《微型計算機原理及應(yīng)用》教案

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第一章

計算機基礎(chǔ)知識授課學(xué)時

總學(xué)時：2

課堂講授：2

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

讓學(xué)生初步認識計算機有關(guān)知識，提高學(xué)生對本門課程學(xué)習(xí)的興趣；計算機的發(fā)展過程有所了解；掌握計算機的數(shù)制特性；了解邏輯電路的基本內(nèi)容；了解布爾代數(shù)的原理；掌握二進制數(shù)的運算及其加法電路；重點：數(shù)制；二進制數(shù)的運算及其加法電路難點：二進制數(shù)的運算及其加法電路教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授（1）數(shù)；數(shù)制的基與權(quán)；二進制；十六進制；數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法；（2）邏電路教內(nèi)

學(xué)容

（3）布代數(shù)與、或、非運算；基本運算規(guī)律；摩爾定理；（4）二制數(shù)的運算及其加法路半加器，全加器電路及符號；加法電路；減法電路；學(xué)生作業(yè)教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第二章

微型計算機的基本組成電路授課學(xué)時

總學(xué)時：4

課堂講授：4

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

讓學(xué)生了解計算機基本組成電路；計算機的存儲器與總線機構(gòu)；了解算術(shù)邏輯單元的基本內(nèi)容；了解觸發(fā)器、存儲器、三態(tài)輸出電路的原理；掌握計算機的存儲器與總線機構(gòu)；重點：計算機的存儲器與總線機構(gòu)難點：計算機的存儲器與總線機構(gòu)教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1．算邏輯單元；2．觸器；教內(nèi)

學(xué)容

3．寄器；4．三輸出電路；5．總機構(gòu)；6．存器；學(xué)生作業(yè)教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第三章

微型計算機的基本工作原理授課學(xué)時

總學(xué)時：6

課堂講授：6

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

讓學(xué)生初步認識計算機有關(guān)知識，提高學(xué)生對本門課程學(xué)習(xí)的興趣；計算機的發(fā)展過程有所了解；掌握計算機的數(shù)制特性；了解邏輯電路的基本內(nèi)容；了解布爾代數(shù)的原理；掌握二進制數(shù)的運算及其加法電路；重點：數(shù)制；二進制數(shù)的運算及其加法電路難點：二進制數(shù)的運算及其加法電路教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授（4）數(shù)；數(shù)制的基與權(quán)；二進制；十六進制；數(shù)制的轉(zhuǎn)換方法；（5）邏電路教內(nèi)

學(xué)容

（6）布代數(shù)與、或、非運算；基本運算規(guī)律；摩爾定理；（4）二制數(shù)的運算及其加法路半加器，全加器電路及符號；加法電路；減法電路；學(xué)生作業(yè)

P70教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第四章

計算機基礎(chǔ)知識授課學(xué)時

總學(xué)時：4

課堂講授：4

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解計算機CPU的有關(guān)知識，算機CPU的發(fā)過程；提高學(xué)生對計算機課程學(xué)習(xí)的興趣了解16位CPU的基本內(nèi)容；了解8086的腳信號和工模式；了解8086的要操作功能；重點：位CPU的本內(nèi)容；8086CPU的引腳信號和工作模；的要操作功能難點：8086CPU的引腳信號和工模式；教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1.16位微理器概述2.8086CPU的機構(gòu)執(zhí)行部件；總線接口部件；存儲器結(jié)構(gòu)；教內(nèi)

學(xué)容

3.8086CPU的引腳信號和工作式引腳信號；最小工作模式；最大工作模式；4.8086的主要操作功能系統(tǒng)的復(fù)位和啟動操作；總線操作；中斷操作；學(xué)生作業(yè)

