微机原理及应用课程简介

PAGEPAGE12《微机原理及应用》课程简介（一）课程性质《微机原理及应用》（microcomputerprincipleandapplication）是一门培养学生计算机应用能力的技术基础课，40学时。本课程是机械学院机械类各专业的平台课程。课程教学的主要目的是：使学生掌握有关微型计算机硬件的基础知识、基本原理，掌握汇编语言的指令及编程应用，培养学生的计算机应用能力和编程能力。课程教学的主要任务是培养学生掌握微型计算机的组成原理，计算机的应用，尤其是在机械制造业中的应用。使学生能够应用汇编语言编写工程中的简单程序。课程教学采用课堂授课与实践教学相结合的方式，授课学时为36学时，实验学时为4学时，另外为每个学生提供15学时的课外上机学时要求学生从108道编程题目中选3道汇编语言程序调试作业，以培养学生编程及调试程序的能力。实验教学的基本要求是使学生能够设计简单的控制电路，根据具体电路开发控制程序并调试，以达到预期控制目标。为强化教学效果，授课组总共提炼了8个工程实际项目，学生从中任选一个，让学生在实验室的环境中进行模拟运行，自己设计方案，以小组的形式讨论方案，最终每个学生独立实施自己的方案。学生需要完成的工作是设计方案，设计模拟电路，编制程序，调试程序，最终按照规定的格式给出项目报告。并且要做成PPT的文档演示汇报。课程的考核方式：建立基于过程控制的课程考核制度过去传统的考核方式只是进行一次期末考试，学生的整个学习过程很难监控。学生在最后的阶段突击复习，即使最后考试通过了，部分同学对知识的掌握也不扎实。课程组结合CDIO教学模式的需要，考虑了《微机原理及应用》课程的特点，将考核方式改革如下：平时上课的出勤情况考核占10%，每旷课一次扣1分；实验报告及实验完成占10%，由实验指导教师根据具体情况给出，分为A、B、C、D、E五个等级分别得分为：10分、8分、7分、6分、5分；课程的三级项目占10%，要采用抽签的方式进行PPT汇报，根据提交的报告和PPT汇报的情况，由指导教师给学生打分。课程的作业占10%，汇编语言的编程能力是微机原理及应用课程必须要掌握的内容，也是重点内容，编程能力的培养必须通过上机训练解决。我们为每个学生准备了一组课外的编程作业，由实验室统一安排上机的时间，学生要在规定的时间内完成程序的调试，最终提交调试好的程序清单，为了防止学生的抄袭，提交作业后要抽签选择10%左右的学生答辩。最后的期末考试60%，考试的主要内容以应用类题目为主。

