微型计算机控制技术课后习题 第四章

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第四章课后作业
1. 工业现场存在哪些主要干扰,其传播途径什么?
答:噪声干扰,过程通道干扰和供电系统。
其传播途径有: 噪声干扰时电磁信号通过空间辐射进入系统的。过程通道干扰是通过
与系统相连的前向通道,后向通道以其他系统的互联通道进入系统供电系统干扰则是电
磁信号通过供电线路进入系统的

2. 如何抑制串共模干扰和长线传输干扰?
答:在多路转换器输入端接入共模扼流圈,可抑制外部传感器引入的高频共模噪声。而转换
器高频采样时产生的高频噪声,应在CPU与A/D芯片之间采用光电耦合器隔离。
抑制长线传输干扰:阻抗匹配,隔离技术,合理布配线

3. 微型计算机控制系统中的地一般分为几种?
答:低电平电路地线(称为“信号”地线),继电器,电动机等的地线(称为“噪声”地线)。
设备机壳地线(称为“金属件”地线)

4. 在微型计算机控制系统中,采用容错设计有何意义?
答:容错就是允许系统发生故障,借助冗余技术使其自动抵消,在故障存在的情况下也能使
系统正常运行。未采用容错技术的微机控制系统,不论它的规模大小,元器件的焊接点
的多少,只要一处发生故障就有可能引起全系统的失效,以前的容错在微机控制系统基
本上都是结构比较特殊、专用性很强的系统,由于容错代价太大,限制了容错系统的应
用。当目前计算机硬件成本大大降低,同时,计算机已经进入社会的各个领域,人们对
计算机的依赖越来越大,在许多场合下计算机的故障会带来巨大的损失。

5. 有几种容错结构?各种结构有何区别?
答:2种,(1)N中取K容错结构:N中取K结构,是用硬件实现容错系统的基础结构;结
构中总共有N份相同的模块,其中至少有K个是正常的,结构才能运行。结构能够容忍
(N—K)个独立的故障,分别出现在N—K个模块之中。或者说,结构容忍故障的能力
n=N—K,这是在保证结构还能运行的条件下结构中可以失效的最多模块数。(2)有人维
修的高可靠率双模系统: 前面讲述的N中取K容错结构,是指在无人维修条件下要求
执行长期任务的系统,所以要采用多套设备。对于有人维修的系统,如果一有故障就能
排除,那么两个模块就足以起到无穷多模块的作用,因此双模冗余系统备受人们的重视。

6隔离放大器有哪些特点?
答:隔离放大器是一种输入电路和输出电路之间电气绝缘的放大器,一般采用变压器
或光耦合传递信号对模拟信号进行隔离,并按照一定的比例放大。在这个隔离、放
大的过程中要保证输出的信号失真要小,线性度、精度、带宽、隔离耐压等参数
都要达到使用要求。对被测对象和数据采集系统予以隔离,从而提高共模抑制比,
同时保护电子仪器设备和人身安全。

7简述看门狗(watchdog)技术?
答:在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场
的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的
系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出
于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运
行状态的芯片,俗称"看门狗"是一个定时器电路,一般有一个输入,叫喂狗,一个
输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一段时间输出一个信号到喂狗
端,给 WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),WDT 定
时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的
作用就是防止程序发生死循环,或者说程序跑飞。 工作原理:在系统运行以后
也就启动了看门狗的计数器,看门狗就开始自动计数,如果到了一定的时间还不
去清看门狗,那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断,造成系统复位。

8.简述提高软件设计可靠性的措施?
答:1.采用面向对象的系统开发方法
2.选用合适的开发工具
3.采用结构化的程序设计方法
4.程序设计风格化
5.经过严格的测试
6.设置必要的错误处理和错误陷阱
7.选择典型的单位试运行