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1、计算机应用内 容 纲 要 计算机应用基本知识 计算机仿真 计算机数字控制（CNC） CAD/CAPP/CAM/CAE计算机应用基本知识计算机应用基本知识微机的构成及种类 “微机”是微处理机(微处理器)、微型计算机、微型 计算机系统的统称。 微处理机( Microprocessor)简称P或CPU。它是一个 大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI)器件 或超大规模集成电路(VLSI)器件，器件中有数据通道、多个 寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电 路，为器件的工作提供定时信号。 微型计算机( Microcomputer)简称C或MC。它是以 微处
2、理器（CPU）为中心，加上只读存储器(ROM)、随机 存取存储器(RAM)、输入/输出接口电路、系统总线及其他 支持逻辑电路组成的计算机。考试要求：熟悉考试要求：熟悉CPURAMROMI/O辅助存储器主 存 储 器考试要求：熟悉考试要求：熟悉数据总线地址总线控制总线按组装形式分类 单片机(微控制器)：在一块集成电路芯片(LSI)上装有CPU 、ROM、RAM以及输入/输出端口电路，该芯片就被称为 单片微型计算机(简称单片机)。单片机的设计充分考虑了机械控制的需要，它独有的 硬件结构、指令系统和输入/输出(I/O)能力，提供了有效 的控制功能，故又被称为微控制器。 单板机：将微型计算机的基本体系
3、CPU、一定容量的 ROM和RAM、输入/输出端口以及一些辅助电路分别做成 LSI芯片，并将它们配置在一块印制电路板上，用电缆线 和外部设备直接连接起来，这样的计算机叫做单板微型计 算机，简称单板机。 微机系统(MCS)：根据需要，将微型计算机、ROM、 RAM、I/0接口电路、电源等组装在不同的印制电路板上 ，然后组装在一个机箱内，再配上键盘、CRT显示器、打 印机、硬盘和软盘驱动器等多种外围设备利足够的系统软 件，就构成了一个完整的微机系统。考试要求：熟悉考试要求：熟悉思考题 3.CPU、MC、MCS之间的关系怎样？按微处理机位数分类按微处理机位数可将微型计算机分为4位、8 位、16位、3
4、2位和64位等几种。所谓位数是指微处理机并行处理的数据位数 ，即可同时传送数据的总线宽度。 4位机多做成单片机，主要用于单机控制。 8位机有单片和多片之分，主要用于控制和计算。 16位机功能更强、性能史好，用于比较复杂的控 制系统，可以使小型机微型化。 32位和64位机是比小型机更具竞争力的产品。考试要求：熟悉考试要求：熟悉按用途分类按用途分类可以将微型计算机分为控制用和数据处理 用微型计算机。对单片机来说：分为通用型和专用型。 通用型单片机：即通常所说的各种系列的单片机。它可把 开发的资源（如ROM、I/O接口等）全部提供给用户，用 户可根据自己应用上的需要来设计接口和编制程序，因此 通用型
5、单片机可作为系统或产品的微控制器，适用于各种 应用领域。 专用单片机(专用微控制器)：是专门为某一应用领域或某 一特定产品而开发的一类单片机。为满足某一领域应用的 特殊要求而开发的单片机，其内部系统结构或指令系统都 是特殊设计的，甚至内部已固化好程序。考试要求：熟悉考试要求：熟悉思考题 1.“微机”术语的含义是什么？微型计算机的 分类？常用微机的结构性能特点 1.十六位微机（8086/8088CPU）的结构性能特点: (1)内部的运算器、寄存器及内部数据总线都为l6位。其外部数 据总线则不同: 8086为l6位、8088为8位。(字VS字节) (2)系统功能强，8086有100条指令; (3)
