面向“卓越计划”的“微机原理及应用”课程改革探索
摘要：“微机原理及应用”是一门实用性强、理论知识丰富、比较难学的专业基础课。分析了湖北工业大学“微机原理及应用”课程在教学实践方面存在的问题，从课堂教学、实训教学和课程考核等三个方面阐述了面向“卓越工程师计划”的“微机原理及应用”课程少学时教学改革的内容，并且运用 CDIO 教育模式对“微机原理及应用”课程教学进行了方法革新。从教学效果来看， 改革取得了一定的成绩， 并将在今后的教学实践中得到更深入的应用与发展。
关键词：微机原理及应用;卓越计划;CDIO
作者简介：马霁旻(1980-)，男，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师;王粟(1962-)，女，湖北松滋人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。(湖北 武汉 430068)
基金项目：本文系湖北省电气信息类本科学生发展目标定位的研究教学研究项目(项目编号：省2012270)的研究成果。
“微机原理及应用”是高等院校电类专业的专业基础课程，通过组织教学使学生掌握微机系统的基本概念、接口技术(数据存储器组织结构、定时中断技术以及8255A接口芯片等)和汇编语言方法，为学生后续的相关课程和将来的工作打下一定的理论和实践基础。随着科学技术的飞速发展，培养具有现代工程意识与工程能力，适应我国经济发展需要和国际标准的工程技术人才，是目前工科院校的重要使命和迫切要完成的任务。“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(20l0年至2020年)》而提出的高等教育重大改革计划，湖北工业大学正在积极组织和落实“卓越计划”建设工作。根据“卓越计划”培養的目的和要求，文章对面向“卓越计划”培养的电类课程教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越工程师培养计划”在“微机原理及应用”课程开展实施过程中的教学内容进行探讨。而CDIO( Conceive-Design-Implement-Operate，即构思-设计-实现-运作) 工程教育模式是2000年由美国麻省理工学院等高校联合提出的工程教育改革体系，是国际工程教育改革的优秀成果，继承和发展了欧美近年来的工程教育改革理念，系统地提炼了四个层面的能力培养大纲和全面实施以及检验测评的12条标准，具有较强的操作性。[1]笔者也将该模式用于“微机原理及应用”课程的实训改革中，收到了良好的效果。
一、“微机原理及应用”课程教学问题汇总
湖北工业大学电气与电子工程学院的电类专业在20世纪80年代已开设“微机原理及应用”课程，经过课程调整，理论教学课时由原有的48学时缩减为40学时，而课程理论性和实践性较强，涉及到的知识点比较繁杂，学生在有限课堂理论学时内难以掌握该门课程的精髓。从近几年的教学反馈评估情况来看，学生学习积极性普遍不高，难以运用所学知识进行系统设计。笔者认为应该注意以下两方面的问题：
1.理论教学
教学内容陈旧，与其他相关课程的教学脱节，有限的学时令教师在教学环节难以涉及目前CPU的最新技术，因此学生认为课程与现代工程实践脱节，实用性一般，有一定的厌学情绪。
2.实训教学
实训教学中采用的是启东计算机有限公司DVCC-8086JHN实训仿真系统。该型系统主要完成8086芯片功能的验证连接实验，学生无需编写汇编语言源程序，依照系统连线图进行连接即可得到实验结果，难以发挥学生的自主创新能力，理论编程训练和实践操作实践结合度不高。
针对以上问题，为了培养学生学习的主观积极性和实践动手能力，提高“微机原理及应用”课程的教学质量，笔者结合近年来讲授该课程的教学实践经验，根据“卓越计划”培养的目的和要求，对面向“卓越计划”培养的电类专业教学改革进行探讨，并以电类专业学生必修的“微机原理及应用”课程作为试验平台，对“卓越计划”在该课程开展实施过程中的教学内容进行探讨，结合西方发达国家在课程讲授时的产学教育一体化思路，即麻省理工学院创立的 CDIO工程教育方法(CDIO Approach)，对教学效果等方面制订了适合企业需要且满足教学要求的标准，为后期的量化评估提供参照。
二、面向“卓越计划”少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学讨论
根据“卓越计划”的培养要求，工科院校本科阶段的教学总时长仍然为4年，采用“3+1”模式。即3年校内理论学习，累计1年的校外企业实习和毕业设计。[2]传统的培养模式遵循工科电类知识学习的顺序：高等数学→计算机基础理论电路分析基础→电子技术(模拟、数字)基础工程电磁场等课程，该授课顺序虽然符合电类专业的教学规律，但和“卓越计划”的培养要求存在一定的冲突。如单片机、数字信号处理器等应用技术类课程的开课时间会由于基础理论课程的学习而被推后。而学生在大三的时候，需要参加各级各类电子、电气类工程设计竞赛项目，这些竞赛项目需要一定的应用理论知识和实践动手能力。由于专业应用类课程开设时间的滞后，可能会影响他们准备工作和参赛计划，所以必须调整原有的培养方案以满足“卓越计划”的培养要求。为此有些院校尝试提前开设电类基础课程，在大一上就开始进行电路分析基础课程教学。然而这样机械地提前讲授电类基础课程，使学生的理论基础难以有效掌握，[3]而学生理论基础的削弱，会直接影响其后续专业发展。“卓越计划”的教学改革必须充分考虑以上问题，所以根据电类专业课程的教学体系对“微机原理及应用”课程进行了以下改革：
第一，减少“微机原理及应用”中的有关8086系列芯片内部结构、寄存器、汇编语言、信号时序等内容的讲解，增加8086与ARM以及DSP等现代微处理器功能相似性的讲解，让学生从原理上明白微处理器功能实现特点和相关性，在学习8086微处理器基本工作原理的同时更能明确以后更有实用价值的现代微处理器的工作原理和编程思想，为工程实践奠定感性认识，减少学生对复杂芯片的畏惧感。
第二，课程教学期间尽量创造条件让学生更早、更多地接触学习电类工程实际问题，使学生在理论教学阶段就建立起潜在的工程实践意识，这是“微机原理及应用”课程教学改革的主要目标，也是CDIO教育模式中实现工程能力培养的重要条件。为了培养学生兴趣，在“微机原理及应用”开课前的周末用两天的时间带领学生参观相关公司，让学生在开课前对该门课程的研究对象有一个感性的认识。在课程结束后，安排学生以小组的形式进入工厂实习，使其具有更深刻的工程意识，从而有机地将“卓越计划”培养和CDIO教育理念贯穿于“微机原理及应用”整门课程的教学中，以实训项目为主线，把该课程乃至电类专业所需的知识、应达到的能力、素质等培养目标融入至整个实践教学过程中，使学生在学习知识、培养技能的同时，更能达到锻炼团队合作能力的目的。
三、考核评价体系
考核对教学的引导作用是非常关键的。湖北工业大学在考核评价体系改革中对“微机原理及应用”课程实践教学的考核既关注结果，又重视平时的学习过程;既关注成绩，又重视学生的全面发展，将考核评价贯穿于整个教学过程。最终成绩由平时实训成绩(占 50%)、实训考核(占40%)、实训出勤(占10%)三部分共同构成。
实训成绩;
其中，Mi为第i次实训的平时成绩(i=1～n);N为实训考核成绩;nk表示学生实际实训次数n表示实训总次数;mj表示实训预习、实训操作过程、实训结果和实训报告的成绩(j=1～4)。平时实训成绩强调实训预习、实训操作过程、实训结果与实训报告等四个部分，具体评定方案见表1。该评定方案注重实训的操作过程，考察学生实践动手能力的同时，也增强了学生口语表达能力和书面语言组织能力。[4]
四、教学效果与统计分析
通过近两年的教学实践结果检验，运用文献分析法，针对面向“卓越计划”的少学时“微机原理及应用”课程CDIO模式教学改革进行了问卷调查。采取随机抽样的方式对湖北工业大学电气学院大学三年级和四年级学生(问卷份数：152份)进行了调查，同时与部分学生及教务处老师进行座谈，以期保证研究的可信度，最后利用数据库软件完成问卷分析，分析结果见表2。
由表可见，本项目不仅将“微机原理及应用”的教学实训内容贯穿在一起，而且还在“卓越计划”的框架下对传统的实训内容进行了扩充和更新，使其更接近实际工程需求，促进学生把基础知识的获取以及工程实践能力的培养融会贯通，真正实现了CDIO“理论与实践相结合”和“基于项目的教育和学习”的教育理念，同时也受到了绝大多数学生的认可。
五、结论
本文通过借鉴CDIO工程教育方法，针对我国工科院校“微机原理及应用”课程教学过程中存在的问题，依托“卓越工程师教育培养计划”的工程教育理念对学生培养提出了大工程观的教育方法，构建“设计——实现”为特色的一体化教学工程实践课程体系，主张理论学习与工程实践能力综合发展，提高学生的学习兴趣和工程实践的敏感性，提高我国高等工程教育的质量，培养具有问题解决能力的卓越工程师，从而满足我国建设创新型国家、建设人才强国的需要。
参考文献：
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[3]刘宏达，兰海，马忠丽，等.培养大学生综合素质 改革电气工程专业实验教学模式[J].實验技术与管理，2011，(3)：128-131.
