微機(jī)原理及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介

PAGEPAGE12《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程簡(jiǎn)介（一）課程性質(zhì)《微機(jī)原理及應(yīng)用》（microcomputerprincipleandapplication）是一門培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，40學(xué)時(shí)。本課程是機(jī)械學(xué)院機(jī)械類各專業(yè)的平臺(tái)課程。課程教學(xué)的主要目的是：使學(xué)生掌握有關(guān)微型計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理，掌握匯編語言的指令及編程應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和編程能力。課程教學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的組成原理，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，尤其是在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用。使學(xué)生能夠應(yīng)用匯編語言編寫工程中的簡(jiǎn)單程序。課程教學(xué)采用課堂授課與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式，授課學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)，另外為每個(gè)學(xué)生提供15學(xué)時(shí)的課外上機(jī)學(xué)時(shí)要求學(xué)生從108道編程題目中選3道匯編語言程序調(diào)試作業(yè)，以培養(yǎng)學(xué)生編程及調(diào)試程序的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求是使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路，根據(jù)具體電路開發(fā)控制程序并調(diào)試，以達(dá)到預(yù)期控制目標(biāo)。為強(qiáng)化教學(xué)效果，授課組總共提煉了8個(gè)工程實(shí)際項(xiàng)目，學(xué)生從中任選一個(gè)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中進(jìn)行模擬運(yùn)行，自己設(shè)計(jì)方案，以小組的形式討論方案，最終每個(gè)學(xué)生獨(dú)立實(shí)施自己的方案。學(xué)生需要完成的工作是設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)模擬電路，編制程序，調(diào)試程序，最終按照規(guī)定的格式給出項(xiàng)目報(bào)告。并且要做成PPT的文檔演示匯報(bào)。課程的考核方式：建立基于過程控制的課程考核制度過去傳統(tǒng)的考核方式只是進(jìn)行一次期末考試，學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程很難監(jiān)控。學(xué)生在最后的階段突擊復(fù)習(xí)，即使最后考試通過了，部分同學(xué)對(duì)知識(shí)的掌握也不扎實(shí)。課程組結(jié)合CDIO教學(xué)模式的需要，考慮了《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)，將考核方式改革如下：平時(shí)上課的出勤情況考核占10%，每曠課一次扣1分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)完成占10%，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)具體情況給出，分為A、B、C、D、E五個(gè)等級(jí)分別得分為：10分、8分、7分、6分、5分；課程的三級(jí)項(xiàng)目占10%，要采用抽簽的方式進(jìn)行PPT匯報(bào)，根據(jù)提交的報(bào)告和PPT匯報(bào)的情況，由指導(dǎo)教師給學(xué)生打分。課程的作業(yè)占10%，匯編語言的編程能力是微機(jī)原理及應(yīng)用課程必須要掌握的內(nèi)容，也是重點(diǎn)內(nèi)容，編程能力的培養(yǎng)必須通過上機(jī)訓(xùn)練解決。我們?yōu)槊總€(gè)學(xué)生準(zhǔn)備了一組課外的編程作業(yè)，由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一安排上機(jī)的時(shí)間，學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成程序的調(diào)試，最終提交調(diào)試好的程序清單，為了防止學(xué)生的抄襲，提交作業(yè)后要抽簽選擇10%左右的學(xué)生答辯。最后的期末考試60%，考試的主要內(nèi)容以應(yīng)用類題目為主。

（二）教材與參考書根據(jù)機(jī)械類學(xué)生培養(yǎng)要求，本課程使用國家重點(diǎn)大學(xué)優(yōu)秀教材《16/32位微機(jī)原理、匯編語言及接口技術(shù)》，錢曉捷、陳濤編著，2007年2月第二版，機(jī)械工業(yè)出版社出版。該教材注重應(yīng)用，很適合機(jī)械類學(xué)生使用，使用以來效果良好。參考書目：課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)的參考書目：《微型計(jì)算機(jī)軟硬件原理及其應(yīng)用》周明德清華大學(xué)出版社《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》王永山西安電子科技大學(xué)出版社《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用》楊素行清華大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》胡月明電子工業(yè)出版社《匯編語言程序設(shè)計(jì)》錢曉捷電子工業(yè)出版社《微機(jī)原理、匯編與接口技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》朱定華清華大學(xué)出版社《微機(jī)原理與接口技術(shù)要點(diǎn)與解題》馬瑞芳西安交通大學(xué)出版社《微機(jī)原理與接口技術(shù)習(xí)