计算机硬件技术基础课程教学大纲.doc

附件六1、计算机硬件技术基础课程教学大纲课程名称：计算机硬件技术基础课程名称：Foundation of Computer Hardware课程编号：I586-2课程类型：学时：48 （讲课：32，实验 16）适用对象：材料、材料成型、金属材料、高分子材料、化工工艺、热能、应用物理、制药、土木工程、交通工程、生物工程、交通运输、过程装备控制及自动化、信息管理、海洋先修课程：电工基础、数字电子学、计算机文化基础、计算机软件技术基础一、 课程的性质、目的和任务 本课程是大学非计算机专业计算机基础教育课程三层次中第二层次：计算机技术基础中的硬件技术基础部分，适合于理工科类非计算机非电类各专业。本课程是大学高年级学生的技术基础课，其先修课有“计算机文化基础”，“计算机软件技术基础”，“数字电子学”，“电工基础”。本课程主要包括三部分内容：微机原理、接口技术和微机应用。学习本课程的目的是使学生掌握必要的硬件知识和运用能力，为培养学生具有利用软硬件的开发环境和工具解决实际问题的能力，为学习后续课程奠定基础。二、 教学基本要求 根据面向21世纪高新技术飞速发展对理工科本科生的知识结构和人才素质的需要，重点培养学生的创新和实践能力。由于本课程是一门实践性很强的课程，要求课堂教学和实验教学必须密切结合。本课程以MCS-51单片机为教学机型，采用多媒体、联机大屏幕投影及黑板加粉笔的综合手段进行课堂教学。实验教学采用在PC机上进行软件模拟调试和 PC机与单片机开发系统联机进行硬件在线仿真。课堂教学在学时少内容多的情况下，采用系统讲解重点突破的战略，讲概念、硬件扩展及汇编语言程序设计方法为主，结合习题，启发式教学，引导学生自学。实验教学内容分为：软件模拟实验、接口及扩展硬件实验和综合性、开放性实验。锻炼学生从消化印证到综合运用所学的软硬件知识解决实际问题。考试方法，采用开卷闭卷结合。综合实验作为开卷考试部分，其内容可由学生在力所能及的情况下，结合专业或简单的实际问题，自己拟定题目。目的是使学生掌握从问题提出、总体设计、硬件设计、软件设计到软硬件联调成功的开发全过程，从而激发学生丰富的想像力和创新意识。对于基础知识部分采用闭卷方式，占总成绩的60%。三、 教学内容、学时分配及基本要求1、教学内容第一章 微型计算机基础 11微型计算机系统的概念 12 微型计算机的组成及基本工作原理 13 微型计算机系统 14 微型计算机的运算基础 15 单片微型计算机的发展及应用第二章 MCS-51单片机的结构和工作原理21 MCS-51系列单片机的结构22 8051单片机内部结构和功能23 MCS-51单片机的引脚功能24 MCS-51单片机的工作方式 *25 MCS-51单片机的时序 第三章 MCS-51单片机的指令系统31 指令系统概述 32 寻址方式 33 MCS-51单片机指令系统第四章 汇编语言程序设计41 汇编语言程序设计基础 42 MCS-51 单片机汇编语言程序设计 第五章 输入/输出和中断 51 输入/输出的基本概念 52 输入/输出数据的传送方式 5. 3 中断技术 5. 4 MCS-51的中断系统 * 55 MCS-51对外部中断源的扩展 第六章 MCS-51内部的I/O口、定时器及其应用 6. 1 MCS-51内部的并行I/O口及应用 62 MCS-51的定时器/计数器 * 63 MCS-51串行I/O口及串行通信 第七章 MCS-51单片机系统扩展 71 概 述 72 外部存储器的扩展 73 并行接口芯片及其扩展 *74 定时器计数器芯片及其扩展 *75 串行通信接口技术 *76 D/A转换器及与MCS-51的连接 *77A/D转换器及与MCS51的连接 第八章 接口应用 8 LED显示器接口 82键盘接口 *. 液晶显示器LCD接口 *.微型打印机接口 第九章单片机系统的开发 91 单片机应用系统的设计步骤 含微机测控系统，目的是了解测控系统的分析和设计方法。 9 2 单片机开发系统 * 93 应用实例说明：带有*的章节为可选部分，根据专业情况可适当调整。