（二）教材与参考书根据机械类学生培养要求，本课程使用国家重点大学优秀教材《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术》，钱晓捷、陈涛编著，2007年2月第二版，机械工业出版社出版。该教材注重应用，很适合机械类学生使用，使用以来效果良好。参考书目：课程教学及实验的参考书目：《微型计算机软硬件原理及其应用》周明德清华大学出版社《微型计算机原理及应用》王永山西安电子科技大学出版社《微型计算机系统原理及应用》杨素行清华大学出版社《计算机组成与系统结构》胡月明电子工业出版社《汇编语言程序设计》钱晓捷电子工业出版社《微机原理、汇编与接口技术学习指导》朱定华清华大学出版社《微机原理与接口技术要点与解题》马瑞芳西安交通大学出版社《微机原理与接口技术习题与解析》温阳东清华大学出版社《微型计算机原理及应用技术学习指导与习题解答》朱金钧机械工业出版社出版实验配套的参考书主要有：《微机原理与接口技术实验指导与习题集》（周明德人民邮电出版社）《微型计算机原理及应用实验指导》（郑学坚清华大学出版社）授课组编写了以下教学资料：《微机原理及应用实验指导书》《微机原理及应用课程程序调试指导书》《优秀程序设计及工程项目分析》《工程项目实验细则》《开放性实验指导书》另外，在本校精品课网站上，授课组编写了相关的多媒体教学课件，为学生提供116道习题和相应的工程实际项目，供学生选择应用。本校图书馆配套与此课程相关的大量的参考书，通过配套教材及参考数目的学习，学生能够深入理解微型计算机的原理，增强了学习兴趣，拓宽了知识面，学以致用，提高了学生的学习效果（三）师资队伍简介职称结构：教授3人（30%），副教授2人（20%），讲师1人（10%），副研究员1人（10%），高级实验师1人（10%），实验师1人（10%），助理实验师1人（10%）年龄结构：40岁以上6人（60%），30岁以上3人（30%），20岁以上1人（10%）学缘结构：燕山大学8人（80%），西北工业大学1人（10%），洛阳工学院1人（10%）。师资配置情况：讲课教师6人（60%），实践教师4人（40%）。（四）教学手段本课程在教学过程中实践了基于CDIO的教学理念，综合运用了多种教学方法，实施了考核方式改革等多种教改举措。1．基于CDIO的教学理念。CDIO即构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate），是燕山大学机械工程学院目前正在实施的一项工程教模式。在本课程教学过程中即应用了该教学理念。例如：本课程安排有课程项目，这些课程项目均是从实际生产项目中抽取出来的，要求学生组成项目小组，自己设计方案、编制程序，并在实验室中调试完成。最后要提交一份项目报告，并进行PPT演讲汇报。通过这些课程项目的训练，增强了学生自主学习的能力，培养了学生团队合作的意识，使学生亲身实践了实际工程项目开发的真实过程，学生获益良多。2．本课程在教学过程中使用的各种教学方法。a．课堂教学。即任课教师就课程知识体系中的基础理论部分作课堂讲解。这是一种基本的教学方式。其目的是引导学生迅速了解有关的基本知识。相应的上课学生规模一般在2-4个教学班，约50-100人。b．示例示范。即任课教师采用多媒体设备、实验教师采用实验仪器进行演示、操作示范。例如：教学内容中的“指令系统”的讲解、上机实践中的编程方法的讲解、实验环节中的操作说明等均采用此种方法。这种方法直观、形象，学生可在较短时间内获得大量有效信息，利于有关教学内容的展开，为学生后续学习的打下良好基础。相应的上课学生规模一般在2个教学班，约50人。c．抽查汇报。即针对学生完成的作业和实验内容，随机抽取若干学生做演示汇报。这种方法也是课程教学过程中作业和实验环节的一种辅助考查方法。其目的是引导学生独立完成作业和实验内容，而演示汇报能促使学生更深入地思考问题，并锻炼其总结、提炼和演示自己工作的能力。相应的汇报学生规模一般在3-5人/教学班。d．项目汇报。即课程项目完成后的PPT汇报。学生针对课程项目组成项目小组、团队合作、共同完成该项目的全过程，最后由一名学生作代表，面向教师和其他所有学生进行PPT演讲汇报。这种方法使学生得到了实施实际工程项目的全过程体验，学生在汇报中普遍反映“获益良多”。该方法相应的上课学生规模一般在2-4个教学班，每项目组汇报人数为1人。3．信息技术手段在教学中的应用及效果。信息技术手段在本课程教学过程中的应用广泛。任课教师采用多媒体课件授课，实验教师采用多媒体作实验演示说明，课程作业、课程项目等均通过机械工程学院网页下发给学生，最后学生的课程项目均采用PPT汇报。这些手段提高了教学效率和教学效果，通畅了教师与学生的交流渠道。4．教学方法、作业、考试等方面的教改举措。本课程教学方法中最大的特色是基于CDIO的教学理念的课程项目的实施。本课程作业采用的是每生3-5道（各不相同的）题目，并进行抽查汇报，因此杜绝了抄袭，取得了较好的效果。本课程考试方式进行了改革，课程成绩组成如下：结课考试卷面成绩占60%，平时出勤占10%，课程作业占10%，课程实验占10%，课程项目占10%。（五）教学内容、方法与基本要求课程的基本内容：本课程包括微型计算机系统背景和基础知识模块、微处理器指令系统模块、汇编语言程序设计模块、微处理器外部特性模块、存储器系统模块、基本输入输出接口模块等。总课时40学时，其中理论教学32学时、实验教学8学时，此外还安排有上机实践教学16学时。微型计算机系统背景和基础知识模块（理论教学2学时）1．微型计算机的发展和应用。2．微型计算机系统组成。包括硬件系统组成和软件系统组成。3．计算机中的数据表示。包括二进制数/十进制数/十六进制数之间的数制转换、有符号数的补码表示、十进制数的BCD码表示、美国标准信息交换码ASCII码。微处理器指令系统模块（理论教学6学时）1．微处理器的内部结构。包括CPU基本结构和功能结构、寄存器结构、存储器结构等。2．8086/8088的寻址方式。包括立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址寻址、相对基址变址寻址等。3．8086/8088的指令系统。包括数据传送指令、算术运算指令、按位操作指令、控制转移指令、处理器控制指令、串操作指令、输入输出指令等。汇编语言程序设计模块（理论教学8学时，上机实践教学16学时）1．汇编语言源程序格式。包括简化段定义格式和完整段定义格式。2．常量的概念、种类和定义方法。3．变量的概念、定义方法和属性。4．顺序结构程序设计方法。5．分支结构程序设计方法。6．循环结构程序设计方法。7．子程序设计方法。本模块安排有16学时的上机实践教学环节，用于练习并掌握汇编语言程序设计方法。具体内容为每个学生独立完成3-5道（各不相同的）汇编语言编程题。微处理器外部特性模块（理论教学2学时）1．8088的引脚信号。2．8088的总线形成。3．8088的总线时序。存储器系统模块（理论教学2学时）1．半导体存储器的分类、结构和主要技术指标。2．随机读写存储器RAM的特点，典型的RAM芯片。3．只读存储器ROM的特点，典型的ROM芯片。4．存储器芯片与CPU的连接。包括数据线的连接、地址线的连接（全译码、部分译码、线选译码）和控制线的连接。基本输入输出接口模块（理论教学12学时，实验教学8学时）1．输入输出接口概述。包括输入输出接口的定义、功能、典型结构、与CPU的连接等，无条件传送方式及接口、查询传送方式及接口、中断传送方式及接口等的典型应用示例。2．中断控制接口。包括8088中断系统、中断控制器8259A的工作原理及应用方法。3．定时计数接口。包括定时计数器的内部结构、引脚和工作方式，定时计数器的编程。4．并行接口。包括并行接口8255A的内部结构、引脚和工作方式，8255A的编程，键盘及其接口，LED数码管及其接口。本模块安排有8学时的实验教学环节，用于完成课程实验和课程项目两个内容。课程实验为相应理论知识的实践练习，具体内容为下列8个实验（要求每个学生任选其中4个完成）。1．中断特征及8259应用编程实验。2．8253定时计数器应用实验。3．8255并行接口应用实验。4．交通灯控制实验。5．七段数码管实验。6．3-8译码器实验。7．8255键盘及显示接口实验。8．步进电机实验。课程项目为在完成所有学习内容的基础上，综合运用本课程的有关知识（也需要其他有关课程相应的知识），完成的大的综合性的项目实践练习。这些三级项目均是从实际生产项目中抽取出来的，要求学生组成项目小组，以团队的形式完成一个具体的课程项目。课程项目有以下8项。1．汽车玻璃总成工装控制系统设计。2．阀门控制系统设计。3．化肥颗粒度检测系统设计。4．某生产线控制系统设计。5．某机械设备的启动控制系统设计。6．汽车轮毂生产专用夹具的控制系统设计。7．瓶装保健饮品生产线自动控制系统设计。8．瓶装保健饮品生产线自动检测系统设计。课程的教学要求：

