《微型计算机控制技术》教案
微型计算机控制技术课程设计
微型计算机控制技术课程设计
一、概述
本课程设计旨在通过对微型计算机控制技术的深入学习和实践，使学生掌握计
算机控制系统设计的基本方法和技能，提高学生的实际操作能力和综合素质。
课程设计主要通过实例演示、仿真、实验等方式，引导学生逐步掌握微处理器的编程、外设接口设计、实时控制和调试等关键技术，最终完成一个综合性的计算机控制系统的设计和实现。
二、课程目标和要求
1. 课程目标
通过本课程的学习和实践，使学生能够掌握以下核心知识和技能：
•了解微型计算机控制技术的基本概念和原理；
•掌握基于微处理器的软硬件系统设计，包括编程、外设选型、接口设计等；
•熟悉实时控制和调试的方法和技巧，进一步提高系统的性能和稳定性；
•通过实际项目设计和实现，培养学生的独立思考、创新能力，提高学生的实际操作技能和综合素质。
2. 课程要求
•学生需要具备一定的计算机基础知识和编程基础；
•学生需主动参与课堂学习和实验操作，积极完成相关实验报告和课程设计任务；
•学生需熟练使用计算机软硬件工具和测量仪器，实现系统的设计、调试和测试；
1。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件(全)
精品课程《微型计算机控制技术》电子教案PPT课件（全）第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍了解《微型计算机控制技术》的课程目标和意义。
掌握课程的主要内容和教学方法。
1.2 微型计算机控制技术基本概念解释微型计算机控制技术的定义。
探讨微型计算机控制技术的发展历程和应用领域。
1.3 微型计算机控制系统组成分析微型计算机控制系统的硬件和软件组成。
了解输入/输出设备、控制器、执行器等主要组成部分的功能。
1.4 微型计算机控制技术的关键技术探讨微型计算机控制技术中的关键技术和算法。
了解数字信号处理、模拟/数字转换、PID控制等核心技术。
第二章：微型计算机控制系统的硬件设计2.1 控制器硬件设计基础分析控制器硬件设计的基本要求和原则。
掌握控制器硬件设计的步骤和注意事项。
2.2 控制器硬件选型了解常用控制器硬件的选择标准。
掌握控制器硬件选型的方法和依据。
2.3 控制器硬件电路设计实例分析具体的控制器硬件电路设计实例。
学习如何设计控制器硬件电路，并进行仿真和测试。
2.4 控制器硬件调试与优化探讨控制器硬件调试和优化的方法和技巧。
学习如何解决控制器硬件设计和实施过程中出现的问题。
第三章：微型计算机控制系统的软件设计3.1 控制器软件设计基础分析控制器软件设计的基本要求和原则。
掌握控制器软件设计的步骤和注意事项。
3.2 控制器软件选型了解常用控制器软件的选择标准。
掌握控制器软件选型的方法和依据。
3.3 控制器软件编程语言介绍常用的控制器软件编程语言。
学习如何选择合适的编程语言进行控制器软件开发。
3.4 控制器软件开发实例分析具体的控制器软件开发实例。
学习如何进行控制器软件开发，并进行调试和优化。
第四章：PID控制算法及其实现4.1 PID控制算法概述解释PID控制算法的定义和原理。
探讨PID控制算法的优点和局限性。
4.2 PID控制算法的数学模型分析PID控制算法的数学模型。
学习如何建立和求解PID控制算法的数学模型。
《微型计算机控制技术》教案
《微型计算机控制技术》教案一、教学目标1. 了解微型计算机控制技术的基本概念、原理和应用。
2. 掌握微型计算机控制系统的组成、工作原理和常用接口。
3. 学会使用微型计算机进行控制程序的编写和调试。
4. 能够分析并解决微型计算机控制技术在实际应用中遇到的问题。
二、教学内容1. 微型计算机控制技术的基本概念1.1 控制技术的分类和发展1.2 微型计算机控制系统的特点和优势2. 微型计算机控制系统的组成2.1 硬件组成：微处理器、输入/输出接口、执行器等2.2 软件组成：系统软件、控制算法、应用程序等3. 微型计算机控制原理3.1 采样与保持技术3.2 模拟量-数字量转换3.3 数字量-模拟量转换3.4 控制算法：PID、模糊控制、神经网络等4. 微型计算机控制系统的应用4.1 工业控制领域：生产线自动化、等4.2 嵌入式系统：家居智能化、汽车电子等4.3 生物医学领域：远程医疗、健康监测等5. 常用接口技术5.1 USB接口5.2串口通信接口5.3以太网接口5.4无线通信接口三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、方法和应用。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对控制技术原理的理解。
3. 实验法：进行实际操作，掌握微型计算机控制系统的使用和调试。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作能力和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材：《微型计算机控制技术》2. 多媒体课件：讲解微型计算机控制技术的基本概念和原理。
3. 实验设备：微型计算机控制系统实验平台。
4. 在线资源：相关论文、案例、技术文档等。
五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等占总评的40%。
2. 期末考试：闭卷考试，占总评的60%。
