微机原理与接口技术学习指导书.doc

微机原理与接口技术学习指导书为了帮助同学们学好本门课程，编写本指导书。它只起到画龙点睛的作用，不能代替学习内容，也不以此划定学习范围。一、 基本情况简介n 学时： 64 学时(其中实验16学时)本课程结束后，另设课程设计3周n 教学目的： 使学生掌握1、微型计算机的基本工作原理；2、汇编语言的程序设计方法；3、单片机应用系统的设计及扩展，提高学生的动手能力；4、为后续课程打下基础。n 教学方法： 交互式、讨论式、提问式教学、强调实验；n 教学要求： 要有自学的能力，以理解、掌握、应用为目的，没有背记的要求；独立完成作业、试验；部分作业由试验验证；每次试验分基本型和提高型；n 考试：分笔试部分和实验部分，各占50%。n 教材：单片机原理及接口技术胡汉才编著清华大学出版社2001年n 参考教材：单片微型计算机原理、接口及应用 徐惠民 安德宁编著 北京邮电大学出版社 2001年二、 本课程特点与其他计算机类课程的区别，首先回忆已学的计算机课程：1) 计算机文化基础第二章：微机系统中硬件系统：主机系统主板、CPU、内存、总线；外存软盘、硬盘、光盘；输入设备；输出设备；其他设备;软件系统等2) 高级语言：BASIC、C等本课程特点：1、本课程更注重软硬件结合：先修课与本课的联系、提出温度控制系统的实现方法（机车水温、列车温度检测控制）通过举例强调本课程的特点，及其不可替代性；2、更注重与工程实际应用结合：要有工程意识，它是解决问题的强有力地手段。测速测距问题（列车速度、出租车距离）3、更注重与专业结合（智能仪表）：仪器仪表智能化、虚拟化、网络化，我们需从信息获取开始，包括：传感器、调理电路、数据采集与处理4、应用举例：列车超速防护系统三、 如何学好这门课1、教与学两方面，提高兴趣2、注意观察，不断提出问题3、注意单元技术与应用系统的结合4、注重学习发现问题和解决问题的方法5、学习知识和学习方法并重讲好一门课或学好一门课是教师和学生的一项共同任务，需要两方面的共同配合和努力，在双方感兴趣的基础上，需要教师的敬业和学生的勤奋。在教学过程中，形式上教师是主体，实质上希望学生是主体。因为培养学生是我们的最终目标。愿我们共勉。四、 分章学习指导第一章学习指导：本章内容是全课程的基础，有关微机原理的基本概念都在本章中介绍。也就是说，通过本章的学习，大家从整体上了解计算机的基本知识、基本结构、基本工作原理，以及计算机的软件基础如数制、码制等。所有上述内容，要求大家熟记，并能深入理解，从而建立起计算机硬软件组成原理的概念，这对后面学习内容的理解有帮助。重点：建立计算机系统的基本概念；各种机型的特点；数制和码制；难点：微型机的组成原理；要求：熟悉建立概念、掌握数制转换和码制编码原理。第二章学习指导：本章的主要内容是从应用的角度出发，让同学们由内到外了解MCS-51单片机的结构，将该机型与微机基本原理结合对照，共同加深理解，同时为后续应用奠定基础。这一章全面介绍了MCS-51机的片内单元的组成和工作原理，但有些单元并未深入讲解，后续各章围绕这一框架结构组织讲解各单元内容及单片机的扩展和接口技术。本章内容分为：硬件编程结构，包括内部结构、引脚功能、内部接口电路的功能等；和应用方法，如工作方式、周期、时序等。它讲述了一个具体机型的所有内容。通过学习，可以掌握该机型的基本特点，同时也了解了其它机型所包扩的内容范围，若能够作到举一反三，就掌握了学习的基本方法。重点：MCS-51编程结构、接口电路功能；难点：时序；要求：建立MCS-51单片机的总体概念，内部有那些功能，外部什么形态。第三章学习指导：前面讲解注重MCS-51的硬件，从这一章开始介绍软件基础-指令系统，为汇编语言程序设计打下基础。每个机型都有自己独立的指令系统，这也是各机型的区别之一。指令系统与厂家设计的硬件紧密联系，所以学习指令系统，与学习高级语言不同，它面向机器，而高级语言面向用户。所以学习指令系统，要了解该机型的硬件结构。指令系统是汇编语言的基础，汇编语言编程有自己的特点，主要特点还是软件与硬件的结合，其它特点、编程方法技巧，后面讲。重点：指令系统中，每条指令的理解和掌握，要会用；难点：如何影响标志位；要求：每条指令会用。第四章学习指导：汇编语言程序设计既是软件问题，又与硬件密切相关，这是汇编语言的特点。汇编语言是程序设计员指挥控制计算机应用系统的手段，也是我们需要掌握的本领之一。从本章开始学习汇编语言程序设计，它原本是单独的一门课，注意研究4个问题：1）汇编语言编程方法，和数据结构、计算方法等联系起来；2）解决实时检测、控制问题如何用汇编语言编程，它关注软硬件的结合；3）指令系统不同，汇编语言程序不同，但编程方法相同，不能指望学习了51的汇编程序，就能掌握各种汇编语言编程，但可以借鉴。