6、多种寻址方式适用于高级语言中的数组和记录等数据结构; (4)20位地址线; (5)16位I/O端口地址线; (6)中断功能强; (7)具有管理DMA(Direct Memory Access)操作和多处理器工 作的能力。考试要求：熟悉考试要求：熟悉8086/8088 CPU两种工作模式8086/8088 CPU的两种模式是由CPU内部的硬件结 构决定的。当CPU的引脚MN/M接到+5V时， 工作于最小模式 。MN/MX接地，8086/8088则工作于最大模式。最小工作模式：指系统中只有8086/8088一个微处理 器。在这种系统中， 8086/8088提供所有的总线控制信 号。因此，系统中的总
7、线控制逻辑电路被减到最少。最大工作模式：相对于最小模式而言的，其特征是系 统中可以包括两个或多个微处理器，系统的控制信号由总 线控制器提供。在8086/8088最大工作模式系统中，主 处理器为8086/8088，其他处理器称为协处理器。协处 理器有两个，一个是数值协处理器8087，一个是输入/输 出协处理器8089。考试要求：熟悉考试要求：熟悉数值协处理器80878087是一种专用于数值运算的处理器 ，能实现多种类型的数值操作，比如高精度 的整数和浮点运算，也可以迸行超越函数( 如三角的数、对数函数)的计算。通常情况下，由于这些运算是用软件方 法来完成的，花费CPU很多运行时间，而 8087是
8、用硬件方法实现这些运算。所以， 在系统中加入8087后，会大幅度地提高系 统的数值运算速度。考试要求：了解考试要求：了解输入/输出协处理器80898089有一套专门用于输入/输出操作的 指令系统，它可以直接为输入/输出设备服 务，使8086/8088不再承担这类工作。所 以，在系统一中加入8089后，会明显提高 主处理器的效率，尤其是在输入/输出频繁 的场合。考试要求：了解考试要求：了解8086/8088CPU的引脚配置8086/8088CPU是一个具有40跟引脚、双直插式结 构LSI芯片。P358图7.1-2为8086/8088CPU的引脚配置 。其引脚可分成五种类型:只传送固定信息的引脚,
9、如引脚32为只读信号；电平的高低代表不同信息的引脚，如引脚33为 MN/M，其高电平为最小工作模式；在最大和最小工作模式下有不同定义的引脚(括号内 为最小工作模式引脚的定义)，如引脚29； 每一个引脚可传送两种信息即在不同时刻传送不同 信息的引脚，一般称这类引脚为分时复用引脚； 输入和输出分别传送不同信息的引脚。如引脚3l为 RQ/GT，输入时传送总线请求，输出时传送总线请求允许 信号。考试要求：熟悉考试要求：熟悉最大和最小工作模式典型配置 P359图7.1-3a P359图7.1-3b P360图7.1-4a P360图7.1-4b考试要求：了解考试要求：了解思考题 4.8086/8088C
10、PU的结构性能特点，什么是最小模 式与最大模式？2.八位微机（Z80CPU）的结构性能特 点 Z80 CPU是一个具有4O条引脚、双列 直插式结构的大规模集成电路(LSI)芯片。 其引脚配置如P361图7.l-5所示。图中箭头 的方向表示该信号是输出还是输入。常用微机的结构性能特点 考试要求：熟悉考试要求：熟悉Z80 CPU的引脚功能(1)地址总线(A0-A15)三态输出; (2)数据总线(D0-D7)三态输入或输出(双向); (3)数据读和写的控制信号(MREQ、IORQ、RD、 WR); (4)中断控制信号(INT、NMI); (5)总线控制信号(BUSRQ、BUSAK）； (6)其他控制
11、信号(HALT、WAIT、RFSH、MI)； (7)CPU启动所需的信号(Vcc、GND、RESET)。考试要求：熟悉考试要求：熟悉总线用驱动器：CPU的总线负载能力是有限的 。在总线上所挂芯片的数目较多时，必须加总线 驱动器来提高总线的驱动能力，否则将降低系统 的可靠性，甚至不能正常工作。总线用驱动器必须具有双向性，用得较多的是 82l6芯片；地址总线用的驱动器只需要具有从 CPU到存储器或I/0端口单方向性即可；控制总线 用的驱动器多用74LS367芯片，其最大输出电流 为32mA。考试要求：熟悉考试要求：熟悉常用微机的结构性能特点3.单片机的结构性能特点 单片机( Single-Chip