教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第五章

86列微型計算機的指令系統(tǒng)授課學(xué)時

總學(xué)時：8

課堂講授：8

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解指令的格式與尋址方式；了解傳送類指令；了解數(shù)據(jù)操作類指令；了解串操作類指令；了解控制類指令；重點：尋址方式；常用指令難點：尋址式教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1系列匯編語言及指令的格與尋址方式；86系列編語言指令語句格式86系CPU的尋址方式；2．傳送類指令；通用數(shù)據(jù)傳送指令；目標地址傳送指令；標志位傳送指令；教內(nèi)

學(xué)容

輸入輸數(shù)據(jù)傳送指令；3．數(shù)據(jù)操作類指令；算術(shù)運算類指令；邏輯運算和移位指令；4．串操作類指令；字符串的傳送；字符串的存和??；字符串的掃描和比較；重復(fù)前綴；5．控制類指令；程序轉(zhuǎn)移的地址；條件轉(zhuǎn)移的指令；循環(huán)控制指令；處理機控制指令；學(xué)生作業(yè)

教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第六章

微型計算機的程序設(shè)計授課學(xué)時

總學(xué)時：4

課堂講授：4

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解程序設(shè)計的步驟；了解簡單程序設(shè)計；了解分支程序設(shè)計；了解循環(huán)程序設(shè)計；了解子程序設(shè)計；了解查表程序設(shè)計；重點：常用程序設(shè)計方法；難點：分支循環(huán)、子程序的計方法；教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1．程序設(shè)計的步驟；分析問題建數(shù)學(xué)模型確定算法繪制程序流程圖內(nèi)空間分配；編制程序與靜態(tài)檢查；程序調(diào)試；2．簡單程序設(shè)計；教內(nèi)

學(xué)容

3．分支程序設(shè)計；4．循環(huán)程序設(shè)計；初始化；循環(huán)體；循環(huán)控制；結(jié)束處理；5．子程序設(shè)計；子程序調(diào)用和返回；6．查表程序設(shè)計；學(xué)生作業(yè)

教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第七章

微型計算機匯編語言及匯編程序授課學(xué)時

總學(xué)時：4

課堂講授：4

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解匯編語言的基本語法；了解偽指令和宏指令；了解系統(tǒng)功能調(diào)用；了解匯編語言的功能和匯編過程；了解匯編語言程序設(shè)計；重點：偽指令；系統(tǒng)功能調(diào)用；匯編語言程序設(shè)計；難點：系統(tǒng)能調(diào)用；教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1．宏匯編語言的基本語法；偽指令語句格式；常數(shù)、變量和標號；表達式與運算符；2．偽指令；教內(nèi)

學(xué)容

3．宏指令；4．系統(tǒng)功能調(diào)用；5．匯編語言的功能和匯編過程匯編程序的功能；程序的編輯、匯編及連接過程；7．匯語言程序設(shè)計；學(xué)生作業(yè)教書育人方式備注

7.1

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱授課學(xué)時

總學(xué)時：3

第八章課堂講授：3

輸入/輸出接口實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解微型計算機的輸/輸出接口；了解并行通信與并行接口；了解串行通信及串行接口；了解可編程串行通信接口芯片8251A重點：串行通信及串行接口；難點：串行通信及串行接口；教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1．微型計算機的輸入/輸接口；輸入輸接口的交換信號；輸/輸出接口的控制方式；2．并行通信與并行接口；并行通信；并行接口教內(nèi)

學(xué)容

3．串行通信及串行接口；串行通信線路的工作方式；串行接口；串行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)方式；4．可編程串行通信接口芯片8251A；8251A芯片部結(jié)構(gòu)及功能8251A片的控制字及其工作方式；8251A芯串行接口應(yīng)用舉例；學(xué)生作業(yè)教書育人方式備注

南華大學(xué)課程教案課程名：微型計算原理及用

授課教：曾鐵軍

___9月章次名稱

第九章

中斷控制器、計數(shù)/時控制器及DMA控制器授課學(xué)時

總學(xué)時：4

課堂講授：4

實驗：

上機：教目教重

學(xué)的學(xué)點

了解可編程中斷控制器8259A；簡單介紹可編程計數(shù)/定時控制8253；簡單介紹可編程DMA控器8237A；重點：可編程中斷控制器8259A；難點：可編中斷控制器8259A；教學(xué)方法

