机械专业《微机原理与接口技术》课程教学探讨

机械专业《微机原理与接口技术》课程教学探讨
摘要：在微机原理与接口技术课程教学实践中，针对机械类专业学生特点和专业知识结构，对课程的教学内容进行分析和探讨。

将计算机新技术和工程实践经验融合到课程中来，将C语言程序设计引入到课程的教学中。

教学实践表明能够提高学生对课程的学习兴趣、微机应用能力，效果良好。

关键词：微机原理与接口技术；机械类专业；教学；C 语言
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：
1009-3044(2011)28-7042-02
Discussion on the Course Teaching of the Principle and Interface Technology of Microcomputer for Machine Specialty WANG Lan
(Harbin Engineering University College of Mechanical and Electrical Engineering Heilongjiang, Harbin 150001, China) Abstract: In the teaching of the principle and interface technology of microcomputer, aim at the feature and professional knowledge structure of machine specialty students, analyze the course teaching content. The new technology and
computer engineering experiences are put into the course, and the C language programming is introduced into the course teaching. Teaching results show that the study interest and computer skills of the students are improved, and good results is obtained.
Key words: principle and interface technology of microcomputer; machine specialty; teaching; C language 微机原理与接口技术课程是大学工科专业的一门专业基础课，课程的目的是让学生掌握16位微型计算机基本原理、接口电路，建立微机工作的整体概念，同时具备初步的程序设计能力，为应用微型计算机解决工程技术领域问题打下坚实基础。

近年来，微机技术发展异常迅猛，出现了很多应用广泛的新技术，如多核处理器、PCI-Express总线、SATA 接口等[1]，而这些新技术在原有的课程内容和教学实践中却没有反映出来。

因此，有必要在课程内容中加入这些新技术并应用于教学实践。

对于机械专业的学生来说，电类基础课程较少，后续相关课程及毕业设计中涉及微机原理与接口技术内容的也较少，因而在有限的时间内，提高学生的学习兴趣和效果，更好地培养学生微机应用能力显得尤为重要。

1 重点突出与融入新技术
微机原理与接口技术是一门专业性很强的课程，需要记忆的内容较多，对于机械专业的学生来说比较抽象，不好理解。

通过多年的教学经验，结合学生所反映的问题，根据本专业的特点，我要求学生在学习这门课时，首先要加强记忆，在记忆的基础上理解。

在讲课过程中，先指出每一章节的重点和难点，重点部分精讲，配合图片、动画，便于学生记忆。

比如在讲CPU组成时，在PPT上给学生展示出一幅CPU组成框图，对照图片讲解各部分的功能，同时指令和数据的流向用箭头动态的显示出来，使学生一提到CPU，脑海中就能反映出这样一张图，帮助学生记忆。

计算机技术发展迅速，知识更新很快，而现有的教材在新知识方面体现不足。

以CPU为例，现在的教材多以Intel
公司生产的8086/8088系列16位的微处理器为例来进行讲解，而我们在实际中使用的微处理器是32位或64位机。

在课堂讲解过程中，以Intel8086为主讲解CPU的基础特点和工作
原理，80286/386微处理器注重讲解相对8086的改进。

然后讲解CPU的64位技术和多核技术概念和特点，让学生了解CPU的发展趋势。

例如在讲解总线知识模块时融合PCI-Express总线知识。

微机原理与接口技术课程体系中，总线知识模块的主线是ISA、EISA、PCI、AGP，但是即使是AGP总线，也已经被PCI-Express 总线所取代，PCI-Express基于串行技术，采用4根信号：2
根差分信号用于接收，另2根差分信号用于发送。

