微机原理与接口技术
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spContent=在这个信息社会的浪潮中,工业4.0、智能手机、云计算、大数据、机器人、人工智能等技术洪流中,你是否已经“乱花渐欲迷人眼”。“微机原理与接口技术”课程将带你追本溯源,探究IT技术的根基。通过学习,学生可以建立微型计算机系统的整体概念,初步掌握通过计算机解决本专业领域问题的基本方法。
—— 课程团队
课程概述

      《微机原理与接口技术》课程包括三部分内容:微处理器的工作原理、汇编语言程序设计方法和微型机接口技术。通过学习,学生可以了解微处理器的基本结构、指令系统和汇编语言程序设计方法、微处理器与主存储器的基本接口、微型计算机的基本输入输出接口、中断技术、数模(D/A)转换与模数(A/D)转换技术等。通过学习,学生可以掌握使用汇编语言控制外部设备实现输入输出,也可以用C语言编写复杂的控制程序。通过学习,学生可以读懂由逻辑门电路、触发器和各种逻辑部件组成的数字逻辑电路图,可以掌握可编程并行接口82C55、8253定时器/计数器、8251或16550可编程通信接口等的工作原理,学习控制LED显示器、点阵显示器、键盘、ADC、DAC,并能够掌握控制直流电机和步进电机的控制方法。


授课目标
《微机原理与接口技术》是工学类非计算机非电类各专业必修课,是一门实践性很强的课程。通过本课程的学习,使学生能够对微型计算机原理有一个系统的、全面的了解;掌握汇编语言程序设计方法;掌握微机接口技术;了解计算机技术的发展趋势,使学生初步具备利用计算机技术解决本专业领域问题的方法。
课程大纲

 

第1周  微型计算机基础知识

教学内容: 微型计算机系统简介, 计算机中的数据,二进制数据的算术运算,浮点数,基本逻辑运算及常用逻辑部件,编码。

教学要求:了解计算机中数据格式,二进制数的算术运算方法及溢出判断,了解浮点数格式,了解常用的逻辑部件。

第2周  8086/8088微处理器

教学内容: 8088/8086CPU的功能结构,  8088CPU的引脚及功能、工作时序及总线, 8088/8086的存储器组织(分段管理、编程结构)

   教学要求:了解8088/8086微处理器功能结构、引脚功能、存储器组织。

第3周  8086/8088的指令系统

教学内容: 指令的基本构成,操作数的8种寻址方式,数据传送指令,算术运算指令,逻辑运算和移位指令。

教学要求:理解指令的寻址方式,选择合适的汇编语言指令,完成指定的数据传送任务。用算术指令和逻辑指令完成简单的二进制、BCD和ASCII算术运算。用AND、OR和XOR实现二进制位的运算,使用移位指令和循环指令、位测试指令。

第4周  8086/8088的指令系统

教学内容: 串操作指令,程序控制指令,处理器控制指令

教学要求:使用条件和无条件转移指令控制程序流程,使用调用和返回指令建立过程,解释中断和中断指令的操作,使用处理器控制指令修改标志位。

第5周  汇编语言程序设计基础

教学内容: 汇编语言源程序的结构, 常用伪指令SEGMENT、END、ENDS、ASSUMME、DB、DW、DD、ORG等。  DOS功能调用, 汇编语言程序设计4种基本方法,顺序、分支、循环和子程序设计。 

教学要求:汇编语言程序设计基础知识,掌握汇编语言源程序的设计方法。

第6周  汇编语言程序设计基础

教学内容: 汇编语言上机过程:编辑、编译、连接、运行与调试。汇编语言程序设计实验。

教学要求:掌握汇编语言程序设计的方法。

第7周  存储器

教学内容:半导体存储器芯片的主要技术指标,随机存取存储器RAM:.静态随机存储器、动态随机存储器,只读存储器:EPROM、EEPROM、闪存。高速缓冲存储器:cache的工作原理。

教学要求:了解微处理器与存储器的接口,掌握存储芯片与微处理器的连接方法,高速缓冲存储器的工作原理。

第8周  接口技术

     教学内容:I/O系统的基本功能,I/O端口编址方式,I/O端口地址的译码,数据传送控制方式,键盘和显示器接口。

教学要求:了解I/O端口编址方式,I/O端口地址的译码,数据传送控制方式;掌握简单接口电路组成及其控制过程,使用汇编语言或者C语言控制键盘和显示器接口。

第9周  中断技术

教学内容: 微型计算机的中断系统基本知识,8086/8088中断系统,可编程中断控制器8259的工作原理。

教学要求:了解微型计算机的中断处理过程,8086/8088中断系统,中断向量表。

简单接口输入输出实验:用总线方式读入开关状态,输出数据控制八个LED灯;4X4键盘控制;16X16LED点阵显示;

第10周  可编程接口82C55

教学内容:可 编程外围设备接口8255,8255的功能结构及引线,8255的工作方式、方式控制字及状态字、8255的控制键盘、LED显示器、LCD显示器、步进电机。

教学要求:了解8255的功能结构及引线,8255的工作方式、方式控制字及状态字,掌握8255的应用。

8255应用实验:控制8个LED灯;控制步进电机。

第11周  定时器/计数器8253

教学内容:可编程定时计数器82533的引线及结构,8253的工作方式、8253的控制字、8253的应用。

教学要求:掌握8253定时和计数的方法。

8253应用实验:8253定时器实验;8253计数器实验。

第12周  串行通信接口

      教学内容: 并行通信与串行通信基本知识,16550的功能结构及使用方法,8251的功能结构及使用方法。

教学要求:掌握16550芯片应用方法,掌握8251芯片方法。

第13周  数模转换及模数转换

     教学内容:D/A转换器的基本原理及技术指标,典型的数/模转换器芯片DAC0832应用。.A/D转换器基本原理及技术指标,ADC0809芯片应用。

  教学要求:掌握D/A、A/D等接口芯片应用。

  模数转换器、数模转换器应用实验:使用DAC0832设计多功能波形发生器;使用ADC0809实现基本数据采集;控制直流电机。

 


预备知识

本课程的先修课程是大学计算机基础、电工基础(电子技术基础、数字逻辑电路)。

证书要求

评分按照单元作业、期末考试情况进行,所占比例分别是60%、40%。‍评分高于 60 分颁发普通证书;高于85分颁发优秀证书。


参考资料

1.侯彦利主编,微型计算机原理与接口技术,北京,清华大学出版社,2017

2.秦贵和主编,微型计算机原理与汇编语言程序设计,北京:科学出版社,2012

3.赵宏伟主编,微型计算机原理与汇编语言程序设计,北京:科学出版社,2012

4.冯博琴,微型计算机原理与接口技术,北京:清华大学出版社,2002

5.[美]Barry B.Brey著Intel微处理器(第8版),金惠华,艾明晶,尚利宏等译,北京:机械工业出版社,2010