2

课程目标

课程目标1：掌握微型计算机系统的组成、微型计算机系统的原理及常规接口技术，能够解决微型计算机接口技术及应用问题。

课程目标2：能根据复杂接口的具体需求，选择合适的接口芯片和方法，设计出硬件电路，并对设计方案进行可行性研究。

课程目标3：针对具体工程应用问题，能够运用软硬件开发工具和语言，构建软硬件系统，进行系统调试并对结果进行分析和解释。

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课程教学内容的基本要求、重点和难点

第1章 微型计算机基础

教学要求：懂得微型计算机各代微处理器的典型产品及主要特点；会描述微机的工作过程；掌握微型计算机的组成和分类、常用编码及其运算、微型计算机性能指标。

教学内容：

（1）知识点1：微处理器和微型计算机的发展。

（2）知识点2：微型计算机系统的组成。

（3）知识点3：微型计算机系统的性能指标。

（4）知识点4：微型计算机中常用数制和编码。

重点难点：微型计算机系统的组成（重点）。

第2章 16位和32位微处理器

教学要求：懂得CPU的基本功能、CPU的外部引脚功能；能够分析 CPU的内部逻辑结构、CPU的典型操作和时序；会分析使用CPU的主要寄存器、存储器结构，掌握CPU与外围芯片的连接及系统配置。

教学内容：

（1）知识点1：8086/8088 CPU的内部结构和寄存器结构。

（2）知识点2：8086/8088 CPU的引脚信号和功能。

（3）知识点3：8086/8088系统的工作模式及典型时序。

（4）知识点4：8086/8088的存储器组织。

（5）知识点5：32位微处理器。

重点难点：CPU的内部结构、引脚信号、工作模式（重点），时序、存储器组织、32位微处理器（难点）。

第3章 16位/32位微处理器指令系统

教学要求：懂得指令的基本格式、寻址方式的基本概念。会使用数据传送、算术、逻辑运算、控制转移类指令进行简单编程。懂得汇编语言源程序格式、伪指令的功能和使用方法，能够掌握顺序程序、分支程序、循环程序以及子程序设计的基本方法。

教学内容：

（1）知识点1：指令的基本格式。

（2）知识点2：8086/8088的寻址方式。

（3）知识点3：8086/8088的指令系统。

（4）知识点4：80386的寻址方式和指令系统。

（5）知识点5：Pentium新增加的指令。

重点难点：指令格式、寻址方式（重点）、指令系统（难点）。

第4章 汇编语言程序设计

教学要求：懂得汇编语言源程序格式、伪指令的功能和使用方法，能够掌握顺序程序、分支程序、循环程序以及子程序设计的基本方法。

教学内容：

（1）知识点1：汇编语言概述。

（2）知识点2：汇编语言源程序格式。

（3）知识点3：汇编语言程序设计概述。

（4）知识点4：系统功能调用。

重点难点：伪指令功能（重点），分支程序、循环程序以及子程序设计等汇编语言程序设计（难点）。

实验项目：（1）汇编语言程序调试实验；（2）分支、循环程序设计实验。

第5章 存储器

教学要求：懂得存储器的基本概念、分类，会分析片选信号的产生，掌握CPU与主存储器之间的硬件连接以及CPU对主存的基本操作。

教学内容：

（1）知识点1：存储器概述。

（2）知识点2：半导体存储器芯片结构及使用。

（3）知识点3：16位/32位系统的存储器接口。

（3）知识点4：存储器容量的扩展。

重点难点：存储器的分类、存储器容量的扩展（重点）、存储器容量的扩展（难点）。

实验项目：存储器读写实验。

第6章 输入输出与中断

教学要求：懂得I/O接口的概念和功能、I/O端口的编址方式、CPU与外设之间的数据传送方式、中断基本概念、中断的优先级。掌握主机与外设间数据传送的控制方式及应用、8259A工作原理及其编程应用。