題與解析》溫陽東清華大學(xué)出版社《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》朱金鈞機(jī)械工業(yè)出版社出版實(shí)驗(yàn)配套的參考書主要有：《微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與習(xí)題集》（周明德人民郵電出版社）《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》（鄭學(xué)堅(jiān)清華大學(xué)出版社）授課組編寫了以下教學(xué)資料：《微機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》《微機(jī)原理及應(yīng)用課程程序調(diào)試指導(dǎo)書》《優(yōu)秀程序設(shè)計(jì)及工程項(xiàng)目分析》《工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)細(xì)則》《開放性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》另外，在本校精品課網(wǎng)站上，授課組編寫了相關(guān)的多媒體教學(xué)課件，為學(xué)生提供116道習(xí)題和相應(yīng)的工程實(shí)際項(xiàng)目，供學(xué)生選擇應(yīng)用。本校圖書館配套與此課程相關(guān)的大量的參考書，通過配套教材及參考數(shù)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠深入理解微型計(jì)算機(jī)的原理，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，拓寬了知識(shí)面，學(xué)以致用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果（三）師資隊(duì)伍簡(jiǎn)介職稱結(jié)構(gòu)：教授3人（30%），副教授2人（20%），講師1人（10%），副研究員1人（10%），高級(jí)實(shí)驗(yàn)師1人（10%），實(shí)驗(yàn)師1人（10%），助理實(shí)驗(yàn)師1人（10%）年齡結(jié)構(gòu)：40歲以上6人（60%），30歲以上3人（30%），20歲以上1人（10%）學(xué)緣結(jié)構(gòu)：燕山大學(xué)8人（80%），西北工業(yè)大學(xué)1人（10%），洛陽工學(xué)院1人（10%）。師資配置情況：講課教師6人（60%），實(shí)踐教師4人（40%）。（四）教學(xué)手段本課程在教學(xué)過程中實(shí)踐了基于CDIO的教學(xué)理念，綜合運(yùn)用了多種教學(xué)方法，實(shí)施了考核方式改革等多種教改舉措。1．基于CDIO的教學(xué)理念。CDIO即構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)施（implement）、運(yùn)行（operate），是燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院目前正在實(shí)施的一項(xiàng)工程教模式。在本課程教學(xué)過程中即應(yīng)用了該教學(xué)理念。例如：本課程安排有課程項(xiàng)目，這些課程項(xiàng)目均是從實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目中抽取出來的，要求學(xué)生組成項(xiàng)目小組，自己設(shè)計(jì)方案、編制程序，并在實(shí)驗(yàn)室中調(diào)試完成。最后要提交一份項(xiàng)目報(bào)告，并進(jìn)行PPT演講匯報(bào)。通過這些課程項(xiàng)目的訓(xùn)練，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，使學(xué)生親身實(shí)踐了實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)的真實(shí)過程，學(xué)生獲益良多。2．本課程在教學(xué)過程中使用的各種教學(xué)方法。a．課堂教學(xué)。即任課教師就課程知識(shí)體系中的基礎(chǔ)理論部分作課堂講解。這是一種基本的教學(xué)方式。其目的是引導(dǎo)學(xué)生迅速了解有關(guān)的基本知識(shí)。相應(yīng)的上課學(xué)生規(guī)模一般在2-4個(gè)教學(xué)班，約50-100人。b．示例示范。即任課教師采用多媒體設(shè)備、實(shí)驗(yàn)教師采用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行演示、操作示范。例如：教學(xué)內(nèi)容中的“指令系統(tǒng)”的講解、上機(jī)實(shí)踐中的編程方法的講解、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的操作說明等均采用此種方法。這種方法直觀、形象，學(xué)生可在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量有效信息，利于有關(guān)教學(xué)內(nèi)容的展開，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的打下良好基礎(chǔ)。相應(yīng)的上課學(xué)生規(guī)模一般在2個(gè)教學(xué)班，約50人。c．抽查匯報(bào)。即針對(duì)學(xué)生完成的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，隨機(jī)抽取若干學(xué)生做演示匯報(bào)。這種方法也是課程教學(xué)過程中作業(yè)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的一種輔助考查方法。其目的是引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而演示匯報(bào)能促使學(xué)生更深入地思考問題，并鍛煉其總結(jié)、提煉和演示自己工作的能力。相應(yīng)的匯報(bào)學(xué)生規(guī)模一般在3-5人/教學(xué)班。d．項(xiàng)目匯報(bào)。即課程項(xiàng)目完成后的PPT匯報(bào)。學(xué)生針對(duì)課程項(xiàng)目組成項(xiàng)目小組、團(tuán)隊(duì)合作、共同完成該項(xiàng)目的全過程，最后由一名學(xué)生作代表，面向教師和其他所有學(xué)生進(jìn)行PPT演講匯報(bào)。