【正文】 （） （） 解方程組，可求得，，，；，，，；……，，。相應(yīng)的代入方程（4—6）…（4—11），可得任意溫度下的A、B、C、D、E、F，進而可得P。 參數(shù)應(yīng)用及實驗結(jié)果 電子壓力計的測溫井筒內(nèi)某點壓力時，首先得到的是溫度T的三個字節(jié)原碼值，按照算法（2—1）即可得到該點井溫T。 在求壓力時，應(yīng)先得到該點的井溫，由上述方法得到井溫后，將溫度代入方程組中，得到相應(yīng)的壓力校準(zhǔn)系數(shù)A、B、C、D、E、F。然后測量，將壓力校準(zhǔn)系數(shù)代入方程，則可以的得到相對于此點溫度的壓力值。 按照以上方法，所求標(biāo)定系數(shù)，，，；，，，；……，，，的值如下： 根據(jù)以上系數(shù)以及所測的溫度、壓力碼值即可求出實際壓力溫度值。具體試驗數(shù)據(jù)見第六章實驗部分。 本章小結(jié) 只有對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合回歸，才能的到真實的壓力、溫度值。數(shù)據(jù)擬合公式中系數(shù)的選擇對溫度、壓力值的精確度有極大的影響。本章中詳細論述了數(shù)據(jù)擬合回歸公式的基本原理，并給出了如何用擬合好的公式計算壓力，溫度值。第5章 軟件容錯 為了提高計算機系統(tǒng)的可靠性，特別是為了滿足長周期且無人照管計算機的運行要求，提出了軟件容錯技術(shù)。容錯法在運算當(dāng)中允許被故障發(fā)生，但這些故障的影響借助冗余技術(shù)而自動抵消，因此即使存在故障也能維持正確的計算。我們所涉及的測量儀工作在地下幾千米，工作時間最長可達一年，在這段時間里，測量儀的工作環(huán)境可能出現(xiàn)這樣或那樣的情況，如：強碰撞。信號干擾、以及一些不可知的干擾。這樣就要求我們的軟件能夠在外界發(fā)生干擾，使系統(tǒng)暫時無法正常運行的情況下，可以自我恢復(fù)到正常狀態(tài)，不影響隨后的采集工作。 軟件容錯的定義與分類 軟件容錯技術(shù)是指在程序上能是計算機軟件從錯誤狀態(tài)自動恢復(fù)到正常狀態(tài)的可靠性技術(shù)。按設(shè)計思想，軟件容錯技術(shù)可以分成時間容錯、信息容錯、軟失效運行等。 時間容錯 時間容錯是以犧牲時間來換取計算機系統(tǒng)的高可靠性的一種手段，它包括指令復(fù)執(zhí)和程序卷回兩種方法。（1） 指令復(fù)執(zhí) 指令復(fù)執(zhí)是指當(dāng)系統(tǒng)驗出錯誤后，令當(dāng)前的指令重復(fù)執(zhí)行若干次，如果故障是暫時性的，在指令復(fù)執(zhí)期間，有可能不再出現(xiàn)，這樣原來的程序又可以繼續(xù)往前執(zhí)行了，這相當(dāng)于延長了無故障運行時間。 實行指令復(fù)執(zhí)的要求：a. 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時，能準(zhǔn)確保留現(xiàn)行指令的地址，以便重新取出執(zhí)行。b. 現(xiàn)行指令使用的初始 必須保留，以供重新執(zhí)行時使用（2） 程序卷回 程序卷回不是指某一條指令的重復(fù)執(zhí)行，而是指一小段程序的重復(fù)執(zhí)行。其可以用一下圖描述： 。假設(shè)程序從時刻開始執(zhí)行，如果在與這段時間里有錯誤發(fā)生并在處被檢測到，則使程序重要返回到時刻的狀態(tài)開始執(zhí)行以求恢復(fù)錯誤。實際上時刻對應(yīng)與程序中預(yù)先設(shè)置好的各個恢復(fù)點。錯誤11101234t0t1t2t3t4t5…… 信息容錯 信息容錯是為了檢測或糾正信息在運算或傳輸中的錯誤而外加一部分信息的技術(shù)。一般來說，附加的信息越多，其檢錯和糾錯能力越強。經(jīng)常見到的，在通信和計算機系統(tǒng)中，以奇偶碼、漢明碼、循環(huán)碼及各種算術(shù)誤差碼都有很強的檢錯和糾錯能力。 軟失效運行 上面所討論的冗余技術(shù)均是依靠大量的附加資源來改善數(shù)字系統(tǒng)的容錯性能。另一種完全不同的方法是先把故障模塊從系統(tǒng)中斷開，在對象系統(tǒng)的其余模塊進行重構(gòu)，使系統(tǒng)依舊能繼續(xù)（雖已降級）運行。在一系統(tǒng)發(fā)生故障后，雖然系統(tǒng)性能降級但能在可接受的水平上繼續(xù)運行的能力，叫做“降級運行”或“軟失效運行”。 