第一章 微型计算机控制系统概述
第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
微型计算机控制系统的组成
硬件组成
（1）微型计算机 ） （2）外部设备 ） （3）输入输出通道 ） （4）操作台 ）
第一章 绪论
2．计算机控制系统的软件 ．
软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。 软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。 它是微型计算机控制系统的神经中枢， 它是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统 的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。 的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。软 件通常分为两大类：一类是系统软件， 件通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是 应用软件。 应用软件。
给定信号 控制器 执行机构 被控对象 被控参数
变换发送单元
测量元件
图1-1 闭环控制系统框图
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第一章 绪论
中给出了开环控制系统框图。 图 1-2中给出了开环控制系统框图 。 它与闭环控 中给出了开环控制系统框图 制系统不同， 制系统不同，它的控制器直接根据给定信号去控 制被控对象工作。 制被控对象工作。被控制量在整个控制过程中对 控制量不产生影响。与闭环控制系统相比， 控制量不产生影响。与闭环控制系统相比，它的 控制性能较差。 控制性能较差。
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第一章 绪论
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第一章 绪论
2．采用新型的控制系统（集散控制系统） ．采用新型的控制系统（集散控制系统）
集散控制系统是分散型综合控制系统（ 集散控制系统是分散型综合控制系统（Total Distributed Control Systems） 或 分 散 型 微 处 理 器 控 制 系 统 ） （Distributed Microprocessor Control Systems）的简称。 ）的简称。 是集散控制系统的组成框图。 图 1-10是集散控制系统的组成框图 。 它以微型计算机为 是集散控制系统的组成框图 核心， 把微型机、工业控制计算机、数据通信系统、 核心 ， 把微型机 、 工业控制计算机 、 数据通信系统 、 显 示操作装置、 输出通道、 示操作装置、输入 /输出通道、模拟仪表等有机地结合起 输出通道 采用组合组装式结构组成系统， 来 ， 采用组合组装式结构组成系统 ， 为实现工程大系统 的综合自动化创造了条件。 的综合自动化创造了条件。
微机控制系统概述
7
操作台
是人一机对话的联系纽带。通过它人们可以向计算机输 人程序，修改内存的数据，显示被测参数以及发出各种 操作命令等。它主要由以下四个部分组成： 1．作用开关：如电源开关，数据及地址选择开关以及操 作方式（如自动一手动）选择开关等。作用开关可通过 接口与主机相连。 2．功能键：通过各种功能键向主机申请中断服务，如常 用的复位键、启动键、打印键、显示键等等。此外，面 板上还有工作方式选择键，如连续工作方式或单步工作 方式。 3．数据键：用来送入数据或修改控制系统的参数。 4．LED数码管、CRT、LCD显示：用来显示被测参数。 CRT、LCD显示的应用越来越普遍，它不但可以显示数 据表格，而且能够显示被控系统的流程总图，棒状指示 图、开关状态图、时序图、变量变化趋势图、调节回路 指示图、表格式显示，以及报警、索引等。
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输入输出接口与过程通道
在微型机控制系统与智能化仪器中，被测物理量，如温度、压力、流 量、电压、电流、物位、成分、位移、速度等都是模拟量，而计算机 只能接收数字量，所以在上述系统中，必须首先把传感器(有时需要 通过变送器)输出的模拟量转换成数字量，即经模数转换器(简称A／D 转换器)进行转换，然后再送到计算机进行数据处理，以便实现控制 或进行显示。 同理，经计算机处理后的数字量输出，不能直接用于控制执行机 构。这是由于大多数执行机构，如电动执行机构、气动执行机构以及 直流电动机等，只能接收模拟量。为此，还必须把数字量变成模拟 量，即完成数模转换(简称D／A转换)。
6
检测元件及执行机构
在微机控制系统中，为了对生产过程进行控制， 首先必须对各种数据进行采集，通过检测元件， 即传感器，把非电量参数转换成电量，将强电量 转换成弱电信号，这些信号经变送器转换成统一 的标准信号（0－5V或4－20mA）后，再送入微 型机。因此，检测元件精度的高低，直接影响微 型机控制系统的精度。 执行机构的作用是控制各参数的流入量，执行机 构有电动、气动、液压传动等，也有的采用马达、 步进电机以及可控硅元件等进行控制。
微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
第一章 计算机控制系统概述
第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器（ROM、RAM） 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。 2、信息处理 （数据处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。 3、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算 机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的 思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能： *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