3. 综合评价：评价学生在课堂学习、实验操作和问题解决等方面的表现。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，其中理论讲授20课时，实验操作10课时，小组讨论2课时。
2. 授课方式：课堂讲授与实验操作相结合，小组讨论与个人作业相结合。
《微型计算机控制技术》教案
第四章键盘及其接口技术4．4 非编码矩阵式键盘1 矩阵式键盘的结构组成矩阵式键盘又叫行列式键盘，是用I/O口线组成的行、列矩阵结构，在每根行线与列线的交叉处，二线不直接相通而是通过一个按键跨接接通。
采用这种矩阵结构只需M根行输出线和N根列输入线，就可连接M×N个按键。
通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态，再通过键盘处理程序便可识别键值。
键盘与CPU的接口可采用并行端口8255A、锁存器或缓冲器一类。
图5-6给出了一种8×8非编码矩阵式键盘的接口电路。
行输出电路由行扫描锁存器74LS273、反相器与行线X0～X7连接组成，列输入电路由三态缓冲器74LS244与列线Y0～Y7以及上拉电阻组成。
X、Y线的每一个交叉处跨接一个键，其键值分别是十进制数的01，02，……，64。
该键盘的接口地址为PORT1。
当键盘中无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线Y0～Y7列都为高电平；当有任意一键按下时，则该键所在的行线与列线接通，因此，该列线的电平取决于该键所在的行线。
基于此，产生了“行扫描法”与“线反转法”两种识别方法。
行扫描法又称逐行零扫描查询法，即逐行输出行扫描信号“0”，使各行依次为低电平，然后分别读入列数据，检查此（低电平）行中是否有键按下。
如果读得某列线为低电平，则表示此（低电平）行线与此列线的交叉处有键按下，再对该键进行译码计算出键值，然后转入该键的功能子程序入口地址；如果没有任何一根列线为低电平，则说明此(低电平)行没有键按下。
接着进行下一行的“0”行扫描与列读入，直到8行全部查完为止，若无键按下则返回。
有时为了快速判断键盘中是否有键按下，也可先将全部行线同时置为低电平，然后检测列线的电平状态，若所有列线均为高电平，则说明键盘中无键按下，立即返回；若要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被控下，然后再如上那样进行逐行扫描。
4．5 编码键盘1 二进制编码器具有优先级的二进制8位编码器CD4532B 的真值表见表5-1。
《微型计算机控制技术》教案.doc
入
）
开关量
CRT
接口
显示终端
输
出
操
时
钟
作
通用外部设备
主机、操作台
接口
输入输出通道
检测、变送执
被控对象
行
图1.2
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基本组成 ：硬件部分和软件部分。
各部件功能简介：
主机
接口电路
输出输入通道
硬件部分
外部设备
操作台
被控对象
①主机
组成：中央处理器（CPU）和内存储器(RAM和ROM)组成。
作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数， 进行信息处理、 分析、计算，作出控制决策，通过输出通道发出控制命令。②接口电路
难
点
教
学
介绍、讨论与多媒体
手
段
教学主要内容
年月日
2
时间
分配
（15’）
计算机控制系统的构成原理
（30’）
计算机控制系统硬件组成与软件组成。
（35’）
初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类
（5’）
小结
1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？
复
2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。
点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
§1．1计算机控制系统概述
自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。
自动控制——就是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。
近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控
制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。
§1.1.1计算机控制系统及其组成
微型计算机控制技术实验教案
湖北理工学院《微型计算机控制技术》实验教案教学院（部）电气与电子信息工程学院教 研 室 电气自动化授 课 教 师 皮大能职 称 职 务 副 教 授教 材 名 称 微型计算机控制技术目录实验一A/D转换D/A转换 (2)实验二采样与保持 (6)实验三数字滤波器 (14)实验四积分分离PID控制实验 (19)实验五最小拍控制系统 (26)附录：使用说明 (30)实验一 A/D转换D/A转换实验目的：掌握A/D、D/A转换的工作原理，ADC0809、DAC0832、8255、8253的应用。
重点：A/D、D/A转换中输入、输出各参数间关系。
实验主要仪器与设备：多媒体计算机，TKKL-4型控制理论/计算机控制技术实验箱预备知识：输入、输出接口的基本概念，接口芯片的（端口）地址分配。
熟悉虚拟示波器的调节及应用，实验箱上电压表的使用，各单元电路模块的引线位置及各引线用途，电位器的调节方式。
