功能指标，是研制人员的设计目标。
（3）作为研制完毕进行项目验收的依据。
编写注意事项：
（1）设计任务书应由项目主持人编写，力求简明，切勿陷入具体细节设计，但是要从总体上考虑实现总目标所必须经历的研究途径和实施方法。
（2）填写《仪器功能说明书》中有关技术指标的具体数据是要非常慎重。应结合实际通盘考虑，切忌苛求高指标，避免技术指标在有限的人力和财力条件下难以实现。
8-7 智能仪器设计时如何考虑硬件和软件之间的关系。P233
智能仪器设计时两者紧密协调、不可分离。系统完成的某些功能（例如逻辑运算、定时或延时功能以及串行接口等），从原则上既可以以硬件为主实现，又可以以软件为主实现。一般的，利用硬件的方法，必须配置相应的外围芯片，它基本上不占用CPU 的运行时间，但硬件多了，不仅增加成本，且系统的故障的机会也相应增多。利用软件方法，可以使硬件配置最省，其实质是以时间取代空间。软件执行过程需要时间，系统实时性会下降。但在实时性要求不高的系统，“以软代硬”是很合算的。例如：触电去抖动的软件延时法和软件低通滤波方法通常指的采用。
总之，硬件和软件的划分，要根据系统的规模、功能、指标和成本等因素综合考虑。一般原则是：如果仪器的生产批量很大，则应尽量压缩硬件投入，用以软代硬的方法降低成本，且能提高系统的可靠性。然而，硬件和软件的划分一般不可能一步到位，在具体的设计过程中，为取得较为满意的结果，软件和硬件的划分往往需要多次协调、折中和仔细权衡。
8-8 简述微处理器内嵌式智能仪器硬件设计时应注意哪几方面的问题。P233-P234（1）要求硬件设计人员对所需硬件芯片的性能有充分的了解并尽可能采用功能强的芯片以简化硬件电路
（2）在设计时要考虑到可能会有修改和扩展，因此，设计时硬件资源须留有足够的余地
（3）为使智能仪器具有自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路
（4）考虑硬件干扰措施和是否需设置RAM 的掉电保护
（5）绘制线路板时，尚需注意与机箱、面板的配哈，接插件安排等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便
8-9 简述智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测试的一般方法。
软件调试：从不需要调用其他子程序的最初子程序入手，然后逐级向上一级模块程序（测试软件）扩展，最后才是监控程序。
综合调试：在完成了样机的硬件组装和软件设计后，就可着手系统调试，以排除硬件故障和纠正软件错误，并解决硬件和软件之间的协调问题。
整机性能测试：需按照设计任务书规定的设计要求拟定一个测试方案，对各项功能和指标进行逐项测试，如果某项指标不符合要求，还得查明原因，作相应调整，直至完全达到设计要求为止。
8-10 画出相关处理的快速算法流程。概述相关检测的主要应用。P247图8-17
相关检测的主要应用：相关检测是利用相关原理对某些物理量进行检测。两个信号的互相关函数是个有用的统计量，他可以用来了解两个信号的相似程度，或者两个信号之间的时间关系。对两个信号进行时差调整，就可以求得相关函数的最大值，从而了解他们之间的相似程度。如果已知这两个信号时相似的，则这个时差就等于他们之间的时间延迟。
8-11 自选仪器设计题目，提出设计方案。
9-1 与传统仪器相比，虚拟仪器有哪些特点？P253
（1）软件是VI的核心
（2） VI具有良好的人机界面
（3） VI性价比高
（4） VI具有和其他设备互联的能力
9-2 在仪器开发中为什么要用虚拟仪器软件开发平台？请举例说明优越性。P257
VI应用软件具有被其他可复用源码模块继承性调用能力，从而减低测试成本。而且，由于VI是基于模块化软件标准的开放式系统，用户可以选择合适于自己应用要求的任何测试软件。例如，用户完全可以定义最合适与自己生产线上涌的低成本测试系统，或为研究与开发项目设计高性能的测试系统，而这些系统的软件或硬件平台可能是相同或兼容的。简而言之，采用基于VI的统一测试策略将有助于你面对当今的测试挑战而在积累的竞争中处于优势地位。
9-3 比较基于PCI总线（内插DAQ卡）的数据采集系统和基于USB总线的数据采集系统的优缺点。P251
PCI利用PC软硬件资源，是仪器设计灵活快捷，计算机的软硬件的到了充分的利用，但是，他需要打开机箱，携带也不方便，USB总线的出现，克服了PC插卡式仪器不能热插拔以及外接式专用PC仪器的吞吐率受总线速度限制等缺点，这种仪器能够实现即插即用，方便灵活。
9-4 两种虚拟仪器专用总线VXI和PXI有何异同？
与VXI相比，PXI具有更高的性价比，其坚固紧凑的形状特保证在恶劣的工业环境中应用时的可靠性，还通过增加更多的仪器模块扩展槽以及高级触发、定时、和高速通信性能，更好的满足用户的需要。
9-5 labview软件开发平台有哪些主要特点？简述采用labview进行虚拟仪器软件开发的方法和步骤。
主要特点：（1）图形化的编程界面，采用“所见即可得”的可视化编程技术
（2）内置程序编辑器，采用编译方式运行32位应用程序，速度快
（3）具有灵活的调试手段，可设置断点，单步运行程序
（4）集成了大量的函数库
（5）支持多中系统工作平台
（6）开放式开发平台，提供DDL，OLE等支持
（7）支持网络功能
方法和步骤：系统需求分析-结构设计阶段-细节设计阶段-编写代码阶段-程序测试阶段-软件维护阶段
9-6 随着网络技术、计算机技术、微电子技术和为传感器技术等现代信息技术的发展，请展望测控仪器的未来。
1.什么是人类智能？它有哪些特征或特点？ 定义：人类所具有的智力和行为能力。 特点：主要体现为感知能力、记忆与思维能力、归纳与演绎能力、学习能力以及行为能力。 2.人工智能是何时、何地、怎样诞生的？ 解：人工智能于1956年夏季在美国Dartmouth大学诞生。此时此地举办的关于用机器模拟人类智能问题的研讨会，第一次使用“人工智能”这一术语，标志着人工智能学科的诞生。 3.什么是人工智能？它的研究目标是？ 定义：用机器模拟人类智能。 研究目标：用计算机模仿人脑思维活动，解决复杂问题；从实用的观点来看，以知识为对象，研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。 4.人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：第一阶段：孕育期（1956年以前）；第二阶段：人工智能基础技术的研究和形成（1956~1970年）；第三阶段：发展和实用化阶段（1971~1980年）；第四阶段：知识工程和专家系统（1980年至今）。 