《计算机控制技术》课程教学大纲
计算机控制技术课程教学大纲Techno1ogyofMicrocomputercontro1学时数：40其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化专业或其它相关专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化类各专业的“主干专业课程”，属工程技术类课程。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识，以及基本的应用技术。
并具备独立设计计算机控制系统的能力，为今后从事工业自动化方面的工作打下一个基础。
二、课程教学的基本要求（一）熟练掌握计算机控制系统的组成与接口技术；（二）掌握和理解计算机控制系统的常用控制算法；（H）熟练掌握计算机控制系统的设计方法和实现过程；（四）了解计算机控制技术的发展趋势及前沿课题。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章微型计算机控制系统概述（4学时）基本内容：计算机控制系统的概念、组成，计算机控制系统的分类以及发展。
基本要求：1、熟悉微机控制系统的组成（硬件结构和软件组成）。
2、了解微机控制技术的发展趋势。
重点：计算机控制系统的发展概况。
难点：计算机控制系统的分类。
第二章计算机控制系统的过程通道接口技术（6学时）基本内容：数字量输入、输出通道的设计，模拟量输入通道的设计，模拟量输出通道的设计。
基本要求：1、掌握模拟量输入、输出通道的设计。
2、掌握数字量输入、输出通道的设计。
3、了解过程通道的结构形式。
能够根据控制系统要求选择输入输出通道中所用到的各种器件，掌握工作原理和使用方法。
能正确地绘制出系统的硬件电路原理图。
重点：采样/保持器、D/A转换器、A/D转换器接口设计难点：采样定理与数据采集第三章人机交互接口技术（4学时）基本内容：人机交互输入接口技术，人机交互输出接口技术。
基本要求：1、掌握常用键盘和常用1ED显示器的工作原理及接口设计方法。
2、能够根据控制系统要求正确的设计出键盘和显示器的接口电路，以及接口程序设计。
于海生---微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
第1章微型计算机控制系统概述
PIO：并行I/O接口
接口电路
SIO：串行I/O接口 中断控制器
DMA
的
操作设备：由显示器、键盘、指示灯等组成
组
成
系统软件：OS、编译诊断程序、监控程序
软件 应用软件：针对过程编写的控制、管理程序
包括输入、控制、输出及显示打印程序
第一章 微型计算机控制系统概述
1.2 微型计算机控制系统的组成
4、检测元件及执行机构
在微机控制系统中，为了对生产过程进行控制，首先必须对各种数据，如 温度、压力、流量、液位、成分等进行采集。为此，必须通过检测元件，即 传感器，把非电量参数转换成电量。此外，为了控制生产过程，还必须有执 行机构。它们的作用就是控制各参数的流入量。
5、通用外部设备
主要为了扩大主机的功能而设置的，是实现微机和外界交换信息的功能的设备。 常规外部设备可分为输入设备，输出设备和存储设备，并根据控制系统的规 模和要求来配置。
第一章 微型计算机控制系统概述
1.1 微型计算机控制系统的结构原理
给定信号
微型计算机 微处理器
D\A转换器
执行机构
被控参数 被控对象
A\D转换器
1、控制过程 图1.3 计算机控制系统基本框图
从本质上看，微型计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四 点： （1）实时数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测，并且将采样 结果输入计算机； （2）实时决策：对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后， 按照预先规定的控制规律进行运算，则称为实时决策，或简称决策；
（3）保护重要数据的后备存贮体
Watchdog和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮体支持， 后备存贮体容量不大，在系统掉电时数据不会丢失，故常采用 NOVRAM，EEPROM或常有后备电池的SRAM，为了保证可靠、安 全，系统存贮器工作期间，后备存贮体应处于上锁状态。
微型计算机控制技术_第1章 [兼容模式]
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《计算机控制技术》
1.2 计算机控制系统的典型形式
1.2.1 操作指导控制系统
优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能 控制多个对象。
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《计算机控制技术》
1.2.2 直接数字控制（DDC）系统
闭环结构，控制的实时性好，可以控制多个回路或对象。
《计算机控制技术》
1.1.2 计算机控制系统的组成
计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分 组成。
1.工业控制机 （1）硬件组成： （2）软件组成: 系统软件；应用软件。 2.生产过程
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《计算机控制技术》
1.1.3 常用的计算机控制系统主机 1. 2. 3. 4. 5. 可编程序控制器（PLC） 工控机（IPC） 单片机 DSP 智能调节器
《计算机控制技术》
RS-232C信号状态 状态 逻辑状态 信号条件 功能 -15V＜V1＜-5V 1 传号（MARK） OFF +5V＜V1＜+15V 0 空号（SPACE） ON
RS-232C电平转换及接口电路
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《计算机控制技术》
2）USB串行通信总线
（1）具有热插拔功能 （2）USB采用“级联”方式连接各个外部设备 （3）适用于低速外设连接
