微機原理及應用課程簡介

PAGEPAGE12《微機原理及應用》課程簡介（一）課程性質《微機原理及應用》（microcomputerprincipleandapplication）是一門培養(yǎng)學生計算機應用能力的技術基礎課，40學時。本課程是機械學院機械類各專業(yè)的平臺課程。課程教學的主要目的是：使學生掌握有關微型計算機硬件的基礎知識、基本原理，掌握匯編語言的指令及編程應用，培養(yǎng)學生的計算機應用能力和編程能力。課程教學的主要任務是培養(yǎng)學生掌握微型計算機的組成原理，計算機的應用，尤其是在機械制造業(yè)中的應用。使學生能夠應用匯編語言編寫工程中的簡單程序。課程教學采用課堂授課與實踐教學相結合的方式，授課學時為36學時，實驗學時為4學時，另外為每個學生提供15學時的課外上機學時要求學生從108道編程題目中選3道匯編語言程序調試作業(yè)，以培養(yǎng)學生編程及調試程序的能力。實驗教學的基本要求是使學生能夠設計簡單的控制電路，根據(jù)具體電路開發(fā)控制程序并調試，以達到預期控制目標。為強化教學效果，授課組總共提煉了8個工程實際項目，學生從中任選一個，讓學生在實驗室的環(huán)境中進行模擬運行，自己設計方案，以小組的形式討論方案，最終每個學生獨立實施自己的方案。學生需要完成的工作是設計方案，設計模擬電路，編制程序，調試程序，最終按照規(guī)定的格式給出項目報告。并且要做成PPT的文檔演示匯報。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)的考核方式只是進行一次期末考試，學生的整個學習過程很難監(jiān)控。學生在最后的階段突擊復習，即使最后考試通過了，部分同學對知識的掌握也不扎實。課程組結合CDIO教學模式的需要，考慮了《微機原理及應用》課程的特點，將考核方式改革如下：平時上課的出勤情況考核占10%，每曠課一次扣1分；實驗報告及實驗完成占10%，由實驗指導教師根據(jù)具體情況給出，分為A、B、C、D、E五個等級分別得分為：10分、8分、7分、6分、5分；課程的三級項目占10%，要采用抽簽的方式進行PPT匯報，根據(jù)提交的報告和PPT匯報的情況，由指導教師給學生打分。課程的作業(yè)占10%，匯編語言的編程能力是微機原理及應用課程必須要掌握的內容，也是重點內容，編程能力的培養(yǎng)必須通過上機訓練解決。我們?yōu)槊總€學生準備了一組課外的編程作業(yè)，由實驗室統(tǒng)一安排上機的時間，學生要在規(guī)定的時間內完成程序的調試，最終提交調試好的程序清單，為了防止學生的抄襲，提交作業(yè)后要抽簽選擇10%左右的學生答辯。最后的期末考試60%，考試的主要內容以應用類題目為主。

