时间:2023-03-02 15:11:30
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关键词:微型计算机;单片机;集成电子芯片
说道单片机,那就不得不提到MCS-51这个单片机的型号了,以它为例:单片机中含有CPU、4KB容量的ROM、128B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口这些基本的接口。在这类单片机中,也具有所有微型计算机的共有特性:系统结构简单,使用方便,方便实现模块化,原件之间的可操作性强;单片机可靠性以及安全系数比较高;处理功能强大,速度同比之下快;上电电压低,低功耗;制作方便,便于生产和携带;控制功能强;环境适应能力强。这些特点,也可说是微型计算机家族发展至今,依旧屹立不败的原因吧。
微型单片机作榧扑慊发展领域的一个重要分支,我们大致可以将其分为以下几类:通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。
通用型/专用型:这是按单片机在实际领域的适用范围来区分的。例如,89C51是这一类单片机产品,它不是为某种专用途设计的,在许多领域,它都是可以使用的,而专用型单片机则是针对一类产品甚至某一个产品量身定做的,就像你的钥匙和锁。
总线型/非总线型:这是按单片机内部是否含有并行总线来区分的。总线型单片机内部均设置了并行地址总线、数据总线、控制总线,这些引脚通过串行口与其他类型的单片机芯片连接,来达到扩展并行器件的作用,而随着科技的发展,人们对单片机的要求越来越苛刻,要求小,又要要求容量大。因此,许多已知的单片机在更新换代后,都将芯片所需要的器件及外设接口集成芯片内部,因此就不再依赖并行扩展总线,这类单片机称为非总线型单片机。
控制型/家电型:这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。对于寻址范围大,运算能力强的微型计算机芯片都是用于工厂控制的;在家用电器中的小封装、低价格,器件连接较多和外设接口集成度高单片机多为专用型。这个分类吧,没有什么明确的界限,换句话说,好的单片机还是可以完全胜任两边的工作。例如,80C51类单片机。
单片机诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中在SCM中的领头羊是INTE8031,该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机,后来随着Flash Rom技术的发展,8004单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,20世纪90年代后,随着电子产品的大规模发展,单片机技术也进入了一个飞速发展的时期。随着INTEL i960系列以及ARM系列在电子产品中的广泛应用,我们进入了一个以单片机硬件为首、软件为辅的硬件时代。
在Single Chip Microcomputer(SCM,单片微型计算机)阶段,设计者将精力放在了如何构成一个完美的单片形态的微型计算机系统的最佳结构。Intel公司将其开创出来后,单片机进入了Micro Controller Unit(MCU,微控制器)阶段。这时,设计者们开始考虑的问题就是,在扩展满足嵌入式应用的同时,系统要求的对其各种电路与接口电路,实现了智能化控制,在此时,Philips公司成了这个时期的领路人。在目前System on Chip(SOC,嵌入式系统)这个阶段,设计者又需要解决应用系统在芯片上如何最大化的问题,因此,单片微型计算机又成了单片应用系统。
在我们使用单片机的过程中,单片机系统有时会因某些原因出现运行不正常的情况,这时,我们就需要对单片机进行复位操作,复位操作分为正常复位和非正常复位两种状态,正常复位就是芯片内部程序重新启动,进入可以正常工作的状态;而非正常复位就是在不正当的条件下对芯片进行复位,这样的操作有可能造成数据的丢失。干扰复位或掉电后复位均属非正常复位,此时,芯片需要进行故障诊断并需要恢复至自动恢复非正常复位前的状态。
在程序的执行中,如果我们学过汇编语言(最接近计算机的语言),就知道其运行地址总是从0000H开始,这也就会造成以下几种情况:A、系统开机上电复位;B、软件故障复位;C、看门狗超时,未喂狗硬件复位;D、任务正在执行中掉电后来电复位。这几个情况中,除系统开机上电复位外均属非正常复位,我们要特别注意。
在对于某些对程序执行顺序有着严格要求的控制系统,系统是否可以正常复位,决定了这个程序的生死,一旦程序出现非正常复位,系统都需要从失控的那一个模块或任务恢复运行。而在此条件下,系统需要作好重要数据单元、参数的备份工作,这极大地消耗了系统的内存。这些操作完毕后,再把复位前的任务、参数、运行时间等恢复,数据恢复成功,我们才可以再使系统进入运行状态。而在实际中,恢复系统的运行状态需要特别细致地对系统的重要数据加以备份,并需要对数据的可靠性进行检查,以保证恢复的数据的正确性。其次,系统还需要从多内部的任务、多进程的测控、数据的恢复来考虑程序运行的次序问题。
参考文献:
[1] 李群芳,肖看,张士军.单片微型计算机与接口技术(第4版)[M].北京:电子工业出版社,2014.
[2] 张毅刚,王少军,付宁.单片机与接口技术(第2版)[M].北京:人民邮电出版社,2010.