5.人工智能研究的基本内容有哪些？ 解：知识的获取、表示和使用。 6.人工智能有哪些主要研究领域？ 解：问题求解、专家系统、机器学习、模式识别、自动定论证明、自动程序设计、自然语言理解、机器人学、人工神经网络和智能检索等。 7.人工智能有哪几个主要学派？各自的特点是什么？ 主要学派：符号主义和联结主义。 特点：符号主义认为人类智能的基本单元是符号，认识过程就是符号表示下的符号计算，从而思维就是符号计算；联结主义认为人类智能的基本单元是神经元，认识过程是由神经元构成的网络的信息传递，这种传递是并行分布进行的。 8.人工智能的近期发展趋势有哪些？ 解：专家系统、机器人学、人工神经网络和智能检索。 9.什么是以符号处理为核心的方法？它有什么特征？ 解：通过符号处理来模拟人类求解问题的心理过程。 特征：基于数学逻辑对知识进行表示和推理。 11.什么是以网络连接为主的连接机制方法？它有什么特征？ 解：用硬件模拟人类神经网络，实现人类智能在机器上的模拟。 特征：研究神经网络。 1.请写出用一阶谓词逻辑表示法表示知识的步骤。 步骤：（1）定义谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义；（2）根据所要表达的事物或概念，为每个谓词中的变元赋予特定的值；（3）根据所要表达的知识的语义用适当的联接符号将各个谓词联接起来，形成谓词公式。 2.设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来： （1）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。 解：定义谓词如下： Like(x,y)：x喜欢y。 Club(x)：x是梅花。 Human(x)：x是人。 Mum(x)：x是菊花。 “有的人喜欢梅花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Club(x))) “有的人喜欢菊花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Mum(x))) “有的人既喜欢梅花又喜欢菊花”可表达为：(?x)(Human(x)∧Like(x,Club(x))∧ Like(x,Mum(x))) （1）他每天下午都去玩足球。 解：定义谓词如下： PlayFootball(x)：x玩足球。 Day(x)：x是某一天。 则语句可表达为：(?x)(D(x)→PlayFootball(Ta)) （2）太原市的夏天既干燥又炎热。 解：定义谓词如下： Summer(x)：x的夏天。 Dry(x)：x是干燥的。 Hot(x)：x是炎热的。 则语句可表达为：Dry(Summer(Taiyuan))∧Hot(Summer(Taiyuan)) （3）所有人都有饭吃。 解：定义谓词如下： Human(x)：x是人。 Eat(x)：x有饭吃。 则语句可表达为：(?x)(Human(x)→Eat(x)) （4）喜欢玩篮球的人必喜欢玩排球。 解：定义谓词如下： Like(x,y)：x喜欢y。 Human(x)：x是人。
1、什么是人工智能？人工智能有哪些研究领域？何时创建该学科，创始人是谁？ （1）AI（Artificial Intelligence）是利用计算机技术、传感器技术、自动控制技术、仿生技术、电子技术以及其他技术仿制人类智能机制的学科（或技术），再具体地讲就是利用这些技术仿制出一些具有人类智慧（能）特点的机器或系统 （2）人工智能的研究领域主要有专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定力证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统、人工神经网络等（3）人工智能于1956年夏季，由麦卡锡，明斯基、洛切斯特、香农等发起创建 2、产生式系统的由哪三部分组成？各部分的功能是什么？ 课本29页 （1）产生式系统由综合数据库、产生式规则和控制系统三部分组成 （2）综合数据库用于存放当前信息，包括初始事实和中间结果； 产生式规则用于存放相关知识； 控制系统用于规则的解释或执行程序。 3、设有三枚硬币，其初始状态为（反，正，反），允许每次翻转一个硬币（只翻一个硬币，必须翻一个硬币）。必须连翻三次。用知识的状态空间表示法求出到达状态（反，反，反）的通路。画出状态空间图。 课本51页 问题求解过程如下： （1）构建状态 用数组表示的话，显然每一硬币需占一维空间，则用三维数组状态变量表示这个知识：Q=（q1 , q2 , q3） 取q=0 表示钱币的正面; q=1 表示钱币的反面 构成的问题状态空间显然为： Q0=（0，0，0），Q1=（0，0，1），Q2=（0，1，0）, Q3=（0，1，1）， Q4=（1，0，0），Q5=（1，0，1），Q6=（1，1，0），Q7=（1，1，1） （2）引入操作 f1：把q1翻一面。 f2：把q2翻一面。 f3：把q3翻一面。 显然：F={f1，f2，f3} 目标状态：（找到的答案）Qg=（0，0，0）或（1，1，1） （3）画出状态图
《电子测量与仪器》习题参考答案 习题1 一、填空题 1．比较法；数值；单位；误差。 2．电子技术；电子技术理论；电子测量仪器。 3．频率；电压；时间。 4．直接测量；间接测量；时域测量；频域测量；数据域测量。 5．统一性；准确性；法制性。 6．国家计量基准；国家副计量基准；工作计量基准。 7．考核量值的一致性。 8．随机误差；系统误差；粗大误差。 9．有界性；对称性。 10．绝对值；符号。 11．准确度；精密度。 12．2Hz ；0.02%。 13．2/3；1/3～2/3。 14．分组平均法。 15．物理量变换；信号处理与传输；测量结果的显示。 16．保障操作者人身安全；保证电子测量仪器正常工作。 二、选择题 1．A 2．C 3．D 4．B 5．B 6．D 7．A 8．B 9．B 10．D 三、简答题 1．答：测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的，测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的，而认为测量误差是由受检仪器引起的。 由于测量发展的客观需要才出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，才能在国民经济中发挥重要作用。 2．