（二）教材與參考書根據(jù)機械類學生培養(yǎng)要求，本課程使用國家重點大學優(yōu)秀教材《16/32位微機原理、匯編語言及接口技術》，錢曉捷、陳濤編著，2007年2月第二版，機械工業(yè)出版社出版。該教材注重應用，很適合機械類學生使用，使用以來效果良好。參考書目：課程教學及實驗的參考書目：《微型計算機軟硬件原理及其應用》周明德清華大學出版社《微型計算機原理及應用》王永山西安電子科技大學出版社《微型計算機系統(tǒng)原理及應用》楊素行清華大學出版社《計算機組成與系統(tǒng)結構》胡月明電子工業(yè)出版社《匯編語言程序設計》錢曉捷電子工業(yè)出版社《微機原理、匯編與接口技術學習指導》朱定華清華大學出版社《微機原理與接口技術要點與解題》馬瑞芳西安交通大學出版社《微機原理與接口技術習題與解析》溫陽東清華大學出版社《微型計算機原理及應用技術學習指導與習題解答》朱金鈞機械工業(yè)出版社出版實驗配套的參考書主要有：《微機原理與接口技術實驗指導與習題集》（周明德人民郵電出版社）《微型計算機原理及應用實驗指導》（鄭學堅清華大學出版社）授課組編寫了以下教學資料：《微機原理及應用實驗指導書》《微機原理及應用課程程序調試指導書》《優(yōu)秀程序設計及工程項目分析》《工程項目實驗細則》《開放性實驗指導書》另外，在本校精品課網站上，授課組編寫了相關的多媒體教學課件，為學生提供116道習題和相應的工程實際項目，供學生選擇應用。本校圖書館配套與此課程相關的大量的參考書，通過配套教材及參考數(shù)目的學習，學生能夠深入理解微型計算機的原理，增強了學習興趣，拓寬了知識面，學以致用，提高了學生的學習效果（三）師資隊伍簡介職稱結構：教授3人（30%），副教授2人（20%），講師1人（10%），副研究員1人（10%），高級實驗師1人（10%），實驗師1人（10%），助理實驗師1人（10%）年齡結構：40歲以上6人（60%），30歲以上3人（30%），20歲以上1人（10%）學緣結構：燕山大學8人（80%），西北工業(yè)大學1人（10%），洛陽工學院1人（10%）。師資配置情況：講課教師6人（60%），實踐教師4人（40%）。（四）教學手段本課程在教學過程中實踐了基于CDIO的教學理念，綜合運用了多種教學方法，實施了考核方式改革等多種教改舉措。1．基于CDIO的教學理念。CDIO即構思（conceive）、設計（design）、實施（implement）、運行（operate），是燕山大學機械工程學院目前正在實施的一項工程教模式。在本課程教學過程中即應用了該教學理念。例如：本課程安排有課程項目，這些課程項目均是從實際生產項目中抽取出來的，要求學生組成項目小組，自己設計方案、編制程序，并在實驗室中調試完成。最后要提交一份項目報告，并進行PPT演講匯報。通過這些課程項目的訓練，增強了學生自主學習的能力，培養(yǎng)了學生團隊合作的意識，使學生親身實踐了實際工程項目開發(fā)的真實過程，學生獲益良多。2．本課程在教學過程中使用的各種教學方法。a．課堂教學。即任課教師就課程知識體系中的基礎理論部分作課堂講解。這是一種基本的教學方式。其目的是引導學生迅速了解有關的基本知識。相應的上課學生規(guī)模一般在2-4個教學班，約50-100人。b．示例示范。即任課教師采用多媒體設備、實驗教師采用實驗儀器進行演示、操作示范。例如：教學內容中的“指令系統(tǒng)”的講解、上機實踐中的編程方法的講解、實驗環(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，學生可在較短時間內獲得大量有效信息，利于有關教學內容的展開，為學生后續(xù)學習的打下良好基礎。相應的上課學生規(guī)模一般在2個教學班，約50人。c．抽查匯報。即針對學生完成的作業(yè)和實驗內容，隨機抽取若干學生做演示匯報。這種方法也是課程教學過程中作業(yè)和實驗環(huán)節(jié)的一種輔助考查方法。其目的是引導學生獨立完成作業(yè)和實驗內容，而演示匯報能促使學生更深入地思考問題，并鍛煉其總結、提煉和演示自己工作的能力。相應的匯報學生規(guī)模一般在3-5人/教學班。d．項目匯報。即課程項目完成后的PPT匯報。學生針對課程項目組成項目小組、團隊合作、共同完成該項目的全過程，最后由一名學生作代表，面向教師和其他所有學生進行PPT演講匯報。這種方法使學生得到了實施實際工程項目的全過程體驗，學生在匯報中普遍反映“獲益良多”。該方法相應的上課學生規(guī)模一般在2-4個教學班，每項目組匯報人數(shù)為1人。3．信息技術手段在教學中的應用及效果。信息技術手段在本課程教學過程中的應用廣泛。任課教師采用多媒體課件授課，實驗教師采用多媒體作實驗演示說明，課程作業(yè)、課程項目等均通過機械工程學院網頁下發(fā)給學生，最后學生的課程項目均采用PPT匯報。這些手段提高了教學效率和教學效果，通暢了教師與學生的交流渠道。4．教學方法、作業(yè)、考試等方面的教改舉措。本課程教學方法中最大的特色是基于CDIO的教學理念的課程項目的實施。本課程作業(yè)采用的是每生3-5道（各不相同的）題目，并進行抽查匯報，因此杜絕了抄襲，取得了較好的效果。本課程考試方式進行了改革，課程成績組成如下：結課考試卷面成績占60%，平時出勤占10%，課程作業(yè)占10%，課程實驗占10%，課程項目占10%。（五）教學內容、方法與基本要求課程的基本內容：本課程包括微型計算機系統(tǒng)背景和基礎知識模塊、微處理器指令系統(tǒng)模塊、匯編語言程序設計模塊、微處理器外部特性模塊、存儲器系統(tǒng)模塊、基本輸入輸出接口模塊等?？傉n時40學時，其中理論教學32學時、實驗教學8學時，此外還安排有上機實踐教學16學時。微型計算機系統(tǒng)背景和基礎知識模塊（理論教學2學時）1．微型計算機的發(fā)展和應用。2．微型計算機系統(tǒng)組成。包括硬件系統(tǒng)組成和軟件系統(tǒng)組成。3．計算機中的數(shù)據(jù)表示。包括二進制數(shù)/十進制數(shù)/十六進制數(shù)之間的數(shù)制轉換、有符號數(shù)的補碼表示、十進制數(shù)的BCD碼表示、美國標準信息交換碼ASCII碼。微處理器指令系統(tǒng)模塊（理論教學6學時）1．微處理器的內部結構。包括CPU基本結構和功能結構、寄存器結構、存儲器結構等。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、寄存器相對尋址、基址變址尋址、相對基址變址尋址等。3．8086/8088的指令系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)傳送指令、算術運算指令、按位操作指令、控制轉移指令、處理器控制指令、串操作指令、輸入輸出指令等。匯編語言程序設計模塊（理論教學8學時，上機實踐教學16學時）1．匯編語言源程序格式。包括簡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．順序結構程序設計方法。5．分支結構程序設計方法。6．循環(huán)結構程序設計方法。7．子程序設計方法。本模塊安排有16學時的上機實踐教學環(huán)節(jié)，用于練習并掌握匯編語言程序設計方法。具體內容為每個學生獨立完成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2學時）1．8088的引腳信號。2．8088的總線形成。3．8088的總線時序。存儲器系統(tǒng)模塊（理論教學2學時）1．半導體存儲器的分類、結構和主要技術指標。2．隨機讀寫存儲器RAM的特點，典型的RAM芯片。3．只讀存儲器ROM的特點，典型的ROM芯片。4．存儲器芯片與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。基本輸入輸出接口模塊（理論教學12學時，實驗教學8學時）1．輸入輸出接口概述。包括輸入輸出接口的定義、功能、典型結構、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的工作原理及應用方法。3．定時計數(shù)接口。包括定時計數(shù)器的內部結構、引腳和工作方式，定時計數(shù)器的編程。4．并行接口。包括并行接口8255A的內部結構、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學時的實驗教學環(huán)節(jié)，用于完成課程實驗和課程項目兩個內容。課程實驗為相應理論知識的實踐練習，具體內容為下列8個實驗（要求每個學生任選其中4個完成）。1．中斷特征及8259應用編程實驗。2．8253定時計數(shù)器應用實驗。3．8255并行接口應用實驗。4．交通燈控制實驗。5．七段數(shù)碼管實驗。6．3-8譯碼器實驗。7．8255鍵盤及顯示接口實驗。8．步進電機實驗。課程項目為在完成所有學習內容的基礎上，綜合運用本課程的有關知識（也需要其他有關課程相應的知識），完成的大的綜合性的項目實踐練習。這些三級項目均是從實際生產項目中抽取出來的，要求學生組成項目小組，以團隊的形式完成一個具體的課程項目。課程項目有以下8項。1．汽車玻璃總成工裝控制系統(tǒng)設計。2．閥門控制系統(tǒng)設計。3．化肥顆粒度檢測系統(tǒng)設計。4．某生產線控制系統(tǒng)設計。5．某機械設備的啟動控制系統(tǒng)設計。6．汽車輪轂生產專用夾具的控制系統(tǒng)設計。7．瓶裝保健飲品生產線自動控制系統(tǒng)設計。8．瓶裝保健飲品生產線自動檢測系統(tǒng)設計。課程的教學要求：