[4]张元涛.“微机原理及应用”课程的教学改革探讨[J].中国电力教育，2013，(5)：84-85.
作者：马霁旻?王粟
摘要：从培养高素质应用型人才的角度出发，讨论了在微机原理及应用课程的实验教学改革中，如何激发和调动学生学习的主动性，有效地培养学生创新意识与创新能力;改革实验教学内容与教学方法;依托创新基地大力提升学生实践动手能力，真正培养出具有工程实践能力的高素质应用型本科人才。
关键词：微机原理;实验教学;教学改革
实验教学在对学生能力培养方面起着理论教学不可替代的作用，是培养学生实验技能、应用能力和科学作风的重要环节。《微机原理及应用》课程是计算机类及大多数电子类专业学生的必修课程。本门课程要求学生很好地掌握这门课程的内容并具备一定的实际电路设计和编程能力，使学生在深刻理解计算机软、硬件关系及以后的计算机应用开发中打下必要的计算机硬件基础。传统实验内容，仅仅是为了配合理论教学环节，主要是验证理论课教学的内容。传统实验教学将汇编软件上机、简单的硬件实验作为验证性实验，例如编程将输入的字符个数分类统计，或在实验箱上按实验指导书上的接线要求完成实验等，事实证明它在一定程度上帮助学生了解了课程，但是对于有限的实验教学而言，这种教学的效率不高，学生学习的主动性无法调动。这种实验内容无法使实践能力跟上时代对知识的要求，无形中削弱了实践教学和学生的主体性特点，使实验成了理论教学的附属，更无法满足应用型人才培养的需求。
一、现状分析
由于微机原理及应用属于硬件类课程，课程内容抽象、枯燥乏味，多数学生学习兴趣低，主动性差。学生汇编语言基础差，对汇编语言程序设计的理解和掌握程度低，直接影响到微机原理和接口技术课程的教学。实验系统老化，大多数院校采用的均为箱式实验系统，所提供的实验项目大多为对单个芯片的验证性实验，并且实验系统中均固化有相应的实验程序，部分学生实验时直接调用程序就可以完成实验内容。实验项目设计不合理，实验中需要学生动手的地方少，达不到实验目的。实验项目大多为验证性实验，缺乏设计性、综合性的实验项目。所用实验系统与目前微机的发展使用现状相距较远，未能利用目前通用微机的资源。
二、建立开放实验教学模式
实验室是高等学校实施素质教育、培养本科学生创新精神与实践能力的重要基地，实验室应该对学生开放、为学生提供实践学习条件。
1.增加实验室开放时间。传统的实验室管理模式下，实验室只在有课程安排的时间段开放，而大部分无课程安排的时间中是不开放的。在这种环境下，学生往往被限制在教师事先设定好的时间段进行实验，学生发挥自身潜能的余地和空间很小。为了让学生有更多的自主时间进入实验室，就必须建立开放性的实验环境。要允许学生结合课程学习以及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案，并可在一个较宽松的实验环境内完成。实行实验室开放不但能最大限度地利用实验室资源，提高仪器设备利用率，而且能充分发挥实验室在实施素质教育中的重要作用，为学生提供自主发展和实践锻炼的空间。
2.开放实验内容。在课程计划实验外，实验内容可进一步开放。开放的内容以适用性、趣味性的实验项目为主。可以结合实际，将开放的项目在网上公布，学生可以选择自己感兴趣的实验项目并填报申请单，经教师同意，实验室主任审核，学院备案，便可进行。但在进行实验之前，学生应自行查阅相关资料，并设计实验方案，最后完成实验，提交报告。这种完全开放的实验环境有利于学生个性化发展，增强他们的自信心。
3.学生自主选题开展项目研究。开放实验内容，可以让学生根据自己的实际情况，选择老师提供的实验，鼓励学生在此基础上进行拓展或自主提出课题项目，向学校或学院申请立项资助。如学校组织的大学生创新计划项目、全国大学生电子设计竞赛及“挑战杯”等全国大学生课外学术科技作品竞赛活动。自选课题以不同专业不同年级的学生组成研究小组，除研究项目，还可参与教师的课题研究，为教师提供科研帮助。“要培养学生创新能力，首先教师要有创新意识”，因此在实验教学组织中，采用多种形式的教学方法，引导学生进行创新性学习，通过这些训练，使学生具备独立思考、独立操作与解决问题的能力。
三、实验内容改革
微机原理实验的主要内容是：计算机软硬件的基本知识和基本设计方法，计算机软硬件的应用技术和利用各种IC器件组建微机系统、进行系统接口设计、扩展微机系统的功能等。基于培养工程应用型人才的要求，对实验教学内容应进行全面改革。丰富实验内容，提高实验难度，增加设计性和开发性实验的份量。
1.基础实验改革。基础实验紧跟理论教学进程，以单元实验为基础，通过实验使学生掌握计算机软、硬件工作原理及常用接口芯片的功能和基本用法。由于学生刚刚接触微机软硬件，往往感到无从下手，此时学生遇到问题不知如何解决。因此，在实验内容上，应安排一些验证性实验。主要让学生熟悉编程和调试环境，练习常用指令的使用。在此阶段，老师的主要作用应是对学生的扶持，以示范引导为主，从而使学生迅速掌握软件的使用和程序的编写方法，逐步锻炼学生软硬件调试的能力，也可以加深对基础知识的理解。
2.一般设计性实验。在较好完成单元实验的基础上，引入设计性实验。要求采用单元电路模块组合的方法，设计一个较复杂的接口电路和控制程序，实现多种功能。教师主要完成对学生的启发引导，只提供基本的设计思想和设计方法，不提供具体的、详细的电路与程序。学生自己查阅有关资料，自定设计方案，自行设计、调试接口电路和控制程序。对学生在实验中遇到的问题，老师只做引导性提示，具体故障的排除由学生自己动手完成。通过此类设计性实验，可以提高学生独立分析问题、解决问题的能力。
3.综合设计性实验。对部分基础较好的学生，在完成上述实验后，可以鼓励他们进行综合设计实验。在以前的综合性实验中，实验类容有老师给出，而且基本有现成的指导资料，不能真正达到对学生综合能力的培养。此类实验应由学生根据工程实际，提出自己的想法，并与指导老师交流，然后形成具体的实施方案。在该类实验中，老师主要把握学生提出的实验可行性和难易程度，资料的收集整理、电路的设计、软件的编写全部由学生自己完成，由老师对最后的完成情况作综合评价。
四、总结
对于应用型本科人才而言，微机原理与接口技术实验的目标就应是培养学生解决工程实际问题的能力。在开放的实验环境中，依托基础实验，深入一般设计性实验，鼓励学生只完成综合设计性实验，从而提高学生分析问题解决问题的能力，以达到应用型本科人才培养的目的。
参考文献：
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[2]杨杰.“以人为本”的高等教育理念视角[J].学术论坛，2006，(6)：195-197.
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[4]陈莹，王斯晗.“微机原理与接口技术”教学改革[J].重庆工学院学报(自然科学)，2007，21(12)：172-174.
[5]孙洪涛.微机原理实验教学改革的研究与探索[J].中国石油大学胜利学院学报，2008，22(3)：74-75.