答：量值的传递的准则是：高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度，同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。 3．答：测量误差是由于电子测量仪器及测量辅助设备、测量方法、外界环境、操作技术水平等多种因素共同作用的结果。 产生测量误差的主要原因有：仪器误差、影响误差、理论误差和方法误差、人身误差、测量对象变化误差。按照误差的性质和特点，可将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三大类。误差的常用表示方法有绝对误差和相对误差两种。 四、综合题 1．解：绝对误差 ΔX 1＝X 1－A 1＝9－10＝－1V ΔX 2＝X 2－A 2＝101－100＝1V 相对误差 1111 1%100100%A X A γ-=-?=?= 2 22 1 1%100 100%A X A γ=?=?= 2．解：ΔI m1＝ 1m γ× X m1 ＝± 0.5％×400＝±2mA ，示值范围为100±2mA ；
第八章机器人规划 8-1 有哪几种重要的机器人高层规划系统?它们各有什么特点?你认为哪种规划方法有较大的发展前景? 基于谓词逻辑的规划是用谓词逻辑来描述世界模型及规划过程的一种规划方法 (1) 规划演绎法。用F规则求解规划序列。 (2) 逻辑演算和通用搜索法。STRIPS和ABSTRIPS系统。 (3) 具有学习能力的规划系统。如PULP-I系统 (4) 分层规划方法。如NOAH规划系统，它特别适用于非线性规划 (5) 基于专家系统的规划。如ROPES规划系统，它具有更快的规划速度，更强的规划能力和更大的适应性。 发展前景？ 8-2 让right(x),left(x),up(x)和down(x)分别表示八数码难题中单元x左边、右边、上面和下面的单元(如果这样的单元存在的话)。试写出STIPS规划来模拟向上移动B(空格)、向下移动B、向左移动B和向右移动B等动作。 8-3 考虑设计一个清扫厨房规划问题。 (1) 写出一套可能要用的STRIPS型操作符。当你描述这些操作符时，要考虑到下列情况： ·清扫火炉或电冰箱会弄脏地板。 ·要清扫烘箱，必须应用烘箱清洗器，然后搬走此清洗器。 ·在清扫地板之前，必须先行打扫。 ·在打扫地板之前，必须先把垃圾筒拿出去。 ·清扫电冰箱造成垃圾污物，并把工作台弄脏。 ·清洗工作台或地板使洗涤盘弄脏。 (2) 写出一个被清扫厨房的可能初始状态描述，并写出一个可描述的(但很可能难以得
到的)目标描述。 (3) 说明如何把STRIPS规划技术用来求解这个问题。(提示：你可能想修正添加条件的定义，以便当某个条件添加至数据库时，如果出现它的否定的话，就能自动删去此否定)。 8-4 曲颈瓶F1和F2的容积分别为C1和C2。公式CONT(X，Y)表示瓶子X含有Y容量单位的液体。试写出STRIPS规划来模拟下列动作： (1) 把F1内的全部液体倒进F2内。 (2) 用F1的部分液体把F2装满。 8-5 机器人Rover正在房外，想进入房内，但不能开门让自已进去，而只能喊叫，让叫声促使开门。另一机器人Max在房间内，他能够开门并喜欢平静。Max通常可以把门打开来使Rover停止叫喊。假设Max和Rover各有一个STRIPS规划生成系统和规划执行系统。试说明Max和Rover的STRIPS规则和动作，并描述导致平衡状态的规划序列和执行步骤。 用来描述状态的谓词公式有： INROOM(X): X在房间里 OUTROOM(X): X不在房间里 SOUND(X): X在喊叫 QUIET(X): X保持安静 OPENED(X): X处于打开状态 CLOSED(X): X处于关闭状态 Rover可执行的动作有： Shout(X): X喊叫 先决条件：OUTROOM(X) AND CLOSED(Door) AND QUIET(X) 删除表：QUIET(X) 添加表：SOUND(X) ComeIn(X): X走进房间
实验一常用电子测量仪器 使用 Prepared on 24 November 2020
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 一、数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。 示波器面板介绍
单踪示波模式 注意下列几点： 8. 频率显示 显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY 菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显示对应信号的频率值，否则不显示。 10.触发位移 使用水平 POSITION 旋钮可修改该参数。向右旋转使箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为 0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为 0，且箭头回到屏幕正中央。 11. 水平时基 表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用 S/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为～50S。 根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“水平时基”指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 13. 电压档位 表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用 VOLTS/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2mV～10V。
作业一 1.考虑一个实时的在线电话翻译系统，该系统实现英语与日语之间的实时在线翻译，讨论 该系统的性能度量，环境，执行器，感知器，并对该环境的属性进行分析。 【Answer】 性能度量：翻译的正确率 环境：电话线路 传感器：麦克风 执行器：音响 完全可观察的，单agent，确定的(无噪音条件下)，片段的，静态的，离散的。 2.考虑一个医疗诊断系统的agent，讨论该agent最合适的种类(简单agent,基于模型的agent, 基于目标的agent和基于效用的agent)并解释你的结论。 【Answer】 utility-based agent。 能够治愈病人的方法有很多种，系统必须衡量最优的方法来推荐给病人 3.先建立一个完整的搜索树，起点是S,终点是G,如下图,节点旁的数字表示到达目标状态 的距离，然后用以下方法表示如何进行搜索。 (a).深度优先； (b).宽度优先； (c).爬山法； (d).最佳优先； 图一 【Answer】: 建立树：
