四川大学制造科学与工程学院本科课程微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 教学大纲课程编号 : 课程类型 : 必修课 Course Code: Course Type: Compulsory 课程名称 : 微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 授课对象 : 本科

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霄赋顾
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1 四川大学制造科学与工程学院本科课程微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 教学大纲课程编号 : 课程类型 : 必修课 Course Code: Course Type: Compulsory 课程名称 : 微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 授课对象 : 本科三年级学生 Course Name: Microcontroller: Principle and Interfacing Audience: Junior Technology 学时 / 学分 : 48/3 授课语言 : 英语 Credit 48/3 Language of English Hours/Credits Instruction 先修课程 : 模拟电子技术基础 (Ⅱ) 数字电子技术基开课院系 : 机械工程系础 (Ⅱ) Course offered Department of Prerequisite: Analog Electronic Technology (II), Digital by: Mechanical Eng. Electronic Technology (II) 适用专业 : 机械设计制造及其自动化专业 Intended for: Mechanical Design, Manufacturing and Automation 大纲执笔人 : 大纲审核人 : Edited by: Inspected by: 一课程简介 The microprocessor has been used for some 30 years now, growing from an awkward 4-bit child to a robust 64-bit adult. The engineering community became aware of, and enamored with, the 8-bit microprocessors of the middle to late 1970s. The bit size, cost and power of these 8-bit microcontrollers were particularly useful for specific tasks involving data gathering, machine control, human interaction, and many other applications that granted a limited intelligence to machines and appliance. The main contents of this module include the basic principle of the 8051 microcontroller, the hardware resources, the instruction set, the assembly language programming and the application of

2 the 8051 microcontroller etc. Students are required to understand the internal hardware structure of the microcontroller, master the relevant instruction set and the assembly language programming, and apply the learned hardware and software knowledge to real-world applications. 二学习目标通过本课程的理论教学和实验训练, 使学生具备下列能力 : 1 能够运用数学电工电子模拟电路数字电路计算机科学等基础知识, 理解单片机的软硬件结构及工作原理 ; 2 能运用单片机软硬件知识, 针对机电系统控制问题, 提出相应的软硬件解决方案 ; 3 能够针对所提方案, 设计单片机的外围接口电路, 绘制程序流程图并编写汇编语言控制程序 ; 4 能正确使用单片机实验开发板, 在仿真开发平台下编译调试下载编写的汇编语言控制程序, 并通过实验结果验证所提方案 ; 5 通过团队小组成员紧密合作, 解决基于单片机的机电控制问题, 在此过程中提升发现与解决问题的能力外语交流能力和团队协作能力三学习目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点学习目标 (1) 能够将数学自然科学机械工程基础知识和专业知识用于解决机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题 (2) 能够应用数学自然科学和机械工程科学的基本原理, 通过信息检索文献研究, 对机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题进行识别表达分析评价, 并获得有效结论 1.1 具有数学自然科学工程基础和专业知识, 并能够将上述知识用于描述机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题 ; 2.2 能够通过多种方式, 对复杂工程问题及其相关因素进行表达 ; 学习目标 1 学习目标 2

3 (3) 能够设计满足特定需求的机械产品功能原理方案零部件及机械系统, 或针对机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题, 拟定相应的设计制造运行方案, 并能够综合考虑社会健康安全法律文化以及环境因素, 体现创新意识 (4) 能够基于科学原理并采用科学方法, 针对机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题进行研究, 通过设计实施实验, 获取分析和解释数据, 获得对机械产品的设计制造的分析模拟验证及优化结论 3.3 针对机械工程领域设计制造运行中的复杂工程问题, 能够设计满足特定需求的系统单元 ( 部件 ) 或机械制造工艺流程, 并能够在设计环节中体现创新意识 4.1 对于机械工程领域设计制造运行中的复杂工程问题, 能够基于科学原理并采用科学方法, 设计相应的实验 ; 学习目标 3 学习目标 4 (10) 针对机械工程领域设计制造运行等复杂工程问题, 能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流, 能够撰写机械设计制造领域的报告设计文档, 进行陈述发言, 能够回应指令并清晰表达, 具备一定的国际视野, 能够在跨文化背景下进行沟通和交流 10.1 能够通过语言文稿等方式顺畅地表达自己的意愿, 具备人际交往能力和基本的外语交流能力, 能够针对机械工程领域设计制造运行等方面的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流 ; 10.3 具备一定的国际视野, 能够适应不同的文化社会工作环境, 能够与不同文化背景的人员进行沟通和交流学习目标 5 学习目标 5

