《微机原理与接口技术》教与学

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楼主 2020-10-21 10:18:57
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一、课程名称

微机原理与接口技术(Principle &Interface Technique of Microcomputer)

二、课程代码


三、课程类别:学科基础(平台)课


四、课程性质:专业必修


五、学时/学分:64(48+16)/4


六、先修课程

电路理论、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计


七、适用专业

电子科学与技术、光信息科学与技术、通信工程、电子信息工程、电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术等


八、教学内容及要求基本任务与要求:

通过本课程的学习,使学生从应用的角度出发,掌握微机的基本组成结构、工作原理、汇编语言程序设计、接口电路的设计以及控制程序的设计。建立系统硬、软件技术的整体概念,使学生能理论和实践相结合,建立起利用计算机硬、软件技术解决实际问题的基本思路和技巧,具备微机应用系统软、硬件开发的基本能力。

基本要求:

(1) 掌握微型计算机的基本组成结构、工作原理、8086/8088微处理器的基本指令系统;

(2)掌握基本的程序设计技术;

(3) 掌握基本的接口电路设计方法和控制程序设计技术。


教学内容:




第一章 微型计算机的基础知识 (10学时)

了解:80286、80386、80486、Pentium系列微处理器的基本结构和原理以及相关的技术。虚地址保护方式和虚拟8086方式下存储器分段和物理地址生成。

理解:位、字节、字的概念,实地址工作方式。

掌握:计算机中的数和编码的相关知识,微型计算机的结构和工作原理,8086/8088微处理器的基本结构,实地址方式下存储器分段和物理地址生成。

重点内容:补码及求补方法,机器数及其真值,位、字、字节、指令和程序等概念,8086/8088微处理器的结构和8086/8088的寄存器,存储器分段和物理地址的生成。

教学难点:补码的概念,机器数及其真值,实地址方式下的存储器分段,存储器的逻辑地址和物理地址。

第一节 计算机中的数和编码

知识点:计算机中的数制,机器数与真值,原码,反码,补码,符号数的运算,二进制编码。

第二节 微型计算机的结构和工作原理

知识点:微型计算机的基本结构,计算机的工作原理。

第三节 8086/8088微处理器

知识点:8086/8088的结构,8086/8088的内部寄存器。

第四节 8086/8088的工作方式和存储器物理地址生成

知识点:8086/8088的工作方式,存储器分段,逻辑地址,物理地址,物理地址的生成。

第二章 汇编语言与汇编程序 (12+4学时)

了解:32位微处理器的相关指令、伪指令,BIOS功能调用的概念。

理解:变量、标号的概念,变量及地址表达式的类型,变量存储区中数据的存放格式,符号指令的寻址方式,汇编源程序的程序格式。

掌握:变量的定义,符号指令中的表达式,存储器寻址及存储器寻址中段基址或段选择字的确定,8088/8086的常用指令和伪指令,系统功能调用。

重点内容:8088/8086的常用指令和伪指令, 符号指令的寻址方式,常用系统功能调用,汇编语言源程序的完整格式。

教学难点:直接寻址、间址、基址、变址和基址变址等五种存储器寻址方式及其约定段的使用,变量和标号的使用及其类型的变更。

第一节 符号指令的表达式

知识点:常量及数值表达式,标号,变量及地址表达式,变量存储区中数据的存放,变量的类型属性及变量的定义,地址表达式类型的变更。

第二节 符号指令的寻址方式

知识点:符号指令的构成,符号指令的寻址方式,存储器寻址,地址表达式的一般形式,存储器寻址中段寄存器的确定。

第三节 常用指令

知识点:通用数据传送指令,数据交换指令,堆栈的概念,栈操作指令,地址传送指令,查表转换指令,加减运算指令,逻辑运算指令。

第四节 常用伪指令

知识点:过程的定义,段的定义,汇编地址计数器,段寄存器的约定,汇编源程序的格式。

第五节 系统功能调用

知识点:1号功能调用,2号功能调用,9号功能调用,10号功能调用


实验1:程序的运行——汇编语言程序的汇编、连接、调试运行。(4学时)


内容:汇编语言源程序的建立、汇编、调试与运行。

要求:编写一段汇编源程序,完成源文件的建立、汇编、链接全过程,并调试运行。


第三章程序设计的基本技术 (10+8学时)

了解:串处理程序设计和宏功能程序设计的概念。

理解:循环程序的结构以及重复控制指令的控制方法,子程序的概念、子程序的调用和返回指令的实质,分支程序、循环程序和子程序设计中程序控制转移的实质。

掌握:BCD数的调整方法,顺序程序设计,分支跳转指令和分支程序设计技术,重复控制指令和循环程序设计技术,子程序设计的基本结构、主程序和子程序的参数传递方法。

重点内容:乘除法指令和BCD数调整指令,跳转指令和重复控制指令,循环程序和子程序的设计。

教学难点:BCD数的算术运算及程序设计,双重循环程序设计,子程序设计中的参数传递。

第一节 乘除法指令,BCD数的调整,顺序程序设计

知识点:乘除法指令,BCD数的调整指令

第二节 分支程序设计

知识点:条件转移指令(无符号数条件转移,有符号数条件转移),无条件转移指令。

第三节 循环程序设计

知识点:循环程序的基本结构,重复控制指令,计数控制,条件控制,双重控制,多重控制。

第四节 子程序设计

知识点:子程序的概念,主程序和子程序的参数传递,主程序和子程序公用寄存器的保护,子程序的调用指令和返回指令,子程序设计的基本结构


实验2:系统功能调用以及各种进制数的显示。 (4学时)

