《微機(jī)原理及其應(yīng)用》教學(xué)大綱

PAGEPAGE5《微機(jī)原理及其應(yīng)用》教學(xué)大綱課程英文名TheTheoryandApplicationofMicrocomputer課程代碼06M0007學(xué)分3.5總學(xué)時56理論學(xué)時38實驗/實踐學(xué)時18課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)限選先修課程計算機(jī)基礎(chǔ)適用專業(yè)安全工程開課學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位本課程是安全工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，特別單片機(jī)技術(shù)在測量和控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握單片機(jī)的基本原理、接口和應(yīng)用技術(shù)。使得學(xué)生能緊跟計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展腳步，為將來進(jìn)行各種智能化產(chǎn)品的設(shè)計提供技術(shù)準(zhǔn)備。本課程主要任務(wù)是以MCS-51單片機(jī)為代表，通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理和指令系統(tǒng)，以及系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。（二）課程目標(biāo)1.了解微機(jī)與單片機(jī)的發(fā)展歷史，了解新時代下安全工程學(xué)科與信息化的關(guān)系。從單片機(jī)的發(fā)展歷史中，讓學(xué)生了解掌握信息化的核心技術(shù)對我國發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。2.通過學(xué)習(xí)微機(jī)原理及其應(yīng)用，使得安全工程專業(yè)的學(xué)生對計算機(jī)底層技術(shù)有系統(tǒng)的了解，為檢測技術(shù)、安全管理、特種設(shè)備安全監(jiān)測、工業(yè)通風(fēng)與除塵、鍋爐壓力容器安全技術(shù)等課程奠定信息化基礎(chǔ)。3.通過學(xué)習(xí)微機(jī)原理及其應(yīng)用，可以使安全工程專業(yè)的學(xué)生掌握基本的創(chuàng)新方法及其計算機(jī)工具。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，課程學(xué)習(xí)要與目前熱門的工程應(yīng)用相結(jié)合，穿插各種計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)+的知識點(diǎn)，例如，無人售貨機(jī)技術(shù)、arm技術(shù)及Android軟件技術(shù)等，拓寬學(xué)生的計算機(jī)工程知識面。（1）課程以課堂教學(xué)為主，通過介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與編程方式，使學(xué)生掌握單片機(jī)的使用方法，通過課程作業(yè)訓(xùn)練具體問題的編程能力。（2）教學(xué)中設(shè)置8次實驗課程，以加強(qiáng)學(xué)生對實際問題的分析判斷能力，為解決復(fù)雜工程問題打下基礎(chǔ)。（3）教學(xué)中設(shè)計工程實際問題，結(jié)合重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行講解，增加學(xué)生的記憶效果。使學(xué)生理解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的一般方法及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求支撐程度（H、M、L）課程目標(biāo)（1）H課程目標(biāo)（2）H課程目標(biāo)（3）H課程目標(biāo)（4）H四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章微機(jī)基礎(chǔ)知識要求掌握微型計算機(jī)、微處理器和單片機(jī)的概念；了解單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用。重點(diǎn)：微型計算機(jī)、微處理器和單片機(jī)的定義難點(diǎn)：理解單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及其所起的關(guān)鍵作用認(rèn)識微機(jī)系統(tǒng)，理解領(lǐng)會以單片機(jī)為核心的微機(jī)測控系統(tǒng)能為安全工程設(shè)計問題方面所提供的自動化高效的測量監(jiān)控手段，激發(fā)學(xué)生實踐動手精神，提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。第二章MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)要求掌握MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、引腳及其功能和8051存儲器配置；了解CPU時序、復(fù)位及輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)：8051系列單片機(jī)的硬件資源、存儲器的組織管理方式、I/O接口功能難點(diǎn)：8051系列單片機(jī)的硬件資源、存儲器的組織管理方式、I/O接口功能，本章內(nèi)容抽象、名詞術(shù)語多，但又是本課程后續(xù)必須的基礎(chǔ)知識，需重點(diǎn)掌握。掌握8051單片機(jī)的硬件資源是理解微機(jī)系統(tǒng)組成和工作原理的必須基礎(chǔ)，是后續(xù)理解現(xiàn)代微機(jī)測控系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念知識，是培養(yǎng)工程實踐經(jīng)驗的必備基礎(chǔ)。第三章8051指令系統(tǒng)要求掌握尋址方式及MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)（包括：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和控制轉(zhuǎn)移類指令等）。重點(diǎn)：各種功能匯編指令的掌握難點(diǎn)：轉(zhuǎn)移類指令、數(shù)據(jù)傳送類指令的理解和靈活運(yùn)用。培養(yǎng)微機(jī)系統(tǒng)編程的基本能力、是正確理解計算機(jī)工作機(jī)制的必要途徑，是培養(yǎng)安全工程實踐經(jīng)歷的基本途徑。第四章匯編語言程序設(shè)計知識要求了解編程的步驟、方法和技巧，匯編語言源程序的編輯和匯編。重點(diǎn)：基于匯編指令集的順序、條件分支、循環(huán)和子程序模塊等的編寫技巧和方法。難點(diǎn)：采用匯編指令集的編程技巧和經(jīng)驗的積累。培養(yǎng)微機(jī)系統(tǒng)編程的基本能力、是實現(xiàn)讓計算機(jī)實現(xiàn)人的思維邏輯的唯一手段，是培養(yǎng)安全工程實踐經(jīng)歷的基本途徑。