深度: 宽度：
爬山法：优先搜索：
4.图二是一棵部分展开的搜索树，其中树的边记录了对应的单步代价，叶子节点标注了到 达目标结点的启发式函数的代价值，假定当前状态位于结点A。 (a)用下列的搜索方法来计算下一步需要展开的叶子节点。注意必须要有完整的计算过 程，同时必须对扩展该叶子节点之前的节点顺序进行记录： 1.贪婪最佳优先搜索 2.一致代价搜索 3.A*树搜索 (b)讨论以上三种算法的完备性和最优性。 【Answer】: 贪婪最佳优先：如果h(B)>5,首先访问叶子结点C,如果h(B)<=5,首先访问B,再访问C 一致代价搜索：B,D,E,F,G,H,C A*树搜索：如果h(B)>15,首先访问D 如果h(B)<=15,首先访问B,在E,G,D,H,F,C 图二 5.给定一个启发式函数满足h(G)=0,其中G是目标状态，证明如果h是一致的，那么它是 可采纳的。 【Answer】: 假设n为任意一个状态，G是任意一个目标状态。n,n1,n2,....,nm,G为从状态n到达状态G的一条最优路径，我们已知
第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力？ 解：智能主要是指人类的自然智能。一般认为，智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力，记忆与思维能力，学习和自适应能力，行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点？ 解：人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维，是一种基于形象概念，根据感性形象认识材料，对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维，是一种基于抽象概念，根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维，是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么？ 解：从能力的角度讲，人工智能是指用人工的方法在机器（计算机）上实现智能；从学科的角度看，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标： 对智能行为有效解释的理论分析； 解释人类智能； 构造具有智能的人工产品； 1.4什么是图灵实验？图灵实验说明了什么？ 解：图灵实验可描述如下，该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中，两个被测试对象中一个是人，另一个是机器。测试规则为：测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中，相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后，由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题，但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”，而另一位是”机器”。在这个前提下，要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人，哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人，测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%，则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：孕育期，形成期，知识应用期，从学派分立走向综合，智能科学技术学科的兴起
第一章课后习题 1、对N＝5、k≤3时，求解传教士和野人问题的产生式系统各组成部分进行描述（给出综合数据库、规则集合的形式化描述，给出初始状态和目标条件的描述），并画出状态空间图。 2、对量水问题给出产生式系统描述，并画出状态空间图。 有两个无刻度标志的水壶，分别可装5升和2升的水。设另有一水缸，可用来向水壶灌水或倒出水，两个水壶之间，水也可以相互倾灌。已知5升壶为满壶，2升壶为空壶，问如何通过倒水或灌水操作，使能在2升的壶中量出一升的水来。 3、对梵塔问题给出产生式系统描述，并讨论N为任意时状态空间的规模。 相传古代某处一庙宇中，有三根立柱，柱子上可套放直径不等的N个圆盘，开始时所有圆盘都放在第一根柱子上，且小盘处在大盘之上，即从下向上直径是递减的。和尚们的任务是把所有圆盘一次一个地搬到另一个柱子上去（不许暂搁地上等），且小盘只许在大盘之上。问和尚们如何搬法最后能完成将所有的盘子都移到第三根柱子上（其余两根柱子，有一根可作过渡盘子使用）。 求N＝2时，求解该问题的产生式系统描述，给出其状态空间图。讨论N为任意时，状态空间的规模。 4、对猴子摘香蕉问题，给出产生式系统描述。 一个房间里，天花板上挂有一串香蕉，有一只猴子可在房间里任意活动（到处走动，推移箱子，攀登箱子等）。设房间里还有一只可被猴子移动的箱子，且猴子登上箱子时才能摘到香蕉，问猴子在某一状态下（设猴子位置为a，箱子位置为b，香蕉位置为c），如何行动可摘取到香蕉。 5、对三枚钱币问题给出产生式系统描述及状态空间图。 设有三枚钱币，其排列处在"正、正、反"状态，现允许每次可翻动其中任意一个钱币，问只许操作三次的情况下，如何翻动钱币使其变成"正、正、正"或"反、反、反"状态。 6、说明怎样才能用一个产生式系统把十进制数转换为二进制数，并通过转换141.125这个数为二进制数，阐明其运行过程。 7、设可交换产生式系统的一条规则R可应用于综合数据库D来生成出D'，试证明若R存在逆，则可应用于D'的规则集等同于可应用于D的规则集。 8、一个产生式系统是以整数的集合作为综合数据库，新的数据库可通过把其中任意一对元素的乘积添加到原数据库的操作来产生。设以某一个整数子集的出现作为目标条件，试说明该产生式系统是可交换的。 第二章课后习题