使用電子課件課堂講授1．可編程中斷控制器；教內(nèi)

學(xué)容

8259A芯片部結(jié)構(gòu)；8259A芯的工作方式8259A芯的級連使用；8259A芯的控制字及其工作方；2．可編程計數(shù)/定時控制器82533．可編程DMA控制器8237A；學(xué)生作業(yè)教書育人方式備注

第

周

第

次課

年

月

日章節(jié)名稱授

第章計機制統(tǒng)述課理論課*實踐課（實習(xí)方（）

教時

學(xué)數(shù)

2式教學(xué)目的及要求教學(xué)重點與難點教學(xué)手段

1.解計算機控系統(tǒng)的成原理2.解計算機控系統(tǒng)硬組成與軟件成。3.初步認識型計算控制系統(tǒng)分與裝置類重點：計機控制統(tǒng)硬件組成軟件組。難點：算機控制系分類與置種類介紹、論與多媒體教

學(xué)

主

要

內(nèi)

容

時間分配計算機制系統(tǒng)的構(gòu)原理計算機制系統(tǒng)硬件成與軟組成。初步認微型計算機制系統(tǒng)類與裝置種小結(jié)

（）（）（）（）復(fù)習(xí)思考題小結(jié)

1．計機控制統(tǒng)與常規(guī)儀控制系的主要異同是什么2．析說明1-3計算控制系統(tǒng)的件組成其作。3．算機控系統(tǒng)的軟件哪些部構(gòu)成？4．控制方來分，計算控系統(tǒng)分成那幾大？5．算機控裝置可以分哪幾種型？本章概介紹了計算控制系的構(gòu)成原理硬件組與軟件組成分別從計算控制系統(tǒng)的制方案裝置種類這個不同角度討論分了計算機制系統(tǒng)的分。書將在章的基礎(chǔ)上次對計機控制系統(tǒng)各個組部分展開討。

第1章

緒論隨著科學(xué)技術(shù)的進步們越來越多地用計算機來實現(xiàn)控制系統(tǒng)幾年來，計算機技術(shù)自動控制技術(shù)檢測與傳感技術(shù)CRT顯示技術(shù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)的高速發(fā)展，促進了計算機控制技術(shù)水平的提高。本章主要介紹計算機控制系統(tǒng)及其組成、工業(yè)控制機的組成結(jié)構(gòu)及特點、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢。§11

計算機控系統(tǒng)概述自動控制技術(shù)在許多領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。自動控制——就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。近年來計算機已成為自動控制技術(shù)不可分割的重要組成部分并為自動控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用開辟了廣闊的新天地?！煊嬎銠C控系及組1計算機控制統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)——利用計算機來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。）計算機控系統(tǒng)的工作理典型的計算機控制系統(tǒng)，如圖．1。被控變量輸入通道

計算機

輸出通道

對象y輸入通道A/D圖1.1在計算機控制系統(tǒng)中由于工業(yè)控制機的輸入和輸出是數(shù)字信號因此需要有A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器從本質(zhì)上看計算機控制系統(tǒng)的工作原理可歸納

為以下三個步驟：①實時據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。②實時制決策采集到的被控量進行分析和處理按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。③實時制輸出根據(jù)控制決策適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號完成控制任務(wù)。上述過程不斷重復(fù)使整個系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標進行工作并對被控量和設(shè)備本身的異常現(xiàn)象及時作出處理。）在線方式離線方在計算機控制系統(tǒng)中生產(chǎn)過程和計算機直接連接并受計算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式生產(chǎn)過程不和計算機相連且不受計算機控制而是靠人進行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機方式。）實時的含實時——指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間范圍內(nèi)完成，超出了這個時間，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義。實時的概念不能脫離具體過程一個在線的系統(tǒng)不一定是一個實時系統(tǒng)但一個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。典型的過程計算機控制系統(tǒng)如圖1.2。以微型計算機為核心的過程控磁盤驅(qū)動器

