浙江大学控制科学与工程学系《微机原理与接口技术》教学大纲

浙江大学控制科学与工程学系《微机原理与接口技术》教学大纲一、课程基本信息1.课程代码：[具体代码]2.课程名称：微机原理与接口技术（PrinciplesandInterfacingTechniquesofMicrputers）3.课程类型：专业必修课4.学分/学时：[X]学分，[16X]学时（理论教学[12X]学时+实验教学[4X]学时）5.适用专业：控制科学与工程相关专业6.开课学期：[具体学期]7.先修课程：电路原理、数字电子技术、模拟电子技术二、课程目标本课程旨在使学生掌握微型计算机的基本组成、工作原理和接口技术，培养学生运用微机系统解决实际工程问题的能力，为后续专业课程的学习和从事相关领域的工程技术工作奠定坚实的理论基础。具体目标如下：1.知识目标深入理解微型计算机的基本组成结构，包括CPU、存储器、输入输出接口等。熟练掌握80x86微处理器的指令系统、寻址方式及汇编语言程序设计。全面了解微机系统中常用的接口技术，如中断接口、定时器/计数器接口、串行通信接口等。2.能力目标具备运用汇编语言编写简单应用程序的能力，能够解决实际问题。能够设计和实现微机系统与外部设备的接口电路，进行数据传输和控制。培养学生的硬件电路设计、软件编程调试以及系统综合应用能力。3.素质目标培养学生严谨的科学态度和创新精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。通过团队协作完成实验项目，增强学生的团队合作意识和沟通能力。三、课程内容与学时安排理论教学内容与学时安排1.微型计算机基础（4学时）微型计算机概述微型计算机的发展历程、特点及应用领域。微型计算机系统的组成结构，包括硬件系统和软件系统。微处理器微处理器的基本概念、功能和性能指标。80x86微处理器的内部结构，如寄存器组、算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）等。2.80x86指令系统与寻址方式（8学时）指令系统概述指令的格式、分类及功能。指令的执行过程。寻址方式立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址、相对寻址等各种寻址方式的特点及应用。80x86指令系统详解数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算与移位类指令、控制转移类指令等各类指令的功能、格式及使用方法。3.汇编语言程序设计（12学时）汇编语言基础汇编语言的基本语法，如标识符、指令语句、伪指令语句等。汇编语言源程序的结构和格式。顺序程序设计简单顺序程序的设计方法和实例，如数据传送、算术运算、逻辑运算等。分支程序设计条件判断指令的使用，如JZ、JNZ、JA、JB等。单分支、多分支程序的设计方法和应用实例。循环程序设计循环结构的实现方法，如LOOP指令、JCXZ指令等。计数循环、条件循环等不同类型循环程序的设计。子程序设计子程序的定义、调用和返回方法。子程序的参数传递和局部变量的使用。汇编语言程序设计综合实例通过实际案例，综合运用所学的程序设计方法，解决较为复杂的问题。4.半导体存储器（6学时）存储器概述存储器的分类、性能指标及作用。存储器的层次结构，如高速缓冲存储器（Cache）、主存储器、辅助存储器。随机存取存储器（RAM）SRAM和DRAM的工作原理、特点及应用。RAM芯片的扩展方法，包括位扩展和字扩展。只读存储器（ROM）掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）等不同类型ROM的特点及应用。存储器与CPU的连接存储器芯片与CPU的地址线、数据线、控制线的连接方法。存储器地址空间的分配和译码电路的设计。5.输入输出接口技术（8学时）输入输出接口概述输入输出接口的功能、分类及作用。CPU与外设之间的数据传送方式，如程序控制方式、中断方式、DMA方式。中断接口技术中断的基本概念、中断源、中断向量及中断优先级。80x86中断系统的结构和工作原理。中断服务程序的设计方法和应用实例。定时器/计数器接口技术定时器/计数器的基本功能和工作原理。8253/8254可编程定时器/计数器芯片的使用方法，包括初始化编程、工作方式设置等。串行通信接口技术串行通信的基本概念、通信方式（异步通信和同步通信）及数据格式。8251A可编程串行通信接口芯片的工作原理和编程方法。6.模拟量输入输出接口技术（6学时）数模转换（D/A）D/A转换的基本原理和性能指标。D/A转换器芯片的内部结构和工作过程。D/A转换器与CPU的接口方法及应用实例。模数转换（A/D）A/D转换的基本原理和性能指标。A/D转换器芯片的内部结构和工作过程。A/D转换器与CPU的接口方法及应用实例。模拟量输入输出通道的设计模拟量输入输出通道的组成结构和设计方法。采样保持电路的原理和应用。7.课程总结与复习（2学时）课程内容总结回顾和梳理本课程所学的主要知识点，包括微型计算机基础、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入输出接口等。答疑与复习指导解答学生在学习过程中遇到的疑问，提供复习方法和指导，帮助学生更好地备考。