4 四教学基本内容第一章 : 微处理器和微控制器 Microprocessors and Microcontrollers 1 Introduction to computer 2 Microprocessor and microcontroller 3 4-bit to 32-bit microcontroller 4 Development system for microcontroller Objectives: (1) Know the history of the development of microprocessor and microcontroller; (2) List the differences between microcontrollers and microprocessors; (3) Describe the prominent standard features of a typical microcontroller; (4) Identify the major components of a microcontroller development system. 本章学习内容对应学习目标 1( 支撑毕业要求指标点 1.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第二章 : 数制系统和二进制算术 Numbering systems and binary arithmetic 1 Numbers systems 2 Conversion between number system 3 Binary arithmetic 4 Codes and Coding Objectives: (1) Understand how positional number magnitudes are formed; (2) Calculate the decimal equivalent of a nondecimal base number; (3) Convert numbers from decimal to binary number and hexadecimal, and the reverse; (4) Understand the concept of signed complementary number systems. (5) Perform arithmetic operations using signed complementary numbers; (6) Understand the meaning of an overflow in signed number mathematics; 本章学习内容对应学习目标 1( 支撑毕业要求指标点 1.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第三章 :8051 微控制器的硬件结构 The 8051 Microcontroller Hardware 1 Diagram of microcontroller hardware 2 Features of Microcontroller Hardware

5 3 Internal structure of 8051 Microcontroller 4 Pin functions 5 Oscillator & clock 6 CPU and CPU register 7 Memory, memory address and Types 8 Microcontroller hardware: Internal ROM 9 Microcontroller hardware: External ROM 10 In-class lab: (1) Installation of the software platform on lab-top; (2) Connection of the experimental kit with lab-top; (3) Learn to use the hardware and software platform by a simple LED flash lab. Objectives: (1) Describe the hardware features of the 8051 microcontroller; (2) List the internal registers of the 8051 microcontroller and their functions; (3) Draw the machine cycle of the 8051 microcontroller; (4) State the physical differences between the Port 0, 1, 2, and 3 I/O pins. (5) Be familiar with the hardware and software platform (Experimental kit & Keil μvision IDE) used in this module. 本章学习内容对应学习目标 1( 支撑毕业要求指标点 1.1) 学习目标 2( 支撑毕业要求指标点 2.2) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第四章 : 汇编语言编程基础 The basic assembly language programming concepts 1 A generic computer 2 Programming and assembly language 3 Programming the 8051: tool and techniques Objectives: (1) Describe the organization and operation of digital computer system; explain the function of CPU and memory; explain the difference between code and data memory. (2) Understand why assembly language programming is used and describe the assembly language programming process; (3) Use flow chart elements; (4) Understand the 8051 assembly language syntax; 本章学习内容对应学习目标 1( 支撑毕业要求指标点 1.1) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第五章 : 数据传送指令

6 MOVING DATA 1 Introduction 2 Addressing modes 3 Overview of moving data instructions 4 Internal data moves 5 External data moves 6 Push and pop opcodes 7 Data exchanges 8 Programming examples: Moving data 9 In-class lab: Data moving experiments: (1) Write a program to move data from one location to another using different addressing modes; (2)Transfer the contents of the registers A, R0 and R1of bank 0 respectively to register B, R0 and R1 of bank 3 using stack operations. Objectives: (1) Use commands that place data in registers, internal memory and external memory; (2) Understand the data address modes; (3) Understand and master the data moving instructions, including internal data moves, external data moves, push and pop opcodes, and data exchanges; (4) Master the moving data instructions through programming examples; (5) Master the logical operation instructions. 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第六章 : 逻辑运算指令 LOGICAL OPERATIONS 1 Byte-level logical operations 2 Bit-level logical operations 3 Rotate operations 4 Programming examples: Logical operations Objectives: (1) Master the moving data instructions through programming examples;2. Master the logical operation instructions 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第七章 : 算术运算指令

