模数转换
一、实验目的
了解模/数转换和数/模转换工作原理，掌握 MSP430 单片机内 ADC10 模/数转换模块的控制和应用。
二、实验任务
1. 模/ 数转换器 ADC10 的编程控制
利用 MSP430G2553 内部的 ADC10 模数转换器，采用单通道单次转换、查询方式，对实验板上的一路模拟信号进行 A/D 转换，模拟信号为一个 0~VCC 的直流电压信号，信号大小通过拨码可调电阻的阻值改变，参看附录 A 实验板原理图中模拟信号电路部分。对每个模拟信号转换 4 次，求平均值后，将得到的 10 位数字量对应的模拟电压值通过3 个数码管显示出来，即显示到小数点后两位，如假设参考电压 VR+ = 3.3V，测得的数字量为 0x3AE, 对应 3.04V，则在数码管上显示 3.04。 改变可调电阻值，记录 3 个模拟信号的转换结果，与示波器测量的结果进行比较。
代码如下：
#include"io430.h"
void delay();
const char LEDtab[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0x30,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//用于存放数码管的0~9状态
const char LCDtab[4]={0x81,0x82,0x84,0x88};//用于存放四个数码管的亮灭状态
void main()
{
unsigned int buffer[4];
unsigned int i;
unsigned int c,d,e,f,g;
ADC10CTL0=0;
ADC10CTL1=0;
ADC10AE0=0;
P2SEL=0;//设置端口P2为基本输入输出
P2SEL2=0;
P2OUT=0;
P2DIR=0xff;
ADC10AE0|=BIT0;//允许P1.0/A0管脚模拟信号输入
ADC10CTL0|=ADC10ON+ENC;//给内核供电，允许转换
for(i=0;i<4;i++)//转换次数控制
{
ADC10CTL0|=ADC10SC;//软件启动采样
while((ADC10CTL0&ADC10IFG)==0);//查询是否转换完成
buffer[i] = ADC10MEM ;
}
c=(buffer[1]+buffer[2]+buffer[3]+buffer[0])/4;//四次转换结果求平均值
d=(c*3.58)/1023;
e=d/3;
e=e*3;
e=e/1;
if (e==3)
{
f=((c*35.8)/1023-30)/1;
g=((c*358)/1023-300-f*10)/1;}
if(e!=3){
e=(d/2);
e=e*2;
if(e==2)
{f=((c*35.8)/1023-20)/1;
g=((c*358.0)/1023-200-f*10)/1;}
if(e!=2){
e=(d/1);
e=e*1;
if(e==1){
f=((c*35.8)/1023-10)/1;
g=((c*358)/1023-100-f*10)/1;}
if(e!=1){
e=0;
f=((c*35.8)/1023)/1;
g=((c*358)/1023-f*10)/1;}
}
}
P2OUT= (c);WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;//关闭看门狗~
P1SEL=0;
P1SEL2=0;
P1OUT=0;
P1DIR=0xff;
P2SEL=0;
P2SEL2=0;
P2OUT=0xff;
P2DIR=0xff;
while(1){
P2OUT= LEDtab[g];
P1OUT= LCDtab[0];
delay(); P2OUT= LEDtab[f];
P1OUT= LCDtab[1];
delay(); P2OUT= LEDtab[e];
P1OUT= LCDtab[2];
delay(); P2OUT= LEDtab[0];
P1OUT= LCDtab[3];
delay();
}
}
void delay() //延时函数
{ unsigned int i;
for(i=0;i<0xff;i++);
}
调整电阻阻值运行之后，当ADC10MEM的值如上图所示时，数码管示值如下图所示，计算可得实际值为U=534*3.58/1023=1.87,基本符合。
调整电阻得到R+为3.58V ，ADC10MEM的值见下2图
思考：改用P1.4接线如下：
代码中将ADC10AE0|=BIT0;//允许P1.0/A0管脚模拟信号输入中BIT0修改为BIT4即可。
第二篇：计算机发展史学习报告
课程名称： 计算机科学基础 报告名称：计算机发展史
专业名称： 工科海洋1504 班级学号： 3150100598 学生姓名： 卢叶盛
20xx年9月27日
计算机发展学习报告
一. 学习内容
1. 计算机是什么。
2. 计算机模型。
3. 计算机组成。
4. 计算机系统。
5. 计算机发展路程。
6. 信息系统。
7. 计算机文化与计算机思维。
二. 体会最深
就个人而言，我对计算机发展的几个过程印象深刻。从电子管，晶体管走向集成电路和大规模集成电路这四个阶段。总体特称呈现，微型化，普及化，廉价化，多功能化等几个特征。从时间上看，更新速度在不断加快。因为从个人角度，只接触过微型计算机，所以也只能针对微型计算机来谈谈自己的看法。