实验教学内容与学时安排1.实验一：汇编语言程序设计基础（4学时）实验目的熟悉汇编语言开发环境，掌握汇编语言源程序的编辑、汇编、链接和调试方法。学习使用基本的汇编指令，如数据传送指令、算术运算指令等，编写简单的顺序程序。实验内容在汇编语言开发环境下，编写一个实现两个数相加并显示结果的程序。调试程序，观察程序的执行过程和结果，记录实验数据。2.实验二：分支程序设计（4学时）实验目的掌握条件判断指令的使用方法，能够根据不同条件编写分支程序。进一步熟悉汇编语言程序的调试技巧。实验内容根据给定的条件，编写一个判断学生成绩等级的分支程序，成绩分为优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。输入不同的成绩数据，运行程序，检查程序的正确性。3.实验三：循环程序设计（4学时）实验目的掌握循环结构的实现方法，能够使用循环指令编写高效的程序。学习如何优化循环程序，提高程序的执行效率。实验内容编写一个计算1到100累加和的循环程序，并输出结果。对程序进行优化，比较优化前后程序的执行时间。4.实验四：子程序设计（4学时）实验目的掌握子程序的定义、调用和返回方法，理解子程序参数传递的原理。学会如何将复杂的功能模块封装成子程序，提高程序的模块化和可读性。实验内容编写一个求两个数最大公约数的子程序，并在主程序中调用该子程序计算多个数对的最大公约数。调试程序，验证子程序的正确性和参数传递的准确性。5.实验五：存储器实验（4学时）实验目的了解半导体存储器的工作原理和结构，掌握存储器与CPU的连接方法。通过实验验证存储器的读写功能，加深对存储器的理解。实验内容使用RAM芯片和译码电路，搭建一个简单的存储器系统，并与CPU进行连接。编写程序，对存储器进行读写操作，检查数据的存储和读取是否正确。6.实验六：中断实验（4学时）实验目的深入理解中断的概念和工作原理，掌握80x86中断系统的编程方法。学会设计中断服务程序，处理外部中断请求。实验内容利用8259A中断控制器，设计一个外部中断实验电路，连接到80x86系统。编写中断服务程序，当外部中断发生时，实现特定的功能，如显示中断次数。7.实验七：定时器/计数器实验（4学时）实验目的掌握定时器/计数器的工作原理和编程方法，能够利用定时器/计数器实现定时或计数功能。通过实验，了解定时器/计数器在实际应用中的作用。实验内容使用8253/8254定时器/计数器芯片，编写程序实现定时中断功能，每隔一定时间产生一次中断并执行相应的操作。验证定时中断的准确性和稳定性。8.实验八：串行通信实验（4学时）实验目的熟悉串行通信的基本原理和数据格式，掌握8251A可编程串行通信接口芯片的使用方法。能够实现两台微机之间的串行通信，进行数据的发送和接收。实验内容利用8251A芯片设计串行通信电路，连接两台微机。编写发送和接收程序，实现数据的串行传输，并验证通信的正确性。四、教学方法与手段1.教学方法课堂讲授：系统讲解课程的基本概念、原理、方法和应用，使学生掌握课程的核心知识。案例教学：通过实际案例分析，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的实践能力和创新思维。小组讨论：组织学生进行小组讨论，鼓励学生交流思想、分享经验，共同探讨问题的解决方案，提高学生的团队协作能力和沟通能力。启发式教学：通过提问、引导、启发等方式，激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生的自主学习能力。2.教学手段多媒体教学：利用PPT、动画、视频等多媒体资源，直观形象地展示教学内容，提高教学效果。实验教学：通过实验课程，让学生亲自动手操作，加深对理论知识的理解和掌握，培养学生的实践能力和创新能力。在线教学平台：借助在线教学平台，提供课程资料、作业、测试等学习资源，方便学生自主学习和教师进行教学管理。五、考核方式本课程采用多元化的考核方式，综合评价学生的学习成绩，具体考核方式如下：1.平时成绩（30%）课堂表现（10%）：包括出勤情况、课堂参与度、回答问题等，由教师根据学生的课堂表现进行评分。作业（10%）：布置适量的课后作业，要求学生按时完成，教师认真批改作业，根据作业完成情况进行评分。实验成绩（10%）：根据学生的实验操作技能、实验报告撰写质量等方面进行综合评价，给出实验成绩。2.期末考试成绩（70%）：采用闭卷考试形式，考试时间为[具体时长]，主要考查学生对课程知识的掌握程度和运用能力。考试内容涵盖课程的各个章节，包括微型计算机基础、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入输出接口等。六、教材及参考资料1.教材《微机原理与接口技术（第3版）》，郑阿奇主编，电子工业出版社。2.参考资料《80x86汇编语言程序设计教程（第2版）》，王爽编著，清华大学出版社。《微型计算机原理与接口技术实验教程》，相关高校或培训机构编写。相关的学术期刊和网络资源，如IEEEXplore、中国知网等，用于查阅最新的研究成果和技术动态。七、大纲说明1.本大纲根据控制科学与工程相关专业的培养目标和教学要求制定，在教学过程中可根据实际情况进行适当调整。