1.要求掌握的基本知識：微機的組成、微處理器指令系統(tǒng)、匯編語言的格式、半導體存儲器的結構及接口、8255A的原理及應用等。

2.要求掌握的基本理論和方法：微型計算機的工作原理，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，簡單接口電路的分析及設計方法，幾類典型匯編語言程序的設計方法。３.要求掌握的基本技能：匯編程序設計、簡單微機接口電路設計、編程及調試程序的技能、實驗技能及工程實際系統(tǒng)設計能力等。課程習題的要求：

本課程作業(yè)采用的是每生3-5道（各不相同的）題目，并進行抽查匯報，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占60%，平時出勤占10%，課程作業(yè)占10%，課程實驗占10%，課程項目占10%（七）教學組織與管理按學校教學規(guī)程組織教學，堅持教學中各個環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理，教學日歷科學嚴謹，課前備課充分、細致，有完整的講義，課堂教學嚴肅認真，內容傳授條理清楚，語言表達準確，課后輔導、交流，學生作業(yè)批改及時、認真。堅持聽課制度；教師之間互相聽課、互相交流；采取傳幫帶，老教師對年輕教師言傳身教,實行年輕教師培養(yǎng)的導師負責制。（八）教學研究與改革1.引進國際上先進的CDIO工程教育理念，緊密結合機械工程的發(fā)展趨勢，改革傳統(tǒng)的“重理論，輕實踐”的傳統(tǒng)教學模式，提出了理論教學+綜合性開放實驗+課外上機+三級項目的CDIO教學模式，已實施2個年級，在全校引起強烈反響，深受學生好評。充分展示了現(xiàn)代教育“以能力為本”的價值方向，探索出一條基于工程項目的實踐教