這種方法使學(xué)生得到了實(shí)施實(shí)際工程項(xiàng)目的全過程體驗(yàn)，學(xué)生在匯報(bào)中普遍反映“獲益良多”。該方法相應(yīng)的上課學(xué)生規(guī)模一般在2-4個(gè)教學(xué)班，每項(xiàng)目組匯報(bào)人數(shù)為1人。3．信息技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用及效果。信息技術(shù)手段在本課程教學(xué)過程中的應(yīng)用廣泛。任課教師采用多媒體課件授課，實(shí)驗(yàn)教師采用多媒體作實(shí)驗(yàn)演示說明，課程作業(yè)、課程項(xiàng)目等均通過機(jī)械工程學(xué)院網(wǎng)頁下發(fā)給學(xué)生，最后學(xué)生的課程項(xiàng)目均采用PPT匯報(bào)。這些手段提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果，通暢了教師與學(xué)生的交流渠道。4．教學(xué)方法、作業(yè)、考試等方面的教改舉措。本課程教學(xué)方法中最大的特色是基于CDIO的教學(xué)理念的課程項(xiàng)目的實(shí)施。本課程作業(yè)采用的是每生3-5道（各不相同的）題目，并進(jìn)行抽查匯報(bào)，因此杜絕了抄襲，取得了較好的效果。本課程考試方式進(jìn)行了改革，課程成績(jī)組成如下：結(jié)課考試卷面成績(jī)占60%，平時(shí)出勤占10%，課程作業(yè)占10%，課程實(shí)驗(yàn)占10%，課程項(xiàng)目占10%。（五）教學(xué)內(nèi)容、方法與基本要求課程的基本內(nèi)容：本課程包括微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)背景和基礎(chǔ)知識(shí)模塊、微處理器指令系統(tǒng)模塊、匯編語言程序設(shè)計(jì)模塊、微處理器外部特性模塊、存儲(chǔ)器系統(tǒng)模塊、基本輸入輸出接口模塊等。總課時(shí)40學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)32學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)，此外還安排有上機(jī)實(shí)踐教學(xué)16學(xué)時(shí)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)背景和基礎(chǔ)知識(shí)模塊（理論教學(xué)2學(xué)時(shí)）1．微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。2．微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。包括硬件系統(tǒng)組成和軟件系統(tǒng)組成。3．計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示。包括二進(jìn)制數(shù)/十進(jìn)制數(shù)/十六進(jìn)制數(shù)之間的數(shù)制轉(zhuǎn)換、有符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼表示、十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示、美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII碼。微處理器指令系統(tǒng)模塊（理論教學(xué)6學(xué)時(shí)）1．微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。包括CPU基本結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)、寄存器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)等。2．8086/8088的尋址方式。包括立即數(shù)尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對(duì)尋址、基址變址尋址、相對(duì)基址變址尋址等。3．8086/8088的指令系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、按位操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令、處理器控制指令、串操作指令、輸入輸出指令等。匯編語言程序設(shè)計(jì)模塊（理論教學(xué)8學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)踐教學(xué)16學(xué)時(shí)）1．匯編語言源程序格式。包括簡(jiǎn)化段定義格式和完整段定義格式。2．常量的概念、種類和定義方法。3．變量的概念、定義方法和屬性。4．順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法。5．分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法。6．循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法。7．子程序設(shè)計(jì)方法。本模塊安排有16學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，用于練習(xí)并掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)方法。具體內(nèi)容為每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成3-5道（各不相同的）匯編語言編程題。微處理器外部特性模塊（理論教學(xué)2學(xué)時(shí)）1．8088的引腳信號(hào)。2．8088的總線形成。3．8088的總線時(shí)序。存儲(chǔ)器系統(tǒng)模塊（理論教學(xué)2學(xué)時(shí)）1．半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)指標(biāo)。2．隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM的特點(diǎn)，典型的RAM芯片。3．只讀存儲(chǔ)器ROM的特點(diǎn)，典型的ROM芯片。4．存儲(chǔ)器芯片與CPU的連接。包括數(shù)據(jù)線的連接、地址線的連接（全譯碼、部分譯碼、線選譯碼）和控制線的連接?；据斎胼敵鼋涌谀K（理論教學(xué)12學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)）1．輸入輸出接口概述。