上海电力学院

Shanghai University of Electrical Power

简易时钟


 

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《计算机硬件技术》

课程教学内容

 

《计算机硬件技术》课程采用自顶向下的分析方法,叙述和分析微型计算机工作原理。课程内容侧重于讲授微型计算机的总体结构和各组成单元的构造、组织方式和工作原理,通过在教学中分析具体机型及其设计思想、工程实现等,使学生掌握微机系统在工程应用中的一系列软硬件综合设计技术,能够设计简单的小型微机应用系统。

本课程组的《计算机硬件技术》教学是以计算机工程基础教育为主线,以加强学生工程素质教育和基本技能训练为目标,形成了课堂教学实践综合设计为一体的教学体系,从而使理论与实践、分析与综合、学习与创新互为交融的整合式工程教育模式。该课程由理论教学、实验教学和课程设计3大部分组成,它包括"微机原理及应用""单片机原理""接口与通信技术""嵌入式系统"5个教学模块。本课题内容的5个模块之间的相对独立性利于组成适应不同专业的模块化教学模式,不同专业可选择不同的教学模块进行组合。下面介绍《计算机硬件技术》的3大部分、5个模块情况

1)理论教学部分

        

1)教学模块1--80x86微机原理(建议学时32~64,含实验学时10~20

基础知识。主要内容:微机概述微型计算机系统的结构和工作原理、微机系统的工作过程、PC系列微机的体系结构、微型计算机的数制与编码

微处理器(4学时)。8086/8088CPU概述、8086CPU的功能结构、8086 CPU的编程结构、8086的引脚及其工作模式、8086CPU的总线周期与时序;总线

指令系统。8086/8088CPU指令的寻址方式、指令系统

存储器。主要内容:存储器概述、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、存储器与CPU的接口技术、存储器芯片的选配、存储器管理

汇编语言程序设计。主要内容:计算机语言的分类、汇编语言源程序、伪指令、DOS系统功能调用、汇编语言程序结构、汇编语言编程举例

I/O接口技术。主要内容:接口技术的基本概念;简单接口电路;输入/输出传送方式;DMA技术与8237A控制器简介

中断技术。主要内容:中断概述;8086 CPU的中断处理过程;可编程中断控制器8259A简介;8086 CPU的中断接口技术

2)教学模块2--单片机原理(建议学时32~48,含实验学时10~16

基础知识。主要内容:微机概述、单片机概述、微型计算机系统的结构和工作原理、单片机的组成、特点与应用、常用单片机产品系列及性能简介、微型计算机的数制与码制

单片机的硬件结构。主要内容:单片机的主要性能特点、单片机的基本结构、单片机的存储器配置、单片机的并行I/O端口、单片机的时钟电路和时序、单片机的工作方式

单片机的指令和汇编语言程序设计。主要内容:单片机的指令系统、汇编语言的程序设计

I/O接口传输方式及其中断技术。主要内容:I/O接口电路、I/O接口数据传送的控制方式、单片机的中断系统

单片机的内部功能模块及其应用。主要内容:内部的并行口、内部的定时器/计数器、内部的串行接口

3)教学模块3--I/O接口与通信(建议学时16~32,含实验学时6~10

存储器扩展技术。主要内容:存储器读写时序、存储器扩展的方法、RAM扩展、ROM扩展、RAM/ROM综合扩展

定时/计数扩展技术。主要内容:定时/计数概述、8253功能简介、8253结构与引脚工作原理、8253 的工作方式、8253的控制字、8253的应用、单片机的定时/计数扩展

并行接口扩展技术。主要内容:并行通信与并行接口芯片、8255的结构、8255的控制字、8255的工作方式、8255的应用、单片机I/O接口扩展

串行通信接口扩展技术。主要内容:串行通信基本原理、8250/8251结构/引脚/控制字/工作方式、单片机的串行扩展方法、RS-232/USB/IEEE-1394/I2C等串行总线标准

模拟接口扩展技术。主要内容:模拟量的输入输出通道、D/A转换器、A/D转换器

人机接口扩展技术。主要内容:键盘接口的电路原理、LED/LCD 显示接口电路原理、打印机接口的电路原理、开关/灯泡/继电器/电机等接口电路原理

C语言及仿真软件作用。主要内容:Emu8086软件简介、Proteus软件简介、Keil C软件简介、Keil CProteus ISIS的联调、基于Proteus软件的Intel 8086 MCS-51单片机系统的仿真

微机/单片机应用系统开发。主要内容:应用系统研制过程、应用系统的一般结构/分析与设计方法、实现应用系统的关键技术、微机/单片机应用实例。
    
4)教学模块4--嵌入式系统(建议学时32,含实验学时10

基本概念。主要内容:嵌入式系统的定义、两种存储体系结构、两种指令系统结构

嵌入式处理器。主要内容:嵌入式处理器现状、嵌入式处理器分类、主流嵌入式处理器的介绍、嵌入式处理器的发展趋势
   嵌入式操作系统。主要内容:嵌入式操作系统的概念、嵌入式操作系统的分类、主流嵌入式操作系统的介绍、嵌入式操作系统的发展趋势

