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绪章绪论
以2个常用的家用电器为案例,引出学习了解和掌握计算机测控系统中微机工作原理及其基本接口技术的重要性;介绍了课程的主要学习内容包括计算机的基础知识、微型计算机基本工作原理和微机系统接口技术;课程地位和特点、课程目标、课程学习重点和难点、以及学习方法。
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●0.1微机原理与接口技术课程
以2个常用的家用电器为案例,引出学习了解和掌握计算机测控系统中微机工作原理及其基本接口技术的重要性;介绍了课程的主要学习内容包括计算机的基础知识、微型计算机基本工作原理和微机系统接口技术;课程地位和特点、课程目标、课程学习重点和难点、以及学习方法。
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第一章微型计算机基础概论
主要介绍型计算机基础知识、基本概念和常用术语名词。以两个常用的家用电器为引导案例,引出学习了解和掌握计算机测控系统中微机工作原理及其基本接口技术的重要性;介绍了电子计算机和微处理器的发展史;详细介绍了微型计算机系统、微型计算机和微处理器的组成及其结构、微计算机硬件系统和软件系统的组成;介绍了微型计算机基本工作原理—冯•诺依曼理论—存储程序控制、微型计算机基本组成结构和基本工作过程;计算机中常用计数制及其相互转换;计算机中常用术语和常用数值编码、字符编码;计算机中二进制数的表示,补码加减法的运算,定点数与浮点数的表示及其运算。
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●1.1计算机发展史
介绍了电子计算机的发展史、计算机分类、最先进的超级计算机、微处理器的发展史。
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●1.2微型计算机系统组成
为了帮助学生先从感性上建立一个整体系统概念,以便于为后续课程内容的学习有一个总体理解,介绍了微型计算机系统的组成,硬件系统和软件系统的组成,主机,CPU,存储器,I/O接口,硬件结构,总线(并行总线、串行总线),性能指标。
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●1.3微型计算机基本工作过程
计算机中指令的执行过程,一条指令的具体执行过程;冯•诺依曼计算机和存储程序控制思想,冯•诺依曼计算机基本组成结构,冯•诺依曼计算机的工作过程。
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●1.4常用数制及其转换
计算机中常用计数制及其相互转换,计算机中的数制,二进制、十进制、十六进制、八进制,各进制数之间的相互转换。
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●1.5计算机中常用术语与编码
计算机中常用术语,位,字节,字和字长,位编号,内存单元的地址和内容,内存容量及常用单位,内存中数据的存储格式;计算机中的码制,数值编码和字符编码,各种码制(原码、反码、补码、BCD码、ASCII码)。
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●1.6计算机中二进制数表示
计算机中二进制数的表示,无符号数和有无符号数,定点数和浮点数,无符号数在计算机中的表示,有符号数在计算机中的表示,机器数的表示方法,原码、反码和补码,补数概念。
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●1.7补码加减法运算
补码加减法的运算,定点数与浮点数的表示及其运算,运算溢出判断,无符号数运算溢出判断,带符号数运算溢出判断。
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●1.8章小结
对本章内容进行总结,重点内容强调。
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第二章8086-CPU系统结构
8086-CPU内部结构和8086-CPU内部功能部件,8086-CPU的性能、基本结构、内部结构。主要功能部件,引脚功能,8086-CPU引脚功能和系统配置,最小模式配置、最大模式配置。分段存储、分段寻址、存储器组织方式、逻辑地址表示物理地址及其形成方法;存储器分体结构、分体结构的读写。8086-CPU时序,时序、时钟周期、总线周期、指令周期;系统复位时序和状态,总线周期(读/写总线周期)。
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●2.18086-CPU内部结构
选择8086-CPU系统学习的理由,8086-CPU的性能、基本结构、内部结构。
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●2.28086-CPU内部功能部件
8086-CPU内部功能部件,指令流队列,PSW,寄存器阵列。
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●2.38086-CPU引脚功能和系统配置
8086-CPU引脚功能,8086-CPU引脚功能和系统配置,最小模式配置、最大模式配置。
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●2.48086存储器组织
086-CPU的分段存储、分段寻址,物理地址、形式地址,存储器组织方式。
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●2.58086存储器访问
8086-CPU存储器分体结构、分体结构的读写,奇地址库、偶地址库,规则字、非规则字。
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●2.68086典型机器周期时序
8086-CPU时序,时序、时钟周期、总线周期、指令周期;系统复位时序和状态,存储器读周期、存储器写周期。
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●2.7章小结
对本章进行总结回顾,对重点内容强调。
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第三章8086指令系统和汇编程序设计