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《计算机控制技术》
3）PCI总线信号定义
主控设备49条，目标设备 47条，可选引脚 51条（主要 用于64位扩展、中断请求、高 速缓存支持等），总引脚数 120条（包含电源、地、保留 引脚等）。
4）Compact PCI总线
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《计算机控制技术》
2 外部总线
1）RS-232串行通信总线
微型计算机控制技术PPT课件
优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能 控制多个对象。
主要用于生产初期实验，过程模型获取
1.2.2 直接数字控制（DDC）系统
计算机通过检测单元对过程参数进行巡回检测，并经过输入 通道将检测数据输入计算机，计算机按照一定的控制规律进行 运算，得到相应的控制信息，并通过输出通道去控制执行机构， 从而使系统的被控参数达到期望的要求
地址
译码
C
DB
数据
P
缓冲
U
CB
控制
电路
数据端口
外
状态端口
控制端口
设
(1)从编程角度看,接口内部主要包括一个或多个CPU可 以进行读/写操作的有地址的寄存器,又称为I/O端口. (2)数据端口:双向的数据端口具有锁存和三态缓冲功能. 状态端口:只读端口,包含三态缓冲器. 控制端口:只写端口,包含锁存器.
接口的必要性： 外设是用来实现人机交互的一些机电设备.外设处理信息的类
型、速度、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上,必须 通过接口和系统相连.
CPU与外设之间交换信息的种类
通常有三类信息：
数据信息
状态信息 控制信息
数字量 模拟量 开关量
数据
CPU
状态
外部 设备
控制
接口的构成
AB
第2章 输入输出接口与过程通道
2.1 IO端口及地址译码技术 2.2 数字量输入输出接口与过程通道 2.3 模拟量输入接口与过程通道 2.4 模拟量输出接口与过程通道 2.5 硬件抗干扰技术
第2章 输入输出接口与过程通道
接口：接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信 息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口的含义： 狭义上：连接计算机和I/O设备的部件； 广义上：还包括接口电路的管理驱动程序； 接口技术：接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换 信息的技术。
微型计算机系统概述
1
1.1 计算机的发展与应用 人类第一台数字电子计算机：1946 年，美国宾夕法尼亚大学研 制出。取名为：ENIAC（Electronic numerical integrator and calculator）。 由著名数学家：冯· 诺依曼，推出了新的计算机系统结构，提出采 用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念 。 第一代：1946年－1957年。 器件：电子管，磁芯和磁鼓存储器。
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系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算 机之间进行交流的工具；人们将要计算机来完成的事件编写成程序输 入给计算机；计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广 泛使用的语言有 C 语言、VB、VC、Java 等，机器只能运行机器语 言。 返回本章目录
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1．3 PC 机系列体系结构 1.3.1 基于 8088 PC 总线的微机结构 8088 微处理机，作为第一代机的 CPU，通过地址总线、数据总线和控制总线对整 个机器进行调试和控制，其体系结构,如图 1.3 。 1. 8088 处理器：采用 4.77M 的工作频率，该频率通过 8284 对14.31818MHz 的晶 体振荡 3 分频而得到的；每个时钟周期 210nm。 2. 8087 协处理器：8088 在最大模式下可配接 8087协处理器用来进行浮点运算，使 浮点运算速度提高 100 倍。 3. 存储器：64K 的 ROM 早期存放 32K 的 Basic 解释程序，另 32K 固化 BIOS，包 括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的 I/O 设备的驱动程序 4. RAM 内存：IBM PC/XT 的主板上可接插 640K 的内存。 5. 8253/8254 可编程定时计数器：该片提供 3 个通道。通道 0 每 55ms 向 CPU 发一个时钟中断信号，通过计数，用来计算时 钟的时间；通道1 用于 DRAM 的刷新；通道2 输出方波到扬声器。
微机原理第1章 微型计算机简介
1.1.2 微机系统的主要性能指标
微型计算机的主要性能指标有以下一些内容: 字长 字长以二进制位为单位，是CPU能够同时处理的二进制数据的位数， 它直接关系到计算机的计算精度、功能和运算能力。微机字长一般都 是以2的幂次为单位，如4位、8位、16位、32位和64位等。 运算速度 计算机的运算速度（平均运算速度）是指每秒钟所能执行的指令条数， 一般用百万条指令/秒（MIPS）来描述。因为微机执行不同类型指令 所需时间是不同的，通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运 行比例综合计算，作为衡量微机运行速度的标准。目前微机的运行速 度已达数万MIPS。 时钟频率（主频） 时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉冲数。通常，时钟频 率以兆赫（MHz）或吉赫（GHz）为单位。一般的时钟频率越高，其 运算速度就越快。
2、微型计算机的外部设备 微型计算机的外部设备包括外存储器、输入设备和输出设备等，如图 1.3所示。