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论文联盟如今,微型计算机不但被广泛使用还影响着人们的工作、生活以及思维方式。在2011年,有人对在校大学进行过一个调查:如果没有计算机,试问晚上你会做什么?就这么一个简单的问题,居然让很多人一脸茫然。这个调查仅仅在学校进行,事实上社会上使用计算机的频率更高。能够熟练使用微型计算机的人比较多,但是又有多少人了解微型计算机的工作原理。在这样形势下,探析微型计算机原理与应用就必备了现实意义。
1 微型计算机系统组成
对于一台微型计算机来说,由软件系统与硬件系统共同组成的。其硬件系统主要是构成计算机的电子元器件、电子线路以及机械装置等各种物理设备;而软件系统主要是程序以及有关的程序技术文档资料。而这两个部分仅仅是大划分,它们下面分别又化成了许多重要的组成部分。
1.1 微型计算机硬件系统
硬件系统由是由运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备5部分组成。下面分别就这5部分进行适当阐述。
1)运算器。在微型计算机中,运算器就是一种执行部件,所承担的任务就是对信息进行加工处理;其运算的方式主要有加减乘除与与或非、异或、同或以及逻辑运算。
2)控制器。该部件主要是微型计算机的控制中心。其中最主要的控制部件是cpu,也是整个微型计算机的指挥中心,用来协调整个计算机的工作,进而来完成程序信息,并经过输出设备输送出去。
3)存储器。这部分就相当于微型计算机的仓库,用来存放计算机中的数据与程序;而程序是微型计算机用来操作的依据,数据是微型计算机用来操作的对象。
4)输入设备。该设备的主要功能就是将用户的信息以指令形式传送到计算机中,传送过程中还要将信息处理成计算机能够识别的信息,最具代表性的就是键盘、鼠标。
5)输出设备。将微型计算机的处理结果按照一定方式传送出去,共用户使用。最具代表性的就是显示器;
1.2 软件系统
软件系统所包含的内容是非常丰富,要对其具体分类十分困难,因此,按照系统的功能不同,可以划分为应用软件与系统软件;所谓的系统软件主要是指对微型计算机进行管理、调度、监视以及服务等,比如操作系统就是典型的系统软件;而应用软件且是利用计算机作为操作平台来解决生活中实际问题的程序,比如outocad软件就是利用计算机来画图软件。
2 微型计算机原理
多年以来,很多人都在对微型计算机的原理进行研究。但是相比之下,最为成功、全面的还是1946年由数学家冯.诺依曼出来的工作过程,如图1所示。
从该流程中可以发现,其整个工作原理可以按照如下进行。
首先用户要将自己的意图编写成程序,然后将这些程序按照指令形式传输给微型计算机,就计算机就能够按照这些程序去执行程序。当输入设备将用户的指令传送到微型计算机内存中,cpu就会按照指令的先后顺序开始执行,让各个部件自动去执行。
要探讨微型计算机原理,就一定要清楚存储单元,事实上存储单元就相当于一个房间(本文就比喻成房间),其中存放的是机器语言,即二进制;对于存储单元来说,主要有两个特征:①存储单元这个房间中存放的仅仅是内存中某一个房间上面的房间号码,无论何时,这个房间号码都可以任由cpu使用;②存储单元具备自动增加一个房间的功能。
图1 微型计算机结构图
现在用例子的形式来阐述微型计算机原理:某用户通过程序给微型计算机发出三条指令,这3个指令就放进内存中的201、202、203三个房间之中,那么按照处理顺序201首先被放进了存储单元;cpu在微型计算机中查询就只能查到201,就从内存之中取出201房间指令并按照要求执行;但201房间的指令被执行完之后,存储单元会自动增加一个成为了202,当cpu再到内存之中查询存储单元之时,就会自动到202之中了,就会从202中取出指令并且按要求执行。按照中工作模式,微型计算机在无人参与情况下,就会自
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动的按照顺序执行程序,一直到存储单元中的所有程序全部被执行。
3 微型计算机的应用
随着微型计算机技术的飞跃发展,已经被人们普及使用了。具体而言,微型计算机主要应用在如下几个方面。
1)科学计算和处理数据。在工程设计、科学研究以及社会经济管理规划等行业中有着复杂的数学计算,比如:处理航天的测控数据、计算卫星的轨道等,如果依靠人做是不可能完成,就必须要利用微型计算机来处理数据。
2)办公自动化和信息管理。现在很多大型企业、国家一些部门所管理内容较多,具有一个庞大的数据系统。比如:人事档案管理、生产计划管理以及购销合同管理等。只有科学合理的使用微型计算机,进行办公自动化以及信息管理。比如国家对人口的身份信息管理就是一个比较庞大数据系统,过去依据人来管理经常出现错误,连身份证号码都出现重号、错号等现象,但采用微型计算机管理之后,不但规范论文联盟了管理还大大降低了这些错误。
3)自动化仪表仪器。对于一起仪表的安装之中,使用微型计算机之后能够增强仪器仪表的功能,提高其使用性和可靠性,同时还减小了仪器仪表的体积和重量。