教学内容：

（1）知识点1：输入输出接口概述。

（2）知识点2：CPU与外设之间的数据传送方式。

（3）知识点3：中断技术。

（4）知识点4：中断控制器8259A。

重点难点：CPU与输入/输出接口之间的信息、CPU与外设之间的数据传送方式（重点），中断（难点）。

实验项目：中断实验。

第7章 并行接口

教学要求：懂得并行通信的主要特点、8255A内部结构、工作方式及应用。会使用8255A进行编程应用。懂得键盘、LED显示原理，并能编程实现。

教学内容：

（1）知识点1：简单并行接口的种类及应用。

（2）知识点2：可编程并行接口8255A的内部结构和引脚特性。

（3）知识点3：8255A的控制字、工作方式、8255A的编程及应用。

（4）知识点4：键盘接口。

（5）知识点5：LED显示器接口。

（6）知识点6：静态显示与动态显示。

重点难点：并行接口8255A的内部结构、工作方式、8255A的编程及应用、LED显示器接口（重点）、键盘接口、静态显示与动态显示（难点）。

实验项目：可编程并行接口实验。

第8章 串行接口

教学要求：懂得串行通信的主要特点、串行接口电路的基本结构、异步通信的有关概念。会使用8251进行编程应用。

教学内容：

（1）知识点1：串行通信的概念、传输方式及类型。

（2）知识点2：串行接口8251A。

（3）知识点3：8251A的应用。

重点难点：串行接口8251A（重点）、8251A的应用（难点）。

第9章计数器/定时器

教学要求：懂得可编程定时器8253的基本结构及特点。会编程控制定时器/计数器（8253）的工作方式及应用。

教学内容：

（1）知识点1：8253概述。

（2）知识点2：8253的工作方式。

（3）知识点3：8253的控制字与编程方法。

（4）知识点4：8253的应用。

重点难点：8253的控制工作方式与编程应用（重点）。

实验项目：计数器/定时器实验

第10章 数模和模数转换

教学要求：懂得D/A和A/D的转换原理、DAC0832、ADC0809的特点。掌握DAC0832、ADC0809的编程应用。

教学内容：

（1）知识点1：D/A转换原理及技术参数。

（2）知识点2：DAC0832的编程应用。

（3）知识点3：A/D转换原理及技术参数。

（4）知识点4：ADC0809的内部结构。

（5）知识点5：ADC0809的编程应用。

重点难点：DAC0832、ADC0809的编程应用（重点）。

实验项目：数据采集实验。

第11章 总线技术

教学要求：懂得总线的基本概念、基本的总线类型，能够描述常见的总线标准。

教学内容：

（1）知识点1：总线规范。

（2）知识点2：总线的基本概念和分类。

（3）知识点3：常用标准总线。

重点难点：总线的基本概念和分类（重点）。

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教学方法

1．讲授法: 通过讲授本课程的基本概念与基本原理，帮助学生了解并掌握CPU的工作模式、存储器的分类、输入输出接口、中断、并行通信、串行通信、定时器/计数器、A/D转换和D/A转换、总线等相关知识。

2．演示法：通过课堂展示“LED显示器接口”案例片段，让学生了解静态显示和动态显示的区别，使学生对相关概念有更深入的理解。

3. 案例教学法：以8253和8255A实现对扬声器的控制作为案例，分析定时器/计数器相关工作原理及具体控制功能实现。

4. 讨论法：围绕“8086系统中的存储器为什么要分段”“论线选法、部分译码法和全译码法的使用场景”“键抖动产生的原因、消除键抖动的方法”等主题组织学生进行讨论。

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课程学时分配

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课程考核与成绩评定

本课程采用闭卷考试方式，总评成绩由平时成绩、实验成绩、期中成绩和期末考试成绩组成，其中平时成绩占总评的30%，实验成绩占总评的15%，期末成绩占总评的55%。在教学过程中，加强过程性评价，每次评价的形式和内容要围绕课程支撑的毕业要求指标点。成绩评定细则见下表。

课程总成绩 = 平时成绩（30%）+ 实验（15%）+ 期末考试（55%）

平时成绩 = 课堂成绩（40%）+ 平时作业（40%）+ 大作业（20%）

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课程教学资源

选用教材：

[1]《微型计算机原理及应用（第3版）》，李云等编著，清华大学出版社，2023.

[2]《微机原理学习与实践指导（第3版）》，葛桂萍等编著，清华大学出版社，2023.