实验线路原理图：图1－1 A/D、D/A转换电路实验原理：CPU的DPCLK信号与ADC0809单元电路的CLOCK相连作为ADC0809的时钟信号。
ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7。
通过电位器W41给A/D变换器输入-5V～+5V的模拟电压。
8253的2#口用于5ms定时输出OUT2信号启动A/D变换器。
由8255口A为输入方式。
A/D转换的数据通过A口采入计算机，送到显示器上显示，并由数据总线送到D/A变换器0832的输入端。
选用CPU 的地址输入信号IOY0为片选信号(CS)，XIOW信号为写入信号(WR)，D/A变换器的口地址为00H。
调节W41即可改变输入电压，可从显示器上看A/D变换器对应输出的数码，同时这个数码也是D/A 变换器的输入数码。
A/D、D/A转换程序流程：（见图1—2）实验内容及步骤(1)按图1—1接线。
用“短路块”分别将U1单元中的ST与+5V短接；U4单元中的X与+5V，Z与-5V短接。
《微型计算机控制技术》教案3
第二章 模拟量输入与输出通道2.4模拟量输出通道引言 模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的;模拟量输出通道(称为D/A 通道或AO 通道)构成--一般是由接口电路、数/模转换器(简称D/A 或DAC)和电压/电流变换器等;模拟量输出通道基本构成--多D/A 结构（图2-1(a)）和共享D/A 结构（图中2-1(b)） 特点：1、一路输出通道使用一个D/A 转换器2、 D/A 转换器芯片内部一般都带有数据锁存器3、 D/A 转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用4、 结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立5、 缺点是所需D/A 转换器芯片较多特点： 1、多路输出通道共用一个D/A 转换器2、每一路通道都配有一个采样保持放大器3、 D/A 转换器只起数字到模拟信号的转换作用4、采样保持器实现模拟信号保持功能5、节省D/A 转换器，但电路复杂，精度差，可靠低、占用主机时间2.5 D/A 转换器2.5.1 工作原理与性能指标 1、D/A 转换器工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。
根据电流定律，有：V I I 4REF 2322⨯==由于开关 BS 3 ~ BS 0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。
因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( D n-1~ D 0) 的关系式可写成：2．D/A 转换器的性能指标D/A 转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数，也是选用D/A 芯片型号的依据。
主要性能指标有：（1）分辨率（2）转换精度（3）偏移量误差（4）稳定时间（1）分辨率分辨率--是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量，即当输入数字发生单位数码变化时所对应输出模拟量的变化量，它取决于能转换的二进制位数，数字量位数越多，分辨率也就越高 。
《微型计算机控制技术》教案
《微型计算机控制技术》教案一、教学目标1. 理解微型计算机控制技术的基本概念。
2. 掌握微型计算机控制系统的组成及工作原理。
3. 学会使用微型计算机进行控制程序的编写与调试。
4. 能够分析并解决微型计算机控制技术在实际应用中遇到的问题。
二、教学内容1. 微型计算机控制技术概述微型计算机控制技术的定义微型计算机控制技术的发展历程微型计算机控制技术的应用领域2. 微型计算机控制系统组成控制器执行器传感器输入/输出设备3. 微型计算机控制原理控制算法反馈控制与开环控制PID控制4. 控制程序编写与调试编程语言选择（如C、C++、Python等）控制算法实现程序调试与优化5. 微型计算机控制技术应用案例分析温度控制系统模糊控制系统步进电机控制系统三、教学方法1. 讲授法：讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
2. 实践法：引导学生动手编写控制程序，并进行调试与优化。
3. 案例分析法：分析实际应用案例，帮助学生更好地理解控制技术。
四、教学资源1. 教材：《微型计算机控制技术》2. 课件：PowerPoint3. 编程环境：如Keil、MATLAB等4. 实验设备：微型计算机、控制器、执行器、传感器等五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。
2. 实践成绩：评估学生在实验过程中的操作技能、程序编写与调试能力。
3. 期末考试：考查学生对微型计算机控制技术的掌握程度。
六、教学安排1. 第1-2周：微型计算机控制技术概述及发展历程2. 第3-4周：微型计算机控制系统组成及工作原理3. 第5-6周：微型计算机控制原理与控制算法4. 第7-8周：控制程序编写与调试方法5. 第9-10周：微型计算机控制技术应用案例分析七、教学重点与难点1. 教学重点：微型计算机控制技术的基本概念与原理微型计算机控制系统的组成控制程序的编写与调试方法微型计算机控制技术在实际应用中的案例分析2. 教学难点：控制算法的实现与优化实验设备的使用与调试案例分析中的关键技术八、教学过程1. 课堂讲解：结合教材、课件，讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