主要介绍8086的寻址方式、8086的指令系统及8086汇编程序设计3部分内容;具体包括操作数的7种寻址方式、操作数、操作码、机器码表示方法、转移地址4种寻址方式、指令的基本格式、数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算与移位指令、控制转移类指令、处理器控制指令、常用指令的功能、采用的寻址方式及其对标志寄存器的影响、堆栈及其操作过程、转移指令的地址形成、完整汇编语言源程序设计方法及其举例、上机调试过程、主子调用过程及其实现、伪指令的简单了解和应用等内容。
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●3.1计算机指令与操作数
主要讲解计算机指令、指令的基本构成、操作数的存放位置及存取速度等内容。
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●3.28086的寻址方式
主要讲解8086系统的7种常用寻址方式的含义、特点、作用及应用注意事项等内容。重点掌握存储器相关寻址方式及物理地址的计算。
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●3.38086指令系统
介绍8086指令及指令系统,重点介绍:数据传送类、算术运算指令、逻辑运算与移位、转移类以及处理器控制类等5大类指令中具体指令、用法、注意事项及举例。
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●3.4汇编语言程序格式和伪指令
主要介绍汇编程序结构、运算符及表达式、伪指令等内容。重点掌握完整汇编源程序的框架结构及伪指令的用法。
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●3.5汇编语言程序设计方法与实例
介绍汇编程序的编程结构:顺序结构、分支结构、循环结构以及主子结构,并举例。
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●3.6DOS功能调用
主要讲解DOS中断和BIOS中断的相关概念、DOS系统功能调用的基本步骤以及常用的几种DOS系统功能的用法。
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第四章存储器
主要学习存储器种类、特性及结构,掌握存储器与CPU接口电路的设计原理。重点是存储器的扩展方法、地址译码原理及其设计、8086-CPU与存储器的连接原理。
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●4.1存储器概述
学习存储器的分类及各类存储器的特点。8086存储器系统采用奇偶存储体结构的原因和方法。
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●4.2随机存取存储器
通过典型芯片掌握RAM的工作特点、主要用途。
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●4.3只读存储器
通过典型芯片掌握ROM的工作特点、主要用途。
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●4.4CPU与存储器的连接
学习存储器系统位扩展方式和字扩展方式,各种工作方式的连线原则、容量计算、芯片数量计算等知识。
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●4.5存储器的地址选择
学习存储器系统地址译码方法、片间寻址方法。
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●4.68086CPU与存储器的连接
学习8086CPU存储器系统的分体结构工作原理,采用字位全扩展方式设计8086CPU存储器系统。
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第五章输入输出及其接口方法
学习基本输入输出接口电路工作原理,接口电路设计方法,软件设计方法,学习典型并行输入输出接口芯片8255A的结构、工作方式和应用案例。
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●5.1I/O接口
学习接口电路的作用、设计原则,常用的接口芯片工作原理;学习I/O端口的概念、分类和寻址方式;学习I/O端口地址译码方法和优缺点,设计指定地址的地址译码电路;重点掌握程序控制I/O方式的硬件设计和软件编程方法,了解中断控制I/O方式,DMA方式。
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●5.2并行接口芯片8255A
学习8255A功能,结构组成;学习8255A工作方式0的功能、典型应用电路设计和程序设计;学习8255A工作方式1的功能和应用场合,了解C口状态字的意义和读取方法。
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第六章中断系统及其接口
本章主要介绍8086/8088CPU的中断系统及其接口电路的设计方法。通过本章内容的学习,需要掌握和中断系统有关的基本概念;外部可屏蔽中断的响应和处理过程;中断优先级和中断嵌套的概念和实现方法;中断向量的概念和编程设置方法;中断接口电路的设计与编程方法。几乎所有的微处理器系统都有中断的处理机制,中断是CPU与外设之间数据传送的一种非常重要的方式,需要熟练掌握。
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●6.1中断的概念、功能和分类
首先介绍中断思想的提出,使用中断的优势,中断的定义以及和中断有关的基本概念,中断系统的基本功能;然后介绍8086/8088CPU中断源的分类以及各种中断源的特点;最后介绍与中断有关的引脚和指令。本知识点要求学生重点掌握中断的基本概念,常用中断源的特点。
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●6.2中断响应及中断处理
首先介绍CPU响应可屏蔽中断的条件;然后重点介绍CPU响应可屏蔽中断的过程;最后介绍中断服务子程序的特点和一般结构形式。本知识点要求学生重点掌握可屏蔽中断的处理过程以及中断服务子程序的结构。
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●6.3中断优先级及中断嵌套
首先介绍中断优先级的基本概念,中断优先级设置的一般原则,不同级别中断优先级的顺序,可屏蔽中断的优先级设定方法;然后介绍中断嵌套的基本概念和响应处理过程。本知识点要求学生重点掌握中断优先级和中断嵌套的设置和处理过程。