4)教育、文化娱乐以及家用。在教育中已经普遍采用计算机辅助教学,目前已经成为了主要教学手段,就是使用多媒体技术也必须要通过微型计算机这个平台来实现。而且利用微型计算机结合多媒体形成了组合影像设备,已经走进了千家万户,成为了人们生活提高的象征。
4 结束语
【关键词】微型计算机;硬件故障;软件故障;插拔法;交换法
0.前言
21世纪,已经进入了数字化时代,随着科学技术的发展,微型计算机在各个领域都得到了广泛的应用,渗透到人们的学习,生活,工作的方方面面,并对人们的生活,企事业发展和社会的进步产生了巨大的影响。微型计算机包括硬件和软件两部分,硬件是微型计算机物理安装,是软件运行的基础。一般的微型计算机硬件主要分为键盘、鼠标、显示器和主机箱4个部分,主机箱的硬件主要包括主板、CPU、内存、硬盘、光驱、显卡、声卡、网卡、电源等部分。微型计算机软件分为系统软件和应用软件两部分。系统软件是指管理、控制和维护计算机及其外部设备,提供用户与计算机之间界面等方面的软件,它一般是由计算机厂家提供的、为了管理和充分利用计算机资源、方便用户使用和维护、发挥和扩展计算机功能、提高使用效率的通用软件。应用软件一般是指那些能直接帮助个人或单位完成具体工作的各种各样的软件,如文字处理软件、计算机辅助设计软件、企业事业单位的信息管理软件以及游戏软件等,它一般不能独立在计算机上运行而必须有系统软件的支持。实践证明,80%以上的微型计算机系统故障出现在软件部分,只有少数是由硬件引起的[1]。
1.微型计算机的硬件故障
硬件故障是由微型计算机的硬件部件质量或使用不当造成的故障,需要对故障的部件进行定位、维修或替换。很多的硬件故障是由于软件使用不当引起的[1]。根据微型计算机的工作原理,硬件故障大体分为线路故障、机械故障、介质故障和人为故障。
线路故障是指线路的断路或短路;机械故障是由外部设备的机械部分引起的,如鼠标左右键失效,打印机不走纸等。介质故障是指外存储设备故障,主要有磁盘损坏,磁头碰撞盘面,突然的强磁场干扰,数据传输部件出错,磁盘控制器出错等。人为故障是指在不符合条件环境下工作或操作不当引起的故障。微型计算机良好运行一般要求工作温度一般在16℃-28℃之间,湿度保持在8%-80%,电压稳定的工作环境。
2.微型计算机软件故障
软件发生故障的原因很多,一般是指不当使用微型计算机软件而引起的故障,软件故障一般是可以恢复的,例如计算机病毒引起的故障,用杀毒软件查杀之后,系统基本可以恢复。软件故障主要表现为系统故障、丢失系统文件、驱动不匹配、病毒、内存不足、蓝屏错误提示等。
3.微型计算机硬件故障和软件故障的诊断方法
微型计算机的故障表现形式有很多,例如系统启动后没有声音,系统启动后无法上网,系统启动后无法打印,开机屏幕无显示,系统不能启动,系统反复重启,系统启动后一些程序闪退,开机后屏幕花屏,机器频繁死机,系统蓝屏等。有些故障是可以很简单的诊断出是硬件故障和软件故障,或者说能一下看出是机器的哪一部位出现了问题,比如启动后电脑没有声音,一般先检查控制面板里面的声音和音频设置是否正常,卸载声卡的驱动之后再安装一遍如果问题没有得到解决,接下来的工作就是要去打开机箱,如果是独显,先试一下温度,温度不高,进行拔插,可以适当的擦拭,看看效果。可是对于一些问题是不容易分清是哪部分的问题,例如,启动后屏幕花屏,有时是屏幕的问题,有时可能是内存条引起的。因此要准确对微型计算机出现的问题进行分析排查是一件非常重要的工作。
判断究竟是软件故障还是硬件故障,一般可以采用的方法有:
(1)开机后电源指示灯正常,而显示器、软硬盘等均无任何显示和读盘反应,一般是硬件故障。
(2)发生故障后,重新启动计算机后不能显示DOS提示符,而CMOS设置正确则为硬故障。
(3)开机自检有时直接指明是硬故障。
(4)开机虽有显示、软硬盘有反应,但不能完成自检,不显示系统提示符,则一般为硬故障。
(5)如果不能从硬盘启动引导操作系统,换软盘启动也无法完成启动,则一般为硬故障。
(6)故障发生后一般能从软盘或硬盘启动操作系统,显示DOS提示符,则一般为软故障[2]。
4.微型计算机故障处理步骤
当微型计算机运行时出现故障,为了快速的确定故障的原因,对微型计算机进行修复,比较常用的是人工诊断法。人工诊断法具体可以分为:直接观察法、插拔法、试探法、交换法、震动敲击法、升温降温法、清洁法等。
