江苏省自学考试大纲《02277微型计算机原理及应用》：课程性质与课程目标

江苏省高等教育自学考试大纲
02277　微型计算机原理及应用
扬州大学编
  江苏省高等教育自学考试委员会办公室
Ⅰ  课程性质与课程目标
一、课程性质和特点
《微型计算机原理及应用》课程是机械电子等相关专业的一门重要的专业基础课，是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，具有明显区别于其他课程的独特之处。学习之初可能要机械记忆一些概念，并不能深刻理解。后续学习过程中逐渐加深理解，直到彻底掌握适合计算机硬件学习的思维方式，也就是思路跟着数据流在芯片之间有序流动的思维方式。
二、课程目标
设置本课程的目的是使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术，建立微机系统整体概念，使学生具备微机应用系统软、硬件开发的初步能力。在目前工厂企业都需要机器换人，提高自动化控制程度的大背景下，学习本门课程意义尤其重大。工厂里很多操作工位，工人身处恶劣的工作环境，长期单调从事着简单、重复的机械动作，完全可以用简单的机械手取代人工。本课程当中涉及I/O端口输入输出的内容，稍加修改完善即可投入实际应用，A/D转换技术用于采集生产线上的温度、压力、流量、位移、速度等物理量，端口输出技术可用于电机等各种执行机构的驱动控制，比如对机械手各关节电机的运动控制。建议初学者先在实验装置上编程调试，熟练掌握各种常见芯片的驱动程序，常用执行部件控制方法，比如步进电机、伺服电机、阀门、继电器后，动手设计一些简单的测量与机电控制电路，简单的数码管显示或液晶模块显示电路，简单的成功往往会激发进一步学习的兴趣，当你成功的建立了一套测控系统的时候，可能变得一发而不可收，最终变成工厂里面不可或缺的机电控制人才。另外建议，在这门课程的基础上，进一步学习相关单片机或PLC控制课程，便于构建灵活的、低成本的机电系统。也可以购买插入电脑主板上PCI插槽中的PCI总线的数据采集卡，或者不需要插入电脑中的可即时插拔的USB总线的数据采集卡，建立基于PC的控制系统，也可用PC机作为上位机，单片机或PLC作为下位机，构成集散控制系统。
领会常用I/O芯片的工作原理，包括寄存器结构、控制字格式，芯片的几种工作方式，每种工作方式的特点；通过典型芯片的电路连接、典型初始化程序的学习分析提高分析问题、解决问题的能力；特别注意前面的基础知识章节内容与后面各种接口芯片实际应用内容之间的相互联系。
三、与相关课程的联系与区别
微机原理及应用课程不同于数学类基础课程有着严密的公式推导过程，微机原理课程中的数据格式、软硬件规范往往是前人规定的标准，约定俗成而已，学习者只能遵守这些规范。也不同于机械原理零件、液压、电气传动控制这类课程，研究对象都是一些看得见摸得着的机械部件。微机原理课程介绍的微机CPU等芯片的内部结构，通常肉眼不可见，就算在显微镜下把物理结构放大到肉眼可见，通常也不可理解。因此，要求学生理解的不是芯片的物理结构，而是逻辑结构。特别是作为机电类，也就是非计算机与集成电路设计类专业的学生，应侧重于对芯片工作原理的理解，驱动程序的编写。
尽管如此，计算机应用基础、电工学或数字与模拟电路技术基础、C语言程序设计等先修课程的学习对微机原理及应用课程的学习还是很有帮助的，这些课程中学到的计算机基础知识、硬件电路知识、软件编程思想在本门课程的学习过程中获得广泛应用，特别是C语言程序设计的基本方法，在汇编语言程序设计中得以沿用，只是增加了一些汇编语言所特有的内容。
四、课程的重点和难点
本课程难点先后交替分布，特别是第二章介绍8086/8088CPU的组成与工作原理，学习刚刚开始，缺少基础知识，理解这部分内容相当困难。进入第三章，介绍8086的汇编语言指令系统后，可能反而感觉到简单，因为133条指令，看上去大部分指令含义简单明确，只有少数几条指令难以理解。初学者会掉以轻心，自以为指令很简单，实际上并没有与前面的CPU硬件知识融会贯通，表面上理解了这些指令，每一句指令对状态标志位的影响、适用范围、有何限制，并不十分清楚。将来一旦进入第四章汇编语言编程的学习，就会编写出看似正确，实际无法运行的程序。因此第三章实际上并不简单，一定要深刻理解每一条指令的意义、影响范围、适用范围，将来编程、阅读程序才不会出错。
第四章汇编语言编程既是学习重点也是考试重点，程序阅读理解考题占相当大比重，解题的技巧是把程序段中每一句指令执行的结果写在这条指令后面，最后的结果通常就是题目的最终答案。
第五章存储器，学习内容相对简单，地址线正确连线后，很容易写出每组芯片的地址范围。
第六章开始，学习各种I/O接口芯片，内容实际上相当于每一种芯片的DATA SHEET，也就是芯片说明书，相关内容可以从www.21ic.com等网站下载，内容几乎与教材相同，但是网站上下载的PDF格式的芯片说明书多数是英文的，只有少数芯片说明书能够找到中文版。
I/O接口芯片的学习起初感觉困难，实际上应该首先搞清楚最简单的并行接口芯片8255A的工作原理、工作方式、两种控制字格式、初始化编程。在此基础上学习其他芯片时就会发现，尽管芯片各有特点，学习方法却大同小异。I/O接口芯片的学习过程基本都是这样的：先了解芯片的功能、引脚含义，如果是可编程接口芯片的话再学习控制字的格式，通常这些控制字决定了芯片的工作方式，然后对芯片的几种工作方式仔细分析，最后通过实际应用案例介绍如何对芯片进行初始化编程和数据输入输出程序也就是应用编程。
总之本课程重点应该掌握8086/8088CPU硬件结构、指令执行过程，最小最大模式下总线周期的概念，汇编语言指令系统，汇编程序阅读，6种I/O接口芯片当中，并行接口芯片8255A、定时器计数器芯片8253A是考核重点，其他芯片如ADC0809、DAC0832对于工业控制过程也比较重要，串行接口芯片8251A、中断控制器接口芯片8259A学习难度很大，试题中也会适当考察。
Ⅱ  考核目标
本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：
识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关定义、数据格式的主要内容（如定义、标准、控制字格式、芯片工作原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。
领会（Ⅱ）：要求考生能够领悟和理解本课程中有关概念及原理的内涵及外延，理解概念、规定格式的确切含义，规定的适用条件，能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系，并能根据考核的不同要求进行软硬件联合设计，设计出正确的系统方案，并作出解释和说明。
简单应用（Ⅲ）：要求考生能够根据已知的知识和相关格式规定，对系统功能的实现进行推理和论证，得出正确的结论或做出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。还可运用本课程中的少量知识点，利用简单的方法分析和解决一般应用问题，如简单的画电路图、编程和分析等。
综合应用（Ⅳ）：要求考生能够面对具体、实际的机电控制需求转化为微机控制方案，并能探究解决问题的方法，建立合理的硬件电路，根据具体问题列出总体方案，选择主要芯片、画出硬件电路图、画出程序设计框图，并能够编写完整的系统初始化程序和工作程序，完成信号的采集、数据处理和输出控制。完成控制系统的软硬件联合设计和软件调试。