嵌入式系统的开发设计。主要内容:一般开发设计流程、硬件系统的设计、软件系统的设计、嵌入式系统的实际应用

2)实验教学部分(包含在教学模块123中)

1)课内实验(必做,20学时,验证、设计型实验,微机系统及应用实验室)

实验1 数据运算类汇编程序设计,  设计型实验,2小时;

实验2 数码转换类汇编程序设计,  设计型实验,2小时;

实验3 存储器扩展设计实验,      设计型实验,2小时;

实验4 可编程并行接口实验,      设计型实验,2小时;

实验5 可编程定时器/计数器实验, 设计型实验,2小时;

实验6 可编程串行接口实验,      设计型实验,2小时;

实验7 可编程中断接口实验,      验证型实验,2小时;

实验8 键盘与显示器实验,        验证型实验,2小时;

实验9 A/D转换器实验,          验证型实验,2小时;

实验10D/A转换器实验,          验证型实验,2小时;

2)课外拓展实验(选做,拓展型实验,创新实验室、开放实验室)

实验1 查找和排序类实验

实验2 键盘和窗口类实验

实验3 外部扩展RAM实验;

实验4 8279A可编程键盘显示接口实验

实验5 读写串行EEPROM实验;

实验6 总线扩展实验;

实验7 可编程DMA控制器实验

实验8 串级中断控制实验

实验9 USB接口CH375应用实验

实验10:流水灯实验

实验11:数码管显示实验;

实验12:点阵LED显示实验

实验13:液晶屏控制实验;

实验14:继电器控制实验

实验15:数字钟制作实验;

实验15:音频播放实验

实验17:声音录制与播放实验

实验18:语音识别实验

实验19:步进电机控制实验

实验20:直流电机驱动控制实验

实验21:烟雾检测报警实验

实验22:温度检测显示实验;

实验23:信号产生器制作实验

3)课程设计教学部分--教学模块5(建议安排在期末最后1周)

课程设计是一项综合性实践教学环节,是对理论课程和实验课程的综合和补充。本课程的课程设计属于大型的综合型实验,其目的是引导学生进行计算机硬件技术的综合训练,设计中涉及到实用性和探索性的内容,其目的是培养学生的综合素质和创新能力。我校自动化、测控两专业需进行1周的课程设计,设计地点在微机系统及应用实验室。

课程设计时每2-4人一组,每组选一个题目,相互分工协作,共同设计完成。课程设计的选题可在汇编语言设计92题、硬件接口设计64题中任选一个,学生也可自定设计题目。我们建议学生尽量选择电子时钟的设计、数字钟的设计、计算机钢琴和音乐发生器的设计、简易计算器的设计、温度控制系统的设计、直流电机转速闭环控制的设计、温度闭环控制的设计、水位闭环控制的设计、简易计算器的设计、数字电压表的设计等经典的硬件接口设计题目。

 

    针对不同专业,对教学内容与要求是不一样的。另外,学生中也存在能力差异。根据因材施教原则,在教学内容的安排和组织形式上充分考虑到专业特点和学生能力的不同,选用不同的教学模块,采取不同的教学模式。

根据我校学科设置及不同专业对计算机硬件知识的需求各有侧重,本课程按专业分成4类安排教学内容:测控、自动化、电气、电气(中外合作) 、机械等专业,它们的教学模块不同。

 

本课程组负责的各专业计算机硬件类课程的教学模块及对应的课程名称

专业

二级学院

教学模块

对应的课程名称

性质

学时数

 测控技术与仪器

(简称测控)

 自动化工程学院

模块12

模块23

模块4

模块5

计算机硬件技术

单片机系统设计与应用

嵌入式计算机系统

计算机硬件课程设计

必修

限选

限选

必修

64学时

48学时

32学时

1

 自动化

 自动化工程学院

模块123

模块3

模块4

模块5

计算机硬件技术

MCS-51HCS12单片机接口设计

嵌入式计算机系统

计算机硬件课程设计

必修

限选

限选

必修

80学时

32学时

32学时

1

 电气工程及自动化

(简称电气)

电气工程学院

模块13

模块23

80x86微机原理

MCS-51单片机原理

限选

限选

48学时

48学时

电气(中外)

国际交流学院

模块13

微机原理及应用

限选

48学时

机械工程及自动化

(简称机械)

动力与机械工程学院

模块13

微机原理及应用

限选

48学时

电气

高职学院

2012年停招)

模块23

单片机原理与应用

限选

48学时

 

 

计算机硬件技术     

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