作者：常继彬
摘 要：铁磁谐振现象影响电力系统的安全运行是一个亟待解决的问题。谐振发生时所产生过电压，严重威胁着电厂高压配电系统的安全。微机消谐装置是专用于消除铁磁谐振的的智能化装置，能自动监测并消除多种频率的谐振过电压，在水电厂应用广泛。本文重点分析了PT产生谐振过电压的原因及对WXZ196型微机消谐装置进行了消谐原理、功能和应用介绍。
关键词：消谐装置;铁磁谐振;厂用电系统
0 引言
官地电厂厂用电系统为中性点不接地系统，由七段厂用母线及其二次设备组成，每段母线上均装有一个手车式母线PT柜，用于电压测量及为二次保护、自动装置提供交流电压量。在PT开口三角形处装设有一台微机消谐装置，用于实时监测谐振电压并在线消除铁磁谐振。当发生系统故障而产生PT铁磁谐振时，谐振过电压可能持续时间长，甚至可能长期存在。在分频谐振时，一般过电压并不高，但是PT的一次电流大，易使PT过热而熔断高压一次保险;基波和倍频谐振时，一般电流不大，但是过电压很高，常使设备绝缘损坏，造成PT烧毁甚至爆炸的恶性事故，严重威胁着电厂高压配电系统的安全运行。
为消除铁磁谐振现象对厂用电系统的影响，官地电厂目前采用的是WXZ196型微机消谐装置，该装置是新型智能化电力谐振消除装置，使用简单方便，无需维护，能迅速地消除多种频率的铁磁谐振，准确率高，在水电厂应用比较广泛。
1 WXZ196型微机消谐原理
1.1 PT产生铁磁谐振过电压的原因
厂用电系统中由非线性感性元件和容性元件组成的振荡回路在系统正常运行时，PT开口三角的零序电压3U0为0V，波动范围一般不会超过10V，是不会产生谐振的。但当系统发生扰动时，常见如倒闸操作合空载母线，大负荷自动投切，母线单相接地故障、弧光短路保护动作等，都可能使厂用电系统母线电压出现不平衡现象，使单相或多相的对地电压瞬间升高，三相对地电压不对称，从而导致中性点发生偏移而产生零序过电压。同时PT在过电压下会产生很大的谐波电流，导致内部铁芯饱和，电感逐渐降低，使二次侧的波形发生畸变。当畸变足够大时，就会使振荡回路产生铁磁谐振。它不仅可在基频下发生，也可在高频和低频下发生。
1.2铁磁谐振消除原理
当铁磁谐振产生时，由于非线性铁磁元件的饱和效应限制了过电压的幅值，振荡回路的损耗也会使谐振过电压减小。但谐振过电压会从PT高压侧吸收很大的能量，产生很强的过电流，为保护PT不被损毁，需要立即对谐振进行消除。
对于消谐装置而言，可以实时监测PT开口三角的电压，并自动计算出零序电压在不同频率的电压分量。一般情况下，系统中只有不平衡电流引起的弱电势作用，消谐装置不会动作，当有接地等故障发生时或由于一次设备的某些影响发生扰动时，在开口三角形电感中就会产生较高的电势，此感应为暂态过程，如感应暂态电势过高，即会发生铁磁谐振。此时消谐装置的压敏元件迅速投入，该元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。达到了实时在线消除瞬态谐振的目的。
如铁磁谐振不能被压敏元件完全消除，则装置会瞬间分三段式启动大功率消谐元件。投入很大的阻尼，分流电压降，使电感电压迅速下降，离开谐振点。如果一段消谐过程结束后谐振未完全消除，则经过一定时钟延时后启动第二段消谐过程，若谐振仍未完全消除，则经过时钟延时后启动第三段。之后如谐振故障依然存在，则为了PT安全的考虑，不再启动消谐元件，只用压敏元件予以在线消除，直至完全消除铁磁谐振。
2 WXZ196型微机消谐装置的功能和特点
WXZ196型微机消谐装置装置采用软硬件冗余设计，以单片微控制器(ATmega128)为核心CPU，具有逻辑运算判断精度高，控制输出速度快的特点，自带“看门狗”(Watchdog)电路，自检、自恢复和抗干扰能力强。经大功率无触头消谐元件为出口，可以实时监测并区分4种PT开口三角电压频率：3分频(17Hz)、2分频(25Hz)、工频(50Hz)、3倍频(150Hz)的电压分量。故障发生时，通过装置内部设定的过压判据、谐振判据、接地判据逻辑，可以准确分析判断出外部过电压、铁磁谐振及单相接地等故障。通过光电信号隔离，启动告警信号继电器，接通告警回路，可以快速给出告警信号并显示、打印和保存有关信息。通过配置的压敏消谐元件，可以对铁磁谐振进行实时在线消除。其原理方框图如图1所示：
装置适用于配电网中各种电压等级的PT，并最多可监测四段母线。通过配置的通信接口(RS485)还可以把各种故障信息上传至计算机监控系统用于远程控制，方便运行、检修人员及时发现设备故障。同时装置具有记忆功能，可存储10次最近发生的故障信息，掉电后不丢失。
3 WXZ196型微机消谐装置的应用介绍
统计官地电厂2012年投产以来消谐装置动作情况，其中瞬间接地故障原因引起装置动作10次，开关跳闸原因引起装置动作3次，装置本身故障原因引起装置动作2次。设备动作灵敏性及可靠性较高。其中2次装置本身故障报警信号均由厂用电母线消谐装置发出。故障现象为监控系统上报某段母线消谐装置报警动作/复归信号，现场检查该母线PT上消谐装置接地、过压、谐振、异常指示灯均点亮，液晶屏无显示。经检修人员确认该缺陷产生原因为消谐装置内部插件故障。在更换为同型号的、校验合格的消谐装置后，装置异常告警信号复归。
4 结语
官地电厂厂用电系统的稳定运行及故障报警、分析、诊断、隔离等，离不开保护及自动装置的保驾护航，WXZ196型微机消谐装置的应用就是典型的说明。介于铁磁谐振现象在厂用电系统中时有发生，电厂还应有针对性制定好相应的检修计划，做好消谐装置的定期维护和消缺，确保装置动作正确可靠。
参考文献
[1] WXZ196系列微机消谐装置说明书 [M]. 太原：太原合创自动化有限公司.
[2] 谢 旭. 电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压浅探[J].农村电工.2005(5).
作者简介：
王洵(1984-)，男，本科学士，电气工程及其自动化专业，工程师，主要从事水电站运行管理工作。
作者：王洵
《微机原理及应用》试卷A
一、填空题(每空1分，共15分)
1、在计算机中，对带符号数的运算均采用补码。带符号负数1100 0011的补码为__________。
2、单片机通常采用“三总线”的应用模式，芯片内部设有单独的
、
_____ 和控制总线。
3、当使用80C51单片机时，需要扩展外部程序存储器，此时EA应为__________。
4、若(A)=B3H，(R0)=A8H,执行指令XRL A,R0之后，(A)=_______。
5、在80C51单片机中，带借位减法SUBB指令中，差的D7需借位时，______=1，差的D3需借位时，______=1。
6、80C51单片机中，在调用子程序前，用_________指令将子程序中所需数据压入堆栈，进入执行子程序时，再用___________指令从堆栈中弹出数据。
7、在十六进制数与ASCII码值的转换过程中，当十六进制数在0~9之间时，其对应的ASCII码值为该十六进制数加_________。
8、外部中断和有两种触发方式：__________________和________________。
9、在单片机串行通信中，依发送与接收设备时钟的配置情况，串行通信可以分为 _________________和_________________。
10、若累加器A中的数据为0111 0010B，则PSW中的P=____________。
二、选择题(每题1分，共15分)
1、单片机是在一片集成电路芯片上集成了以下部分，除了( ) A、微处理器
B、存储器
C、I/O接口电路
D、串口通信接口
2、一个机器周期包含多少个晶振周期()
A、2
B、6
C、8
D、12
3、80C51单片机有21个特殊功能寄存器，其中与串行口相关的有以下几个，除了() A、SBUF
B、TCON
C、SCON
D、PCON
4、80C51系列单片机具有4个8位的并行I/O口，其中哪个口工作时需要外接上拉电阻() A、P0
B、P1
C、P2
D、P3
5、寄存器中的内容为地址，从该地址去取操作数的寻址方式称为()
A、寄存器寻址
B、直接寻址
C、寄存器间接寻址
D、变址寻址
6、源地址为1005H。目的地址为0F87H。当执行指令“JC rel”时，rel为()。 A、7EH
B、80H
C、82H
D、84H
7、若(R0)=30H，(30H)=75H，(75H)=90H，执行指令MOV A,@R0后，(A)=______。 A、30H
B、75H
C、90H
D、00H
8、下列哪个语句是起始地址设置伪指令()。
A、ORG
B、END
C、DW
D、EQU
9、在80C51单片机中，各中断优先级最低的是()。
A、外部中断0
B、外部中断1
C、定时器0
D、计数器1
10、80C51单片机的中断响应时间至少需要()个完整的机器周期。 A、1
B、2
C、3
D、5
11、在80C51单片机中，在不带进位加法ADD指令中，当_________时，溢出标志位OV=1。 A、D
7、D6都向前进位
B、只有D7向前进位 C、D
7、D6都没有向前进位
D、只有D3向前进位
12、当累加器A中的低4位(高4位)，出现了非BCD码时，需要用十进制调整指令DA A，即在相应的低4位(高4位)加______,以产生正确的BCD结果。 A、2
B、4
C、6
D、8
13、若(P0)=1011 1100B。执行指令SETB P0.1后，(P0)=_______。
A、1011 1101
B、1011 1110
C、1111 1100
D、0011 1100
14、80C51复位后，PC与SP的值分别为()。
A、0000H ，00H
B、0000H ，07H C、0030H ，07H
D、0030H ，00H
15、下列哪条指令是正确的()。
A、 PUSH R2
B、
ADD R0,A C、 MOVX A,@DPTR
D、
MOV @R0,A
三、问答题(每题10分，共20分)
1、简述什么是堆栈?堆栈中入栈、出栈的过程?(10分)
2、列举出80C51单片机的5种寻址方式，写出每一种方式相应的一条指令?(10分)
四、程序阅读题(15分)
设(A)=38H，R0=28H,(28H)=18H,执行下列程序后，((A))=________。(5分) ORL
A,#27H ANL
A,28H XCHD A,@R0 CPL
A
2、阅读下列程序段，写出每条指令执行后的结果，并说明此程序段完成什么功能?(10分)
MOV R1,#30H; (R1)=________，
MOV A,#64H; ((A))=_______，
ADD A,#47H; ((A))=_______，(CY)=________，(AC) =________，
DA
A ; ((A))=_______，(CY)=________，(AC) =________，
MOV @R1,A; (R1)=_______，(30H)=________。
五、计算题(10分)
若要求定时器T0工作方式1，定时时间为1ms，当晶振为6MHz时，求送入TH0和TL0的计数器初值各为多少?