直接观察法适合有维修经验的人,简单来说就是“看、闻、听、摸”。对于明显的故障,例如主板有明显烧焦的痕迹,或电阻电容坏,或连接线断开等,可以一目了然,用“看”就可以判断故障点;“闻”是针对微型计算机是不是有烧焦的气味;“听”是指机器运转时是否有异常的声音;“摸”是对主板及各连线检测,是否存在松动。插拔法是一种有效的检查故障的方法,适合于无任何显示的故障。当机器出现故障时,可以将怀疑存在故障的部件拔下,例如可以拔下软硬盘的电源线,显卡,网卡等设备,适合对故障的快速定位。试探法是指当存在故障,而不清楚故障的具体定位时,可以通过更换微型计算机的某些部件来确定故障,例如开机屏幕无显示,可以检查一下显卡,对于集成显卡,也可以试探性的更换内存条,或更换内存插槽。交换法用于易插拔的维修环境,例如内存自检出错,交换后发生变化,通过逐块交换来确定部位。震动敲击法针对机器时好时坏,可能某个部件接触不良,通过敲击可以解决问题,并能确定故障原因。升温降温法主要针对机器运行一定时间后反应速度缓慢或者死机的情况,通过断电降温后开机,查看故障是否好转,从而判断故障点;清洁法是针对微型计算机运行环境不良,存在大量灰尘时采用,对于主板的灰尘最好用毛刷或者吹风设备去除,对于氧化部位,可用橡皮擦擦除,后观察故障变化。
对于人工检测无法准确判断的软硬件故障,为了检测、定位故障,需要一些仪器设备以便定性和定量分析,在微型计算机系统中常用的故障检测设备有:诊断检查程序,仿真仪、逻辑分析仪、在线测试系统、集成电路测试仪、示波器、逻辑笔、三用表以及某些专用测试仪等[4]。
5.工作中经常出现的软硬件故障及维护方法举例
5.1微型计算机开机后,电脑屏幕黑屏,主机电源灯和硬盘灯常亮,主机无异常声音
解决方法:根据故障情况,首先看屏幕电源线是否正常连接,检查屏幕与主机的连线是否掉线,重新插拔数据线之后,如果问题没有得到解决,打开主机箱,对内存条进行插拔,对内存条适当擦拭,或更换内存的插槽,开机看问题是否解决,如果问题仍然存在,故障点应该是机器的显卡方面,如果是独立的显卡,更换同型号显卡实验,如果非独立显卡,主板存在问题,更换主板或对主板维修,问题解决。
5.2新装操作系统的微型计算机,通过无线网卡能上网,通过有线网卡却不行,网卡状态却显示正常
解决方法:测试网络的有线连接是否是通路,简单方法用一台笔记本测试一下,如果笔记本正常能上,故障点肯定是有线网卡的问题,先对网卡进行卸载驱动操作,找系统自带光盘,或者利用无线上网下载带网卡驱动板的驱动精灵,重新安装驱动看问题能否解决,问题解决说明网卡驱动版本不匹配。
5.3开机后显示硬盘启动的错误信息,进入BIOS,自动检测发现不了硬盘
解决方法:根据故障推断问题出现在硬盘方面,硬盘坏或数据线或IDE接口损坏,使用替换法进行进一步故障排除。
5.4在未对微型计算机进行安装新硬件或软件升级的情况下,开机之后蓝屏,提示硬件错误或非法操作
解决方法:关机,对机器进行散热处理,开机看有没有效果,如果还是蓝屏,最简单的处理方法是重装操作系统。
6.结束语
微型计算机维护是一项复杂的工作,涉及到软件和硬件件两方面的知识,故障的表现形式不同,处理方式不同,在具体的工作实践中需要不断的探索和经验总结,根据微型计算机故障的诊断方法对故障进行分析、定位,参考故障的处理步骤对故障进行检修。随着技术的更新,新问题不断出现,只有不断实践、摸索才能更好的做好微型计算机维护。
【参考文献】
[1]慕东周,王文捷.计算机维修与维护教程[M].科学出版社,2005.3.
[2]邬建平,李勇.新编计算机维护维修教程[M].冶金工业出版社,2002.
【关键词】微型计算机接口技术发展输入输出
世界上第一台可以有程序控制的计算机称为电子数字积分器与计算器,它是美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要于1946年研制出来的。而从20世纪80年代以来,微型计算机的类型已经很多,体积越来越小,功能越来越强。
微型计算机与大、中、小型计算机相比,微型计算机最大的区别就在于其中央处理器是集中在一小块硅片上的,而大、中、小型计算机的CPU是有相当多的电路组成的。微型计算机除了有作为MPU的中央处理器外,还有大规模集成电路制成的主存储器和输入输出接口电路,这三者之间是采用总线结构联系起来的。因此,对连接外部设备的输入输出接口电路做以简单了解是很有必要的。
一、接口技术的简介和分类
接口技术即就是采用硬件与软件相结合的方法,研究CPU与外设之间如何实现高效、可靠的信息交换的一门技术。微型计算机输入输出接口是CPU与外部设备之间交换信息的连接电路,它们通过总线与CPU相连,简称I/O接口。
随着科技的进步和实际的需要,I/O接口也多样化,其基本类型有三类。第一类是总线接口,作用于缓冲、锁存、隔离和驱动;第二类是人机交互接口,是微型计算机与操作人员之间相互传递信息的窗口;第三类是监测与控制接口,主要用于自动化与自动化仪器。
二、输入/输出接口的交换信号
计算机I/O接口电路与外部设备交换的信号,一般可分为以下4种:(1)数字量:以二进制表示的数据(已经过编码的二进制形式的数据),以及以ASCII码表示的数或字符。最小单位:“位”bit,8为称为一个字节(BYTE)。(2)模拟量:用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的物理量。模拟信号不能直接进入计算机,必须经过A/D(模拟/数字)转换器,把模拟量转换成某种形式的数字量,才能进入计算机。当外部设备需要模拟量控制时,I/O接口电路 D/A(数字/模拟)转换器又能把数字量转换成模拟量信号。(3)开关量:只有两种状态,即“开”或“闭”。例如电机的启与停,开关的开与关。这样,只要用一位二进制数表示,如:可用0,1表示。(4)脉冲量:在计算机控制系统中还经常用到计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲。脉冲信号是以脉冲形式表示的一种信号。