内容:利用DOS系统功能调用实现各种进制数的显示。

要求:编写程序,在屏幕上将数据以某种进制格式显示出来。


实验3:数制转换程序设计。 (4学时)


内容:各种数制转换的程序设计。

要求:编写一个循环程序,将键盘输入的某一进制格式的数据以另外一种进制格式显示出来。

第四章 8086/8088微处理器的总线及存储器 (2学时)


了解:总线概念、分类、操作,8088的引脚功能,8088最小/最大组态下的CPU系统,常用的存储器芯片,存储器概念、类型、性能指标与分级结构,存储器的组成结构及引脚功能。

理解:8086/8088 CPU的总线时序。

掌握:存储器与CPU之间的接口。

重点内容:地址译码与地址分配,存储器与CPU的连接。

教学难点:地址译码与地址分配。

第一节 8086/8088微处理器总线与时序。

知识点:总线的概念,总线的分类,总线操作,指令周期,总线周期,状态。

第二节 8086/8088 CPU与存储器的接口

知识点:存储器的分级结构,存储器芯片的基本结构,存储器与CPU的接口。


第五章 输入输出和接口技术 (10+2学时)


了解:接口的基本功能。

理解:接口的控制原理。

掌握:I/O指令和I/O地址译码,数字通道接口及其应用,模拟通道接口及其应用。

重点内容:I/O接口的译码方式,数字通道接口和模拟通道接口的硬软件设计。

教学难点:I/O接口的译码方式,接口的硬软件设计。

第一节 接口的基本概念

知识点:接口定义,接口电路的基本结构,接口控制原理。

第二节 I/O指令和I/O地址译码

知识点:I/O接口输入、输出指令,直接地址译码,间接地址译码。

第三节 数字通道接口

知识点:数据输出缓冲器,数据输入缓冲器,三态缓冲寄存器,寄存器和缓冲器接口的应用。

第四节 模拟通道接口

知识点:A/D、D/A的重要技术指标,8位数模转换器DAC0832的工作方式,数模转换器DAC与微型计算机的接口,模数转换器ADC与微型计算机的接口。


实验4:输入输出接口电路的设计。 (2学时)

内容:用数据输入缓冲器74LS244和数据输出寄存器74LS273设计I/O接口电路,并进行汇编、连接和调试运行。

要求:编制一循环程序,将74LS244接口的开关状态从74LS273接口的发光二极管显示出来。扳动开关改变输入,发光二极管的显示立即跟着改变。按下键盘上的任一键,立即停止输入和输出。

第六章 中断技术 (2学时)


了解:8259A中断控制器的基本组成、初始化、中断过程的处理。

理解: 中断和中断系统的概念,PC机的中断系统和中断指令。

掌握:中断的响应和处理过程。

重点内容:中断的概念及中断的实现,中断处理过程,中断类型码与中断向量表。

教学难点:中断类型码及中断入口地址的获取。

第一节 中断和中断系统

知识点:中断的概念,中断源,中断系统的功能,CPU对中断的响应及中断过程。

第二节 PC机的中断系统和中断指令

知识点:外部中断,内部中断,中断向量表,中断响应和处理过程。


第七章 常用可编程接口芯片 (2+2学时)


了解:可编程计数器/定时器8253,异步串行通信控制器8250。

理解:可编程并行接口8255A的组成、接口信号和控制原理。

掌握:可编程并行接口8255A的应用设计方法。

重点内容:8255A的引脚功能及其与CPU的连接,接口芯片的工作方式及其控制命令字,接口芯片的编程与使用。

教学难点:8255的选通方式。

第一节 8255的工作方式和控制字

知识点:方式控制字,按位置位/复位控制字。

第二节 8255的工作方式

知识点:方式0,方式1,方式2。


实验5:并行接口8255的应用。 (2学时)


内容:利用可编程并行接口8255实现数据的接收和发送。

要求:自行设计和调试8255并行接口方式0和方式1的接口和应用电路,编写相应的控制程序实现数据传送。






九、考核方式


考试形式:闭卷考试

题型构成填空题占30%,选择占10%,判断改错占10%,程序分析占20%,程序设计占30%。

成绩构成:平时成绩(含作业、课堂练习、考勤)20%,实验占10%,考试成绩占70%

 


十、 学时分配表



章 次

内   容

课堂学时

实验学时

小计

微型计算机的基础知识

10


10

汇编语言与汇编程序

12

4

16

程序设计的基本技术

10

8

18

8086/8088CPU的总线及存储器

2


2

输入输出和接口技术

10

2

12

中断技术

2


2

常用可编程接口芯片

2

2

4

总计


48

16

64

 


十一、 推荐教材及教学参考资料



(一)使用教材

[中国]朱定华.微机原理、汇编与接口技术(第2版).北京:清华大学出版社.2010。

[中国]朱定华,林卫.微机原理、汇编与接口技术实验教程(第2版).北京:清华大学出版社.2010。

(二)教学参考资料

[1] [中国]朱定华.微机原理、汇编与接口技术学习指导(第2版).北京:清华大学出版社.2012。

[2] [中国]郑学坚,朱定华.微型计算机原理及应用(第4版).北京:清华大学出版社.2012。

[3] [中国]戴梅萼,史嘉权.微型计算机技术及应用(第4版).北京:清华大学出版社.2007。

 


十二、其它说明



各次实验的具体时间安排根据教学进程而定,但必须安排在相应理论内容讲授以后。

 

撰写人(签字):                                                   

教研室主任(签字):                                           

系(部、基地)主任(签字)(盖章):           



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