六、编程题(25分)
1、若单片机的晶振频率为12MHz，试用循环转移指令编写延时100ms的延时子程序。(10分)
有一变量存放在片内RAM的30H单元，其取值范围为00H~04H。要求编制一段程序，根据变量值求其平方值，并存入片内RAM的31H单元。(15分) 《单片机原理及应用》试卷A 答案
一、填空题(每空1分，共15分)
1、1011 1101
2、地址总线数据总线
3、低电平(或者0)
4、1BH
5、CY AC
6、PUSH
POP
7、30H
8、电平触发方式边沿触发方式
9、异步通信同步通信
10、0
二、选择题(每题1分，共15分) 1-5题
D D B A C
6-10题
B B A
D
C 11-15题 B C B B
D
三、问答题(20分)
1、简述什么是堆栈?堆栈中入栈、出栈的过程?(10分)
堆栈是在内部RAM中按“后进先出”的规则组织的一片存储区。 入栈操作时，先将SP的内容加1，然后将指令指定的直接地址单元的内容存入SP指向的单元;出栈操作时，先将SP指向的单元内容传送到指令指定的直接地址单元，然后SP的内容减1
2、列举出80C51单片机的5种寻址方式，写出每一种方式相应的一条指令?(10分) 第
一、寄存器寻址，MOV A,R0 第
二、直接寻址，MOV
A,50H 第
三、寄存器间接寻址，MOV A,@R0 第
四、立即寻址，MOV A,#50H 第
五、变址寻址，MOV A,@A+DPTR 第
六、相对寻址，JC 50H 第
七、位寻址，CLR ACC.0
四、程序阅读题(15分)
设(A)=38H，R0=28H,(28H)=18H,执行下列程序后，((A))=__E7H______。(5分) ORL
A,#27H ANL
A,28H XCHD A,@R0 CPL
A
2、阅读下列程序段，写出每条指令执行后的结果，并说明此程序段完成什么功能?(10分)
MOV R1,#30H; (R1)=___30H_____，
MOV A,#64H; ((A))=___64H____，
ADD A,#47H; ((A))=___ABH____，(CY)=____0____，(AC) =____0____，
DA
A ; ((A))=___11H____，(CY)=_____1___，(AC) =___1_____，
MOV @R1,A; (R1)=____30H___，(30H)=___11H_____。
五、计算题(10分)
若要求定时器T0工作方式1，定时时间为1ms，当晶振为6MHz时，求送入TH0和TL0的计数器初值各为多少?
解：由于晶振为6MHz，所以机器周期Tcy==2。 N=t/Tcy=110-3/210-6=500 X=216-N=65536-500=65036=FE0CH 即应将FEH送入TH0中，0CH送入TL0中。
所以，TH0和TL0的计数器初值各为FEH和0CH。
六、编程题(25分)
1、若单片机的晶振频率为12MHz，试用循环转移指令编写延时100ms的延时子程序。(10分)
答：分析：一个机器周期=12个晶振周期=1，执行一条DJNZ指令需要2个机器周期，即2。采用循环计数法实现延时，循环次数可以通过计算获得，并选择先执行后判断的循环程序。 汇编程序如下：
DEL:
MOV R7,#400
;1
DEL1: MOV R6,#123
;1
NOP
;1
DEL2: DJNZ R6,DEL2
;2,共(2*123)
DJNZ R7,DEL1
;2,共((2*123+2+2)*400+1)，即100.01ms
2、有一变量存放在片内RAM的30H单元，其取值范围为00H~04H。要求编制一段程序，根据变量值求其平方值，并存入片内RAM的31H单元。(15分) 程序如下： ORG
1000H START: MOV
DPTR,#2000H
MOV
A,30H
MOVC A,@A+DPTR
MOV
31H,A
SJMP
$
ORG
2000H TABLE: DB
00,01,04,09,16
END
微机原理与应用试卷
一、单项选择题(每小题 1 分共 10 分)
1.十进制33.25转换成十六进制数为
( ) A. B1.4H
B. 1B.19H
C. 21.4H D. 33.4H
2. 若有16条地址线,那么可访问的内存地址范围为。
( ) A. 0001H～FFFFH B. 0000H～FFFFH C. 00000H～FFFFFH D. 00001H～FFFFFH 3. 8086 CPU内有指示下条指令有效地址的指示器是
( ) A. IP B. SP
C. BP D. SI 4.下列指令中语法有错误的是
( ) A. IN AX，20H B. LEA SI，[2000H]C. OUT DX，AL D. SHL AX，2
5. 8088CPU内部的数据总线有多少条
( ) A. 8条 B. 16条
C. 20条
D. 32条
6. 若(AL)=0FH，(BL)=04H，则执行CMP AL，BL后，AL和BL的内容为( ) A. 0FH和04H B. 0BH和04H
C. 0FH和0BH D. 04H和0FH
7. 指令MOV AX,[BX][SI]中源操作数的寻址方式是。
( ) A. 寄存器间接寻址
B. 变址寻址
C. 基址变址寻址
D. 相对寻址
8. 与MOV BX，OFFSET X等价的指令是
( ) A. MOV BX，X B. LDS BX，X C. LES BX，X D. LEA BX，X 9. 不能实现将AX清零和CF清零的指令是
( ) A. SUB AX，AX B. MOV AX，0 C. XOR AX，AX D. AND AX，0 10.可编程计数/定时器8253的工作方式有几种
( ) A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
二、填空题(每空2分，共20分)
1. 计算机通常___________和___________是核心部件，合称为中央处理单元CPU。
2. 8086CPU通过数据总线对__________进行一次访问所需要的时间为一个总线周期，一个总线周期至少包括__________时钟周期。
3. 组成16M*8位的存储器，需要1M*4位的存储芯片___________片。 4. 微机中一般采用__________芯片作为串行通信接口。
5.在8086CPU系统中，设某中断源的中断类型码为08H，中断矢量为0100H：1000H，则相应的中断矢量存储地址为__________;从该地址开始，连续的4个存储单元存放的内容依次为__________。
6.堆栈是内存中一个专用区域，其存取规则是__________;在8086系统中，当
CPU响应外部中断请求转向中断处理程序前，应将__________的内容依次压入堆栈。
三、判断改错题(每题1分，共10 分)
1. 8086向存储器的奇地址写一个字节的数据时，需要一个总线周期，在该总线周期内的第一个时钟周期中，A0为1。
2. 8088的
( ) ( ) 信号可用作中断矢量的读选通信号。
3. 已知AL的内容为01011101B，执行NEG AL后再执行CBW，AX中的内容为7FA3H。( ) 4. 8088 中，取指令和执行指令必须是串行操作。 5. MOV [BX],0 指令是正确的。
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 6. 8259A的8个中断源的中断矢量在中断向量表中是连续存放的。
7.多个外设可以通过一条中断请求线，向CPU发中断请求。
8. EPROM 虽然是只读存储器，所以在编程时不可以向内部写入数据。
9. 在CMP AX，DX指令执行之后，当标志位SF，OF，ZF满足下列逻辑关系(SF⊕OF)+ZF=0时，表明(AX)<(DX)。
( ) ( ) 10.CPU与外部接口数据传输方式有程序控制、中断、DMA三种方式。
四、汇编程序(共20分) 1. 设某数据区定义如下：
ORG 0100H NAMES: DB ‘TOM’， 20
DB ‘ROSE’，25
DB ‘KATE’，22 下列各组指令，若为合法指令，请写出执行结果，若为非法指令，则写出错误原因。(本题5分)
(1) MOV SI，5
LEA DI，NAMES[SI+6]
MOV AL，[DI] (AL)= MOV LEA CMP SI，4 BX，NAMES [BL][SI]，BYTE PTR NAMES+10 (2)
(SF)=
2.设初值(AX)=4321H，(DX)=8765H，则
MOV CL，04H
SHL DX，CL
MOV BL，AH
SHL AX，CL
SHR BL，CL
OR DL，BL 上述程序执行后(DX)= ;(AX)= 。(本题5分)
3. 编写一个程序，接收从键盘输入的10个十进制数字，输入回车符则停止输入，然后将这些数字加密后(用XLAT指令变换)存入内存缓冲区BUFFER。加密表为：
输入数字:
0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 密码数字: 7，5，9，1，3，6，8，0，2，4 (本题10分)
五、简答题(共20分)
1. 简述在最小工作模式下，8086如何响应一个总线请求?(本题
2. 伪指令的功能是什么?(本题5分)
3.简述宏指令与子程序的区别(本题5分)
5分) 3
4.8259A中断控制器的功能是什么?(本题5分)
六、综合应用题(共20 分)
已知某8088微机系统包括8255，8253两个可编程接口电路。其中8253三个计数器分别工作在不同的方式下，可以为A/D转换器提供可编程的采样频率和采样时间;8255A的PB0可用于检测按键开关的位置，PB7可根据PB0的状态决定是否点亮LED指示灯。设系统所要求有关硬件连线已经全部接好，如图1所示。试完成下列各项要求。
(1) 分别列出8255A，8253各个端口的地址编码，其中片选信号PS2，PS3采用图2中的译码地址。(5分)
(2) 根据图2所示8255A的A口和B口的连接方式，写出接口初始化程序片段。(5分) (3) 图1给出了8253各个计数器要求的工作方式。设已知外部时钟频率为F，计数器0的计数初值为L(字节型)，工作在方式2;计数器1的计数初值为M(字型)，工作在方式1;计数器2的计数初值为N(字型)，工作在方式3，L，M，N是在程序的其它地方已经定义的变量，L，M为二进制数，N为BCD码。试按上述要求完成8253的初始化程序片段。(5分)
(4) 设计一个程序片段，使8255A监测PB0的输入状态，当PB0=1时使LED灯亮。(5分)
图1
图2 4
微机原理与应用试题2标准答案
一、选择题(每题1分，共10分)