三、输入/输出接口的位置
I/O接口是连接外设和主机的一个“桥梁”。I/O接口的外设侧、主机侧各有一个接口。主机侧的接口称为内部接口,外设侧的接口称为外部接口,内部接口通过系统总线与内存和CPU相连,而外部接口则通过各种接口电缆(如串行电缆、并行电缆、网线或SCSI电缆等)与外设相连。I/O接口与系统和外设的连接:I/O接口通过数据线、地址线和控制线与系统相连;I/O接口通过数据线、控制线与外设相连。
四、输入输出的控制方式
(1)程序控制方式。这是指在程序控制下进行信息传送。可细分为:无条件传送和条件传送两种。(2)中断控制方式。一般用来传送低俗外部设备与CPU之间的信息交换。(3)DMA控制方式。直接存储器存取控制方式是一种成块传送数据的方式。(4)输入/输出处理机控制方式。这种方式适用于大量输入/输出设备的微型系统,此时需要CPU工作在最大工作模式。
在微型计算机系统中,可采用的输入/输出控制方式一般就是以上四种。
随着系统升级和科技的发展,在微型计算机系统中,输入/输出接口技术也逐渐多样化。I/O接口的分类和受系统控制的方式各不相同,在实际应用中要根据具体问题,具体分析。使微型计算机与外部设备交换信息更加便捷和快速。在了解接口技术在微型计算机中的重要性后,也希望微型计算机随着输入/输出接口技术的快速进步而发展,在更多方面的应用中发挥其最大的作用。
参考文献
[1]刘伟.微型计算机原理与应用探析.科技与生活. 2012,(1)
[2]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用(第三版).清华大学出版社. 2011,11
[3]付宁,奚文红.微型计算机的维护与管理.现代营销. 2011,(9)
关键词 微型计算机技术 教学改革 教学内容 教学方法
1 教学内容改革
1.1 精选教学内容
现在,大多数高校将微机原理、汇编语言、微机接口技术整合为一门微型计算机技术课程。针对当前微型计算机技术课程内容繁多而学时数有限的实际情况,应精选教学内容,提高教学质量。教学中注重重难点的处理,针对大纲要求、教材、教学目标及授课对象,设计每堂课的重点、难点的处理方法。对重点内容侧重基本原理和方法的讲解。对大纲中要求了解程度的内容可少讲或安排学生自学。对课程中与先修课程重复的教学内容,如数制、码制、算术运算、A/D、D/A等以提示说明处理。
对学生的实际水平有充分的了解,以便在教学内容上做到有的放矢,删除一些非必要的内容后,可适当增补本领域的新技术、新产品,以增强学生学习兴趣并了解新知识。
1.2 理论联系实际
微型计算机技术涉及软硬件知识,在实际生产生活中应用广泛。若沿袭一贯的“重理论、轻实践”的教育方法,显然是不可取的。在进行教学设计时,应尽可能联系实际,使学生充分了解所学知识的作用及其重要性。重视为社会培养应用型人才,提高学生的社会贡献力。
实验和课程设计充分利用学校的实验资源,开发基础和提高的成套系列实验。在课程设计中,给出的课题应贴近生活,启发学生的创新意识和开发热情。
2 教学方法改革
2.1 教学形式设计
微型计算机技术课程教学的特点是知识面广、内容抽象,学生在学习过程中感到枯燥无味,并容易产生畏难情绪。因此,在课堂教学中,应避免对学生采用全程灌输知识的教学方法,应以学生为主体,以培养学生的综合应用能力为目的,积极探索和实施各种各样的教学形式并充分发挥各种教学手段的优势,这一点尤为重要。
教学形式多样化如类比法、问题导向法、现场演示法、情景模拟法、多媒体技术应用等。实践证明,多种教学形式的合理应用激发了学生的学习积极性,培养了学生自主性学习、创新性学习的习惯,提高了教学效果。
(1)类比法。类比法是通过列举学生身边熟知的事情,借助这些事情与抽象概念之间具有的内在相似性,帮助学生形象地理解和记忆抽象难懂的概念。如在讲授中断概念时,我们可以举这样一个典型的例子。一个人正在做某一件事情(相当于CPU执行主程序)时,听到电话声响起(相当于有中断请求),他暂时停下手边的事情(相当于中断主程序),去接听电话(中断响应),接听电话(执行中断服务程序)完毕,再返回(中断返回)来继续做原来事情(继续执行主程序)。在教学过程中恰当使用类比方法是激发学生学习兴趣,减少畏难情绪的重要手段,也是帮助学生透彻理解,取得较好教学效果的一种切实可行的方法。
(2)问题导向法。问题导向教学方法以问题为学习起点,激发学生学习兴趣,对知识逐步产生认知并最终使问题得以解决。在该过程中,可激发学生的求知欲,锻炼学生的思维能力及解决实际问题能力。使学生变被动的知识接受者为学习知识的主动者。