外存储器 硬盘 软盘 光盘 键盘 鼠标 扫描仪、数码相机等 显示器 打印机
外部 设备
输入设备
输出设备
图 1.3 微型计算机的外部设备 图 1.4 微型计算机的外部设备
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
输入设备 输入设备是计算机外部设备之一，是向计算机输送数据的设备。其功 能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音以及现场采集的各种数 据转换为计算机能处理的数据形式并输送到计算机。常见的输入设备 有键盘和鼠标等。 输出设备 输出设备是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转化成某种人 们所认识的表示形式。在微型计算机中，最常用的输出设备有显示器 和打印机。
地址总线 数据总线 控制总线
计算机维修与维护试题及参考答案
计算机维修与维护网试题第一章微型计算机系统概述一、名词解释1、扩展插槽：2、CMOS：3、ROM：4、主机板：二、填空1、目前微型机外形常见有如下几种式样：（）、( )和( )。
2、主存储器分为:（）和( ).3、RAM分为: ( )和( ).4、目前，CACHE有两种类型:（）与（）。
5、目前，微机中常用的总线(扩展插槽)有四种: ( )、( )、( )和( )。
6、常用的驱动器接口类型有如下三种: （）、（）、（）。
7、显示器大致可分为:（）、（）、（）、（）和（）等几种类型。
8、打印机的种类很多，从印字原理上讲可分为（）和（）。
其中击打式打印机主要以针式打印机为主，而（）、（）、（）、（）等打印机都是非击打式打印机。
9、扫描仪可分为（）、（）、（）和（）。
三、判断题1、软盘驱动器是驱动和读写软磁盘的设备。
（）2、目前常见的ROM只有PROM和EPROM。
（）3、lDE接口又称为AT BUS接口，该接口是当前硬盘驱动器特别采用的一种接口。
（）4、打印机的主要技术指标有打印速度、印字质量、打印噪声和打印机寿命等。
（）5、点阵式打印机虽然有许多种，但基本结构差不多是相同的，主要可分为两大部分：机械部分和电路部分。
（）6、激光打印机和喷墨打印机是目前市场上最主要的两种非击打式打印机。
（）四、简答题1、系统总线有哪几种标准？它们各自有哪些特点？2、软磁盘保护套的作用？3、硬盘驱动器的工作过程？4、扫描仪的主要技术指标？5、画出ISA总线标准的微机结构图？结合结构图来说明产生“瓶颈”的原因？第二章微型计算机系统硬件的配置与组装一、名词解释1、刷新速率：2、点距：3、显示器分辨率：二、填空1、对于微机的选购一般有两种方法: （）和( )。
2、就当前市场上的微机而言有两类:( )和( )。
3、主板按所配用的微处理器来分类，可分为:( )、( )、( )和( )主板等类型。
4、主板按尺寸大小与机械结构来分，可分为两种:( )与( )。
第01章 微型计算机系统简介V1.1分析
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.2 计算机硬件系统组成 3. 存储器。存储器是计算机中用来存放程序和数据 的地方，并根据指令要求提供给有关部件使用。 4. 输入设备。输入设备的主要作用是把程序和数据 等信息转换成计算机所能识别的编码，并按顺序送往内 存。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、 摄像机、卡片输入机等。 5. 输出设备。输出设备的主要作用是把计算机处理 的数据、计算结果（或中间过程）等内部信息按人们要 求的形式输出。常见的输出设备主要有显示器、打印机、 绘图仪等。通常把输入设备和输出设备合称为I/O（输 入／输出）设备。
2018年10月14日星期日
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.3 微型计算机的软件系统
(1) 操作系统。操作系统（Operating System，简称OS） 是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，是直 接运行在裸机上的最基本的系统软件，如图1.10所示。 操作系 统是硬件的第一级扩充，是软件中最基础的部分，是用户和计算 机之间的接口。也只有在有了操作系统之后，用户才可以非常方 便地使用计算机。其它软件都是在操作系统中运行的，它的发展 是随着硬件的发展而发展的。目前，大多数计算机用户使用的都 是微软公司的Windows 系列操作系统，如Windows 98、 Windows 2000／2003、Windows XP、Windows Vista等，还有一部分用户使用Linux系统软件，采用开放标准。
2018年10月14日星期日
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.2 计算机硬件系统组成
运算器
数据 程序
输入设备
存储器
输出设备
输 出 信 息 数据信息流向 控制信息流向
微型计算机控制技术学习心得
微型计算机控制技术学习心得转眼间，一个学期又过去了。
微机原理与控制技术课程已经结束了。
通过从大三下学期的微机原理与接口技术到这学期的微机原理与控制技术的学习，回想起来受益匪浅，主要是加深了对计算机的一些硬件情况和运行原理的理解和汇编语言的编写，期间也听老师讲过，微机原理这门课程是比较偏硬件一点的。
正是因为这一点我还是对它比较喜欢的，因为它和我的专业方向“机电工程”有很大的联系，在机电工程领域很多场合要应用到微机，而且是微机原理是考研复试面试时必考问的专业课，因为我要考研，本着一定要考上的心态，因此对该课程的学习还是有浓厚的兴趣和动力的。
下面谈谈这期学习该课程的心得与体会：总体介绍下这门课程的轮廓吧（也就是教学大纲）：一、课程性质与设置目的（一）课程性质微型计算机控制技术是高等院校计算机应用专业本科教学中的一门选修专业课，是从微型计算机原理到微型计算机控制，从理论到实际的必经桥梁，是着重解决和处理工程实际问题的一门课程。
在该课程的教学过程中，将课堂教学与实验教学有机结合，注意培养同学分析问题、解决问题的方法和能力。
该课程主要介绍微型计算机应用在工业控制中的各种技术，重点讲述微型机用于实时控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。