《微型计算机控制技术》教案
第二章 模拟量输入与输出通道§2.3 A ／D 转换器作用：将模拟量转换成数字量。
常用A ／D 转换器有：计数器式、双积分式和逐次逼近式。
一、A ／D 转换器原理 1、计数器式A ／D 转换器 原理框图如图。
组成：计数器、D ／A 转换器及比较器 工作过程：特点：结构简单，价格便宜，但转换速度比较慢。
2、逐次逼近式A ／D 转换器 原理框图如图。
组成：逐次逼近寄存器SAR 、D ／A 转换器、比较器、时序（时钟）及置数选择逻辑。
工作过程：（略） SAR 中设定位如果Ui ≥UO ，应予保留； 如果Ui<UO ，应予清除。
例：四位A ／D 转换器，输入模拟电压U i =0.65V 。
量化单位转换过程如图：3、双积分式A/D 转换器方法：测量模拟输入电压向电容充电的固定时间及在已知标准电压下放电所需的时间。
V 0 V i0.5V(1000) 0.75V(1100) 0.625V (1010) 0.6875V(1011)V i v q 0625.0161214===双积分式A／D转换器组成框图。
工作过程：优点：消除干扰和电源噪声的能力强，精度高；缺点：转换速度慢。
适用场合：在信号变化缓慢，模拟量输入速率要求较低，转换精度要求较高，且现场干扰较严重的情况下使用。
二、A／D转换器的主要技术参数l．分辨率分辨率越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。
分辩率：指能使转换后数字量变化1的最小模拟输入量。
n位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。
2．量程量程是指所能转换的电压范围。
如5V、10V等。
3．转换精度转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度。
有绝对精度和相对精度。
绝对精度常用数字量的位数表示。
相对精度用相对于满量程的百分比表示。
如8位A／D转换器，满量程为10V。
绝对精度为1/2×10/28=±19.5mV，相对精度为l／28×100％≈0.39％。
《微型计算机控制技术》教案1
第1章: 绪论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 计算机控制系统概述自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。
自动控制——就是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。
近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。
§1.1.1计算机控制系统及其组成1．计算机控制系统计算机控制系统——利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
（1）计算机控制系统的工作原理典型的计算机控制系统，如图1．1。
图 1.1在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A／D转换器和D／A转换器。
从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳1为以下三个步骤：①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。
③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。
（2）在线方式和离线方式在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；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称为离线方式或脱机方式。
（3）实时的含义实时——指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。
《微型计算机控制技术》教案5
第三章数字量输入与输出通道在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理另一类数字信号，包括开关信号、脉冲信号。
它们是以二进制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的。
如开关触点的闭合和断开，指示灯的亮和灭，继电器或接触器的吸合和释放，马达的启动和停止，晶闸管的通和断，阀门的打开和关闭，仪器仪表的BCD 码，以及脉冲信号的计数和定时等等。
§3．1 数字量输入通道简介一、数字量输入通道（DI 通道）的任务--是把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。
二、数字输入信号分三类：编码数字、开关量、脉冲列。
数字量输入常见的有：拨码开关设置控制给定值或控制参数，用绝对编码的编码器检测位置，用光电脉冲编码器检测速度，用按钮或转换开关控制系统的启停或选择工作状态，在生产现场用行程开关反映生产设备的运行状态三、数字量输入通道的结构：①直接和并行接口电路的输入口连接。