(3)现场演示及情景模拟方法。授课时,教师用不多的时间现场演示(实物展示)或情景模拟(应用软件)实例,可以使学生先有了感性认识,激发了学生的学习热情,在此基础上,教师再讲授相关理论知识,并注重师生互动环节,可以有效地提高教学质量。
(4)多媒体技术应用。多媒体技术的应用在现代教育中已成为一种良好的教学手段。多媒体教学不仅提高了课堂效率,而且使抽象的知识形象化、直观化,有助于学生对学习内容的理解和记忆。教师应当精心设计教学过程,精心设计教案课件,并且在教学过程中,将板书与多媒体教学有效结合。例如可利用FLASH动画以实例展示CPU工作原理,促进学生对知识的掌握和理解;而程序设计比较适合用板书讲解的形式,便于给学生留有思索的空间。
(5)课程网站建设。充分利用网络资源为课程教学提供服务。课程的主要教学资源如教学大纲、电子教案、习题解答等全部上网。实时介绍计算机应用的发展与最新技术,提供相关的课外设计课题供开放实验室选做,并介绍教师的科研项目。建立网上师生教学交流、问题讨论平台,及时发现问题、解决问题,有效掌握学生学习动态,加强师生教与学互动,激发学生学习热情。
2.2 教学资源应用
科研资源转化为优质教学资源,促进教学质量提高。其中包括:(1)科研成果促进理论教学内容优化。精选科研过程和工程应用中与课程教学联系紧密的案例,介绍与重要知识点相关的科研内容和最新科研成果。(2)科研成果丰富实践教学内容。利用与课程内容相关联的科研成果,开发设计型、创新型实验,提升实验教学水平,同时拉近实验与工程实践的距离。(3)实行导师制,努力培养优秀学生。每年选出一些优秀学生进行重点培养,由教师提供高级技术难题或介入教师的科研课程中,并指导学生参加各种大学生创新制作比赛、电子设计竞赛等,通过促进学习与研究一体化使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力,适应终身学习的能力需要。由此,使优秀学生的能力得以充分施展,同时给其他学生以激励,促进后进学生努力学习,调动学生的学习积极性。
3 教学考核改革
科学合理的考评体系能够激发学生的主观能动性和创造力。传统的考核方法是笔试。单纯笔试往往造学生考前突击和死记硬背的局面,无法全面反映教学成果。目前,笔试始终占统治地位,值得思索。对教学考核的研究与实践包括:(1)开卷考核形式。开卷考核方法使学生的学习重心由原来的机械记忆学习内容转移到真正理解掌握。(2)注重过程考核和综合能力测试。提升实际动手测评在总评成绩中的比重,使学生的实践动手能力得到进一步培养和提高。(3)针对性考核评价。对擅长利用汇编语言实现算法设计的学生重点考核其逻辑思维能力,而对擅长硬件设计的学生重点考核其硬件接口设计与实现能力等,从而依据学生特点,建立个性化评价指标。
4 结语
一、教学背景
1.说教材。《微型计算机系统》选自黑龙江教育出版社信息技术七年级上册第二课的内容,通过本节课的学习将为学生揭开计算机机箱内部神秘的面纱,进而为今后的计算机的操作、数据的存储、硬件的安装和维护打下良好的基础。
2.说学情。本节课的授课对象是七年级的学生,这一年龄段的学生好奇心强、好表现,计算机基础薄弱,我会抓住学生的这一特点,采用形式多样的教学方法来激发学生主动学习的积极性,使学生掌握计算机系统的知识。
二、教学目标及教学重难点
(一)教学目标
依据教材和学生的特点,我将本节课的教学目标确立为:
1.知识与技能目标。(1)初步掌握微型计算机软件系统的组成;知道微型计算机硬件系统的主要部件;初步了解计算机的主要性能指标。(2)懂得利用网络资源,学会搜集信息,加工整理信息,从而解决实际问题,提高学生的信息综合素养。
2.过程与方法目标。在小组协作探究过程中,培养学生的合作意识。
3.情感态度与价值观目标。通过对计算机硬件的探究形成小组竞赛,激发学生的学习兴趣,增强解决问题的自信心,获得成功的体验。
(二)教学重难点
基于以上的教学目标,我将本节课的教学重点确立为以下三点:(内容不说):(1)掌握微型计算机系统的组成;(2)计算机硬件系统的组成;(3)初步掌握微型计算机软件系统的组成。
结合七年级学生的学情,我确定本节课的教学难点为:计算机硬件系统的组成。
三、教法、学法及教学手段
1.教法选择。针对七年级学生的认知结构和心理特征,我采用了问题探究、演示讲解、任务驱动、启发引导式教学,实现教师的教和学生的学有机结合。
2.学法选择。为教会学生终身学习的方法,鼓励学生小组协作交流学习方法,培养学生的团队合作精神,使学生真正成为学习的主体。
3.教学手段。为了有效地完成本节课的教学,我采用了实物展示、竞赛活动、多媒体辅助教学的教学手段。
四、教学过程
(一)创设情境,导入新课
思考:同学们都认识哪些计算机硬件和应用程序?设计意图:首先请学生思考这一问题,根据学生已有的计算机知识,通过教师的引导,学生应该可以给出简单的回答,教师都给予肯定,同时继续追问,从而引出本节课的课题《微型计算机系统》。
(二)协作学习,探究新知