课程注重理论联系实际，从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练，为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。
（二）教学目的通过本课程的学习，可使我们对微型机在工业过程控制和智能化仪器方面的应用有个比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。
二、下面我对该门课程的教学内容做了一个详细的总结1.第1章微型计算机控制系统概述2.教学要点1.微型计算机控制系统的组成2.微型计算机控制系统的分类3.微型计算机控制系统的发展3.教学内容通过对本章的学习，应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念，具体掌握以下几方面的内容。
4. 1.了解微型计算机控制系统的组成。
第一章微型计算机控制系统概述
DSP 处理器的长处
向量运算、
指针线性寻址等
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
4、嵌入式片上系统 ( System On Chip ) • 随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化，及半
导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个 更为复杂的系统的时代已来临，这就是
System On Chip ( SOC )。
• TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 作为 MCU 进行推广。
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
3、嵌入式 DSP 处理器
( Embedded Digital Signal Processor, EDSP )
（１）ＤＳＰ处理器的特点 DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计: 使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也 较高。
• 具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点， 特别适合于要求实时和多任务的体系。
微机控制技术
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:
（1）对实时多任务有很强的支持能力。能完成多任务并且有较 短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间 减少到最低限度。
（2）具有很强的存储区保护功能。 由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件 模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保 护功能，同时也有利于软件诊断。
理器。 如：Intel 的 MCS-296
Infineon ( Siemens ) 的 TriCore。
1.2.4 嵌入式系统
（３）推动嵌入式 DSP 处理器发展的因素：
嵌入式系统的智能化。
如：各种带有智能逻辑的消费类产品
生物信息识别终端
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操作指导控制系统--是基于数据采集系统的一 种开环结构。计算机根据采集到的数据以及工艺 要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件， 并不直接输出控制被控对象，而是显示或打印出 来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或 操作执行器，以达到操作指导的作用。它相当于 模拟仪表控制系统的手动与半自动工作状态。 OGC系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能同时 控制多个回路。
★ 主机（单片机、CPU）
中央处理器（CPU）
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道（计算机和控制过
程之间信息传递和变换的连接通道）
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
模拟量输入通道AI
模拟量输出通道AO
开关量输入通道DI 开关量输出通道DO
计算机控制系统的工作原理
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬 时值进行采集和输入 ；
b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比 较和处理，按一定的控制规 律运算，进行控制决策；
c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器 发出控制信号，完成监控任 务；
在线方式和离线方式
★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受 计算机控制的方式。
▪ 计算机控制系统原理组成—用控制计算机 代替图1-1的控制器，如图1-2所示；
闭环控制系统
f 干扰
r+ e 给定值 _ 偏差
控制器
z 测量值
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器
图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行 检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到 控制器中，控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入， 并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作， 执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值， 从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合 回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