为什么会对这部分印象深刻呢？总的来说，有以下几点因素。一是惊讶于电脑的发展，竟然会这么迅速，如此普及。对于我们这一代人，电脑，平板，手机成为了生活中不可或缺的一部分。作为经历过的人，很自然得惊讶于前人的智慧吧；二是被电脑，这门艺术所吸引的。从晶体管，电子管，集成电路，庞大的信息群被一个个小小的芯片所容纳，这不得不说是前人的伟大智慧。
三. 知识梳理
1. 计算机模型：黑盒模型，数据处理机，冯?诺依曼模型，哈佛模型
系统软件
计算机系统：
软件 应用软件 处理器系统 硬件 储存器系统 外部设备
2. 信息系统六要素：硬件，软件，数据，用户，过程，通信
3. 计算机思维特征:
4. 计算机发展史：第一代：电子管计算机（1946-1957）
5. 第二代：晶体管计算机（1958-1964）
6. 第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970）
7. 第四代：大规模超大规模集成电路计算机（1970-现在）
四. 课外扩充
一、电子计算机在国外的发展 1、 第一代电子计算机的发展
第一代电子计算机又称“电子计算机”。以电子管为主要电路元件的电子计算机。第一台电子管计算机于19xx年在美国制成，取名埃尼阿克(eniac)。1946-19xx年生产的电子计算机都是第一代电子计算机。
世界上第一台电子计算机是个庞然大物：重
30吨，占地150平方米，肚子里装有18800
只电子管。它是19xx年，在美国宾夕法尼
亚大学诞生的。
20世纪
40
年代中期，美国宾夕法尼亚
大学电工系由莫利奇和艾克特领导，为美国
陆军军械部阿伯丁弹道研究实验室研制了
一台用于炮弹弹道轨迹计算的“电子数值
积分和计算机”(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator简称ENIAC)。这台叫做“埃尼阿克”的计算机占地面积170平方米，总重量30吨，使用了18000只电子管，6000个开关，7000只电阻，10000只电容，50万条线，耗电
量140千瓦，可进行5000次加法/秒运算。
这个庞然大物于19xx年2月15日在美国举
行了揭幕典礼。这台计算机的问世，标志着
电脑时代的开始。
2、 第二代电子计算机的发展
第二代电子计算机采用晶体管制造的电子计
算机。国外第二代电子计算机的生存期大约
是1957-19xx年。其软件开始使用面向过程
的程序设计语言，如fortran、algol等。中
国第一台晶体管计算机于19xx年制成，运算速度为每秒五万次。
第二代电子计算机是用晶体管制造的计算机。在20世纪50年代之前，计算机都采用电子管作元件。电子管元件有许多明显的缺点。例如，在运行时产生的热量太多，可靠性较差，运算速度不快，价格昂贵，体积庞大，这些都使计算机发展受到限制。于是，晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管
的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点。使用了晶体管以后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机的设想也就更容易实现了。
19xx年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线
路的计算机，取名“催迪克”（TRADIC），装有800个晶体
管。19xx年，美国在阿塔拉斯洲际导弹上装备了以晶体管为
主要元件的小型计算机。10年以后，在美国生产的同一型号
的导弹中，由于改用集成电路元件，重量只有原来的1/100，
体积与功耗减少到原来的1/300。19xx年，美国的IBM公司
制成了第一台全部使用晶体管的计算机RCA501型。由于第
二代计算机采用晶体管逻辑元件，及快速磁芯存储器，计算
机速度从每秒几千次提高到几十万次，主存储器的存贮量，
从几千提高到10万以上。19xx年，IBM公司又生产出全部
晶体管化的的电子计算机IBM7090。1958-19xx年，晶体管
电子计算机经历了大范围的发展过程。从印刷电路板到单元电路和随机存储器，从运算理论到程序设计语言，不断的革新使晶体管电子计算机日臻完善。19xx年，世界上最大的晶体管电子计算机ATLAS安装完毕。
3、第三代电子计算机的发展
第三代电子计算机采用中、小规模集成电路制造的电子计算机。19xx年开始出现，60年代末大量生产。其机种多样化、系列化，外部设备品种繁多，并开始与通信设备相结合而发展为由多机组成的计算机网。运算速度可达每秒几百万次，甚至几千万次、上亿次。
4、第四代电子计算机的发展
19xx年和19xx年分别出现了大规模和超大规模集成电路。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，被称为第四代电子计算机。美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。19xx年，美国阿姆尔公司研制成470V/6型计算机，随后日本富士通公司生产出M-190机，是比较有代表性的第四代计算机。英国曼彻斯特大学19xx年开始研制第四代机。19xx年研制成功ICL2900计算机，19xx年研制成功DAP系列机。19xx年，德国西门子公司、法国国际信息公司与荷兰飞利浦公司联合成立了统一数据公司，共同研制出Unidata7710系列机。 第四代计算机是指从19xx年以后采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件制成的计算机。例如80386微处理器，在面积约为10mm X l0mm的单个芯片上，可以集成大约32万个晶体管。