实验一常用电子仪器使用练习、用万用表 测试二极管、三极管 模拟电子技术基础实验常用的电子仪器有： 1、通用示波器20MHZ 2、低频信号发生器 HG1021型 3、晶体管毫伏表：DA-16 4、万用表（500型）或数字万用表 5、直流稳压电源+12V、500mA 为了在实验中能准确地测量数据，观察实验现象，必须学会正确地使用这些仪器的方法，这是一项重要的实验技能，因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。 一、实验目的 （一）学习或复习示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表及直流稳压电源的使用方法。 （二）学习用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。 （三）学习识别各种类型的元件。 二、实验原理 示波器是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。 通用示波器的结构包括示波管、垂直放大、水平放大、触发、扫描及电源等六个主要部分，各部分作用见附录。YX4320型波器。 三、预习要求 实验前必须预习实验时使用的示波器、低频信号发生器，万用表的使用说明及注意事项等有关资料。 四、实验内容及步骤 （一）电子仪器使用练习 1、将示波器电源接通1至2分钟，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等到旋钮的作用。 2、启动低频信号发生器，调节其输出电压（有效值）为1～5V，频率为1KHZ，
用示波器观察信号电压波形，熟悉“Y轴衰减”和“Y轴增幅”旋钮的作用。 3、调节有关旋钮，使荧光屏上显示出的波形增加或减少（例如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波），熟悉“扫描范围”及“扫描微调”旋钮的作用。 4、用晶体管毫伏表测量信号发生器的输出电压。将信号发生器的“输出衰减”开关置0db、20db、40db、60db位置，测量其对应的输出电压。测量时晶体管毫伏表的量程要选择适当，以使读数准确。注意不要过量程。 （二）用万用表辨别二极管的极性、辨别二极管e、b、c各极、管子的类型（PNP 或NPN）及其好坏。 1、利用万用表测试晶体二极管。 （1）鉴别正、负极性 万用表欧姆档的内部电路可以用图1-1(b)所示电路等效，由图可见，黑棒为正极性,红棒为负极性。将万用表选在R×100档，两棒接到二极管两端如图1-1(a)，若表针指在几KΩ以下的阻值，则接黑棒一端为二极管的正极，二极管正向导通；反之，如果表针指向很大（几百千欧）的阻值，则接红棒的那一端为正极。 （2）鉴别性能 将万用表的黑棒接二极管正极，红棒接二极管负极，测得二极管的正向电阻。一般在几KΩ以下为好，要求正向电阻愈小愈好。将红棒接二极管的正极，黑棒接二极管负极，可测量出反向电阻。一般应大于200KΩ以上。 2、利用万用表测试小功率晶体三极管 晶体三极管的结构犹如“背靠背”的两个二极管，如图1-2所示。测试时用R ×100档。
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第一章绪论 1-1. 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。 从学科角度来看：人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。 从能力角度来看：人工智能是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动 1-2. 在人工智能的发展过程中，有哪些思想和思潮起了重要作用？控制论之父维纳1940 年主张计算机五原则。他开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。系统地创建了控制论，根据这一理论，一个机械系统完全能进行运算和记忆。 帕梅拉?麦考达克(Pamela McCorduck)在她的著名的人工智能历史研究《机器思维》(Machine Who Think,1979) 中曾经指出：在复杂的机械装置与智能之间存在着长期的联系。著名的英国科学家图灵被称为人工智能之父,图灵不仅创造了一个简单的通用的非数字计算 模型，而且直接证明了计算机可能以某种被理解为智能的方法工作。提出了著名的图灵测试。数理逻辑从19 世纪末起就获迅速发展；到20 世纪30 年代开始用于描述智能行为。计算机出现后，又在计算机上实现了逻辑演绎系统。 1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型，即MP模型。60-70年代，联结主义，尤其是对以感知机(perceptron)为代表的脑模型的研究曾出现过 热潮， 控制论思想早在40-50 年代就成为时代思潮的重要部分，影响了早期的人工智能工作者。到 60-70 年代，控制论系统的研究取得一定进展，播下智能控制和智能机器人的种子。 1-3. 为什么能够用机器(计算机)模仿人的智能？ 物理符号系统的假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能执行输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、建立符号结构、条件性迁移6种功能。反之，任何系 统如果具有这 6 种功能，那么它就能够表现出智能(人类所具有的智能)。 物理符号系统的假设伴随有3个推论。 推论一: 既然人具有智能，那么他(她)就一定是个物理符号系统。 推论二: 既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能够表现出智能。 推论三: 既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就能够用计 算机来模拟人的活动。 1-4. 现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？符号主义(Symbolicism) ，又称为逻辑主义(Logicism) 、心理学派(Psychlogism) 或计算机学派(Computerism) [ 其原理主要为物理符号系统( 即符号操作系统)假设和有限合理性原理。] 认为人的认知基元是符号，而且认知过程即符号操作过