2、学时分配 教 学 内 容 章 目讲课学时分配第一章 微型计算机基础知识4第二章 MCS-51单片机的结构和工作原理4第三章 MCS-51单片机的指令系统4 实验讲解1第四章 汇编语言程序设计5第五章 输入/输出和中断4第六章 MCS-51内部的I/O口、定时器及其应用3第七章 MCS-51单片机的系统扩展3第八章 单片机人机接口3第九章 单片机系统的开发1小 计323、基本要求l 掌握微机运算基础l 掌握微机组成、基本工作原理、微机系统初步l 了解CPU体系结构l 掌握指令系统和汇编语言程序设计l 了解存储器系统结构、作用及扩展方法l 了解I/O接口基本功能、结构、端口的编址方式和I/O同步控制方式l 掌握中断概念、CPU响应中断的条件和处理过程l 了解并行接口与串行接口的共性与区别l 掌握串行通讯的基本概念l 掌握可编程并行接口芯片的工作方式、初始化编程l 掌握定时器、计数器的原理、功能、应用与编程l 了解键盘、显示器等人机交互设备的作用、原理及接口方法l 理解并掌握A/D,D/A转换原理、主要性能参数，了解典型DAC、ADC集成芯片,与MPU的接口方法、应用及编程 *l 了解异步串行通讯协议、应用与编程 *l 了解微机在测控系统中的应用l 了解计算机测控系统的实时处理概念和一般结构l 了解测控系统的分析和设计方法l 单片机应用系统的一般分析和设计方法（重点）带“*”的部分根据学时不作要求。四、实验内容及要求 课内实验16学时，作8次实验，每次2学时。实验分为三部分：1、指令系统和汇编语言程序设计实验 （1）指令系统实验 实验一 内容： 熟悉实验环境和使用软件 （单片机仿真器ICExplorer集成调试软件MCS5.EXE) 印证数据传送指令的功能和对应的寻址方式 PUSH 和POP指令以及堆栈指针SP对STACK区的寻址方式 MOVX指令以及DPTR指针和Ri指针对XDATA（片外数据存储器） 区 的寻址方式 MOV指令以及Ri指针对IDATA区（片内RAM）的寻址方式 MOV指令对片内SFR的寻址方式。 顺序结构程序以及PC指针的变化规律 实验指导书的实验一 熟悉键盘操作及数传指令编程设计 教材3.3.1数传指令的例题和章后习题 实验二 内容： 数据块传送（MOV、MOVX指令及DPTR和Ri指针） 算术运算 （无符号数、带符号数及BCD码的算术运算） ADD、ADDC、SUBB、DA A、DIV、MUL等指令 对CY、OV、AC、P标志的影响 数传指令和算数运算指令编程设计 教材3.3.2 算术运算指令的例题和章后习题 实验三 内容： 字节操作利用ANL、ORL、XRL、CPL、CLR指令 位操作利用ANL、ORL、SETB、CLR、CPL 、MOV指令 移位操作利用 RR、RL、RRC、RLC指令实验指导书的实验三 逻辑运算及位操作指令编程设计 实验四 代码转换 实验五 移位操作 教材3.3.3和3.3.4逻辑运算及位操作指令的例题和章后习题 (2) 汇编语言程序设计实验 实验四 内容： 分支结构程序设计 （二分支、三分支和多分支） 利用转移指令JC、JNC、JB、JNB设计二分支程序 利用比较转移指令CJNE与JC/JNC配合设计三分支程序 利用JMP 指令设计多分支程序 循环程序设计 利用循环转移指令DJNZ设计循环程序实验指导书的实验六 分支程序设计 实验七 循环程序设计 教材 4.2.2和4.2.3 分支和循环程序设计的例题和章后习题 实验五 内容： 查表程序设计 利用MOVC 指令及DPTR、PC指针设计查表程序 散转程序设计 利用JMP 指令设计散转程序 子程序设计 利用ACALL、LCALL、RET指令设计用不同参数传递方法的子程序实验指导书的实验八 查表程序设计 实验九 散转程序设计实验十 子程序设计 教材4.2.4、4.2.5和4.2.6查表、散转和子程序设计的例题和章后习题2、接口及扩展硬件实验 采用单片机开发系统与PC机联机在线实时仿真的方式。 实验六 内容： 8155初始化 LED显示程序设计 实验指导书的实验十一 8155及显示器程序设计 实验七 内容： P1口直接输入/输出 外部中断 实验指导书的实验十二 P1口及外部中断 实验八 内容： 定时器/计数器及中断程序设计 多级中断的处理 实验指导书的实验十三 定时器及中断(含多级中断) *实验九 内容： 8155初始化 键盘 实验指导书的实验十四 键盘程序设计*实验十 A/D转换 实验指导书的实验十五*实验十一 D/A转换 实验指导书的实验十六*实验十二 8255 实验指导书的实验十七8255A口控制B口*实验十三 8253 实验指导书的实验十八 8253接口输出方波*实验十三 PC示波器实验 实验指导书的实验十九PC示波器实验3综合性、开放性实验 这部分是综合题目实验，学生任选一个。