引言

　　C語言發(fā)展如此迅速，而且成為的語言之一，它既具有語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

　　1 問題

　　所謂標(biāo)準(zhǔn)值是度比被測儀表高3~5倍的標(biāo)準(zhǔn)表測得的數(shù)值。儀表不僅和誤差有關(guān)，而且和儀表的測量范圍有關(guān)。誤差大，相對百分誤差就大，儀表度就低。如果誤差相同的兩臺儀表，其測量范圍不同，那么測量范圍大的儀表相對百分誤差就小，儀表度就高。度是儀表很重要的一個質(zhì)量指標(biāo)，常用等級來規(guī)范和表示。等級就是相對百分誤差去掉正負(fù)號和%。利用相應(yīng)的計算公式，Instant每秒累加便得累積量Cumulation。Cumulation的數(shù)據(jù)顯示范圍為0～99 999 999，超出后從零顯示，使得Cumulation的小于0.3％。時刻刷新，顯示數(shù)據(jù)范圍為0.000 1～99 999，測量小于0.5％。

　　程序編制完畢，在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)下列問題：瞬時量測量高于指標(biāo)要求，累積量在程序運(yùn)行的開始階段也滿足要求，但隨著測量時間的增長，累積量的實際測量值和理論計算值之間的差別越來越大，超過了技術(shù)指標(biāo)的要求。若不加干涉任其運(yùn)行，當(dāng)時間足夠長時，顯示模塊顯示的數(shù)據(jù)不再發(fā)生變化，即流量計的累積量不再發(fā)生變化了，但此時瞬時量顯示的數(shù)據(jù)依舊正確。某次測試時，通過設(shè)置流量計參數(shù)，使瞬時量理論值為3600 m3／h，以10min為一個測量周期進(jìn)行測量，理論計算得累積量每個周期應(yīng)累加600。實測數(shù)據(jù)如表1所列。

 　 由表1中的數(shù)據(jù)可知，第1個測試周期滿足要求，從第2個周期開始誤差已經(jīng)超過了技術(shù)指標(biāo)要求，并且誤差隨著時間的增加而增大，在這種狀態(tài)下流量計是無法正常工作的。那么問題出現(xiàn)在什么地方呢？經(jīng)過查閱資料和仔細(xì)研讀程序發(fā)現(xiàn)，在定義累積量和瞬時量時采用了如下形式：

　　double Cumulation；

　　float Instant；

　　使用了編譯器PICC 9.5的默認(rèn)編譯設(shè)置。查閱編譯器的使用手冊得知，HI-TECH公司的編譯器PICC 9.5的浮點數(shù)采用IEEE754規(guī)范，一個float類型數(shù)據(jù)占24位，同時支持以24位、32位兩種方式存儲一個double型數(shù)據(jù)，但為了節(jié)約存儲空間，在不對編譯器選項修改的情況下，double型數(shù)據(jù)采用的也是24位。顯然，在此默認(rèn)情況下累積量的計算不能滿足要求。

　　通過修改編譯器選項，使double型數(shù)據(jù)以32位格式存儲，同時修改程序的其他相關(guān)地方后，重新進(jìn)行測試。測試時通過設(shè)置流量計參數(shù)，使瞬時流量理論值為3600m3／h，以1個小時為一測量周期，顯然累積量每小時的累積值理論上應(yīng)為3600。實測數(shù)據(jù)如表2所列，測試開始時刻Cumulation等于50。

　　比較表1和表2的數(shù)據(jù)可知，修改效果十分明顯，在同等的測量條件下儀表連續(xù)運(yùn)行27小時后，累積量的測量仍然滿足技術(shù)指標(biāo)要求。但存在的問題也很明顯，通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，累積量的測量誤差是隨著時間的增加而增加的。可以預(yù)見，當(dāng)運(yùn)行的時間足夠長時測量誤差終會突破技術(shù)指標(biāo)的要求，實驗結(jié)果確實也證明了這一點。

　　經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，問題出現(xiàn)在處理累積量的方法上。在前面的程序中直接通過每秒執(zhí)行語句“Cureulation=Cumulation+Instant；”來計算累積量。而參考文獻(xiàn)明確告訴我們，兩個浮點數(shù)相加時，其誤差隨著兩個數(shù)差別的增大而增大，表2中誤差的變化規(guī)律也證明了這一點。這是因為每次執(zhí)行語句“Cumulation=Cumulation+Instant；”時，Instant是不變的，而Cumulation在不斷增加。當(dāng)兩者大小相差的數(shù)量級足夠大時，Instant與Cumulation相加會丟失Instant，致使流量計累積量讀數(shù)不再發(fā)生變化，這也是前面調(diào)試時出現(xiàn)問題的原因。