軟件容錯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 N版本程序結(jié)構(gòu) N版本（NVersion Program）是一種靜態(tài)的故障屏蔽技術(shù)，其設(shè)計思想是用N個具有相同功能的程序同時（或先后）執(zhí)行一項計算，結(jié)果通過多數(shù)表決來選擇。 程 序 2 程 序 1 程 序 N 表決程序輸出 NVP結(jié)構(gòu) 這種多版本的軟件不是想硬件的多模余裕方式采用完全相同的模塊，而是編制的同一目標(biāo)的不同版本軟件。在執(zhí)行程序時，各版本以相同的輸入和條件同時執(zhí)行，最后的輸出結(jié)果進行多數(shù)表決作為軟件的運行結(jié)果。因為是不同版本，因而犯相同錯誤的概率總是比一個版本犯該錯誤的概率要小，所以可提高軟件的可靠性。 恢復(fù)模擬塊法 與硬件容錯設(shè)計中的動態(tài)冗余技術(shù)類似，恢復(fù)模塊法（Recovery Block）用一個NVP結(jié)構(gòu)為核，再用S份程序作后備（后備程序隨時準(zhǔn)備替換NVP中出現(xiàn)差錯的程序），就構(gòu)成一個混合動態(tài)冗余系統(tǒng)。但是，這種系統(tǒng)由于時間和空間需求最大，很少能夠得到實際應(yīng)用。如果NVP結(jié)構(gòu)退化到一個極端的情況：N=1，則可以得到一個特別有意義的動態(tài)冗余結(jié)構(gòu)——恢復(fù)模塊（RB）結(jié)構(gòu)。 主塊首先投入運行，如果檢測出故障，經(jīng)現(xiàn)場恢復(fù)后一個后備塊項上繼續(xù)運行，這一過程可以重復(fù)到耗盡所有后備塊，或者某個程序塊的故障行為超出了預(yù)料，從而導(dǎo)致了不可恢復(fù)的后果。 恢復(fù)模塊技術(shù)的基礎(chǔ)思想是分段多版本，加上分段檢測試驗。它與整個軟件的多版本的方法相比，能較穩(wěn)健地、逐段地通過，最后達到整個程序軟件通過。這種審定比較容易發(fā)現(xiàn)問題或錯誤所在之處。但它不能發(fā)現(xiàn)整個軟件的結(jié)果性錯誤?；謴?fù)后備塊 s 主 塊后備塊1故障檢測開關(guān)、有后備塊么有錯么成功 YN失敗YN失敗系統(tǒng)輸出N Y 回復(fù)塊結(jié)構(gòu)（robustness） 所謂軟件的剛健性是指軟件在遇到違反規(guī)范的情況下，程序能繼續(xù)執(zhí)行的性能。提高軟件的剛健性可以緩解甚至屏蔽一些錯誤的影響。例如，遇到死循環(huán)時，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達到某一數(shù)值時就自動結(jié)束，保留當(dāng)時結(jié)束，程序轉(zhuǎn)出繼續(xù)。提高軟件的這種性能，實際上就是對個別錯誤的屏蔽或局部屏蔽。 這種方法的最主要作用就是防止一些系統(tǒng)出現(xiàn)的“死機”現(xiàn)象。 應(yīng)用 在本測量儀的下位機軟件中，我們采用了多種容錯技術(shù)。因N版本程序結(jié)構(gòu)主要用于并行結(jié)構(gòu)，不適合單片機，所以在結(jié)構(gòu)上我們主要采用了恢復(fù)模塊法、提高軟件得的剛健性的方法 防止死機 防止死機部分，從硬件上我們主要是采用了up電源監(jiān)控器件；從軟件上我們利用時間報警器件DS1629，通過對其進行編程控制時間報警，起到了一個軟件看門狗的作用?？撮T狗要求主程序初始化后，馬上就要設(shè)定。因此，在不同的程序分支下，要求看門狗有不同的時間間隔。 流程圖如下：開 始返 回送入時間間隔將此報警時間寫入DS1629報警寄存器中將當(dāng)前時間加上時間間隔組成看門狗報警時間 防死機流程圖 由此可見，當(dāng)程序中出現(xiàn)死循環(huán)時，DS1629會發(fā)出報警使系統(tǒng)復(fù)位，重新執(zhí)行，以期跳出死循環(huán)。 時間存儲在DS1629的存儲器中，而DS1629的時間存儲器因強干擾，其內(nèi)數(shù)據(jù)很容易出現(xiàn)錯誤，這種錯誤對于本系統(tǒng)來說是致命的，這是因為讀出的時間加上快采間隔于下次報警時間，如果讀出的時間不正確，也就得不到正確的下次報警時間，系統(tǒng)將不會唄喚醒，出現(xiàn)另一種死機情況。因而我們對從DS1629讀出的時間進行判斷。如果正確，則依此數(shù)據(jù)進行時間處理；否則，將時間存儲器與報警時間存儲器初始化，重新計算。應(yīng)該注意的是，DS1629中用16進制代替10進制，所以比較時，應(yīng)采用半字節(jié)比較，而不是全字節(jié)比較。