軟件

變送器傳器打印機CRT

計算機（主機）

A/DD/A

反

執(zhí)行機構(gòu)

生產(chǎn)過程顯示終端通用外部設(shè)備主機、操作臺接口

輸入輸出通道

檢測送執(zhí)

被控對象行圖

基本組硬件部分和軟件部分。各部件功能簡介：接電硬件部

輸入通道外設(shè)操臺對象①主機組成：中央處理器（和內(nèi)存儲器(RAM組成。作用根據(jù)輸入通道送來的被控對象的狀態(tài)參數(shù)行信息處理分析計算，作出控制決策，通過輸出通道發(fā)出控制命令。②接口路作用主機與外部設(shè)備輸入輸出通道進行信息交換時通過接口電路的協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)信息的傳送。③過程入輸出通道作用：主機和被控對象實現(xiàn)信息傳送與交換的通道。輸入輸出通道分為模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出通道。④外部備外部設(shè)備按功能可分成三類：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、磁盤驅(qū)動器、紙帶輸入機等，輸入設(shè)備主要用來輸入程序和數(shù)據(jù)。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀等。輸出設(shè)備主要用來把各種信息和數(shù)據(jù)以曲線字符、數(shù)字等形式提供給操作人員以便及時了解控制過程。外存儲器有磁盤、磁帶等，主要用來存儲程序和數(shù)據(jù)。⑤操作一般操作臺有）顯示器或數(shù)碼顯示器，用以顯示系統(tǒng)運行的狀態(tài)；有功能鍵，以便操作人員輸入或修改控制參數(shù)和發(fā)送命令。

軟件部軟件是指計算機中使用的所有程序的總稱。軟件通常又可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。（）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件給用戶使用維護和管理計算機專門設(shè)計的一類程序它具有一定的通用性。組成：操作系統(tǒng)、語言加工系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)。1．操作系操作系統(tǒng)：就是對計算機本身進行管理和控制的一種軟件。計算機自身系統(tǒng)中的所有硬件和軟件統(tǒng)稱為資源。從功能上看，可把操作系統(tǒng)看作是資源的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對處理器、內(nèi)存、設(shè)備以及信息的管理，例如對上述資源的分配、控制、調(diào)度和回收等。2．語言加系統(tǒng)語言加工系統(tǒng)就是將用戶編寫的源程序轉(zhuǎn)換成計算機能夠執(zhí)行的機器代碼（目的程序語言加工系統(tǒng)主要由編輯程序、編譯程序、連接、裝配程序、調(diào)試程序、及子程序庫組成：(1)編輯程序：建立源程序文件的過程就是由編輯程序完成的。該程序可對一個程序進行插入、增補、刪除、修改、移動等編輯加工，并且在磁盤上建立源程序文件。(2)編譯程序：將源程序“翻譯”成機器代碼。(3)連接、裝配程序：

使用連接、裝配程序可將不同語言編寫的不同的程序模塊的源程序連接起來，成為一個完整的可運行的絕對地址目標程序。調(diào)試程序：調(diào)試程序用來檢查源程序是否符合程序設(shè)計者的設(shè)計意圖。(5)子程序庫：為了用戶編程方便，系統(tǒng)軟件中都提供了子程序。了解這些子程序的功能和調(diào)用條件之后，就可直接在程序中調(diào)用它們3．診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng)是用于維修計算機的軟件。）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件：是用戶為了完成特定的任務(wù)而編寫的各種程序的總稱。