②加光电隔离电路，数字输入信号经光电隔离后再接到接口的端口上。
可提高信号的可靠性。
③采用软件计数法，将脉冲信号加到并行接口的一个输入端，用查询方式或中断方式对输入脉冲计数。
④接口电路外加硬件计数器，如使用可编程计数器／定时器8253。
电平转换电路：把触点的通断转换成高电平或低电平。
常用电平转换电路：信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D 转换，但对通道中可能引入的各种干扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路。
§3．2 光电耦合隔离技术光电耦合隔离器按其输出级不同可分为三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型等几种，如图所示。
它们的原理是相同的，即都是通过电-光-电这种信号转换，利用光信号的传送不受电磁场的干扰而完成隔离功能的。
例如在现场传感器与A/D转换器或D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线性传送，可用光耦的这种线性区对模拟信号进行隔离。
现以最简单的三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理，如图所示。
计算机控制技术教案《微型计算机控制技术》
青岛大学教案学院：自动化工程学院教研室：控制系课程名称：微型计算机控制技术任课教师：丁军航1.课程性质：该课程是青岛大学自动化专业、电气工程及其自动化专业的主干专业课程，也是电子信息工程、计算机应用等专业的选修课，理论性、应用性、实践性和综合性强。
2.学习目的和要求目的:通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统的理论与技术，受到较好的工程实践基本训练，具有分析、设计、开发和研究计算机控制系统的基本能力。
要求:（1）了解计算机控制系统的组成、接口和过程通道设计的基本知识；（2）掌握数字程序控制的基本原理和程序编制；（3）掌握常规及复杂控制策略、应用程序设计与实现技术；（4）学会计算机控制系统的硬件、软件设计与研制方法；（5）初步了解分散型测控网络技术和现场总线技术。
3.选用教材与课程地位（1）本课程选用的教材，由本课程组编写，是国家级“十一五”规划教材，由机械工业出版社2007 年6 月出版（2）本课程曾选用的教材，也由本课程组编写，2002 年获全国高等学校优秀教材二等奖。
由清华大学出版社出版，先后印刷21 次，发行量近12 万册，被许多高校选作教材，在国内产生了很大影响。
（2）本课程于2004 年被评为山东省精品课程。
4.内容简介全书共分9 章。
第1 章是绪论，介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、计算机控制系统的发展概况和趋势；第2 章讨论了计算机控制系统的硬件设计技术；第3 章讨论了数字控制技术，重点介绍了逐点比较法插补原理、多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术；第4 章讨论了常规及复杂控制技术，主要介绍了数字控制器的各种控制算法；第5 章讨论了现代控制技术，主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法；第6 章讨论了先进控制技术，重点介绍了模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术；第7 章计算机控制系统的软件设计技术；第8 章讨论了分布式测控网络技术；第9 章讨论了计算机控制系统的设计原则、步骤和工程实现，并给出了设计实例。
微型计算机控制技术教学设计 (2)
微型计算机控制技术教学设计一、前言微型计算机控制技术是现代电子信息技术的重要组成部分，对于现代工程技术人才的培养至关重要。
本文以计算机专业的微型计算机控制技术课程为例，探讨如何进行教学设计。
二、教学目标本课程的主要目标是培养学生的实际动手能力和综合运用能力。
具体的教学目标如下：1.掌握微型计算机及其周边设备的基本原理和结构；2.熟悉微型计算机的软硬件环境以及相关的开发工具和技术；3.学习并掌握微型计算机控制系统的设计流程和方法；4.具备独立设计、实现、调试和测试微型计算机控制系统的能力。
三、教学内容1.微型计算机及其周边设备的基本原理和结构；2.微型计算机的软硬件环境以及相关的开发工具和技术；3.微型计算机控制系统的设计流程和方法；4.实际应用案例的分析和研究。
四、教学方法本课程采用以问题为导向的教学方法，注重培养学生的自主学习能力和实践能力。
教学方法如下：1.课堂讲授：教师针对所学内容进行讲解和思路引导；2.实验教学：学生独立完成相关实验，并进行实验报告和结果分析；3.课题研究：学生自主选择相关课题，并进行研究和汇报。
五、教学资源本课程的教学资源包括以下方面：1.教材：适合本课程教学的教材；2.实验设备：提供充足、全面的实验设备；3.软件工具：提供免费、易用的相关软件工具；4.实验文档：提供详细的实验操作指导和实验报告要求。
六、教学评价本课程的教学评价主要有以下几个方面：1.实验报告评价：评价学生的实验能力、数据分析能力、实验操作规范性等；2.课程设计评价：评价学生的课程设计能力、方案的完善性和合理性；3.课堂表现评价：评价学生的听课态度、参与度和作业表现等。
七、总结本文探讨了微型计算机控制技术教学设计的相关内容，包括教学目标、教学内容、教学方法、教学资源和教学评价等方面。