第四代计算机的另一个重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。
微型计算机大致经历了四个阶段
第一阶段是1971～19xx年，微处理器有4004、
4040、8008。 19xx年Intel公司研制出MCS4
微型计算机（CPU为4040，四位机）。后来
又推出以8008为核心的MCS-8型。
第二阶段是1973～1977
年，微型计算
机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型（CPU为8080，八位机）。后期有TRS-80型（CPU为Z80）和APPLE-II型（CPU为6502），在八十年代初期曾一度风靡世界。
第三阶段是1978～19xx年，十六位微型计算机的发展阶段，微处理器有8086、8088、80186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC（CPU为8086）。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(19xx年)和IBM公司的PC/AT286(19xx年)微型计算机。
第四阶段便是从19xx年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。 19xx年， Intel公司推出了Pentium或称P5（中文译名为“奔腾”）的微处理器，它具有64位的内部数据通道。现在Pentium III（也有人称P7）微处理器己成为了主流产品，预计Pentium IV 将在20xx年10月推出。
由此可见，微型计算机的性能主要取决于它的核心器件——微处理器（CPU）的性能。
微型机的出现与发展
将CPU浓缩在一块芯片上的微型机的出现与发展，掀起了计算机大普及的浪潮。19xx年，英特尔（Intel）公司受托设计一种计算器所用的整套电路，公司的一名年轻工程师费金（Federico Fagin）成功地在4.2×3.2的硅片上，集成了2250个晶体管。这就是第一个微处理器——Intel 4004。它是4位的。在它之后，19xx年初又诞生了8位微处理器Intel 8008。19xx年出现了第二代微处理器（8位），如Intel 8080（1973）、M6800（1975，M代表摩托罗拉公司）、Z80（1976，Z代表齐洛格公司）等。19xx年出现了第三代微处理器（16位），如Intel 8086、Z8000、M68000等。19xx年出现了第四代微处理器（32位），如iAPX432、i80386、MAC-32、NS-16032、Z80000、HP-32等。它们的性能都与七十年代大中型计算机大致相匹敌。微处理器的两三年就换一代的速度，是任何技术也不能比拟的。
个人计算机的诞生
最早的个人计算机之一是美国苹果（Apple）公司的AppleⅡ型计算机，于19xx年开始在市场上出售。继之出现了TRS－80（Radio Shack公司）和PET－2001（Commodore公司）。从此以后，各种个人计算机如雨后春笋一般纷纷出现。当时的个人计算机一般以8位或16位的微处理器芯片为基础，存储容量为64KB以上，具有键盘、显示器等输入输出设备，并可配置小型打印机、软盘、盒式磁盘等外围设备，且可以使用各种高级语言自编程序。
随着PC机的不断普及，IBM公司于19xx年8月也组织了个人计算机研制小组。两年后宣布了IBM－PC，19xx年又推出了扩充机型IBM－PC/XT，引起计算机工业界极大震动。在当时，IBM个人计算机具有一系列特点：设计先进（使用Intel8088微处理器）、软件丰富（有八百多家公司以它为标准编制软件）、功能齐全（通信能力强，可与大型机相连）、价格便宜（生产高度自动化，成本很低）。到19xx年，IBM－PC迅速占领市场，取代了号称美国微型机之王的苹果公司。
5、第五代电子计算机的发展
第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识.人-机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图
象交换信息。第五代计算机又称新一代计算机。
19xx年10月，日本首先向世界宣告开始研制第五代计算机，并于19xx年4月制订为期10年的“第五代计算机技术开发计划”，总投资为1000亿日元，目前已顺利完成第五代计算机第一阶段规定的任务。
第五代计算机是为适应未来社会信息化的要求而提出的，与前四代计算机有着本质的区别，是计算机发展史上的一次重要变革。
二、电子计算机在国内的发展
19xx年，中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机(八一型),标志着我国第一台电子计算机的诞生。
19xx年，中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109乙，之后推出109丙机，该机为两弹试验中发挥了重要作用；
19xx年，清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机，运算速度达每秒100万次；
19xx年，国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河-I巨型机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑；
19xx年，电子工业部计算机管理局研制成功与IBM PC机兼容的长城0520CH微机。