7 ARITHMETIC OPERATIONS 1 Introduction: arithmetic operations and flags 2 Addition and subtraction 3 Multiplication and division 4 BCD adjustment 5 Programming examples Objectives: (1) Master the arithmetic operations of the 8051 microcontroller, including increment and decrement of the contents of register and RAM, addition, subtraction, multiplication, division and BCD addition. 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第八章 : 控制转移指令 JUMP AND CALL INSTRUCTIONS 1 Introduction 2 The jump and call program range 3 Jumps 4 Calls and returns 5 Programming examples: branch, loop, subroutines and arithmetic operation 6 In-class lab: Implementation of a mathematical function in microcontroller. Objectives: (1) Understand the function and range of jump and call instructions; (2) Use the bit and byte conditional jump opcodes, and unconditional jump opcodes; (3) Write and call subroutines. (4) Master the use of jump and call instructions to change the program flow through programming examples; (5) Master assembly language programming structure, including the sequential, branch and loop program. 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第九章 : 单片机应用 APPLICATIONS 1 Interrupt system 2 Timer/counter

8 3 Serial port 4 In-class lab: (1) Write a program to solve the traffic lights problem using Timer/Counter and interrupt system. Objectives: (1) Understand the concept and master the use of interrupt system; (2) Understand the concept and master the use of Timer/Counter; (3) Understand the concept and master the use of serial port. 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 第十章实验和小组课题 Labs and Group Project Student groups are required to demonstrate and discuss the solutions of the projects on the real-world applications of microcontroller. Objectives: Comprehensive understanding and use of knowledge learned in this course to solve real-world applications 本章学习内容对应学习目标 3( 支撑毕业要求指标点 3.3) 学习目标 4( 支撑毕业要求指标点 4.1) 学习目标 5( 支撑毕业要求指标点 10.1) 五建议教学进度 1 微处理器和微控制器学时数 1 2 数制系统和二进制算术学时数微控制器的硬件结构学时数 8 4 汇编语言编程基础学时数 3 5 数据传送指令学时数 6 6 逻辑运算指令学时数 3 7 算术运算指令学时数 3 8 控制转移指令学时数 5 9 单片机应用学时数 8 10 随堂实验学时数 4 11 小组课题实验学时数 4 六教学策略与方法 1 阐述单片机软硬件基本工作原理, 理论联系实际, 培养学生逻辑思维和动手能力 ;

9 2 采用多媒体课件编程案例分析小组课题练习讨论和传统教学相结合进行教学; 3 理论教学与实验训练相结合, 强化分析电路分析和编写控制程序等工程能力的培养七考核方式课堂表现课程作业随堂实验小组课题实验闭卷笔试八成绩评定方法 Performance in class (Attendance, involvement in class etc.) 10%, 4 home works and 4 in-class labs (25%), 1 project (15 %): Demonstration and report submission, Final exam (50%) 课堂表现 ( 包括出勤课堂参与程度等,10%) 4 次家庭作业和 4 次随堂实验 (25%) 小组课题实验 ( 考虑所选课题的难易程度实现的完整度报告演示等,15%) 期末考试(50%) 九教学参考书与其他相关教学资源 ( 如网上教学资源等 ) 1 Kenneth J. Ayala, The 8051 Microcontroller (3rd Ed.), CENGAGE Learning, I. Scott Mackenzie, The 8051 Microcontroller, Prentice-Hall, Inc., Subrata Ghoshal, 8051 microcontroller: Internals, Instructions, Programming and Interfacing, Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd., Intel Corporation, MCS 51 Microcontroller Family User s Manual 5 MCS51 系列单片机应用系统设计, 何立民, 北京航空航天大学出版社

微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 四川大学制造科学与工程学院本科课程微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 教学大纲课程编号 : Course Code: 课程名称 : Course Name: 学时 / 学分 : Credit Hours/Credits 先修课程 : Prerequisite:

微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 四川大学制造科学与工程学院本科课程微机原理及接口技术 ( 全英文 ) 教学大纲课程编号 : Course Code: 课程名称 : Course Name: 学时 / 学分 : Credit Hours/Credits 先修课程 : Prerequisite: 适用专业 : Intended for: 大纲执笔人 : Edited by: 302308020

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