　　上述大數(shù)加小數(shù)丟失小數(shù)的情況在整數(shù)相加時是不存在的，同時，流量計在運(yùn)行時當(dāng)測量的瞬時流量小于下限流量時會當(dāng)作干擾信號切除掉，累積量無需累加。實驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)瞬時流量在下限流量和上限流量限定的全量程范圍內(nèi)變化時，累積量小于4000時測量完全滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。我們采用的辦法是，將累積量分兩部分來存儲。為此，另定義一個unsigned long型變量HBCumu，每當(dāng)Cumulation累加超過2000時執(zhí)行下述操作：

　　HBCumu=HBCumu+2000；

　　Cumulation=Cumulation-2000；

　　即每次將Cumulation中的2000轉(zhuǎn)存到HBCumu中，由于計算HBCumu時采用的是整數(shù)相加，因此不存在問題。同時通過此種操作，可以把Cumulation和Instant的大小差別限定在一個合適的范圍內(nèi)，從而保證計算Cumulation時滿足要求。在EEPROM中分別給HBCumu、Cumu-lation開辟有獨立的存儲單元，每個存儲周期分別存儲兩者的值。當(dāng)前累積量的真實值等于HBCumu和Cumulation的和，顯示數(shù)據(jù)時先求兩者的和再進(jìn)行顯示。采用新方法后，在與前述相同的測試條件下重新對流量計進(jìn)行測試，實測數(shù)據(jù)如表3所列。測試開始時刻，流量計的初始讀數(shù)為86。

　　比較表3和表2的數(shù)據(jù)可以看出，采用轉(zhuǎn)存方法對累積量進(jìn)行存儲后，很好地解決了測量隨時間增加而變差的問題。我們對累積量計數(shù)滿99 999 999的前后階段也進(jìn)行了測試，實驗結(jié)果表明，測量誤差與表3中的誤差一致，這表明在全量程范圍內(nèi)誤差都穩(wěn)定在一個令人滿意的范圍內(nèi)。此種方法與利用匯編編程處理的方法相比，避免了利用匯編代碼處理浮點數(shù)的繁瑣工作，保持了C語言的高效性和代碼的良好移植性。

　　2 存儲問題

　　項目要求在流量計正常運(yùn)行時能夠隨時設(shè)定液體的密度、流量系數(shù)等參數(shù)，并且這些參數(shù)小數(shù)點后數(shù)據(jù)的位數(shù)固定。比如密度設(shè)定值，數(shù)據(jù)設(shè)定范圍為0.001～999.999，小數(shù)點后固定為3位數(shù)據(jù)。程序編制完畢在調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)的問題是，當(dāng)把參數(shù)設(shè)置完畢存入EEPROM、再讀出來時，讀出的數(shù)據(jù)和存入的數(shù)據(jù)并不一致。比如設(shè)定密度值為123.456，設(shè)定完畢存入EEPROM，然后讀出來的數(shù)據(jù)是形如123.454這樣的數(shù)據(jù)。

　　針對這個問題的處理辦法是，定義dEn為unsigned long型的數(shù)據(jù)，其中存放的數(shù)據(jù)是密度實際設(shè)定值放大1000倍后的數(shù)據(jù)，在程序其他地方用到密度設(shè)定值時，只需要將其除以1000得到真實值即可。這樣在參數(shù)設(shè)定完畢存入。EEPROM及從EEPROM中讀出數(shù)據(jù)時，實際上都是以整數(shù)形式進(jìn)行操作的，這樣就可以保證數(shù)據(jù)的正確性。為了給操作者一種仍舊是在設(shè)定一個小數(shù)點后有3位小數(shù)的參數(shù)的感覺，在設(shè)定和顯示參數(shù)過程中，始終點亮LCM141相關(guān)數(shù)據(jù)位的小數(shù)點。

   關(guān)于浮點數(shù)

　　浮點數(shù)是屬于有理數(shù)中某特定子集的數(shù)的數(shù)字表示，在計算機(jī)中用以近似表示任意某個實數(shù)。具體的說，這個實數(shù)由一個整數(shù)或定點數(shù)（即尾數(shù)）乘以某個基數(shù)（計算機(jī)中通常是2）的整數(shù)次冪得到，這種表示方法類似于基數(shù)為10的科學(xué)記數(shù)法。