4）它与高级语言的最大区别是它必须与硬件结合。我们的学习也是从这几个方面入手。重点：各种类型程序的编程方法，简单程序、分支程序、循环程序、查表程序、子程序；难点：复杂程序、子程序、应用程序；要求：独立编写完整的程序，了解编译方法。第五章学习指导：存储器是计算机结构中的关键组成部分，用来存储记忆各种信息。本章讨论其结构、工作原理及应用。在本章我们要学习存储器的工作原理，包括从位存储电路、寄存器、存储器，到它们之间的关系，从而了解其组成原理，但最重要的是要学习和掌握各种存储器的应用，如何在应用系统中扩展存储区域，掌握扩展方法，这是系统硬件扩展的基础，为将来学习接口扩展奠定基础。重点：各种存储芯片的扩展连接方法，具体的是其地址线、数据线、控制线、片选信号线等如何与主机AB、DB、CB相连；难点：读电路图确定地址范围，给定地址范围设计电路原理图；要求：掌握存储器基本知识，学会存储器硬件扩展和相关软件编程。第六章学习指导：中断是计算机与外设之间传送信息的方式之一，其功能的强弱，直接关系到计算机系统功能的强弱。本章首先介绍有关中断的一般知识，以此为基础再讲解MCS-51单片机的中断结构，从而加深对中断概念的认识，并掌握MCS-51中断的应用。另外需要说明的一点就是任何机型都有中断输入输出方式，熟练掌握一种机型的应用，为将来学习应用其它机型奠定基础。重点：建立中断概念，掌握MCS-51中断系统结构以及编程方法；难点：中断输入输出方式的编程，中断应用程序设计；要求：熟记中断基本概念，掌握MCS-51中断系统结构、中断程序结构和编程方法。第七章学习指导：如果前面几章称做“微机原理”，则从本章往后就是“接口技术”，完整构成本课的内容“微机原理及接口技术”。接口技术是一门应用技术，学习重点全在于应用，所以主要目的是要学会各种接口的应用方法。什么是接口，接口是一块电路，它处于微机和外设之间，它存在的目的就是协调微机与外设之间的输入输出。而其输入输出的方法又可归纳为四种，这就是本章讲的基本知识。由此展开本章内容包括，片内接口的应用，片外接口的扩展，与外设的连接。具体介绍了接口芯片8155、8255等；应用有显示器软硬件设计、键盘软硬件设计、片内外定时计数器的设计与应用。这些都是本课程的基本知识点，必须掌握。由此也可以把扩展的方法与存储器扩展的方法做一比较，找出共性与差异，有利于加深理解。重点：建立接口的概念，理解微机、接口、外设三者之间的关系，掌握片内外接口的软硬件设计方法；难点：接口的应用，显示器、键盘等；要求：理解基本概念，掌握接口扩展方法，学会接口硬件和软件设计。第八章学习指导：A/D、D/A是工业测控领域计算机应用系统中最常用的技术之一，测控领域里存在大量的模拟量的处理，模拟量进入计算机之前，必须要变成数字量才能进行强大功能的处理，而有些设备需要模拟量控制，又要将计算机的数字量变为模拟量输出，所以掌握A/D、D/A技术是今后应用必备的本领之一。本章的内容包括A/D、D/A的转换原理，又介绍了几种具体的转换芯片，同时又着重叙述了这些芯片的扩展连接方法，编程方法以及应用方法。认真学习本章内容，为今后设计微机自动数据采集和控制系统奠定基础。重点：A/D、D/A的转换原理、与8031的连接方法和编程设计；难点：由给定的系统连接电路图，确定A/D、D/A的地址，并按要求编制出不同波形输出程序和连续数据采集程序；要求：理解转换原理、掌握硬件连接方法、熟练掌握应用程序编程方法。第九章学习指导：串行通信和并行通信一样，是计算机传输信息的方式之一，而串行通信更适用于远距离传输，它又是计算机和计算机之间相互通信的重要手段。串行通信由于它的特点决定，必须制定一些统一的标准、协议等，在此基础上才能相互交流。所以使用串行通信首先要理解异步、数据格式、波特率、校验方法等，这些就是本章讲述的串行通信基本知识。MCS-51的串行口是本章重要内容之一，主要介绍了SIO的工作方式、控制方式以及双机通信的编程方式。难点在于编程应用。因为SIO是片内接口，所以它没有涉及到硬件接口连接，这部分内容通过8250、8251两种芯片的扩展来补充。一般系统扩展串行接口芯片都选8251，但目前PC机中的串行接口芯片选用的是8250，所以本章对两种芯片都做了基本介绍，目的在于扩展知识面，利于今后发展应用。重点：串行通信基本知识、MCS-51的SIO的应用；难点：双机通信应用程序的设计与调试；要求：理解串行通信基础，掌握MCS-51-SIO的原理与应用。第十章学习指导：微型计算机系统大都采用总线结构，其特点是采用一组公共的信号线作为微型计算机各部件之间的通信线，这种公共信号线就称为总线。总线是信息传输的通路。总线标准的形成对于简化结构、便于交流起到了重要作用。本章对总线