通过合理的教学设计和实施，可以达到培养学生实际操作能力和掌握相关知识技能的目的，从而满足当今社会对于电子信息技术人才的需求。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍让学生了解微型计算机控制技术的基本概念、发展和应用领域。
介绍微型计算机控制技术的基本原理和组成部分。
1.2 微型计算机控制系统的组成讲解微型计算机控制系统的硬件和软件组成部分。
介绍控制器、执行器、传感器和接口等基本元素的功能和作用。
1.3 微型计算机控制技术的应用领域分析微型计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用案例。
探讨微型计算机控制技术的未来发展前景。
第二章：微控制器基础2.1 微控制器简介让学生了解微控制器的定义、特点和分类。
介绍常见微控制器的品牌和型号。
2.2 微控制器的结构和原理讲解微控制器的基本结构和组成部分。
介绍微控制器的时钟、寄存器、定时器、中断等关键特性。
2.3 微控制器的编程和应用介绍微控制器的编程语言和编程方法。
通过实例分析微控制器在实际应用中的编程和实践技巧。
第三章：微型计算机控制算法3.1 控制算法概述让学生了解控制算法的定义、作用和分类。
介绍常见控制算法的原理和特点。
3.2 比例-积分-微分控制算法（PID）讲解PID控制算法的原理和数学模型。
分析PID控制算法在实际应用中的优缺点和调整方法。
3.3 现代控制算法简介介绍现代控制算法如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
探讨现代控制算法在微型计算机控制中的应用和优势。
第四章：接口技术4.1 接口概述让学生了解接口的定义和作用。
讲解接口的基本原理和分类。
4.2 数字/模拟接口介绍数字/模拟接口的功能和应用。
讲解数字/模拟接口的电路设计和编程实现。
4.3 串行通信接口讲解串行通信接口的原理和协议。
分析串行通信接口在微型计算机控制中的应用和实例。
第五章：微型计算机控制系统的实践应用5.1 控制系统的设计与实现讲解微型计算机控制系统的设计流程和原则。
分析控制系统中的硬件选择、软件设计和系统调试等环节。
5.2 温度控制系统实例通过温度控制系统实例分析微型计算机控制技术的应用。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程简介1.2 微型计算机控制技术的定义与发展1.3 微型计算机控制系统的组成与结构1.4 微型计算机控制技术的应用领域第二章：微控制器基础2.1 微控制器的概念与特点2.2 常见微控制器介绍2.3 微控制器的内部结构与工作原理2.4 微控制器的编程与应用第三章：模拟量输入输出接口技术3.1 模拟量输入输出接口的概念与作用3.2 模拟量输入输出接口的电路设计3.3 模拟量输入输出接口的编程实现3.4 案例分析：模拟量输入输出接口在实际中的应用第四章：数字量输入输出接口技术4.1 数字量输入输出接口的概念与作用4.2 数字量输入输出接口的电路设计4.3 数字量输入输出接口的编程实现4.4 案例分析：数字量输入输出接口在实际中的应用第五章：通信接口技术5.1 通信接口的概念与作用5.2 常见通信接口技术介绍5.3 通信接口的电路设计5.4 通信接口的编程实现第六章：微控制器编程基础6.1 编程语言的选择与使用6.2 微控制器编程的基本概念6.3 常用编程指令与语法6.4 编程实例：实现一个简单的微控制器程序第七章：中断与定时器7.1 中断系统的工作原理与编程7.2 定时器/计数器的工作原理与编程7.3 中断与定时器在实际应用中的案例分析7.4 编程实例：使用中断与定时器实现一个波形发生器第八章：微控制器与外部设备接口技术8.1 并行接口与串行接口的概念与作用8.2 常见外部设备接口技术介绍8.3 外部设备接口的电路设计8.4 外部设备接口的编程实现第九章：微控制器在工业控制系统中的应用9.1 工业控制系统的概念与组成9.2 微控制器在工业控制系统中的应用案例9.3 工业控制系统中常见问题与解决方案9.4 编程实例：使用微控制器实现一个简单的工业控制系统第十章：微控制器在嵌入式系统中的应用10.1 嵌入式系统的概念与组成10.2 微控制器在嵌入式系统中的应用案例10.3 嵌入式系统设计与开发流程10.4 编程实例：使用微控制器实现一个嵌入式系统重点和难点解析一、微型计算机控制技术的定义与发展难点解析：理解微型计算机控制技术的基本原理及其发展过程中的技术创新。
微型计算机控制技术第三版教学设计
微型计算机控制技术第三版教学设计一、课程概述《微型计算机控制技术》是现代电子技术专业中的一门重要课程，该课程主要介绍微处理器系统的基础知识、微处理器内部结构与寄存器、指令系统、固件、接口电路等方面的内容，以及使用微处理器系统设计数字电路并开发实际应用。
同时，本课程注重培养学生的实验能力和应用能力，通过实验课的设计和实施，让学生在实践中不断提升自己的技能水平。
二、教学目标本课程的主要教学目标是在全面介绍微处理器系统原理的基础上，培养学生的能力，达到以下目标：1.理解微型计算机控制技术的基本原理和运作方式；2.掌握微处理器内部结构、指令系统和接口电路的基本知识；3.熟悉微型计算机硬件系统设计的基本概念和方法；4.掌握基于微型计算机的数字电路设计和开发实际应用的方法和技巧；5.培养学生解决实际问题的能力，并具备创新意识和实践能力。
三、教学内容与安排1. 基础知识介绍微型计算机控制技术的基础知识，包括微处理器的定义、功能、分类和发展历程。