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实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图
一、数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。 示波器面板介绍
单踪示波模式
注意下列几点： 8. 频率显示 显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY 菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显示对应信号的频率值，否则不显示。 10.触发位移 使用水平 POSITION 旋钮可修改该参数。向右旋转使箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为 0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为 0，且箭头回到屏幕正中央。 11. 水平时基 表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用 S/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为～50S。 根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“水平时基”指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 13. 电压档位 表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用 VOLTS/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2mV～10V。 根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“电压档位”指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。 15. 当前通道 显示当前正在操作的通道。可同时显示两通道标志。 双踪示波模式：
第一章绪论 1 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。 答：人工智能（学科）：人工智能（学科）是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。其近期的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。 人工智能（能力）：人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。 2 为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？ 答：物理符号系统假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能够执行上述 6 种功能。反之，任何系统如果具有这６种功能，那么它就能够表现出智能；这种智能指的是人类所具有的那种智能。 推论：既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么就能够用计算 机来模拟人的活动。 因此，计算机可以模拟人类的智能活动过程。 ３．现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？ 答：符号主义，又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派。认为人工智能源于数理逻辑。连接主义，又称为仿生学派或生理学派。认为人工智能源于仿生学，特别是人脑模型的研究。
行为主义，又称为进化主义或控制论学派。认为人工智能源于控制论。 ４．你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？ 答：应从下面４个层次对谁知行为进行研究： （１）认知生理学：研究认知行为的生理过程，主要研究人的神经系统（神经元、中枢神经系统和大脑）的活动。 （２）认知心理学：研究认知行为的心理活动，主要研究人的思维策略。 （３）认知信息学：研究人的认知行为在人体内的初级信息处理，主要研究人的认知行为如何通过初级信息自然处理，由生理活动变为心理活动及其逆过程 （４）认知工程学：研究认知行为的信息加工处理，主要研究如何通过以计算机为中心的人工信息处理系统，对人的各种认知行为（如知觉、思维、记忆、语言、学习、理解、推理、识别等）进行信息处理。 ５．人工智能的主要研究和应用领域是什么？ 答：问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器学习，神经网络，机器人学，模式识别，机器视觉，智能控制，智能检索，智能调度与指挥，分布式人工智能与 Agent，计算智能与进化计算，数据挖掘与知识发现，人工生命。 6、人工智能的发展对人类有哪些方面的影响？试结合自己了解的情况何理解，从经济、社会何文化等方面加以说明？
模拟电路实验报告 实验一常用电子测量仪器的使用 1.实验目的 (1)了解双踪示波器、函数信号发生器、晶体管毫伏表、直流稳压电源的工作原 理和主要技术指标。 (2)掌握双踪示波器、晶体管毫伏表、直流稳压电源的正确使用方法。 2.实验原理 示波器是电子测量中最常用的一种电子仪器,可以用它来测试和分析时域信号。示波器通常由信号波形显示部分、垂直信道（Y通道）、水平信道（X通道）三部分组成。YB4320G是具有双路的通用示波器，其频率响应为0～20MHz。 为了保证示波器测量的准确性，示波器内部均带有校准信号，其频率一般为1KHz，即周期为1ms，其幅度是恒定的或可以步级调整，其波形一般为矩形波。在使用示波器测量波形参数之前，应把校准信号接入Y轴，以校正示波器的Y 轴偏转灵敏度刻度以及扫描速度刻度是否正确，然后再来测量被测信号。 函数信号发生器能产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波以及扫描波等信号。由于用数字LED显示输出频率，读数方便且精确。 晶体管毫伏表是测量正弦信号有效值比较理想的仪器，其表盘用正弦有效值刻度，因此只有当测量正弦电压有效值时读数才是正确的。