1. C. 2. B. 3. A. 4. D.5. A. 6. A. 7. C. 8. D.9. B. 10. D.
二、填空题(每空2分，共20分) 1. 运算器、控制器
2. 存储器或I/O接口，4 3. 32 4. 8250(或8251A)
5. 020H，00H，10H，00H，01H 6. 后进先出，断点处
三、判断题(每题1分，共10分) 1. √ 2. √ 3. X 4. X
四、汇编程序(共20分)
5.X
6. √
7. √
8.X
9. X
10. √
1.(1)非法指令LEA DI，NAMES[SI+6]，不可直接传送 (3分)
(2)(SF)=0 (2分) 2.(DX)=7654H，(AX)=3210H 3.答案: data scode buffer data code
start:
segment db 7,5,9,1,3,6,8,0,2,4 db 10 dup(?) ends
(3分) (5分)
segment assume cs:code,ds:data mov ax,data mov mov mov lea mov int cmp jz and xlat mov inc loop ret ends ds,ax si,0 cx,10 bx,scode ah,01 21h al,0ah exit al,0fh buffer[si],al si input
(5分)
(2分)
input:
exit: code
end start
五、简答题(共20分)
1. 答：外部总线主控模块经HOLD引线向8086发出总线请求信号;8086在每个时钟周期的上升沿采样HOLD引线;若发现HOLD=1则在当前总线周期结束时(T4结束)发出总线请求的响应信号HLDA;8086使地址、数据及控制总线进入高阻状态，让出总线控制权，完成响应
过程。(5分)
2.答：伪指令是在汇编程序对源程序汇编期间由汇编程序处理的操作，它们可以完成如处理器选择、定义程序模式、定义数据、分配存储区、指示程序结束等功能。总之，伪指令主要是指导汇编过程。(5分)
3. 答：宏指令插入执行，目标代码重复出现，费单元，省时间
(2分)
子程序转去执行，目标代码仅出现一次，省单元，费时间(3分)
4.答：8259A中断控制器可以接受8个中断请求输入并将它们寄存。对8个请求输入进行优先级判断，裁决出最高优先级进行处理，它可以支持多种优先级处理方式。8259A可以对中断请求输入进行屏蔽，阻止对其进行处理。8259A支持多种中断结束方式。8259A与微处理器连接方便，可提供中断请求信号及发送中断类型码。8259A可以进行级连以便形成多于8级输入的中断控制系统。(5分)
六、综合应用题(共20分)
(1) 8255的口地址码为08H，09H，0AH，0BH，8253的口地址码为0CH，0DH，0EH，0FH (2) 8255的初始化程序
MOV AL，10000010B OUT 0BH，AL (3) 8253各通道的初始化程序片段
MOV AL,14H
;8253 0#设置为方式2 OUT 0FH,AL MOV AL,L
;对0#设置计数处值L OUT 0CH,AL MOV AL,72H
;1#设置为方式1 MOV OFH,AL MOV AX,M
;1#设置计数初值为M OUT ODH,AL MOV AL,AH OUT ODH,AL MOV AL,B7H
;2#设置为方式3，BCD码 OUT OFH,AL MOV AX,N OUT OEH,AL
;2#计数初值为N MOV AL,AH OUT 0EH,AL (4) 8255检测到当PB0=1时点亮灯的程序片段
IN AL,09H
;读B口状态
K1: TEST 01H
;测试PB0=1否
JZ K1
;不为1，踏步
MOV AL,00H
;PB0=1，使PA0=0，点亮LED OUT 08H,AL
电力工程学院
苏幸烺编
第一讲
第1章 微型计算机基础知识
1-1.微处理器、微型机的概念 ，及相关基础知识。 1-2.微型机模型的组成|
重点：掌握微机系统概念
学习目的：
1.掌握微处理器、微型机的基本概念
2.了解微机系统的组成
教学重点：
1.掌握CPU运算器、控制器、其中的主要寄存器和堆栈的概念。
第二讲
第1章 微型计算机基础知识 1-2.微型机模型的组成| 1-3.微机系统
本章重点：掌握微机系统概念 学习目的
1.了解微机的分类和发展趋势
2.了解微机的应用
教学重点：
1.掌握I/O接口的概念。 2.掌握微机系统的组成。
3.了解微机内部结构 第三讲：
第2章 微机硬件结构(6学时) 2-1. 微机主要功能特点
掌握内部存储器结构特点，特殊功能寄存器使用，构，内部 I/O 特点。
2-2. 微机内部结构分析
2-3. 微机的引脚功能
2-4. 微机的存贮器组织
2-5. CPU时序
2-6. 低功耗运行方式
本章重点：掌握微机结构特点。 学习目的：
1.了解 微机主要功能特点
2.掌握 微机内部结构分析
3.掌握 微机的引脚功能
4.掌握 的存储器组织
5.掌握
CPU时序
CPU 结内部 教学重点：
1.掌握 微机内部的五大组成部件及其作用。
2.掌握PC、PSW和SP的作用。
3.掌握 微机引脚功能。
4.了解 的工作方式。
5.深刻理解 访问片外存储器的时序。 第3章
指令系统(8学时) 3-1.指令系统概述
3-2. 指令的寻址方式
3-3. 指令系统介绍
本章重点：掌握微机指令特点。
学习目的：
1.掌握指令与指令系统
2.掌握 指令的寻址方式
教学重点：
1.了解 指令的格式和指令的3种表示形式。
2.掌握 汇编语言的语句格式和各字段的语法规则。
3.掌握8条伪指令的语句格式和指令功能。
4.掌握指令字节数、指令分类和指令中所用符号的含义。
5.学会判别 指令的寻址方式。 6.掌握相对寻址指令的真实含义。
7.掌握每条数据传送指令的功能，学会灵活使用它们的方法。
9.重点掌握堆栈操作指令执行时堆栈指针SP和堆栈的变化规律。
第14讲
第4章 汇编语言程序设计(8学时) 4-1.概述
4-2.简单程序
重点：掌握微机编程特点及程序设计基本要求 。 学习目的：
1.掌握汇编语言程序设计步骤
教学重点：
1.了解程序设计步骤。
2.了解简单程序设计问题，重点掌握分支程序设计的方法和技巧。
第15讲
第4章 汇编语言程序设计 4-3.分支程序
4-4.循环程序
重点：掌握微机编程特点及程序设计基本要求 。 学习目的
2.掌握汇编语言简单程序设计方法
3.掌握汇编语言分支程序设计方法
教学重点：
1.了解程序设计步骤。
2.了解简单程序设计问题，重点掌握分支程序设计的方法和技巧。
第16讲
第4章 汇编语言程序设计 4-4.循环程序
本章重点：掌握微机编程特点及程序设计基本要求 。 学习目的：
4.掌握汇编语言循环程序设计方法
教学重点： 3.重点掌握循环程序的设计方法。
第17讲
第4章 汇编语言程序设计 4-5.查表程序
4-6.子程序
本章重点：掌握微机编程特点及程序设计基本要求 。 学习目的：
1.掌握汇编语言查表程序设计方法
6.掌握汇编语言子程序的设计及其调用方法
教学重点：
1.重点掌握正确编写查表程序的方法。
2.深刻理解子程序特点、使用场合和编程方法。
第18讲
第4章 汇编语言程序设计 4-6.功能调用及程序举例
本章重点：掌握单片机编程特点及程序设计基本要求 。
学习目的：
1.掌握汇编系统功能调用的设计
教学重点：
1.深刻理解汇编系统功能调用的设计。
2.重点掌握运算程序算法和编程技巧
。
第19讲