计算机闭环控制系统原理组成
控制计算机
生产过程
r+ e
给定值 - 偏差
计算机
u
q
y
D/A
执行器
被控对象
控制
操纵
被控量
作用
变量
z
A/D
测量变送器
测量值
计算机闭环控制图1系-图3 1统-计 2算 的计机算原控机制控理系 制统 组系原 统成理 原框 理-图 -图是把图1-1中的控制器 用控制计算机即微型计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A （数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传 递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/D转换 器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/A转换器 将数字量转换为模拟量作为其输出信号。
★ 离线方式或脱机方式：生产过程不和计算机相连，且不受 计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
实时的含义
★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范 围内完成。 ★ 实时控制系统必定是在线系统。
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1.1 微型计算机控制系统的组成
显示终端 磁盘驱动器
软件
微 型 计 算 机
第一章 微型计算机控制系 统概述
本章主要内容
▪ 引言 ▪ 1.1 微机控制系统的组成 ▪ 1.2 微机控制系统的分类 ▪ 1.3 微机控制系统的发展概况及趋势
引言
计算机控制技术--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的 一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运 动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其 重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术 又是一个主要的实现手段。本书立足于工业自动化的领域，讨 论这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关 技术及其工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
键盘（功能键和数字键）
计算机控制系统的软件组成
软件是指能完成各种功能的计算机程序的总 和。它是微型计算机控制系统的神经中枢， 整个系统的工作都是在程序的指挥下进行 协调工作的。软件通常分为两大类：一类 是系统软件，另一类是应用软件。
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软件部分：
数据管理程序
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1.2 微机控制系统的分类
➢操作指导控制系统（ODC） ➢直接数字控制系统（DDC） ➢计算机监督系统（SCC） ➢分级计算机控制系统（DCS） ➢现场总线控制系统（FCS）
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操作指导控制系统
优点：结构简单，控制灵活和安全。 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
开环控制系统
r
给定值
控制器
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
(b) 开环控制系统
开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被控 对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动 执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单 方向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定 值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。
自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过 程自动地按照预定的规律运行。
计算机控制系统 ： 利用计算机来实现生产过程自动控制的系 统。
计算机控制系统概念
▪ 计算机控制系统是由常规仪表控制系统演 变而来的;
▪ 常规仪表组成的自动控制系统根据不同的 控制要求，一般分成闭环控制(图1-1a所示) 与开环控制(图1-1b所示)两种结构形式;
接口
A\D
多路开关
变送器 传感器
接口
D\A
反多路开关
执行机构
生
产
对
接口
开关量输入
象
打印机
接口
实时 操作 时钟 台
开关量输出
通用外部设备 主机及操作台 接口
外部通道
检测及变送 控制对象
图1-3 微型计算机控制系统原理图 微机控制系统的组成：微型计算机、接口电路、外部通用设
备和工业生产对象等组成。
计算机控制系统的硬件组成
系统软件
操作系统
语言加工系统
编 编 连辑 译 接程 程、序 序装配程序
诊断系统
调 子试 程程 序序 库
软件
应用软件
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序 A数／字D滤转波换程及序采样程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序 越