总线的带宽能达到8GB/S，支持热拔插和即插即用。

因此在课程体系中融合PCI-Express总线是必要的。

2 用C语言教学
目前，微机原理及应用的教材基本上都采用汇编语言作为编程语言。

汇编语言是最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。

但是学习汇编语言需要记忆大量的助记符，编写的程序不易读，学习起来需要较长时间。

而C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。

C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。

目前常用的单片机、DSP、ARM等厂家一般都能提供C编译器。

因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。

学生们在大一时已经开设了C语言课程，具有一定的C 语言编程基础。

在微机原理及接口技术课程中，需要讲的内容就是I/O接口语句（包括inportb和outportb两条语句）和中断语句。

例如8位A/D转换芯片ADC0809应用电路如图1所示，通过分析可知ADC0809的数据端口地址为78H，状态端口地址为79H，通道选择端口地址为7AH，采用C语言编写的查
询方式数据采集程序如下：
int ad_data_read( unsigned char ch_num)
{
unsigned char data, ch_st;
outpotrb(0x7a,ch_num);//选择通道
ch_st = ch_num | 0x80;
outpotrb(0x7a,(ch_st));//构造ALE上升沿
outpotrb(0x7a,ch_num);//启动AD转换
while(!(inportb(0x79)&0x01);//等待转换结束
data=inportb(0x78);//读转换结果
return(data);//返回
}
程序只有8条语句，很清晰的反映出查询方式下A/D转换过程，程序简单、易懂，而这段程序采用汇编语言来写的话，大概需要30条语句[5]，相比之下可以看出C语言编程的优势，尤其是对机械专业的学生来说，可以让学生们在大一学习C语言课程后，继续使用C语言编程，提高C语言的应用能力，也为学生今后学习单片机课程、毕业设计，以及今后读研究生、工作打下良好的编程基础。

3 理论和实际相结合
把知识点和日常生活联系起来。

在讲解I/O接口芯片时，在讲清芯片工作原理、引脚定义、初始化编程后，重点讲芯
片的应用，同时加强实验课与课堂知识的结合，在课堂上讲解芯片的应用例子，并给学生留有探索的内容，让学生在实验课中解决，提高学生接口设计、编程的能力。

例如并行接口8255A是一个应用较多的芯片。

在讲解8255A时，首先要讲清芯片的编程结构、功能、寄存器和初始化编程，然后结合实际讲应用举例。

如图2所示8255键控灯电路图，图中有3个按键接在8255端口A的PA0~PA2引脚，3个发光二级管接在8255端口B的PB0~PB2引脚，要求编程实现3个按钮分别控制3个发光二极管的亮灭。

在讲解电路图时要讲清按键和发光二极管的连接电路：不但要讲清楚按键的状态与PA0~PA2引脚的对应关系、PB0~PB2引脚电平与发光二极管亮灭的对应关系，还要讲清楚电路中电阻上拉、限流的作用，由此分析出8255的工作方式，进而给出8255的控制字。

根据题目要求画出程序流程图、写出程序。

给学生布置实验课的内容，可以让学生用8个按钮分别控制8个灯，也可以让学生模拟双控开关功能、模拟霓虹灯等等，通过实际动手操作，提高了学生学习的热情，获得了较好的学习效果。

4 结论
结合多年教学经验，针对机械专业学生的专业特点，探讨了微机原理与接口技术课程的教学改革，教学内容方面，
在尊重原教学大纲的基础上，增添了微机技术的新知识，将C语言引入本课程，课程中的程序例程均采用C语言讲解，注重理论联系实际，注重实验教学，提高了学生学习热情，获得了较好的教学效果。

参考文献：
[1] 冯康,姚南生,闻国才.《微机原理与接口技术》课程与新技术的融合[J].重庆文理学院学报,2011,30(1):85-88.
[2] 杨斌.从知识点掌握到应用系统构建的微机接口课程设计规划及实现[J].计算机教育,2009(13).
[3] 杨居义.微机原理与接口技术项目教程[M].北京:清华大学出版社,2010.
[4] 邹甲,程红.机械类专业《微机原理与接口技术》教学改革的探讨[J].现代计算机,2011(3):55-56,59.
[5] 王岚.微机控制与接口技术[M].北京:中央广播电视大学出版社,2005:214-215.。