1.在第一环节的基础上,向学生展示课前准备好的电脑机箱一个和系统盘一张。同时教师阐述计算机硬件和软件组成了计算机系统。设计意图:通过实物的展示和教师的讲解让学生理解计算机系统的组成。从而解决了本节课的第一个教学重点。
2.布置任务:将课前已经编好号的7个比较主要的计算机硬件(主板、CPU、内存条、硬盘、显卡、声卡、网卡)分别分给七个小组,请学生结合课本和网络资源,小组内协作探究完成以下内容:硬件名称、硬件品牌、型号、功能和性能参数。并在组内选出一名同学代表,汇报结果。设计意图:通过任务驱动的方式,让学生小组合作学习计算机硬件知识,增强了学生的学习热情,同时也给了学生表现自己的机会,提高了学习的积极性。对于学生汇报过程出现错误和不完整的情况,教师及时给予改正和补充。最后发给学生一份教师提前做好的计算机硬件学习文档,让学生更全面地掌握计算机硬件系统。就此解决了本节课的第二个教学重点,同时也突破了本节课的教学难点。
3.最后,简单介绍一下微型计算机的软件系统,解决了本节课的第三个教学重点。
(三)小组竞赛,巩固提高
在第二个环节之后,给学生两分钟的时间,阅读计算机硬件学习文档,然后小组派代表完成竞赛:猜猜它是谁?最后选出两个优秀小组以示鼓励。设计意图:通过竞赛的形式,进一步巩固本节课的教学重点和难点。
(四)归纳总结
引导学生归纳总结本节课的学习内容,并对学生普遍比较容易混淆的地方加以强调。设计意图:培养学生的逻辑思维能力和归纳总结能力,体现学生在学习中的主体地位。
五、评价与反思
本课结合教材重难点和信息技术学科的特点,利用任务型教学,从多方面使学生得到锻炼,让他们在轻松愉快的氛围中掌握知识,从而使本课教学达到预期的效果。
关键词:微型计算机;单片机;集成电子芯片
说道单片机,那就不得不提到MCS-51这个单片机的型号了,以它为例:单片机中含有CPU、4KB容量的ROM、128B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口这些基本的接口。在这类单片机中,也具有所有微型计算机的共有特性:系统结构简单,使用方便,方便实现模块化,原件之间的可操作性强;单片机可靠性以及安全系数比较高;处理功能强大,速度同比之下快;上电电压低,低功耗;制作方便,便于生产和携带;控制功能强;环境适应能力强。这些特点,也可说是微型计算机家族发展至今,依旧屹立不败的原因吧。微型单片机作为计算机发展领域的一个重要分支,我们大致可以将其分为以下几类:通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。
通用型/专用型:这是按单片机在实际领域的适用范围来区分的。例如,89C51是这一类单片机产品,它不是为某种专用途设计的,在许多领域,它都是可以使用的,而专用型单片机则是针对一类产品甚至某一个产品量身定做的,就像你的钥匙和锁。总线型/非总线型:这是按单片机内部是否含有并行总线来区分的。总线型单片机内部均设置了并行地址总线、数据总线、控制总线,这些引脚通过串行口与其他类型的单片机芯片连接,来达到扩展并行器件的作用,而随着科技的发展,人们对单片机的要求越来越苛刻,要求小,又要要求容量大。因此,许多已知的单片机在更新换代后,都将芯片所需要的器件及外设接口集成芯片内部,因此就不再依赖并行扩展总线,这类单片机称为非总线型单片机。控制型/家电型:这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。对于寻址范围大,运算能力强的微型计算机芯片都是用于工厂控制的;在家用电器中的小封装、低价格,器件连接较多和外设接口集成度高单片机多为专用型。这个分类吧,没有什么明确的界限,换句话说,好的单片机还是可以完全胜任两边的工作。例如,80C51类单片机。单片机诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中在SCM中的领头羊是INTE8031,该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机,后来随着FlashRom技术的发展,8004单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,20世纪90年代后,随着电子产品的大规模发展,单片机技术也进入了一个飞速发展的时期。随着INTELi960系列以及ARM系列在电子产品中的广泛应用,我们进入了一个以单片机硬件为首、软件为辅的硬件时代。