晶体管毫伏表在小量程档位（小于1V）时，打开电源开关后，输入端不允许开路，以免外界干扰电压从输入端进入造成打表针的现象，且易损坏仪表。在使用完毕将仪表复位时，应将量程开关放在300V挡，当电缆的两个测试端接地，将表垂直放置。 直流稳压电源是给电路提供能源的设备，通常直流电源是把市电220V的交流电转换成各种电路所需要的直流电压或直流电流。一般一个直流稳压电源可输出两组直流电压，电压是可调的，通常为0～30V，最大输出直流电流通常为2A。输出电压或电流值的大小，可通过电源表面旋钮进行调整，并由表面上的表头或LED显示。每组电源有3个端子，即正极、负极和机壳接地。正极和负极就像我们平时使用的干电池一样，机壳接地是为了防止外部干扰而设置的。 如果某一电路使用的是正、负电源，即双电源，此时要注意的是双电源共地的接法，以免造成短路现象。 数字万用表可用于交、直流电压测量、交、直流电流测量，电阻测量，一般晶
一：单选题 1. 人工智能的目的是让机器能够（D），以实现某些脑力劳动的机械化。 A. 具有完全的智能 B. 和人脑一样考虑问题 C. 完全代替人 D. 模拟、延伸和扩展人的智能 2. 下列关于人工智能的叙述不正确的有（C）。 A. 人工智能技术它与其他科学技术相结合极大地提高了应用技术的智能化水平。 B. 人工智能是科学技术发展的趋势。 C. 因为人工智能的系统研究是从上世纪五十年代才开始的，非常新，所以十分重要。 D. 人工智能有力地促进了社会的发展。 3. 自然语言理解是人工智能的重要应用领域，下面列举中的（C）不是它要实现的目标。 A. 理解别人讲的话。 B. 对自然语言表示的信息进行分析概括或编辑。 C. 欣赏音乐。 D. 机器翻译。 4. 下列不是知识表示法的是（A）。 A. 计算机表示法 B. 谓词表示法 C. 框架表示法 D. 产生式规则表示法 5. 关于“与/或”图表示知识的叙述，错误的有（D）。 A. 用“与/或”图表示知识方便使用程序设计语言表达，也便于计算机存储处理。 B. “与/或”图表示知识时一定同时有“与结点”和“或结点”。 C. “与/或”图能方便地表示陈述性知识和过程性知识。 D. 能用“与/或”图表示的知识不适宜用其他方法表示。 6. 一般来讲，下列语言属于人工智能语言的是（D）。 A. VJ B. C# C. Foxpro D. LISP 7. 专家系统是一个复杂的智能软件，它处理的对象是用符号表示的知识，处理的过程是（C）的过程。 A. 思考 B. 回溯 C. 推理 D. 递归 8. 确定性知识是指（A）知识。 A. 可以精确表示的 B. 正确的 C. 在大学中学到的知识 D. 能够解决问题的 9. 下列关于不精确推理过程的叙述错误的是（B）。 A. 不精确推理过程是从不确定的事实出发 B. 不精确推理过程最终能够推出确定的结论 C. 不精确推理过程是运用不确定的知识 D. 不精确推理过程最终推出不确定性的结论 10. 我国学者吴文俊院士在人工智能的（A）领域作出了贡献。 A. 机器证明 B. 模式识别 C. 人工神经网络 D. 智能代理 11. 1997年5月12日，轰动全球的人机大战中，“更深的蓝”战胜了国际象棋之子卡斯帕罗夫，这是（C）。 A. 人工思维 B. 机器思维 C. 人工智能 D. 机器智能 12. 能对发生故障的对象（系统或设备）进行处理，使其恢复正常工作的专家系统 是（A）。 A．修理专家系统 B．诊断专家系统 C．调试专家系统 D．规划专家系统 13. 下列（D）不属于艾莎克.阿莫西夫提出的“机器人三定律”内容？ A. 机器人不得伤害人，或任人受到伤害而无所作为 B. 机器人应服从人的一切命令，但命令与A相抵触时例外
万用表的使用方法 万用表是一种多功能的小型测量仪表，它可以测量交、直流电压、交、直流电流、电阻等，还可以测量晶体三极管的电流放大倍数、检查晶体二极管及其他电子元器件的好坏，有的万用表还可以测电感和电容值，在调试设备时也常要使用。所以万用表也是一种用途广泛、携带方便、操作简单的仪表。 现在市场上已有多种型号的万用表产品，根据其测量原理和测量结果显示方式的不同，可分为模拟式和数字式两大类。近年来，随着数字集成电路技术的发展，数字式万用表被广泛使用。它具有精度高、输入阻抗高、显示直观、过载能力强，在测直流量时能自动显示极性的正负等优点。 MF-30型万用表 1. 简述 模拟式万用表的基本结构都是由一个磁电式测量机构（俗称表头）、测量电路和转换开关等组成。面板上还配有机械零位调整螺丝、零欧姆调节电位器和测量插孔等。图2.1是MF-30型万用表的面板图。 图2.1 MF-30型万用表面板图。 2. 技术规范 表2.1 MF－30型万用表的技术规范
3. 使用方法 ①．直流电流的测量 MF-30型万用表是由一个50μA 的表头（测量机构）和分流支路构成。通过分流支路可以扩大电流量程，从而构成多量程电流表。 测量时，先将转换开关旋在合适的电流量程档位上，再把面板上的两个正、负测量插孔通过测试棒串接在被测电路中，待测电流经电表使指针偏转，读数时用第二条标尺。量程开关所指示的档位值，即为指针满偏转时的数值，如指针指在其它位置，则按比例折算。 万用表的内阻会影响被测电路的工作情况，表2.2列出了各量限档级的电表内阻及满偏时的电表总压降，使用时应正确选择量程，以减少由于内阻造成的测量误差。 表2.2 MF －30型万用表各档电表内阻及满偏时电表总压降 ②．直流电压的测量 MF-30型万用表A μ50表头本身就是一只量程为75mV(50μA ×1.5k Ω)的电压表，通过串联不同的倍压电阻就可扩大电压量程。 测量时，先将转换开关旋在合适的电压量程档位上，然后将测试棒通过测量插孔并联在被测电路上进行电压的测量。 不同电压档的电表内阻是不相同的，万用表是以电压档的灵敏度= N i V R （单位V Ω ）来 说明这个特征的，其中i R 为某电压档级电表的总内阻，N V 为电压量限。MF-30型万用表在电路设计时，将电压测量灵敏度分为两种，表2.3列出了各电压档级（量程）的灵敏度和总阻值。