作为开卷考试部分。 1、 电脑时钟 可用实验指导书的实验六、七、八、九综合而成。 2、 交通灯控制观察实际交通灯的控制，在实验指导书的实验七的基础上完成。3、工业顺序控制 解决工厂的工业顺序控制问题4、开放性、设计性实验本章实验属于开放性、探索性实验。实验题目由学生自己拟定，教师审查。意在使学生学习本门课程后，根据专业需要或自己的对某个问题的探索，提出问题并解决问题，更进一步体现出学生的创造力。自己拟定题目设计一、 设计目的根据学生自己的兴趣和能力，完成一个从拟定题目、设计到调试成功的全过程。二、 设计要求1 拟定的题目原则上在所用教材之外，或综合性较强。2 题目不要过大，能在有限的时间内完成。 可以利用所学的知识，在现有的设备上，解决一个小的实际问题。带*号的实验可以在自拟题目中需要时做。学时不够可选做。四、 各教学环节学时分配教 学 内 容 章 目学时分配讲课习题课讨论课实验合计第一章 微型计算机基础知识44第二章 MCS-51单片机的结构和工作原理44第三章 MCS-51单片机的指令系统3148 实验讲解11第四章 汇编语言程序设计3148第五章 输入/输出和中断3126第六章 MCS-51内部的I/O口、定时器及其应用325第七章 MCS-51单片机的系统扩展213第八章 单片机人机接口325第九章 单片机系统的开发224小 计28311648六、教材及参考书1、教材： 讲课教材：MCS-51单片及原理及应用 赵晓安主编 天大出版社出版 2001年 实验教材：计算机硬件技术基础实验指导书赵晓安等编 本院印 20012003多年修改2、参考书：1、 胡汉才编著，单片机原理及其接口技术，北京：清华出版社，19962、 周明德编著，微型计算机硬件、软件及其应用，北京：清华出版社，19883、 徐淑华，程退安，姚万生编，单片微型机原理及应用，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19944、 张迎新编著，单片微型计算机原理、应用及接口技术，北京：国防工业出版社，19935、 李勋，李新民编著，MCS-51单片微型计算机，天津：天津科技翻译出版公司，19886、 张友德，赵志英，涂时亮编，单片微型计算机原理、应用与实验，上海：复旦大学出版社，19927、 何立民编著，单片机应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，19918、 何立民，MCS-51系列单片机应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，19999、 张毅昆等，单片微型计算机原理及应用，西安：西安电子科技大学出版社，199810、 王福瑞，单片微机测控系统设计大全，北京：北京航空航天大学出版社，199911、 张洪润等，单片机应用技术教程1，北京：清华大学出版社，199712、 张慰兮等，微型计算机（MCS-51）原理、接口及应用，南京：南京大学出版社，199913、 陈光东等，单片微型计算机原理及接口技术，武汉：华中理工大学出版社，199314、 李广第，单片机基础，北京：北京航空航天大学出版社，199515、 李大友，微型计算机接口技术，北京：清华大学出版社，1998七、说明1、制定大纲的指导思想随着我国经济体制改革的不断深入及市场经济体系的建立，在高校中深化教育改革，大力提倡素质教育，培养面向21世纪的高素质人才已成为高等教育发展的明确方向。计算机的应用能力做为人才素质、能力结构中的重要组成部分，正日益得到各高校特别是在校学生的重视。学好计算机、掌握现代化信息社会的必备工具，完善自身的素质已经成为广大学生的共识。本课程是大学非计算机专业计算机基础教育课程三层次中第二层次：计算机技术基础中的硬件技术基础部分，适合于理工科类非计算机非电类各专业。本课程主要包括三部分内容：微机原理、接口技术和微机应用。学习本课程的目的是使学生掌握必要的硬件知识和运用能力，为培养学生具有利用软硬件的开发环境和工具解决实际问题的能力，为学习后续课程奠定基础。为我国实现全面小康社会的宏伟目标，随着科学技术突飞猛进的发展，在工业信息化的任务中需要大量的高层次的工程技术人才，因此，计算机硬件技术基础课在整个课程体系中要随着不断的改革和更新，以适应社会对理工科院