19xx年，国防科技大学研究出银河-II通用并行巨型机，峰值速度达每秒4亿次浮点运算(相当于每秒10亿次基本运算操作)，为共享主存储器的四处理机向量机，其向量中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的，总体上达到80年代中后期国际先进水平。它主要用于中期天气预报；
19xx年，国家智能计算机研究开发中心（后成立北京市曙光计算机公司）研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机，这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机；
19xx年，曙光公司又推出了国内第一台具有大规模并行处理机(MPP)结构的并行机曙光1000(含36个处理机)，峰值速度每秒25亿次浮点运算，实际运算速度上了每秒10亿次浮点运算这一高性能台阶。曙光1000与美国Intel公司19xx年推出的大规模并行机体系结构与实现技术相近，与国外的差距缩小到5年左右。
19xx年，国防科大研制成功银河-III百亿次并行巨型计算机系统，采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由130多个处理结点组成，峰值性能为每秒130亿次浮点运算，系统综合技术达到90年代中期国际先进水平。
1997至19xx年，曙光公司先后在市场上推出具有机群结构(Cluster)的曙光1000A，曙光2000-I，曙光2000-II超级服务器，峰值计算速度已突破每秒1000亿次浮点运算，机器规模已超过160个处理机，
19xx年，国家并行计算机工程技术研究中心研制的神威I计算机通过了国家级验收，并在国家气象中心投入运行。系统有384个运算处理单元，峰值运算速度达每秒3840亿次
20xx年，曙光公司推出每秒3000亿次浮点运算的曙光3000超级服务器。 20xx年，中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU——“龙芯”芯片 20xx年，曙光公司推出完全自主知识产权的“龙腾”服务器，龙腾服务器采用了“龙芯-1”CPU，采用了曙光公司和中科院计算所联合研发的服务器专用主板，采用曙光LINUX操作系统，该服务器是国内第一台完全实现自有产权的产品，在国防、安全等部门将发挥重大作用。
20xx年，百万亿次数据处理超级服务器曙光4000L通过国家验收，再一次刷新国产超级服务器的历史纪录，使得国产高性能产业再上新台阶。
三、计算机的发展方向
生物计算机
生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用过程，计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。
20世纪 70 年代人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无，DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据 DNA分子间通过生化反应 从一种基因代玛转变为另一种基因代码反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据，如果能控制这一反应过程那么就可以制作成功DNA，计算机蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算所需的时间仅为10 微微秒，比人的思维速度快100万倍，DNA分子计算机具有惊人的存贮容量。1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据， DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一，由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能又可直接与生物活体相联，预计10-20年后 DNA计算机将进入实用阶段。
纳米计算机
目前计算机使用的硅芯片已经到达其物理极限，体积无法太小，通电和断电的频率无法再提高，耗电量也无法再减少，科学家认为，解决这个问题的途径是研制 纳米晶体管，并用这种纳米晶体管来制作纳米计算机，估计纳米计算机的运算速度将是现在的硅，芯片计算机的1.5 万倍，而且耗费的能量也要减少很多，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。目前 纳米计算机的研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片 一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路，美国加利福尼亚大学伯克利分校以及斯坦福大学的科学家成功地将纳米碳管植入硅片中，这项研究的成功朝着制作超快速纳米计算机的方向前进了一步。
五. 学习方法
8. 将需要记忆部分做一个概括和总结，列成树状图或是表格形式，便于记忆。
9. 搜索关于计算机发展史的视频，文献资料，拓宽眼界，丰富知识。
10. 上机操作，通过观看属性，了解自己的电脑的配置，结构。
六. 存在问题
11. 对于整体的发展史只有个粗略了解，资料寻找的难度较大。
12. 不能将知识和实践有机结合。
13. 计算机思维概念模糊。
七. 感想收获
1. 对书本第一章知识有较深的理解和熟悉。
2. 对于计算机的基本架构有初步的认识。
3. 了解简单的计算机思维。