在SingleChipMicrocomputer(SCM,单片微型计算机)阶段,设计者将精力放在了如何构成一个完美的单片形态的微型计算机系统的最佳结构。Intel公司将其开创出来后,单片机进入了MicroControllerUnit(MCU,微控制器)阶段。这时,设计者们开始考虑的问题就是,在扩展满足嵌入式应用的同时,系统要求的对其各种电路与接口电路,实现了智能化控制,在此时,Philips公司成了这个时期的领路人。在目前SystemonChip(SOC,嵌入式系统)这个阶段,设计者又需要解决应用系统在芯片上如何最大化的问题,因此,单片微型计算机又成了单片应用系统。在我们使用单片机的过程中,单片机系统有时会因某些原因出现运行不正常的情况,这时,我们就需要对单片机进行复位操作,复位操作分为正常复位和非正常复位两种状态,正常复位就是芯片内部程序重新启动,进入可以正常工作的状态;而非正常复位就是在不正当的条件下对芯片进行复位,这样的操作有可能造成数据的丢失。干扰复位或掉电后复位均属非正常复位,此时,芯片需要进行故障诊断并需要恢复至自动恢复非正常复位前的状态。在程序的执行中,如果我们学过汇编语言(最接近计算机的语言),就知道其运行地址总是从0000H开始,这也就会造成以下几种情况:A、系统开机上电复位;B、软件故障复位;C、看门狗超时,未喂狗硬件复位;D、任务正在执行中掉电后来电复位。这几个情况中,除系统开机上电复位外均属非正常复位,我们要特别注意。
在对于某些对程序执行顺序有着严格要求的控制系统,系统是否可以正常复位,决定了这个程序的生死,一旦程序出现非正常复位,系统都需要从失控的那一个模块或任务恢复运行。而在此条件下,系统需要作好重要数据单元、参数的备份工作,这极大地消耗了系统的内存。这些操作完毕后,再把复位前的任务、参数、运行时间等恢复,数据恢复成功,我们才可以再使系统进入运行状态。而在实际中,恢复系统的运行状态需要特别细致地对系统的重要数据加以备份,并需要对数据的可靠性进行检查,以保证恢复的数据的正确性。其次,系统还需要从多内部的任务、多进程的测控、数据的恢复来考虑程序运行的次序问题。
参考文献:
[1]李群芳,肖看,张士军.单片微型计算机与接口技术(第4版)[M].北京:电子工业出版社,2014.
[2]张毅刚,王少军,付宁.单片机与接口技术(第2版)[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[3]张洪润,孙悦,张亚凡.单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.
乙方:
经甲方和乙方友好协商,就乙方与甲方合作以oem方式生产“____”牌微型计算机这一项目,现达成协议如下:
一、乙方授权委托甲方生产“____”牌微型计算机,甲方应负责“____”牌微型计算机生产、销售的合法性,即“____”牌微型计算机可使用甲方代为申办的生产许可证号。
二、乙方授权“____”牌微型计算机商标予甲方进行生产,详细条款参见附件《商标授权委托书》。
三、在本协议有效期内乙方只允许委托甲方生产“____”牌商标微型计算机,甲方对“____”牌商标微型计算机只具有生产制造权,无经营销售权。
四、甲方根据乙方每次订单提出的具体规格说明书进行生产,甲方有责任严格按照有关标准进行质量控制。
五、技术参数标准、质量管理体系以甲方和乙方商议和质量文件为标准,甲方对质量负责,整机保修三年,其中第一年内保换,第二、三年免费维修,只收取配件成本费。
六、保修期限由乙方提货当日开始计算。
七、甲方不负责对最终用户(即乙方的客户)提供售后服务;甲方仅向乙方提供非人为因素损坏的配件的保换、保修服务。
八、由于自然灾害、雷电、事故等不可抗拒的,以及由于供电线路、犯罪等因素对系统造成的损害或软硬故障,甲方有义务提供咨询服务,但不属甲方的免费保修范围。
九、运输及费用:
1. 1. 交(提)货地点在 ,由甲方代乙方进行货物运输。
2. 2. 运输方式根据具体的每次订货合同要求进行。
3. 3. 运输费用负担由双方根据具体订货合同制定。
十、结算方式及期限:
1. 1. 当双方签订本协议后,双方将以此协议作为基础,每次订货都由乙方向甲方下订单,由甲方负责人确认后才视为合格的订货合同,不合格的订货合同不受本协议条款约束。 2. 2. 乙方向甲方订货的同时,首先向甲方提交该次合同总额的30%以上预付款。
3. 3. 每次订单的余款在乙方提货验收完成之日,立即向甲方一次性付清。
4. 4. 甲方对乙方所订货物的交货期限,从乙方向甲方交付预付款到帐之日起计算,十五个工作日内完成。
十一、验货的标准及方法:
1. 1. 乙方对货物的验收方法依据甲方和乙方商议认可的质量文件为依据。
2. 2. 乙方对货物的验收期限为收到货物之日起算三天内完成。
3. 3. 乙方认为货物有不良现象时,可向甲方提出异议。
4. 4. 提出异议期限为验收货物即日起算一周内书面向甲方提出,甲方在一周内给予处理答复,超过期限视为保修处理。
十二、违约及解决纠纷的方式:
1. 1. 当发生纠纷,双方应本着互让互谅的原则协商解决。
2. 2. 未尽事宜双方协商后增加补充协议,补充协议经双方认可后与本协议具有同等法律效力。
3. 3. 实在协商解决不了则向甲方所在地法院提出诉讼。
十三、本协议有效期为一年。
十四、本协议一式三份,乙方一份,甲方二份。
甲 方: 甲 方:
法定代表人: 法定代表人:
委托人: 委托人:
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