（1）微处理器的定义和功能（2）微处理器的分类（3）微处理器的发展历程2. 微处理器内部结构与寄存器介绍微处理器内部结构和寄存器，包括寄存器的种类、功能、使用方法和编程规范。
（1）微处理器的内部结构（2）寄存器的种类及作用（3）寄存器的使用方法及编程规范3. 指令系统介绍微处理器指令系统的组成、分类、表示和执行过程，以及如何编写汇编语言程序。
（1）指令系统的组成和分类（2）指令的表示方法（3）指令的执行过程（4）汇编语言程序的编写方法4. 固件介绍固件的概念、分类和功能，以及如何设计和编写固件程序。
（1）固件的概念和分类（2）固件程序的功能（3）固件程序的设计和编写5. 接口电路介绍接口电路的基本概念和原理，以及如何设计和实现各种接口电路。
（1）接口电路的基本概念和原理（2）各类接口电路的设计和实现6. 实践教学实践教学是本课程的重点，通过实验课程的设计和实施，学生将掌握微型计算机控制技术的实用技能，不断提高自己的实验能力和应用能力。
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第五章显示器及其接口技术引言在计算机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的正确操作。
常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端CRT。
显示记录仪--是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化，但其价格都很贵，在目前的计算机控制系统中已很少采用。
LED数码管--由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。
LCD--则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机等应用场合。
CRT终端--CRT终端以其图文并茂的直观生动画面，可以显示生产过程中的各种画面及报表，如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、状态和回路查询图等,在很多微型计算机控制系统中，特别在DDC，SCC以及DCS控制系统中，大都采用CRT操作台进行监视和控制。
在小型控制装置和数字化仪器仪表中，往往只要几个简单的数字显示或字符状态便可满足现场的需求，而显示数码的LED因其成本低廉、配置灵活，与计算机接口方便等特点在小型微机控制系统中得到极为广泛的应用。
5．1 LED 显示器5.1.1工作原理LED（发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。
LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 -20mA之间较为合适。
LED显示器有多种结构形式，单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态，8段LED可以显示各种数字和字符，所以也称为LED数码管，其外形如图所示。
8段LED在控制系统中应用最为广泛，其接口电路也具有普遍借鉴性。
因此，我们介绍8段LED数码管显示器。
8段LED显示器的结构与工作原理如图所示。
一个8段LED显示器的结构与工作原理如图6-1所示。
它是由8个发光二极管组成，各段依次记为a、b、c、d、e、f、g、dp ，其中dp表示小数点（不带小数点的称为7段LED）。
8段LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，分别如图（b）、（c）所示。
共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，而共阳极LED的所有发光管的阳极并接成公共端COM。
当共阴极LED的COM端接地，则某个发光二极管的阳极加上高电平时，则该管有电流流过因而点亮发光；当共阳极LED的COM端接高电平，则某个发光管的阴极加上低电平时，则该管有电流流过因而点亮发光。
8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示0~9、A~F等十六进制数。
显然，将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连，控制输出的数据就可以使LED显示不同的字符。
通常把控制LED数码管发光显示字符的8位字节数据称为段选码或者字符译码，如图所示。
5.1.2 LED显示器显示方式在计算机控制系统中，常利用n个LED显示器构成n位显示。
通常把点亮LED某一段的控制称为段选，而把点亮LED某一位的控制称为位选或片选。
根据LED显示器的段选线、位选线与控制端口的连接方式不同，LED显示器有静态显示与动态显示两种方式，下面以4个共阴极LED的组合为例进行说明。
1．静态显示方式例题1：说明4个共阴极LED静态显示3456数字的工作过程。
例题分析：看图6-3，当所有COM端连接在一起并接地时，首先由I/O口（1）送出数字3的段选码4FH即数据01001111到左边第一个LED的段选线上，阳极接受到高电平“1”的发光管g、d、c、b、a段因为有电流流过则被点亮，则结果为左边第一个LED显示3；接着由I/O口（2）送出数字4的段选码66H 即数据01100110到左边第二个LED的段选线上，阳极接受到高电平“1”的共阴极发光管g、f、c、b段则被点亮，则结果为左边第二个LED显示4；同理，由I/O口（3）送出数字5的段选码6DH即01101101到左边第三个LED的段选线上，由I/O口（4）送出数字6的段选码7DH即01111101到左边第四个LED的段选线上，则第三、四个LED分别显示5、6。