1.要求掌握的基本知识：微机的组成、微处理器指令系统、汇编语言的格式、半导体存储器的结构及接口、8255A的原理及应用等。

2.要求掌握的基本理论和方法：微型计算机的工作原理，微处理器指令系统的格式、用法；汇编语言的格式及编程方法，简单接口电路的分析及设计方法，几类典型汇编语言程序的设计方法。３.要求掌握的基本技能：汇编程序设计、简单微机接口电路设计、编程及调试程序的技能、实验技能及工程实际系统设计能力等。课程习题的要求：

本课程作业采用的是每生3-5道（各不相同的）题目，并进行抽查汇报，因此杜绝了抄袭，取得了较好的效果。（六）考核方式考试卷面成绩占60%，平时出勤占10%，课程作业占10%，课程实验占10%，课程项目占10%（七）教学组织与管理按学校教学规程组织教学，坚持教学中各个环节的规范化管理，教学日历科学严谨，课前备课充分、细致，有完整的讲义，课堂教学严肃认真，内容传授条理清楚，语言表达准确，课后辅导、交流，学生作业批改及时、认真。坚持听课制度；教师之间互相听课、互相交流；采取传帮带，老教师对年轻教师言传身教,实行年轻教师培养的导师负责制。（八）教学研究与改革1.引进国际上先进的CDIO工程教育理念，紧密结合机械工程的发展趋势，改革传统的“重理论，轻实践”的传统教学模式，提出了理论教学+综合性开放实验+课外上机+三级项目的CDIO教学模式，已实施2个年级，在全校引起强烈反响，深受学生好评。充分展示了现代教育“以能力为本”的价值方向，探索出一条基于工程项目的实践教