流程圖見下一頁。 儀器的每一次采集都是由定時器DS1629發(fā)出報警喚醒的，如果報警不能實現(xiàn)，輕者，數(shù)據(jù)會出現(xiàn)丟點；重者，儀器將不會工作。當(dāng)下次報警時間生成后，應(yīng)將當(dāng)前時間與下次報警時間比較，下次報警時間應(yīng)后于當(dāng)前時間，否則不可能產(chǎn)生報警，這會直接導(dǎo)致死機。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時，下位機程序?qū)?dāng)前時間當(dāng)作報警時間寫入DS1629報警時間寄存器。這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)多采出一點，但避免了系統(tǒng)沒有復(fù)位而死機。流程圖見下頁。 判斷時間是否正確的程序流程圖：開 始讀出DS1629中的日時分秒星期數(shù)大于7取出小時數(shù)低4位取出小時數(shù)高4位取出分鐘數(shù)低4位取出秒數(shù)高4位取出秒數(shù)低4位取出分鐘數(shù)高4位小于0AH小于03H小于07H小于0AH小于07H小于0AHA返回NYYYNNNNNNYYYY 判斷時間正確流程圖將時間寄存器清零寫入DS1629將報警器寄存器改寫2秒鐘后報警返 回A 判斷時間正確流程圖A部分 判斷下次報警是否夠?qū)崿F(xiàn)的流程圖：讀出當(dāng)前時間TCTC減去TA為1大于0為OFAHTC小時數(shù)減去TA小時數(shù)TC分鐘數(shù)減去TA分鐘數(shù)BC YNNNYY 判斷報警能否實現(xiàn)流程圖TC秒鐘數(shù)減去TA秒鐘數(shù)BC大于0大于0交換TC與TA返回YNNY 判斷報警能否實現(xiàn)流程圖B、C部分 判斷工作表 程序流程圖如下：自可更改控制數(shù)據(jù)區(qū) 讀出當(dāng)前段號與浮動工作表中段號相比較根據(jù)段號，自固定工作表中讀出總的快慢采點數(shù)，快采間隔通過本段起始地址自數(shù)據(jù)區(qū)讀出本段段號ED相同NY 判斷工作流程圖將浮動工作表中的以走快慢菜點數(shù)與未走快慢采點數(shù)分別相加，得到總的快慢采點數(shù)與固定工作表比較相同返回與可更改控制數(shù)據(jù)區(qū)中的段號相比較相同工作表不可恢復(fù)進入一分鐘一點返回清已走快慢采點寄存器有結(jié)尾為慢采點已走慢采點數(shù)加1地址加6已走快采點數(shù)加1地址加8用固定工作表中的總快、慢采點數(shù)減去得到的已走得快、慢采點數(shù)得到未走快、慢采點數(shù)讀出快采間隔組成新工作表并以此工作表重新采集DFFENYN Y NY Y N 判斷工作流程圖D、E部分 為了提高系統(tǒng)的魯棒性，我們在本壓力計的硬件及軟件設(shè)計上都對容錯性給予了極高的重視。在本章中，闡述了軟件容錯的基本概念，基本原理、基本方法、以及模型設(shè)定。最后，以本壓力計為例，給出了軟件容錯的一些實際應(yīng)用。第6章 結(jié)束語 這次設(shè)計的題目是堵塞器型壓力計 我們所設(shè)計的這臺高精度壓力計同國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比有著以下幾方面優(yōu)點：1） 壓力精度高2） 溫度量程寬，這意味可以用來測量更深的井，增大了使用范圍。3） 存儲量大，也就是說利用這臺儀器一次可以測量取得更多的數(shù)據(jù)。4） 體積小，克服了傳統(tǒng)大直徑壓力計存在弊端，給現(xiàn)場的使用帶來了方便，節(jié)省了人力財力。同時，我們所設(shè)計的還存在著很多的不足，我們會努力改正。致謝 在本次設(shè)計中，我是在老師的耐心指導(dǎo)和幫助下，最終圓滿的完成任務(wù)。在此過程中，難免有難以理解的問題無法解決，老師總是細致而富有耐心的為我們答疑解惑，使問題迎刃而解，為我們進行下一步任務(wù)鋪平了道路。同時，老師淵博的知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，給我們留下了深刻的印象。在此，我要向老師表示衷心的感謝，感謝您話費了大量的時間和精力對我們進行指導(dǎo)，感謝您教給我們許多寶貴的知識。 在設(shè)計的過程中，我除了應(yīng)用在書本上的知識外，還有的到老師在我們并不太熟悉的設(shè)計方面的支持。如果沒有老師的指點，我也不可能在我們所沒有接觸過的領(lǐng)域有更深的了解。多謝老師的幫助。