2．动态显示方式LED动态显示电路如图所示例题2：说明4位共阴极LED动态显示3456数字的工作过程例题分析：看图首先由I/O口（1）送出数字3的段选码4FH即数据01001111到4个LED 共同的段选线上，接着由I/O口（2）送出位选码××××0111到位选线上，其中数据的高4位为无效的×，唯有送入左边第一个LED的COM端D3为低电平“0”，因此只有该LED的发光管因阳极接受到高电平“1”的g、d、c、b、a段有电流流过而被点亮，也就是显示出数字3，而其余3个LED因其COM端均为高电平“1”而无法点亮；显示一定时间后，再由I/O口（1）送出数字4的段选码66H即 01100110到段选线上，接着由I/O口（2）送出点亮左边第二个LED的位选码××××1011到位选线上，此时只有该LED的发光管因阳极接受到高电平“1”的g、f、c、b段有电流流过因而被点亮，也就是显示出数字4，而其余3位LED不亮；v如此再依次送出第三个LED、第四个LED的段选与位选的扫描代码，就能一一分别点亮各个LED，使4个LED从左至右依次显示3、4、5、6。
5.1.3 LED显示器接口电路控制系统中的LED显示电路，除了要完成把字符转换成对应的段选码的译码功能以外，还要具有数据锁存与驱动的功能。
其中，译码功能可以通过硬件译码器完成，也可通过软件编程实现；而数据锁存与驱动只有依赖硬件电路来实现。
结合上面讨论的两种显示方式：1．静态显示接口电路2．动态显示接口电路静态显示电路静态显示方式的关键是多个LED需与多个I/O并行口相连，一般的并行I/O 口如8255A或锁存器只具备锁存功能，还要有硬件驱动电路，再配以软件译码程序。
目前广泛使用一种集锁存、译码、驱动功能为一体的集成电路芯片，以此构成静态显示硬件译码接口电路。
如美国RCA公司的CD4511B是4位BCD码─7段十进制锁存译码驱动器，美国MOTOROLA公司的 MC14495是4位BCD码─7 段十六进制锁存译码驱动器。
下面以CD4511B为例，说明其接口电路。
如图所示。
图中有CD4511B的引脚分配，它的真值表见表2。
（BLanking）为空白（全灭）信号，低电平有效；(Lamp Test )为全亮试验信号，低电平有效；这两个引脚只用来测试与之连接的LED，在LED正常工作时，要把、均接接成高电平。
锁存允许信号(Latch Enable)为低电平有效，作为允许BCD码输入的片选信号，片选端一般是与接口地址译码信号相连。
一旦片选有效即＝0,则数据输入端A、B、C、D所接收的4位BCD码就会被内部逻辑电路自动译为输出端a—g的段选信号，从而驱动点亮7段LED显示出相应的字符。
图为4个LED组成的静态显示硬件译码接口电路，是在图6-3 LED静态显示方式的基础上，增加4片集BCD码锁存、译码和驱动为一体的CD4511B（U1~U4）与1片译码器74LS138，它能够直接显示出4位十进制数。
图中，4片CD4511B分别对应连接4片7段共阴极LED显示器，74LS138译码器译出片选信号PORT0、PORT1，分别作为U1、U2和U3、U4的锁存允许信号。
CPU通过输出指令把要显示字符的BCD码数据通过数据总线D7~ D0输出到U1~U4的数据输入端D、C、B、A，其中每2片（U1和U2，U3和U4）共用一个字节及一个片选信号。
若要显示带小数点的十进制数，则只要在LED显示器的dp 端另加驱动控制即可。
接口程序为：MOV BX，OFFSET DATA1MOV AL，[BX]OUT PORT1，AL ；显示左2位INC BXMOV AL，[BX]OUT PORT0，AL ；显示右2位动态显示接口电路的关键是由两个I/O 并行端口分别进行段选码与位选码的锁存，除了需要配置驱动电路以外，译码扫描功能则完全由软件编程来完成。
图6-6给出4个LED组成的动态显示软件译码接口电路，4个共阴极LED显示器的段选线对应并接，由一片8D触发器74LS374（U1）进行段选控制，其间串有8个三极管以正向驱动LED的阳极，此可称为段选通道。
4个LED的COM端由另一片 74LS374（U2）进行位选控制，其间接有达林顿阵列驱动器MC1413（内含7对复合三极管）以对LED的阴极进行反向驱动，此构成了位选通道。
段码锁存器U1和位码锁存器U2均连在数据总线D7~ D0上，CPU通过数据总线送出的数据是到U1还是U2，这要由74LS138对地址译码后的输出信号和决定。
当＝0时，U1端口地址PORT0被选中，U1选通并锁存住CPU输出的段选码；当＝0时,U2端口地址PORT7被选中，U2锁存住CPU输出的位选码。
设该接口电路从左到右（即从LED1到LED4）进行动态扫描，其显示过程如下：首先CPU把LED1要显示的字符段码送入段码锁存器U1，接着就往位码锁存器U2送入点亮LED1的位选码，即仅使LED1的COM端为低电平。
虽然段选码通过驱动电路同时送到各位LED，但这时只有LED1的相应段被导通点亮，而其余LED并不显示。
然后CPU把LED2要显示的字符段码再送入段码锁存器U1，接着往位码锁存器U2送入点亮LED2的位选码。
……如此依次分别送出扫描代码，一一分别点亮各个LED。
只要刷新时间不太长，就会给人以同时显示的稳定的视觉效果。
LED动态扫描流程图如图所示。