时钟中找出执行计数功能的个特殊硬件是不可能的，因为时间存储在存储器中，而在固定的时间间隔下由微处理器控制增值。但是，规定系统运转过程的软件包含实现计数器功能的单元。由于系统几乎完全由软件所定义，所以对微处理器结构和其辅助电路这种看起来非常抽象的处理方法使其在应用时非常灵活。这种设计过程主要是软件工程，而且在生产软件时，就会遇到产生于常规工程中相似的构造和维护问题。微型计算机中这三个单元是如何按照机器中的信息通信方式而联起来的。该系统由微处理器控制，它管理自己与存储器和输入输出单元的信息传输。外部的连接与工程系统的其余部分即非计算机部分有关。尽管图中显示的只有个存储单元，实际中有和两种不同的存储器被使用。由于概念上的计算机存储器更像个公文柜，上述的存储器词是非常不恰当的信息存放在系列已标号的箱子中，而且可按问题由箱子的序列号进行信息的参考定位。微计算机常使用随机存取存储器，在中数据可被写入，并且在需要时可被再次读出。这种数据能以任所希望的次序从存储器中读出，不必按写入时的相同次序，所以有随机存取存储器。另类型只读存储器用来保持不受微处理器影响的固定的信息标本这些标本在电源切断后不会丢失，并通常用来保存规定微处理器化系统运转过程的程序。可像样被读取，但与不样的是不能用来存储可变的信息。有些在制造时将其数据标本放入，而另外的则可通过特殊的设备由用户编程，所以称为可编程。被广泛使用的可编程可利用特殊紫外线灯擦除，并被称为，即可擦除可编程只读存储器的缩写。另有新类型的器件不必用紫外线灯而用电擦除，所以称为电可擦除可编程只读存储器。微处理器在程序控制下处理数据，并控制流向和来自存储器和输入输出装置的信息流。有些输人输出装置是通用型的，而另外些则是设计来控制如磁盘驱动器的特殊硬件，或控制传给其他计算机的信息传输。大多数类型的装置在种程度下可编程，允许不同形式的操作，而有些则包含特殊用途微处理器的装置不用主微处理器的直接干预，就可实施非常复杂的操作。假如应用中不需要太多的程序和数据存储量，微处理器存储器和输入输出可全被包含在同集成电路中。这通常是低成本应用情况，例如用于微波炉和自动洗衣机的控制器。当商品被大量地生产时，这种单芯片的使用就可节省相当大的成本。当技术进步发展，更强的处理器和更大数量的存储器被包含形成单片微型计算机，结果使最终产品的徐州工程学院毕业设计论文装配成本得以节省。但是在可预见的将来，当需要大量的存储器或输入输出时，还是有必要继续将许多集成电路相互联结起来，形成微计算机。微计算机的另主要工程应用是在过程控制中。这时，由于装置是按特定的应用情况由微机编程实现的，对用户来说微计算机的存在通常就更加明显。在过程控制应用中，由于这种设备以较少的数量生产，将整个系统安装在单个芯片上所获取的利益常比不上所涉及的高设计成本。而且，过程控制器通常更为复杂，所以要将它们做成单独的集成电路就更为困难。可采用两种处理，将控制器做成种通用的微计算机，正像较强版本的业余计算机那样或者做成包裹式系统，按照电磁继电器那样的较老式的技术进行设计，来取代控制器。对前种情况，系统可以用常规的编程语言来编程，正如以后要介绍的语言那样而另种情况，可采用特殊用途的语言，例如那种使控制器功能按照继电器相互联接的方法进行描述。两种情况下，程序均能存于，这让程序能按应用情况变化时进行相应的变化，但是这使得总系统易受掉电影响而工作不正常，除非使用电池保证供电连续性。另种选择是将程序存在中，这样它们就变成电子硬件的部分并被称为固件。尽管大规模集成电路的应用使小型和微型计算机的差别变得模糊，更复杂的过程控制器需要小型计算机实现它们的过程。各种类型的产品和过程控制器代表了当今微计算机应用的广泛性，而具体的结构取决于对产品词的解释。实际上，计算机的所有工程和科学上的应用都能指定来进行这些种类中的或些工作。微机接口微机接口实现两种信息形式的交换。在计算机之外，由电子系统所处理的信息以种物理信号形式存在，但在程序中，它是用数字表示的。