学习网站：

中国大学MOOC《微机原理及应用》，扬州大学，主讲：李云等

网址：https://www.icourse163.org/course/YZU-1449912188?tid=1470969547

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有关说明

相关实践教学内容说明：本课程包含16课时的课内实验，实验实践教学环节能够加深对课程抽象概念和理论知识的理解和运用，实验能够对微机原理及应用理论课程起到很好的支撑作用。“微型计算机原理及应用课程课内实验（上机）说明”（见附件1）。

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附件1

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微型计算机原理及应用课程课内实验（上机）说明

1. 实验（上机）项目内容及学时分配

2. 实验方法、特点、基本要求与注意事项

实验实践教学环节是对课程知识的进一步巩固和对解决实际问题能力的加强。本课程是实践性很强的课程，实验环节非常重要。通过实验，进一步掌握微机系统的工作原理，常规接口芯片的结构、原理及编程，培养对系统和接口的软硬件开发能力。在16学时的实验中，学生需完成相应的实验题，通过独立思考、老师辅导答疑，进行题目的分析、编程及调试工作，并按要求写出实验报告。

3. 报告要求

学生最终需提交电子版实验报告，要求报告内容完整、结果正确，有运行的截图佐证。

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教学进度表

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参考书籍

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《微型计算机原理及应用（第3版·微课视频版）》

ISBN：9787302637264

作者：李云、曹永忠、于海东、葛桂萍、李彬、高龙琴、强继朋、蒋超

价格：59.80元

首批国家级一流本科课程“微机原理及应用”的配套教材，历经十四年3个版次的精心打磨。

先后被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、“十二五”江苏省高等学校重点教材。

教材定位科学准确、内容深浅适当、叙述精炼，提供丰富的例题、习题和实践指导。

配套教学课件、微课视频、教学大纲等丰富资源，并配有《微机原理学习与实践指导》一书。

内容简介

本书以最具代表性的Intel 8086为背景，主要讲述了16位微机的原理及应用，同时兼顾32位微处理器。全书首先介绍微型计算机的基础知识与运算基础，然后详细地介绍8086微处理器的内部结构、工作原理、寻址方式、指令系统及汇编语言程序设计，最后深入地介绍存储器、输入输出接口技术、典型可编程接口芯片的原理和应用等。同时引入了课程主要章节的MOOC短视频，丰富了学习资源，扩展了学习空间；还提供和本书配套的课件，从而方便课程的教学。本书还配套出版包括例题、习题、实验等内容的《微机原理学习与实践指导》（第3版），按照单个实验项目分层次的思想设计了大量的实验项目。