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●6.4中断向量及其设置方法
首先介绍中断向量的概念和中断向量表的结构;然后介绍中断向量的两种编程设置方法;最后介绍中断类型号的获取方法。本知识点要求学生重点掌握确定某种中断源的中断向量在中断向量表中位置的方法以及编程设置中断向量的方法。
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●6.58086中断接口电路的设计及编程
主要是通过实例介绍8086/8088中断接口电路的设计方法和编程方法。本知识点要求学生重点掌握中断接口电路的设计方法、主程序和中断服务子程序的编写方法。
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第七章MSP430简介和系统结构
本章介绍MSP430单片机的发展历史、应用领域、性能特点和内外部结构。通过本章内容的学习,学生需要掌握MSP430单片机的定义、特点和型号命名规则,熟悉CPU的寄存器及其功能、状态寄存器标志位的功能和MSP430单片机的内部结构,掌握MSP430单片机内部的存储器的编址方式和空间结构,了解MSP430单片机的封装类型和外部引脚。
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●7.1MSP430单片机的原理、结构与应用
首先介绍单片机的定义,然后对MSP430单片机进行简要介绍,包括MSP430单片机的定义、产品发展过程和应用领域。本知识点要求学生重点掌握单片机的通用定义以及MSP430单片机的定义。
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●7.2MSP430单片机的特点和型号
首先介绍了MSP430单片机的五大特点,包括超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片上外设、系统工作稳定和高效灵活的开发环境。然后介绍了MSP430单片机的型号命名规则。
要求学生掌握MSP430单片机的特点和型号命名规则。 -
●7.3MSP430单片机的CPU
首先简单介绍了MSP430单片机的内部结构,然后重点介绍内部结构中的CPU,包括CPU中的寄存器、算数逻辑单元、数据和地址总线,详细介绍了状态寄存器的各个标志位。
要求学生掌握MSP430单片机CPU的寄存器及其功能,以及状态寄存器标志位的功能。 -
●7.4MSP430单片机的内部结构
主要介绍MSP430单片机的内部结构。首先介绍了单片机的总线,列出单片机内部的各个片上外设,然后详细介绍了存储器的编址方式和空间结构,最后介绍了嵌入式仿真系统和时钟系统。
要求学生掌握MSP430单片机内部的存储器的编址方式和空间结构。 -
●7.5MSP430单片机的外部引脚
简要介绍了MSP430单片机的部分封装类型,并且对众多的外部引脚按照功能进行了分类介绍。要求学生了解MSP430单片机的外部引脚及其功能。
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第八章MSP430的C编程方法和中断系统
本章介绍了MSP430单片机的C语言编程基础知识以及中断系统的功能和应用。通过本章内容的学习,学生需要能够在MSP430单片机的集成开发环境中设计C语言程序并进行编译调试,并且能够有效利用中断,简化程序并提高执行效率。
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●8.1MSP430单片机的C编程基础
本知识点介绍了MSP430单片机的C语言程序基本结构,对基本结构中涉及的头文件包含和宏定义预处理命令进行了讲解,然后以宏标识符运算为例介绍算数运算符、位操作运算符和赋值运算符。
要求学生掌握MSP430单片机的C语言程序基本结构和预定义宏,能够开始编写一个完整的MSP430单片机的C语言程序。 -
●8.2MSP430单片机软件开发集成环境
介绍TI公司研发的MSP430单片机集成开发环境CCS(Code Composer Studio),包括CCS的下载、安装、启动工作目录设置、启动界面;介绍了在CCS中新建工程及编译调试的基本步骤。
要求学生掌握MSP430单片机的集成开发环境,能够运用集成开发环境创建软件工程并完成编辑调试。 -
●8.3MSP430单片机的中断系统简介
主要讲解MSP430单片机的中断系统:中断的定义、中断函数的格式、中断源的定义、中断源结构以及MSP430单片机中的三类中断源;然后通过示例讲解中断函数的应用以及中断管理机制中的同类中断合并。要求学生掌握MSP430单片机的中断函数格式。
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●8.4MSP430单片机中断系统的应用
本知识点通过一个示例介绍了MSP430单片机的中断系统软件应用,对示例中涉及的单片机引脚控制寄存器功能及配置方式进行了讲解。通过本知识点学习,要求学生掌握MSP430单片机的中断程序设计方法。
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第九章MSP430单片机的硬件资源
本章主要介绍了MSP430单片机常用的硬件资源,包括MSP430单片机最重要也是最常用的通用I/O端口(GPIO)、时钟系统、定时器以及ADC12模块。要求学生重点掌握GPIO、时钟系统、定时器和ADC12的原理及其应用。
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●9.1MSP430的通用IO端口
主要介绍MSP430单片机最重要也是最常用的通用I/O端口,介绍了通用I/O端口的9个端口控制寄存器的功能,并通过示例介绍了通用I/O端口的应用方法。
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●9.2MSP430的时钟系统
主要介绍时钟系统结构原理、控制寄存器、低功耗模式及应用举例。重点掌握时钟信号的分类和应用场合、时钟模块应用及低功耗模式概念。
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●9.3MSP430的定时器
主要介绍定时器模块组成结构、看门狗定时器应用、定时器的工作原理、工作模式及定时器内部的寄存器和中断向量。重点掌握:主定时器的组成及计数模式、比较模式和捕获模式下的应用。
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●9.4MSP430的ADC12
主要介绍模数转换相关概念、ADC12模块组成及工作原理、模块寄存器的设置和模块相关操作。重点掌握ADC工作原理及应用。