12、 Microcomputer)的典型结构如图 P361图7.l-6所示。5l系列单片机是8位微机中性能价格比最佳，应用较多的 单片机系列产品。5l系列单片机包括8051、8751和8031三 种产品，其最大特点是硬件设计简单灵活。考试要求：熟悉考试要求：熟悉CPUI/O接口定时计数器程序存储器数据存储器时钟考试要求：熟悉考试要求：熟悉片内总线5l系列单片机8051片内有4KB的ROM，用户将已开发好的程序交给 芯片制造厂商，在制造芯片时用掩膜工序将用户程序写入 ROM。8751片内有4KB的EPROM，用户可以用高压脉冲将用 户程序写入片内EPROM。所以当用户的程序不长时使用这 种芯片可简化
13、电路，也可以做为开发系统片内8051 ROM单 片机的代用芯片。 803l片内无ROM或EPROM，使用时必须配置外部的程序 存储器EPROM。如不使用805l或8751芯片内的ROM或 EPROM即可将其做为803l片使用。又因为8031在外接存储器或数据存储器时地址的低8位 信息及数据信息分时送出，故还需采用一片74LS373来锁定 存低8位地址信息。这样，一片2764EPROM及一片 74LS373组成一个最小的计算机应用系统，如图P362图7.l- 8所示。 这三种引脚相容的产品均可于寻址64KB的外部程序存 储器和64KB的外部数据存储器。考试要求：熟悉考试要求：熟悉MCS-51系列
14、单片机的引脚如 P362图7.1-7所示，其引脚功能可分 为三大部分：I/O总线控制口线电源及时钟考试要求：熟悉考试要求：熟悉思考题 6.51系列微机的主要的结构性能特点，及应用特点 ？常用微机的结构性能特点 5.可编程逻辑控制器（Program Logic Control ，PLC）01 “可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专 为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用 来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算 术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入、输出 ，控制各种机械和生产过程。可编程控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统联成-个整体，易
15、于扩充其功能的 原则设计。” 国际电工委员会(IEC)考试要求：熟悉考试要求：熟悉常用微机的结构性能特点5.可编程逻辑控制器（PLC）02可编程逻辑控制器PLC将计算机的完备功能和继电器控制系 统的顺序控制技术结合起来，具有如下几个显著特点： 可靠性高，适用于工业现场环境。在PLC的硬件、软件上 采用屏蔽、滤波、电源的稳压与保护、隔离、采用模块化结构 、联锁、采用冗余结构、环境检测和诊断电路、自诊断程序、 故障检测软件等措施；编程简单。PLC采用梯形图编程，梯形图与继电控制线 路图相类似，懂电气控制的工程技术人员和工人很容易学会。 通用性强，性能价格比高；易于实现机电一体化；直接带负载能力强。
16、考试要求：熟悉考试要求：熟悉思考题 10.可编程逻辑控制器PLC的特点及应用？常用微机的结构性能特点 5.可编程逻辑控制器（PLC）03 PLC的工作原理:PLC大多采用循环扫描和中断工作方式。通 过扫描可完成各输入点的状态采集或输入数据采集、用户程序 逻辑解算、各输出点的状态更新、编程器键入响应和显示更新 、自检和复位扫描监视用定时器等。（P366图7.1-17） PLC的扫描既可按固定的顺序进行，也可采用分时、分批扫 描执行的方法，可缩短循环扫描的周期和提高控制的实时响应 性。 对用户程序的循环扫描过程，一般分为输入采样阶段、程序 执行阶段和输出刷新阶段三个阶段进行。考试要求：熟悉考试要求：熟悉常用微机的结构性能特点5.可编程逻辑控制器（PLC）04 PLC的程序语言：PLC多采用梯形图语言和指令表 语言。梯形图与继电器电路图非常相似，但两者又