第五章中斷系統(tǒng)要求了解微機(jī)的輸入/輸出方式；掌握中斷的概念，8051中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷控制；理解中斷處理過程及外部中斷擴(kuò)展方法。重點(diǎn)：中斷概念的準(zhǔn)確理解，中斷、中斷向量表、中斷的響應(yīng)和返回機(jī)制難點(diǎn)：中斷的響應(yīng)機(jī)制和流程、中斷如何發(fā)生、程序流程的改變機(jī)理。理解計算機(jī)并行工作的原理、通過深入理解中斷的原理及實現(xiàn)，才能夠充分利用計算機(jī)來自動化高效率的解決問題，是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐經(jīng)驗的有效手段。第六章定時器及應(yīng)用要求掌握定時器的控制，定時器的工作模式及應(yīng)用。重點(diǎn)：定時/計數(shù)器的寄存器的功能和定義、如何解決實際問題。難點(diǎn)：準(zhǔn)確理解定時/計數(shù)器的功能，如何解決實際工程問題。掌握微機(jī)系統(tǒng)定時/計數(shù)器的原理和使用技巧，是利用計算機(jī)解決安全工程自動化過程的必須組成部分，是培養(yǎng)工程實踐經(jīng)歷的途徑和手段。第七章串行通信與8051串行口要求掌握串行通信基本知識，8051串行口及其應(yīng)用；了解RS-232接口及串行通信硬件設(shè)計。重點(diǎn)：串行通信的概念、數(shù)據(jù)幀格式、波特率、通信編程的實現(xiàn)難點(diǎn)：串行通信的概念、數(shù)據(jù)幀格式、波特率、通信編程的實現(xiàn)掌握微機(jī)系統(tǒng)串行通信原理和基本的編程技能，是理解掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化通信處理問題的方法，是實現(xiàn)現(xiàn)代復(fù)雜自動檢測控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)方法，是培養(yǎng)工程實踐經(jīng)歷的重要環(huán)節(jié)。第八章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及接口技術(shù)要求掌握程序存儲器擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展和并行I/O口的擴(kuò)展技術(shù)。重點(diǎn)：三總線的概念和靈活運(yùn)用。難點(diǎn)：并行三總線和不同類型芯片接口的接口技巧、地址的分配方法。掌握微機(jī)系統(tǒng)三總線通信原理，是掌握計算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計方法的必要前提基礎(chǔ)。能夠為學(xué)生工程實踐經(jīng)驗打下重要的硬件層面基礎(chǔ)知識。第九章輸入/輸出設(shè)備接口要求掌握鍵盤接口技術(shù)、顯示器及打印機(jī)接口技術(shù)。重點(diǎn)：各種人機(jī)接口方式的理解和應(yīng)用難點(diǎn)：各種人機(jī)接口方式的理解和應(yīng)用靈活運(yùn)用人機(jī)交互的手段和方法，對提高學(xué)生熟練運(yùn)用計算機(jī)解決工程實踐問題，培養(yǎng)工程實踐經(jīng)驗具有重要的推動作用。第十章模擬電路接口技術(shù)要求掌握D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)，A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)。重點(diǎn)：ADC和DAC的概念，接口編程的思路和技巧。難點(diǎn)：數(shù)字量和模擬量之間的對應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系，數(shù)-模轉(zhuǎn)換在工程實踐中的重要地位。理解AD、DA的原理和應(yīng)用是理解微機(jī)測控系統(tǒng)組成和工程實踐應(yīng)用的最重要內(nèi)容之一，是培養(yǎng)檢測技術(shù)和微機(jī)系統(tǒng)銜接的關(guān)鍵知識模塊之一。第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要求理解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的一般方法及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例。重點(diǎn)：實踐樣例的介紹難點(diǎn)：對工程實踐問題的理解在前續(xù)知識基礎(chǔ)上，本章是培養(yǎng)工程實踐經(jīng)驗，提高實踐動手能力的有效手段。五、課程學(xué)時安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)第一章微機(jī)基礎(chǔ)知識2完成P10-1，2作業(yè)課程目標(biāo)1第二章MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)6完成P30-1,2,3,5,10,11,12作業(yè)課程目標(biāo)2第三章8051指令系統(tǒng)10完成p58-4,5,6,9,11,14,18,21作業(yè)課程目標(biāo)3第四章匯編語言2完成p60-25,26作業(yè)課程目標(biāo)2第五章中斷系統(tǒng)2完成P77-3,4,6作業(yè)課程目標(biāo)3第六章定時器及其應(yīng)用4完成P86-1,4,7，9作業(yè)課程目標(biāo)3第七章串行通信技術(shù)2完成P105-2,4,7，10作業(yè)課程目標(biāo)3第八章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)4完成P124-4,7作業(yè)課程目標(biāo)3第九章輸入/輸出設(shè)備接口4完成P140-1,4,8,9,10作業(yè)課程目標(biāo)3第十章模擬電路接口技術(shù)4完成P158-1,2,3,6,7,8作業(yè)課程目標(biāo)3第十一章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計2專題討論課程目標(biāo)4六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別1清零程序?qū)嶒?掌握基本程序設(shè)計編程調(diào)試驗證必做2拆字程序?qū)嶒?掌握基本程序設(shè)計編程調(diào)試驗證必做3P1口亮燈控制實驗2掌握P1口工作原理編程調(diào)試驗證必做4定時器實驗2掌握定時器工作原理編程調(diào)試驗證必做5數(shù)據(jù)區(qū)傳送實驗2掌握數(shù)據(jù)傳送工作原理編程調(diào)試綜合必做6簡單IO擴(kuò)展實驗2掌握IO擴(kuò)展工作原理編程調(diào)試綜合必做7D/A接口實驗2掌握D/A轉(zhuǎn)換原理及編程編程調(diào)試設(shè)計必做8A/D接口實驗2掌握A/D轉(zhuǎn)換原理及編程編程調(diào)試設(shè)計必做七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核點(diǎn)名、作業(yè)實驗報告