第5章 8088总线操作和时序 5-1. 概述
5-2. 两种模式
5-3. 最小模式时序分析
本章重点：最小模式 学习目的： 1.了解两种模式 2.掌握最小模式时序分析 教学重点：
1.重点掌握两种模式的基本结构。
2.掌握两种模式不同应用范围功能。
4.掌握最小模式的结构和功能。
第20讲
第5章 8088总线操作和时序 5-3. 最小模式时序分析
5-3. 最大模式时序分析
本章重点：最小模式 学习目的：
1.掌握最小模式时序分析 2.了解最大模式时序分析 教学重点：
1.掌握最小模式的结构和功能。
2.最小模式的读写周期和中断响应周期时序。 3.了解最大模式的结构和功能。
第5章 存贮器系统设计(6学时) 5-1. 微机存贮器系统配置
5-2.程序存贮器扩展设计
5-3.数据存贮器扩展设计
本章重点：学习如何根据CPU时序来扩展外存贮器。
学习目的：
1.了解 存储器系统的配置
2.掌握程序存储器扩展设计方法
3.掌握数据存储器扩展设计方法
教学重点：
1.重点掌握半导体存储器的两种基本结构。
2.掌握2764存储器内部结构和引脚功能。
3.了解静态和动态RAM存储信息的原理。
4.掌握6264的内部结构和引脚功能。
5.掌握基本地址和重叠地址范围的确定方法。
6.掌握 对存储器的连接方法。 第6章
串行口及中断系统(8学时) 6-1. 串行口
6-3. 微机中断系统
五个中断源，两极中断嵌套，中断标志，中断控制字设置，中断响应、中断撤除，中断初始化。
本章重点：主要介绍 微机定时/计数器、串行口及中断系统的硬件结构、编程方法及应用。
学习目的：
1.掌握 定时/计数器结构与工作原理
2.掌握 定时/计数器的寄存器功能及设计方法
3.掌握 串行口结构、功能及应用方法
4.掌握 微机的中断系统
教学重点：
1.弄清 对内部定时器的控制功能，学会用程序控制它们的方法。
2.掌握 内部定时器的4种工作方式的特点和设定方法。
3.掌握定时器时间常数的计算方法，学会 内部定时器的使用技巧。
4.弄清 串行口结构，熟悉发送和接收电路工作原理。
5.掌握 串行口四种工作方式。
6.学会 串行口通信波特率的设定。
7.弄清串行口在方式0下的发送和接收过程。
8.掌握串行口在方式
1、方式2和方式3下的应用方法。
9.掌握软件中断型主从式多机通信程序的编写方法。
10.熟悉分布式通信系统的硬件结构和通信过程。
11.了解中断的作用，建立正确的中断概念。重点掌握中断系统的功能。
12.牢记 各中断标志位及含义。
第7章 并行I/O接口电路扩展设计及应用(6学时) 7-1.概述
7-2.可编程并行I/O接口芯片8255A 7-3.编程RAM/I/O扩展器8155/8156 7-4.用TTL芯片扩展简单的I/O接口
7-5.显示器与键盘接口
7-6.并行打印机接口
本章重点：学习如何扩展常用的并行I/O接口的方法。
学习目的：
1.了解 I/O接口扩展的基本概念
2.掌握可编程并行I/O接口芯片8255A的结构及设计方法
3.掌握可编程RAM/IO扩展器8155/8156的结构及设计方法
4.掌握用TTL芯片扩展简单I/O接口的方法
5.掌握显示器与键盘接口设计方法
6.掌握并行打印机接口设计方法
教学重点：
1.掌握外部设备编址和I/O数据的4种传送方式。
2.掌握8255内部结构和引脚功能，学会使用方法。 3.掌握8155内部结构和引脚功能，学会使用方法。
4.掌握74LS377内部结构和引脚功能，学会使用使用其扩展简单I/O接口的方法。
5.掌握74LS373内部结构和引脚功能，学会使用使用其扩展简单I/O接口的方法。
6.掌握74LS244内部结构和引脚功能，学会使用使用其扩展简单I/O接口的方法。
7.掌握 对行列式非编码键盘的接口原理，学会编写按键扫描和识别程序方法。
8.掌握 对LED显示接口的设计方法。
9.掌握8279内部结构和引脚功能，学会使用方法。
科技学院 微机原理及应用 课 程 设 计
设计名称： 设计模拟电子琴 模拟 指导老师： 指导老师： ----- 设计者姓名： ----- 专业班级：自动化 学 号：---------- 设计时间： 2012.6
摘 要：本文通过 8255 和 8253 来实现电子琴模拟，主要可以分成两部分，分别为输入部分和发音部分。输入部分：主要是由 8255 和 8 个常开型开关来完成。 发音部分：CUP 通过对定时器 8253 的通道 2 进行编程，使其 I/O 寄存器接收一 个控制声音频率的 16 位计数值，端口 61H 的最低位控制通道 2 门控的开断，以 产生特殊的音响。本文用到的是 8253 的方式 3——方波发生器。 关键词： 关键词：8253 定时器;8255;电子琴
1.引言
引言 ：8253 芯片是常用的可编程计数器，在微机中有着极其重要的作用。常用于事件计数器，单稳态触发器，分频器，方波发生器，硬件触发的单脉冲发生器 等。计数器/定时器 8253 包括 3 个独立的 16 位计数器通道，而每个计数器都有 6 种工作方式，可以按二进制或十进制(BCD 码)进行计数。本文用到的是 8253 的方式 3——方波发生器来实现了简易电子琴的设计。
2.1 8253 简介
8253 为可编程定时/计数器，一片 8253 上有 3 个独立的 16 位计数器通道， 可以作为定时器或计数器使用， 每个计数器都可设定为按照二进制或 BCD 码进行 计数，计数速率可达 2MHZ，每个计数器有 6 种工作方式，可编程设置和改变。
如下图为 8253 的内部结构图。在图中可以清楚地看到，8253 主要是由数据总线 缓冲存储器，读写控制电路，控制字寄存器和 3 个通道 4 部分所组成。
8253 内部结构【1】(如图 1 所示)及外部引脚【1】(如图 2 所示)
图 1：8253 内部结构图
图 2：8253 引脚图
8253 的控制字和编程【1】 如图 3 所示
图 3：8253 控制字 2.
2 8253 的工作方式 3——方波发生器【1】
方式 3 的波形如图 4 所示，它的特点是：
(1) 输出为周期性的方波。若计数值为 N，则输出方波的周期是 N 个 CLK 脉冲 的宽度。
(2) 写入控制字后，输出将变为高电平，当写入计数初值后，就开始计数，输 出仍为高电平; 当计数到初值的一半时， 输出变为低电平， 直至计数到 0， 输出又变为高电平，重新开始计数。
(3)
若计数值为偶数，则输出对称方波;如果计数值为奇数，则前(N+1)/2 个 CLK 脉冲期间输出为高电平，后(N-1)/2 个 CLK 脉冲期间输出为低电 平。
(4)
GATE 信号能使计数过程重新开始，GATE=1 允许计数，GATE=0 禁止计数。 停止后 OUT 将立即变高电平，当 GATE 再次变高以后，计数器将自动装入 计数初值，重新开始计数。
图 4：8253 工作方式 3 波形
3.8255 的简介【2】
8255 是一个 40 引脚的双列直插式集成电路芯片。按功能可把 8255 分为三 个逻辑电路部分，即：口电路、总线接口电路和控制逻辑电路。8255 共有三个 8 位口，其中 A 口和 B 口是单纯的数据口，供数据 I/O 使用。而 C 口则既可以作数 据口，又可以作控制口使用，用于实现 A 口和 B 口的控制功能。总线接口电路用 于实现 8255 和单片微机的信号连接。其中包括：数据总线缓冲器，读/写控制逻 辑，控制逻辑电路。
内
部
的
结
构
如
图
所
示
图 5：8255 结构图
8255A 的方式控制字如图 6 所示
图 6：8255A 的方式控制字
4.
