《计算机原理及应用》课程的计划学时为70学时,其中课堂授课为58学时,课程实验为12学时。另外,还设置了2周课程综合性实验。
三、教学内容
(一)理论教学
《计算机原理及应用》的课程内容共分为9部分,其具体内容、知识点和课时分配如下:
第一部分:基础知识
(1) 课程内容:
介绍微型计算机发展历史、单片机(微处理器)概念、单片机应用领域以及计算机数字和字符的表示方法及转换关系。
(2)知识点:
微型计算机的组成
微型计算机的发展历史
单片微型计算机(微处理器)的概念
单片机的应用
计算机中数的表示:原码、反码与补码
(3)课时分配
课堂教学:2学时。
第二部分:单片机内部结构及工作原理
(1)课程内容:
介绍MCS-51系列单片机组成、引脚功能及内部结构;存储器结构、功能及地址空间;特殊功能寄存器、功能及特点;单片机的I/O口结构、特点及使用要求;单片机的时序;单片机的复位状态及复位电路。
(2)知识点:
8051单片机的内部结构及基本原理
8051单片机的引脚及其功能
程序存储器及其配置
内部数据存储器的结构及分区
工作寄存器区,当前工作寄存器组,工作寄存器与单元地址的对应关系
位寻址区及其使用
数据缓冲区,堆栈概念及其作用
特殊功能寄存器及其功能,特殊功能寄存器中的位寻址区
I/O的结构及特点,I/O的使用
单片机的外部数据存储器
单片机的存储器空间构成:存储器空间、位寻址空间
单片机的时钟电路,单片机的时钟周期、机器周期和指令周期的概念,单片机的指令时序
(3)课时分配
课堂教学:10学时,实验教学:2学时
第三部分 指令系统分析
(1)课程内容:
介绍单片机汇编语言指令分类、数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、位操作指令和控制转移指令的功能及其使用方法。
(2)知识点:
指令系统分类
数据传送指令:通用传送指令、堆栈操作指令、访问外部RAM的指令、访问ROM的指令
算术运算指令:加法、十进制加法调整、减法、乘法和乘法指令
逻辑运算指令:逻辑操作(清零、取反、移位)、逻辑运算(与、或、异或)
位操作指令:位逻辑操作(清零、置位、取反)、位逻辑运算(与、或)
控制转移指令:跳转指令,条件判断转移指令,子程序调用指令,返回指令,空操作指令
(3)课时分配
课堂教学:14学时,实验教学:6学时
第四部分 汇编语言程序设计
(1)课程内容:
介绍多字节算术运算子程序、循环程序、分支程序、查表程序、数制转换程序以及逻辑运算程序的设计方法。
(2)知识点:
多字节二进制数算术运算程序设计(加、减、乘、除),多位十进制数加减程序设计
已知循环次数的循环程序设计,已知循环结束条件的循环程序设计
分支程序设计,多分支程序设计
查表程序设计:单字节查双字节,单字节查多字节,双字节查双字节
数制转换程序:二—十进制数的转换,十六进制数与ASCII转换、十进制数与ASCII码转换
(3)课时分配
课堂教学:8学时
第五部分 中断系统及其应用
(1)课程内容:
介绍中断的概念,MCS-51单片机中断响应和中断处理的工作原理,外部中断的应用。
(2)知识点:
中断的概念
MCS-51单片机中断系统
MCS-51单片机外部事件中断的应用:初始化、下跳沿触发和电平触发中断处理的编程方法,中断嵌套程序的设计方法
(3)课时分配
课堂教学:4学时
第六部分 定时器/计数器及其应用
(1)课程内容:
介绍定MCS-51定时器/计数器的工作原理以及几种工作方式的应用
(2)知识点:
计算机中定时器、计数器的概念和工作原理
MCS-51单片机的定时器/计数器工作方式与控制
MCS-51单片机的定时器/计数器的应用:初始化,定时器应用,计数器应用,定时器/计数器的串联使用
(3)课时分配
课堂教学:4学时
第七部分串行口及其应用
(1)课程内容:
介绍串行通信、串行口的工作原理以及工作方式1的应用。
(2)知识点:
串行通信的概念
MCS-51单片机的串行口工作方式与控制
串行—并行转换接口设计及应用,串行异步通信方式的应用
(3)课时分配
课堂教学:2学时
第八部分 单片机存储器扩展
(1)课程内容:
介绍存储器的类型与特性,单片机的外部数据存储器和程序存储器的扩展方法。重点介绍单元地址分配和构造方法。
(2)知识点:
半导体存储器的类型与特性
三总线的构造
单片机程序存储器的扩展:单芯片,多芯片,重点单元地址分配和构造方法。
单片机外部数据存储器的扩展
(3)课时分配
课堂教学:4学时
第九部分 单片机的I/O扩展
(1)课程内容:
介绍接口的作用,TTL/CMOS芯片扩展I/O口的方法、可编程芯片应用、简单键盘和LED数码管显示器的接口方法以及模拟量(A/D,D/A)的接口设计。12学时。
(2)知识点:
接口作用及控制方式
简单芯片扩展I/O口(TTL/CMOS)
可编程芯片扩展I/O口(8155)
I/O接口的应用:键盘、LED显示器的接口设计与编程方法
模拟量(A/D,D/A)接口设计及编程方法(ADC0809,DAC0832)
(3)课时分配
课堂教学:10学时,实验教学:4学时
(二)实践教学
(1)课程实验
实验课程分为三部分:
1)系统认识,验证型实验,2学时。单片机开发系统的结构和使用方法。
2)指令系统实验,验证型和设计型,6学时。掌握指令的功能和使用,提高学生的分析、解决问题的能力。
3)软硬件系统应用,设计性实验,4学时。掌握接口的硬件和软件设计方法,提高学生的分析、解决实际问题的能力和动手能力,为设计性实验。
实验教学内容:
实验一:系统认识,2学时,验证性实验
实验二:多字节十进制加法,2学时,验证性实验
实验三:双字节乘法,2学时,验证性实验
实验四:布尔操作指令,2学时,验证性实验
实验五:单片机I/O应用实验,2学时,设计性实验
实验六:模拟量转换(ADC0809的应用),2学时,验证性实验
(三)综合性课程实验
综合性课程实验为2周,使学生掌握基于微控制器的软硬件系统设计开发方法,巩固和加深对课程核心内容和关键技术的理解,培养学生实验研究和工程应用的能力。采用“单人单题,真题真做”的模式,提高学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力。