本书可以作为高等学校电气信息类、机电类专业“微型计算机原理及应用”课程的教材，也可以作为其他各类学生和广大科技工作者学习微型计算机相关知识和应用技术的参考书。

目录

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第1章 微型计算机基础

1．1 微型计算机发展

1．1．1 微处理器和微型计算机的发展

1．1．2 微型计算机的分类及其应用

1．2 微型计算机系统的组成

1．2．1 微型计算机硬件

1．2．2 微型计算机软件

1．2．3 微型计算机的工作过程

1．3 微型计算机系统的性能指标

1．4 微型计算机中常用数制和编码

1．4．1 常用数制及转换

1．4．2 数的表示与运算

1．4．3 常用编码

第2章 16位和32位微处理器

2．1 8086/8088 CPU的内部结构和寄存器结构

2．1．1 8086/8088 CPU的内部结构

2．1．2 8086/8088 CPU的寄存器结构

2．2 8086/8088 CPU的引脚信号和功能

2．2．1 8086最小模式下引脚的功能定义

2．2．2 8086最大模式下引脚的功能定义

2．2．3 8088的引脚特性

2．3 8086/8088系统的工作模式与典型时序

2．3．1 8086/8088系统的工作模式

2．3．2 指令周期与总线周期

2．3．3 8086/8088系统的典型时序

2．4 8086/8088的存储器组织

2．4．1 小端存放和大端存放

2．4．2 8086存储器组织

2．4．3 8088存储器组织

2．5 32位微处理器

2．5．1 32位微处理器80386

2．5．2 32位微处理器Pentium

2．5．3 多核处理器

第3章 16位/32位微处理器指令系统

3．1 指令的基本格式

3．1．1 指令的构成

3．1．2 8086/8088的指令格式

3．2 8086/8088的寻址方式

3．3 8086/8088的指令系统

3．3．1 数据传送类指令

3．3．2 算术运算类指令

3．3．3 逻辑运算与移位类指令

3．3．4 串操作类指令

3．3．5控制转移类指令

3．3．6 处理器控制类指令

3．4 80386的寻址方式和指令系统

3．4．1 80386的寻址方式

3．4．2 80386的指令系统

3．5 Pentium新增加的指令

第4章 汇编语言程序设计

4．1 汇编语言概述

4．2 汇编语言源程序格式

4．2．1 汇编语言的语句格式

4．2．2 伪指令

4．2．3 汇编语言源程序的结构

4．3 汇编语言程序设计概述

4．3．1 程序设计的基本步骤

4．3．2 顺序结构

4．3．3 分支结构

4．3．4 循环结构

4．3．5 子程序结构

4．4 系统功能调用

4．4．1 系统功能调用的方法

4．4．2 DOS功能调用

4．4．3 BIOS功能调用

第5章 存储器

5．1 存储器概述

5．1．1 半导体存储器的分类

5．1．2 半导体存储器的主要性能指标

5．1．3 典型的半导体存储器芯片

5．1．4 存储器的分级结构

5．2 半导体存储芯片结构及使用

5．2．1 半导体存储器的基本结构

5．2．2 半导体存储芯片的使用

5．3 16位/32位系统的存储器接口

5．4 存储器容量的扩展

5．4．1 位扩展

5．4．2 字扩展

5．4．3 字位扩展

5．4．4 存储器芯片与8086 CPU的连接举例

第6章 输入输出与中断

6．1 输入输出接口概述

6．1．1 输入输出接口的功能

6．1．2 CPU与输入输出接口之间的信息

6．1．3 输入输出端口的编址方式

6．2 CPU与外设之间的数据传送方式

6．2．1 无条件传送方式

6．2．2 查询传送方式

6．2．3 中断传送方式

6．2．4 DMA方式

6．3 中断技术

6．3．1 中断概述

6．3．2 中断的处理过程

6．3．3 8086/8088的中断

6．3．4 中断服务程序的设计

6．4 中断控制器8259A

6．4．1 8259A的内部结构及引脚

6．4．2 8259A的工作方式

6．4．3 8259A的编程

6．4．4 8259A的应用举例

第7章 并行接口

7．1 简单并行接口

7．1．1 简单并行接口的种类

7．1．2简单并行接口的应用

7．2 可编程并行接口8255A

7．2．1 8255A的内部结构和引脚特性

7．2．2 8255A的控制字

7．2．3 8255A的工作方式

7．2．4 8255A的编程及应用

7．3 键盘接口

7．3．1 键盘的工作原理

7．3．2 键的识别

7．4 LED显示器接口

7．4．1 LED显示器的工作原理

7．4．2 静态显示与动态显示

7．5 LCD接口

7．5．1 LCD的分类

7．5．2 AMPIRE12864 LCD接口及编程

第8章 串行接口

8．1 串行接口概述

8．1．1 串行通信的基本概念

8．1．2 串行数据传输方式

8．1．3 串行通信的类型

8．1．4 串行接口和串行接口标准

8．2 可编程串行接口8251A

8．2．1 8251A的基本工作原理

8．2．2 8251A的引脚和外部连接

8．2．3 8251A的编程

8．3 8251A的应用

第9章 计数器/定时器

9．1 计数器/定时器概述

9．2 可编程计数器/定时器8253

9．2．1 8253的内部结构和引脚特性

9．2．2 8253的控制字

9．2．3 8253的工作方式

9．2．4 8253的编程

9．3 8253的应用

第10章 数模和模数转换

10．1 数模和模数转换概述

10．2 D/A转换器

10．2．1 D/A转换器原理

10．2．2 D/A转换器的主要技术参数

10．2．3 DAC0832及接口电路

10．2．4 DAC1210及接口电路

10．3 A/D转换器

10．3．1 A/D转换器原理

10．3．2 A/D转换器的主要技术参数

10．3．3 8位A/D转换器芯片ADC0809及接口电路

10．3．4 12位A/D转换器芯片AD574A及接口电路

第11章 总线技术

11．1 总线概述

11．1．1 总线规范

11．1．2 总线分类与指标

11．1．3 总线传输方式

11．2 系统总线

11．2．1 ISA总线

11．2．2 PCI总线

11．2．3 AGP总线

11．2．4 PCI-E总线

11．2．5 总线芯片组

11．3 通信总线

11．3．1 USB总线

11．3．2 IEEE 1394总线

11．3．3 CAN总线

11．3．4 其他总线

附录A ASCII编码表

附录B DOS功能调用表

附录C BIOS中断简要列表

参考文献

精彩样章

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