包括輸入輸出接口的定義、功能、典型結(jié)構(gòu)、與CPU的連接等，無條件傳送方式及接口、查詢傳送方式及接口、中斷傳送方式及接口等的典型應(yīng)用示例。2．中斷控制接口。包括8088中斷系統(tǒng)、中斷控制器8259A的工作原理及應(yīng)用方法。3．定時(shí)計(jì)數(shù)接口。包括定時(shí)計(jì)數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳和工作方式，定時(shí)計(jì)數(shù)器的編程。4．并行接口。包括并行接口8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳和工作方式，8255A的編程，鍵盤及其接口，LED數(shù)碼管及其接口。本模塊安排有8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，用于完成課程實(shí)驗(yàn)和課程項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)內(nèi)容。課程實(shí)驗(yàn)為相應(yīng)理論知識(shí)的實(shí)踐練習(xí)，具體內(nèi)容為下列8個(gè)實(shí)驗(yàn)（要求每個(gè)學(xué)生任選其中4個(gè)完成）。1．中斷特征及8259應(yīng)用編程實(shí)驗(yàn)。2．8253定時(shí)計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。3．8255并行接口應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。4．交通燈控制實(shí)驗(yàn)。5．七段數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)。6．3-8譯碼器實(shí)驗(yàn)。7．8255鍵盤及顯示接口實(shí)驗(yàn)。8．步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)。課程項(xiàng)目為在完成所有學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用本課程的有關(guān)知識(shí)（也需要其他有關(guān)課程相應(yīng)的知識(shí)），完成的大的綜合性的項(xiàng)目實(shí)踐練習(xí)。這些三級(jí)項(xiàng)目均是從實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目中抽取出來的，要求學(xué)生組成項(xiàng)目小組，以團(tuán)隊(duì)的形式完成一個(gè)具體的課程項(xiàng)目。課程項(xiàng)目有以下8項(xiàng)。1．汽車玻璃總成工裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2．閥門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3．化肥顆粒度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4．某生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。5．某機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。6．汽車輪轂生產(chǎn)專用夾具的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。7．瓶裝保健飲品生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。8．瓶裝保健飲品生產(chǎn)線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。課程的教學(xué)要求：

1.要求掌握的基本知識(shí)：微機(jī)的組成、微處理器指令系統(tǒng)、匯編語言的格式、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及接口、8255A的原理及應(yīng)用等。

2.要求掌握的基本理論和方法：微型計(jì)算機(jī)的工作原理，微處理器指令系統(tǒng)的格式、用法；匯編語言的格式及編程方法，簡(jiǎn)單接口電路的分析及設(shè)計(jì)方法，幾類典型匯編語言程序的設(shè)計(jì)方法。３.要求掌握的基本技能：匯編程序設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單微機(jī)接口電路設(shè)計(jì)、編程及調(diào)試程序的技能、實(shí)驗(yàn)技能及工程實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力等。課程習(xí)題的要求：

本課程作業(yè)采用的是每生3-5道（各不相同的）題目，并進(jìn)行抽查匯報(bào)，因此杜絕了抄襲，取得了較好的效果。（六）考核方式考試卷面成績(jī)占60%，平時(shí)出勤占10%，課程作業(yè)占10%，課程實(shí)驗(yàn)占10%，課程項(xiàng)目占10%（七）教學(xué)組織與管理按學(xué)校教學(xué)規(guī)程組織教學(xué)，堅(jiān)持教學(xué)中各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理，教學(xué)日歷科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，課前備課充分、細(xì)致，有完整的講義，課堂教學(xué)嚴(yán)肅認(rèn)真，內(nèi)容傳授條理清楚，語言表達(dá)準(zhǔn)確，課后輔導(dǎo)、交流，學(xué)生作業(yè)批改及時(shí)、認(rèn)真。堅(jiān)持聽課制度；教師之間互相聽課、互相交流；采取傳幫帶，老教師對(duì)年輕教師言傳身教,實(shí)行年輕教師培養(yǎng)的導(dǎo)師負(fù)責(zé)制。（八）教學(xué)研究與改革1.引進(jìn)國際上先進(jìn)的CDIO工程教育理念，緊密結(jié)合機(jī)械工程的發(fā)展趨勢(shì)，改革傳統(tǒng)的“重理論，輕實(shí)踐”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，提出了理論教學(xué)+綜合性開放實(shí)驗(yàn)+課外上機(jī)+三級(jí)項(xiàng)目的CDIO教學(xué)模式，已實(shí)施2個(gè)年級(jí)，在全校引起強(qiáng)烈反響，深受學(xué)生好評(píng)。充分展示了現(xiàn)代教育“以能力為本”的價(jià)值方向，探索出一條基于工程項(xiàng)目的實(shí)踐教