用 8235 和 8255 设计简易电子琴
设计任务与要求 以 K1-K8 接 8255 的 A 口做为电子琴的键盘分别输入静音、do、re、mi、 fa、sol、la、si 的音，以 8255 的 B 口作为输出。用 8253 定时器产生频率 控制扬声器发生。 1. 以 8255 接八个开关 K1-K8，做电子琴按键输入。 2. 以 8253 控制扬声器，发出相应的音阶。 要求： K1—静音 K2—发 si 的音 493Hz K3—发 la 的音 440Hz K4—发 sol 的音 392Hz K5—发 fa 的音 349Hz K6—发 mi 的音 329Hz K7—发 re 的音 293Hz K8—发 do 的音 261Hz
设计原理【3】：通过 8255 和 8253 来实现电子琴模拟，主要可以分成两部分， 分别为输入部分和发音部分。
输入部分：主要是由 8255 和 8 个常开型开关来完成。
发音部分：CUP 通过对定时器的通道 2 进行编程，使其 I/O 寄存器接收一个 控制声音频率的 16 位计数值，端口 61H 的最低位控制通道 2 门控的开断，以产 生特殊的音响。当定时器接收的计数值为 533H 时，能产生 896Hz 的声音，因此产生其他频率的计数值就可由下式计算
计数值=533H*896/f=1234DCH/f
当通道 2 用于发声时，采用的是模式 3，在模式 3 下，输出线为“1”和为“0” 的时间各占计数时间的一半，因而产生一系列间隔均匀的脉冲。 从定时器输出的方波信号，经功率放大和滤波后驱动扬声器。送到扬声器的信号 还受到了从并行接口芯片 8255(端口地址为 61H)来的双重控制，端口 61H 的最 低位控制通道 2 的门控开断，以产生特殊的音频信号，端口 61H 的 PB1 位和定时 器的输出信号同时作为与门的输入，PB0 和 PB1 位可由程序决定为 0 还是为 1。 显然只有 PB0 和 PB1 都是 1 时，才能使扬声器发出声音。控制音长的时间可以简 单地通过反复执行指令来得到。执行 2801 次 LOOP 指令约需要 10MS 的时间。因 此用 10MS 的倍数值来控制扬声器开关的时间间隔，就可控制发声的音长了。 (1)程序流程图 (2)程序流
程
图
如
图
所
示
：
图 7：流程图
(2)程序清单
发音部分程序源代码如下
把计数值送 8253 前，必须先把 8253 进行初始化，使其选用通道 2，工作在 方式 3 下。 MOV AL,0B6H
OUT 43H,AL
;43H 为 8253 的控制字端口
计算计数初值，计数值送到 8253，用以产生需要的发音频率利用定时器发 声。这里是通过硬件即 8253 定时器产生声音。 CUP 通过对定时器的通道 2 进行 编程，使其 I/O 寄存器接收一个控制声音频率的 16 位计数值，端口 61H 的最低 位控制通道 2 门控的开断，以产生特殊的音响。当定时器接收的计数值为 533H 时，能产生 896Hz 的声音，因此产生其他频率的计数值就可由下式计算： 计数值=533H*896/f=1234DCH/f MOV DX,12H MOV AX,348CH
DIV DI
;(DI)=频率
OUT 42H,AL
;42H为8253的通道2端口 MOV AL,AH OUT 42H,AL
送到扬声器的信号还受到了从并行接口芯片 8255(端口地址为 61H)来的双 重控制，端口 61H 的最低位控制通道 2 的门控开断，以产生特殊的音频信号，端 口 61H 的 PB1 位和定时器的输出信号同时作为与门的输入，PB0 和 PB1 位可由程 序决定为 0 还是为 1。显然只有 PB0 和 PB1 都是 1 时，才能使扬声器发出声音。
IN AL,61H MOV AH,AL OR AL,3
OUT 61H,AL ;开扬声器 ;
控制音长的时间可以简单地通过反复执行指令来得到。我们知道执行 2801 次
LOOP 指令约需要 10MS 的时间。因此用 10MS 的倍数值来控制扬声器开关的时间 间隔，就可控制发声的音长了。 LOOP1: MOV CX,2801
;发音时间 10ms JMP LOOP2 LOOP2: PUSH AX LOOP3: IN AL,61H AND AL,10H CMP AL,AH JE LOOP3 MOV AH,AL LOOP LOOP3 POP AX
DELAY: LOOP DELAY
;延时 DEC BX JNZ LOOP1 输出 61 端口的值
MOV AL,AH OUT 61H,AL
5.结论
结论:
达到题目要求内容，以 K1-K8 接 8255 的 A 口做为电子琴的键盘分别输入静 音、do、re、mi、fa、sol、la、si 的音，以 8255 的 B 口作为输出。用 8253 定 时器产生所需音阶频率控制扬声器发音。
摘要中高职课程研究是随着中高职发展而来的新课题，由此派生出其体系与目标的研究。本文从实际教学的角度出发，阐述了微机原理及应用教学的特点和重要性，充分发挥学生的主体作用，理论联系实际，同时培养学生正确的程序设计思想，采用多媒体教学和强化实践教学等方法优化教学过程，提高教学质量。
关键词探索微机原理指令系统教学方法寄存器
凡是学过程序设计的高级语言，都会有高级语言“易学好用”的感觉，这是因为这些高级语言的语句是面向数学语言或自然语言的，因此容易接受、掌握，而汇编语言是一种能充分发挥和利用计算机硬件特性的语言，相对来说，汇编语言比高级语言难学，既然如此，为什么至今还要学习和使用汇编语言呢?这主要是它具备如下几个特点：
1、学习和使用汇编语言可以从根本上认识、理解计算机的工作过程。因为一台计算机执行一个任务，归根到底就是执行一个计算机机器语言程序。通过用汇编语言编制程序，可以更清楚地了解计算机是怎样完成各种复杂的工作，程序设计人员更能充分地利用机器硬件的全部功能，发挥机器长处。
2、现在计算机系统中，某些功能仍然是靠汇编语言程序来实现的。例如机器的自检、系统的初始化等等，至今仍然是用汇编语言编制的程序来完成的。
3、汇编语言程序的效率通常高于高级语言程序。这里的“效率”是指程序的目标代码的长短和程序运行的速度，如实时过程控制，常常是用汇编语言来编制程序。
鉴于以上理由，现在许多高级语言都设置有与汇编语言程序接口的功能，以便于用户用汇编语言编制某些子程序，完成与机器联系紧密的特定功能，提高高级语言程序的效率。 中高职微机原理及应用课程一般以8086/8088为主要机型，它主要涉及机器内部的构造，特别是寄存器、寻址方式、指令系统、程序设计的方法、中断等内容。汇编语言、程序设计与中断的内容，是该课程教学的重点;如何使学生快速掌握汇编语言的指令系统和程序设计的基本方法，是教学的难点。在多年的教学中，我进行了以下探索，并取得了一定的成果，希望能对读者有所裨益。
一、不断学习，努力提高教师的自身素质
根据我们对全校3000多名学生进行无记名投票调查表明，94%以上的学生希望教师政治素质高、知识面广、业务水平硬、谈吐儒雅、与学生关系融洽。因此，要想成为学生心目中的好教师，首先要不断学习，认真钻研，努力提高自身的政治素质和业务水平，拓宽
知识面，使自己具有一定的知识高度。教师不仅要熟悉教学还要了解生产，了解市场，同时不断研究和改进教学方法，因材施教，理论联系实际，言传身教，利用网络等先进的媒体及时让学生了解国内外最新的科技成果，并掌握其在一定时期内的发展方向，这样才能正确的引导学生。而且随着信息的多渠道畅通，学生接触的事物也相对很多，学生的知识面也得到了很大程度上的拓宽，这就更加要求教师不断学习，及时了解新的事物、新的动向。“教师要给学生一碗水，自己要有一桶水。”因此，教学改革对教师是一种挑战，也是一种提高，同时具有较高的自身素质是上好课的前提。
二、合理分析教材，确定教材的难点与重点
教材是提高教学质量的基础和前提，是学生系统学习知识的依据。对于中职学生来说，本课程各种进制数的转换、指令系统、利用程序设计的三种方法编写简单的程序、中断系统、存储器和有关实践内容是教学的重点;而指令系统和简单的程序设计是本课程的难点。对于高职学生来说，教学的重点和难点基本相同，只是要求学生能利用所学的指令编写较为复杂的程序。一本好教材对于培养学生自学能力和独立思考能力起着积极的作用，但如果不对教材详细的分析，学生不清楚重点、难点，好如没头的苍蝇——到处乱奔，这样对学习有较大的影响。
三、因材施教，探索教学方法，处理好教与学的关系
根据课程与教育信息化的改革方案和教育心理学的有关规律，我们不难发现，教师在课堂中的作用已经发生了根本性的变化：教师从中心到边缘的改变，从传递者到促进者的角色变化。教师不再是知识的控制者、传递者，不再是学生的管理者，而是学生发展的促进者。
教学过程不再是教师的“一言堂”，而是以学生为中心，以教师为主体的双边活动，只有既注重教又注重学，才能真正做到教为学服务。教师在教学过程中所要做的就是引导学生如何学习，开阔学生的思路，激发学生学习的积极性和主动性，充分挖掘学生的潜能，帮助学生解决遇到的问题，寓教于学。
1、充分发挥教师的主导作用与学生的主体作用