电子测量仪器的分类及应用 电子测量仪器按其工作原理与用途,大致划为以下几类。 1.多用电表 模拟式电压表、模拟多用表(即指针式万用表VOM)、数字电压表、数字多用表(即数字万用表DMM)都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。 2.示波器 示波器是一种测量电压波形的电子仪器,它可以把被测电压信号随时间变化的规律,用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌,而且可以通过它显示的波形,测量电压和电流,进行频率和相位的比较,以及描绘特性曲线等。 3.信号发生器 信号发生器(包括函数发生器)为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如:产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。 4.晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪是一种专用示波器,它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、自或a参数等。 5.兆欧表 兆欧表(俗称摇表)是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表,通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电,故称摇表。由于它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位,故称兆欧表。 6.红外测试仪 红外测试仪是一种非接触式测温仪器,它包括光学系统、电子线路,在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种,主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。 7.集成电路测试仪 该类仪器可对TI1、PM0S、CM0S数字集成电路功能和参数测试,还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。
《人工智能》课后习题答案 第一章绪论 1.1答：人工智能就是让机器完成那些如果由人来做则需要智能的事情的科学。人工智能是相对于人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。 1.2答：“智能”一词源于拉丁“Legere”，意思是收集、汇集，智能通常用来表示从中进行选择、理解和感觉。所谓自然智能就是人类和一些动物所具有的智力和行为能力。 智力是针对具体情况的，根据不同的情况有不同的含义。“智力”是指学会某种技能的能力，而不是指技能本身。 1.3答：专家系统是一个智能的计算机程序，他运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题。即任何解题能力达到了同领域人类专家水平的计算机程序度可以称为专家系统。 1.4答： 自然语言处理—语言翻译系统，金山词霸系列 机器人—足球机器人 模式识别—Microsoft Cartoon Maker 博弈—围棋和跳棋 第二章知识表达技术 2.1解答： （1）状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号，表示系统或问题的有关知识的符号体系，状态空间是一个四元组（S，O，S0，G）： S—状态集合;O—操作算子集合;S0—初始状态,S0?S;G—目的状态,G?S,(G可若干具体状态，也可满足某些性质的路径信息描述) 从S0结点到G结点的路径被称为求解路径。 状态空间一解是一有限操作算子序列，它使初始状态转换为目标状态： O1 O2 O3 Ok S0→???S1→???S2→???……→???G 其中O1，…，Ok即为状态空间的一个解(解往往不是唯一的) （2）谓词逻辑是命题逻辑的扩充和发展，它将原子命题分解成客体和谓词两个部分。 与命题逻辑中命题公式相对应，谓词逻辑中也有谓词（命题函数）公式、原子谓词公式、复合谓词公式等概念。一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最直观的一种逻辑。 （3）语义网络是一种采用网络形式表示人类知识的方法。即用一个有向图表示概念和概念之间的关系，其中节点代表概念，节点之间的连接弧(也称联想弧)代表概念之间的关系。 常见的语义网络形式有命题语义网络、数据语义网络：E-R图（实体-关系图）、语言语义网络等。
1 ．设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来： （1）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。答：定义谓词：MAN（X）：X是人，LIKE（X，Y）：X喜欢Y ((?X)(MAN(X)∧LIKE(X, 梅花)) ∧((?Y)(MAN(Y)∧LIKE(Y,菊花))∧((?Z)(MAN(Z)∧(LIKE(Z,梅花)∧LIKE(Z,菊花)) （2）他每天下午都去打篮球。 答：定义谓词：TIME(X):X是下午 PLAY(X,Y):X去打Y （?X）TIME(X) PLAY(他,篮球) （3）并不是每一个人都喜欢吃臭豆腐。 定义谓词：MAN（X）：X是人 LIKE（X，Y）：X喜欢吃Y ┐（（?X）MAN（X）LIKE（X，CHOUDOUFU）） 2 ．请对下列命题分别写出它的语义网络： （1）钱老师从 6 月至8 月给会计班讲《市场经济学》课程。 （2）三是大发电脑公司的经理，他35 岁，住在飞天胡同68 号。
（3）甲队与乙队进行蓝球比赛，最后以89 ：102 的比分结束。 3. 框架表示法 一般来讲，教师的工作态度是认真的，但行为举止有些随便，自动化系教师一般来讲性格向，喜欢操作计算机。方园是自动化系教师，他性格向，但工作不刻苦。试用框架写出上述知识，并求出方圆的兴趣和举止？ 答： 框架名：<教师> 继承：<职业> 态度：认真 举止：随便 框架名：<自动化系教师> 继承：<教师> 性格：向 兴趣：操作计算机框架名：<方园>
继承：<自动化系教师> 性格：向 态度：不刻苦 兴趣：操作计算机 举止：随便 4. 剧本表示法 作为一个电影观众，请你编写一个去电影院看电影的剧本。 答： (1) 开场条件 (a) 顾客想看电影 (b) 顾客在足够的钱 (2) 角色 顾客，售票员，检票员，放映员 (3) 道具 钱，电影票 （4) 场景 场景1 购票 1. 顾客来到售票处 2. 售票员把票给顾客 3. 顾客把钱给售票员 4. 顾客走向电影院门 场景2 检票 1. 顾客把电影票给检票员 2. 检票员检票 3. 检票员把电影票还给顾客 4. 顾客进入电影院 场景3 等待 1. 顾客找到自己的座位 2. 顾客坐在自己座位一等待电影开始 场景4 观看电影