包括：控制程序、數(shù)據(jù)采集及處理程序、巡回檢測程序和數(shù)據(jù)管理程序等。①控制程序：主要實現(xiàn)對系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制，它根據(jù)各種控制算法和被控對象的具體情況來編寫，控制程序的主要目標是滿足系統(tǒng)的性能指標。②數(shù)據(jù)采集及處理程序：包括：數(shù)據(jù)可靠性檢查程序——用來檢查是可靠輸入數(shù)據(jù)還是故障數(shù)據(jù)；A／D換及采樣程序；數(shù)字濾波程序——用來濾除干擾造成的錯誤數(shù)據(jù)或不宜使用的數(shù)據(jù)；線性化處理程序——對檢測元件或變送器的非線性特性用軟件進行補償。③巡回檢測程序：包括：數(shù)據(jù)采集程序——完成數(shù)據(jù)的采集和處理；越限報警程序——用于在生產(chǎn)中某些量超過限定值時報警；事故預(yù)告程序——根據(jù)限定值檢查被控量的變化趨勢若有可能超過限定值，則發(fā)出事故預(yù)告信號；畫面顯示程序——用圖、表在CRT上形象地反映生產(chǎn)狀況。④數(shù)據(jù)管理程序這部分程序用于生產(chǎn)管理，主要包括：統(tǒng)計報表程序；產(chǎn)品銷售、生產(chǎn)調(diào)度及庫存管理程序；產(chǎn)值利潤預(yù)測程序等。①可靠性高和可維修性好。②環(huán)境適應(yīng)性強。③控制的實時性。④完善的輸入輸出通道。⑤豐富的軟件。⑥適當?shù)挠嬎銠C精度和運算速度?！焖憧叵档男褪接嬎銠C控制系統(tǒng)大致可分為以下幾種典型的形式。1操作指導(dǎo)控系統(tǒng)

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖．3。系統(tǒng)功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、給出操作指導(dǎo)信息。模擬量輸入（AI）道

生計算機

打印機

數(shù)字量輸入（DI）道操作人員

調(diào)節(jié)器

產(chǎn)過程系統(tǒng)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活和安全。缺點：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。該控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。2．直接字控制統(tǒng)直接數(shù)字控DigitalControl簡稱DDC系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1。工作過程：（略）DDC系統(tǒng)屬于計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)。打印機報警操作臺

計算機

輸入通道（）輸出通道(AO.DO)

生產(chǎn)過程圖1.4系統(tǒng)優(yōu)點要求實時性好可靠性高和適應(yīng)性強一臺計算機可控制幾個或幾十個回路。3監(jiān)督控制系監(jiān)督控制SCC（SupervisoryComputerControl監(jiān)督控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，如圖1．5。工作過程：（略）監(jiān)督控制系統(tǒng)的兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖。

程生產(chǎn)

調(diào)節(jié)測量

模擬調(diào)節(jié)器

設(shè)定值

SSC計算

工藝數(shù)據(jù)記錄過

機

顯示

打印程生產(chǎn)過

調(diào)節(jié)測量

DDC計算機

設(shè)定值

SSC計算機

工藝數(shù)據(jù)記錄顯示打印（l）SCC加上模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)當SCC微型機出現(xiàn)故障時，可由模擬調(diào)節(jié)器獨立完成操作。（2）SCC加上的分級控制系統(tǒng)這實際上是一個分級控制系統(tǒng)SCC可采用高檔微型機，它與之間通過接口進行信息聯(lián)系。4分散型控制統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)（Control－DCS系統(tǒng)特點：采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則把系統(tǒng)從上到下分為分散過程控制級集中操作監(jiān)控級綜合信息管理級，形成分級分布式控制，其結(jié)構(gòu)如圖1。至其它局域網(wǎng)息管理級

管理計算機

網(wǎng)間聯(lián)接器局域網(wǎng)絡(luò)（控

工程師

操作員

監(jiān)控

網(wǎng)

間級

操作站

操作站

計算機

聯(lián)接器通信聯(lián)絡(luò)制級

現(xiàn)場控制站

智