课堂教学是师生互动的一种学习方式，我们在努力地让学生主动地学起来的同时，依然需充分地发挥教师应有的导学的作用。“导”是一个过程，是教师想方设法引导学生积极思考、发现问题、分析问题、解决问题的训练过程。在这个过程中，教师的主要任务是根据学生的认知水平和思维特点，把需要掌握的知识设计成若干问题。在解决问题的过程
中，教师引导学生积极思维，自己探讨解决问题的方法，并发挥班级学生的特长(团队精神)，相互取长补短，各抒己见，逐步训练，并形成能力。
组织课堂教学既要充分发挥教师的主导作用，又要切实体现学生的主体地位。学生的主动性和积极性是决定教学质量的关键，而教师的主导作用又决定着学生的主动性和积极性的高低。学生的主体作用，简单地讲，是指在教学过程中学生作为学习活动的主体出现，他们能够能动地发展自己的潜能。学生应是教学活动的中心，教师、教材、教学手段都应为学生的“学”服务。教师应引导学生积极参与到教学活动中去，并充当教学活动的主角，而不是把教学看成“教师灌、学生装”，把学生看成是被动的接受知识的对象。我们应该清楚地认识到：事物内在的矛盾性是事物发展的源泉，它决定着事物发展的性质和方向，因而是事物发展的根本原因，外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。在教学过程中，学生是认识的主体，教师则是这一活动过程的组织者和指导者。学生的知识、能力、品质、性格发展的根本原因在于学生本身内部的矛盾性。外因再好，终究还要靠内因起作用。任何高明的教师，都不能替代学生学习。
2、优化教学设计，恰当使用教学方法
优化课堂教学设计势在必行，其重要性可见一斑。一个好的教学设计，它能精心安排教学步骤，巧妙设计教学内容，恰当使用教学手段，灵活运用教学方法，合理分配教学时间，使教师的教和学生的学，相得益彰，和谐融洽。笔者在教学过程中经常使用的教学方法有形象教学法、归类比较法、归纳总结法、联系实际法、多媒体教学法等。
当然在教学过程中，还要注意培养学生正确的程序设计思想，在程序设计教学时，选择一些有代表性的题目，每题力争用多种方式讲解，再评价每种方法的优缺点。尤其是一些大程序，先用传统方法分析编程，然后引入模块化程序设计思想，把大程序分块，重点训练模块间参数的传送方法和模块连接方法，加强程序之间的相互协作，为学生今后的工程化程序设计打下基础，同时注重强化实践性环节的教学，注重学生能力的培养。
四、结束语
计算机技术与应用的蓬勃发展，迫使我校对传统的计算机课程与教学体系进行改革，这对我校从事计算机教学事业的老师提出了更高的要求和挑战，我们必须开拓进取、与时俱进，不断更新教学观念、教学内容、教学方法、教学手段，才能逐步适应人才培养的需要。
参考文献
1 袁可风，汇编语言程序教学内容与教学效果刍议，高等工作呕教育研究，2001，4：95~96 2 李斌汇编语言中寻址方式课堂教学设计浅探，四川教育学院学报，2005，5：79~80 3 耿秀华 浅谈汇编语言课程教学，山西科技，2003，5：70~71
作者简介：男，中共党员，江苏省扬州市邗江职教中心计算机教师，学生处副主任，中学一级教师，2005年在东南大学参加江苏省四新培训，2006年在江苏省职业技术师范大学参加江苏省骨干教师培训。
电话号码：0514-82985523
电子信箱：ZHANGJUNTXLH@YAHOO.COM.CN
单位地址：江苏省扬州市江阳中路60-1号(邗江职教中心)
邮编：225009
实验二 基本算术和逻辑运算
学院：信息科学与工程学院
姓名：周信元
学号：04016523 实验日期：2018.4.4
一、实验目的
1.熟悉算术和逻辑运算指令的功能。
2.进一步了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。
二、实验任务
1.采用单步执行方式执行下列各程序段,检查各标志位的情况。
程序段1 MOV AX, 10101H MOV SI, 2000H ADD AL, 30H ADD AX, SI
;AX=1010H
;SI=2000H
;AX=1040H
;AX=3040H ;BX=03FFH MOV BX, 03FFH ADD AX, BX
;AX=343FH ;DS:[0020]=1000H ;DS:[0020]=443FH MOV[0020],1000H ADD 0020, AX 程序段2: MOV AX, OA0AOIH ADO AX, OFFFFH
;AX=A0A0H ;AX=A09FH MOV CX, OFFOOH ADD AX, CX SUB AX, AX INC AX
;CX=FF00H ;AX=9F9FH
;AX=0000H
;AX=0001H
;CX=FFFFH OR CX, OOFFH AND CX, OFOFH M0V[0010],CX 程序段3: MOV BL, 25H MO[0010],04H MOV AL, [0010] MUL BL 程序段4: MOV BL, 04H
;CX=0F0FH ;DS:[0010]=OFOFH
;BX=0025H ;DS:[0010]=04H
;AX=0004H
;AX=0094H
;BX=0004H MOV WORD PTR L0010], 0080H ;DS:[0010]=0080H MOV AX, [0010] DIV BL 程序段5: MOV AX, 00 DEC AX
;AX=0000H ;AX=FFFFH
;AX=3FFEH
;AX=0080H ;AX=0020H ADC AX, 3FFFH ADD AX, AX
;AX=7FFCH NOT AX SUB AX, 3
;AX=8003H ;AX=8000H
;AX=FBFDH OR AX, OFEFDH AND AX, OAFCFH SHL AX, 1 RCL AX, 1 步骤
;AX=ABCDH ;AX=579AH ;AX=AF35H (1)进入 Turbo Debugger,在CPU窗口下输入程序段 2)将IP指针指向程序段开始处 (3)按下F7键(单步)运行程序。
(4)分析各条指令执行后的结果与各标志位在指令执行后对它的影响
2.将寄存器BⅨ作地址指针,自BX所指的内存单元(0010HD)开始连续存放着三个无符号数(10H、04H、30H),。试编写程序分别求它们的和与积,并将结果存放在这三个数之后的单元中。
求和程序段
MOV[0010],10H MOV[0011],04H MOV[0012],30H SUB AX, AX MOV BX, 0010H MOV AL, BXI ADD AL, [BX+1] ADD Al, [BX+2] MOV [BX+3], AL 结果[DS:0013]=44H 求积程序段
MOV[0010],10H MOV[0011],04H MOV[0012],30H SUB AX, AX MOV A1,[0010] MOV BL, [0011 MUL BL MOV BL, [0012] MUL BL MOV [0013], AX 结果[DS:0013=0C00H 3.写出完成下述功能的程序段 (1)传送15H到AL寄存器。 (2)将L的内容乘以2 (3)传送15H到L寄存器 4)AL的内容乘以BL的内容。 最后结果(AX)=?
MOV AL, 15H SHL AL, 1 MOV BL, 15H MUL BL 结果(AX)=0372H 4.写出完成下述功能的程序段
(1)从地址DS:0000H单元中,传送一个数据58H到AL寄存器。 (2)把AL寄存器的内容右移两位
(3)再把L寄存器的内容与字节单元DS:0001H中的数据12H相乘。 (4)将乘积存入字单元DS:0002H中
M0V[0000],58H MOV[0001],12H MOV AL, [0000] SHR AL, 02 MOV BL, [0001] MUL BL MOV [0002], AX 结果[0002]=018CH 5.假设下面的程序段用来清除数据段中相应字存储单元的内容(即零送到这些存储 单元中去),其偏移地址从0010H到0020H (1)将第4条比较指令语句填写完整(划线处) MOV SI, 0010H NEXT: MOV WORD PTR[SI]. 00 ADD SI, 0022H CMP SI, INE NEXT (2)假设要清除偏移地址从0020H到001字存储单元中的内容(即由高地址到 低地址清零),试编写程序段。
MOV SI, 0020H NEXT MOV WORD PTR[S1], 00 SUB SI, 2 CMP SI, 000EH JNE NEXT
三,实验设备
IBM-TC/XT微机一台
四、实验预习要求
1.复习8086指令系统的算术和逻辑运算指令 2,按照题目要求在实验前编写好程序
五、实验报告要求
1.整理出运行正确的各题源程序段和结果, 2.,简要说明ADD指今和AND指令对标志位的影响。
1. 见报告中加粗文字部分
2. 普通加法指令ADD， 指令格式：ADD Reg/mem,Reg/mem/imm受影响标志位：AF/CF/OF/PF/SF/ZF 逻辑与操作指令AND，指令的格式： AND Reg/Mem, Reg/Mem/imm受影响的标志位：CF(0)、OF(0)、PF、SF和ZF(AF无定义)
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