任接口的功能都可分为以种形式进行数据变换的些操作，所以外部和内部形式的转换是由许多步骤完成的。用图所示的情况为例加以说明，图中展示了微计算机和产生连续变化模拟信号的传感器之间的接口。但传感器产生的信号常很小，需要放大，或者产生的信号和形式被系统的其他部分处理之前需要再次转换。举例来说，许多传感器具有电阻变化，这必须由专门电路转换成电压。这种将传感器输出转换成电压信号，并与系统的其他电路相连接的过程，称为信号调理。如图所示例子中，信号调理部分将来自传感器的电压或电流信号范围用模拟数字转换器变成数字形式的信号范围。模拟数字转换器用来将连续变化信号变成相应的数字量，这数字量可是可能的二进制数值中的固定值。如果传感器输出不是连续变化的，就不需模拟数字转换。这种情况下，信号调理单元必须将输人信号变换成为另信号。也可直接与接口的下部分，即微计算机本身的输入输出单元相连接。输入输出单元将数字开关电压信号转换成能通过系统总线传送到计算机的信号形式。这里每根线的状态，无论是开或是关，用相应的或表示。徐州工程学院毕业设计论文对于已经转换成数字形式的模拟输入量，内部表示中用和组成的排列形式形成与被转换量相对应的二进制数。从接口得到的原数值会受到接口电路设计的限制，而且常需要线性化和量程调整才能形成适合于在主程序中使用的数值。举例来说，接口可用于转换范围为至的温度，而位转换器所产生的数值会在范围至之间。显然，从程序员的观点，对温度进行直接的处理要比使用由所产生的与给定温度相致的值要容易。接口总是用于读取传感器的值，同时还要将输人数值转换成更便易的形式。而且，接口操作需要将控制信号在微机和接口元件之间进行传送。根据这些理由，通常使用子程序来监督接口的具体操作，并完成任何所需的量程调整和或线性化。输出接口采用相似的形式图，明显的差别在于信息流的方向相反是从程序到外部世界。这种情况下，程序可称为输出程序，它监督接口的操作并完成数字模拟转换器所需数字的标定。该子程序依次送出信息给输出器件，产生相应的电信号，由转换成模拟形式。最后。信号经调理通常是放大以形成适应于执行器操作的形式。数字接口电路在微机电路中使用的信号几乎总是太小而不能被直接地连到外部世界，因而必须用种形式将其转换成更适宜的形式。接口电路部分的设计是使用微机的工程师所面临最重要的任务之。我们已经了解到微机中，信息以离散的位形式表示。当微机要与只有打开或关闭操作的设备相连时，这种数字形式是最有用的，这里每位都可表示开关或执行器的状态。连接逻辑电路时，必须小心翼翼，以保证它们的逻辑电平和电流额定值是兼容的。由逻辑电路产生的输出电压通以拉出或灌人最大额定电流时，按最弱情况下数值所定义。这样是当拉出最大额定高输出电流时的允许最小高电压，而则是当灌入最大额定低输出电流时允许最低电压。对逻辑输入也有相应的参数，规定最小输入电压为逻辑高状态，以及最大输入电压为逻辑低状态。对于输入接口，也许设计所面临的主要问题是电噪声，小噪声信号会引起系统工作不良，而大量的噪声会造成永久性损坏。设计者必须从开始就清楚这些危险。有许多方法保护接口电路和微机不受各种各样噪声影响，下面是些例子使用光电隔离或变压器实现微机系统和外部器件之间的输入输出电信号隔离。徐州工程学院毕业设计论文用低通滤波器和施密特触发器排除高频噪声脉冲。用对二极管以反向偏置于正常方向的形式连接至电源端，来保护过高的输入电压。对于输出接口，逻辑器件的参数和往往太小而不能直接与负载相连，实践中必须在个外部电路将电流和电压进行放大以驱动负载。现在尽管有些类型的半导体器件可用于将和的功率控制至若干千瓦，有两种基本方式将开关接到负载，并对其进行控制如图的串联连接和并联连接。串联连接并联连接图。串联和并联连接对于串联连接，开关闭合时使电流流过负载，而当并联连接时合上开关将使电流绕过负载。两种方式都可用于低功率电路中，但只有串联连接才能用于高功率电路，这是因为串联电阻上要消耗功率。徐州工程学院毕业设计论文附录附录英文翻译徐州工程学院毕业设计论文,