微机原理与接口技术--大学视频课程
视频课程各章学习引导：
第零章：计算机基础知识
我们知道微型计算机是计算数学和微电子学相结合的产物，微电子学的基本电路，集成电路，那么是计算机的硬件基础，而计算数学当中的计算方法和数据结构等等呢，是它的软件基础。我们这一章分为三个教学单元，主要来介绍一下计算机的基础知识，包括常用的数字与转换，微机当中数值的表示方法，字母字符的二进制编码，微机的基本组成电路，六种常见的逻辑电路，触发器，寄存器，计数器等等，计算机的主要组成部分，存储器，它的分分类，它的内部结构以及存储单元的寻址方法，主要是这三个教学单元，这些内容应该在我们前。练习的课程当中也碰到过，学习过，我们来做一个简单的回顾。
第一章：微机技术概论
随着集成电子技术和半导体工艺技术的飞速的发展，我们计算机的性能在不断的增强，比如向着这个微型化、网络化、智能化的。方向发展。同时呢，根据不同领域的应用需求，出现了通用微型计算机和专用的嵌入式计算机这样的两大分支，形成了高速海量数值计算和图像处理，以及嵌入式智能化实时测控的这样两条发展的道。我们这一章主要分为五个校区单元。主要介绍微星计算机为控制器，它们的发展历程和组成，未控制器的存储器结构，指令指令及体系，力控制器的典型组成结构以及性能指标和发展区。这是我们第一章的内容结构，与我们教材第一章的四个节相对应，分成这样五个教学单元，分别是微型计算机概述为控制器概述为控制器的体系，结构为控制器的组成结构以及V控制器性能及发展趋势。
第二章：8051V控制器硬件结构
通过第一章的学习，我们已经知道八位位控制器是面向测控领域应用的单片卫星计算机。它是目前使用最广泛的嵌入式系统。微控制器里，它集成了CPU，存储器，IO以及中断系统，定制机，计数器，创新接口等等功能模块，那不同类型的微控制制器它有具有。基本相同的硬件结构和工作原理。那么这一张呢，我们将以8051VV控制器为例，来详细的介绍MCU的内部硬件结构和它的功能。分为九个教学单元。主要包括8051背控制器的结构、工作原理，内部存储器的配置与地址空间，特殊功能，寄存器SFR的功能与作用，IO端口的结构与特点，时钟与复位。V控制器的工作方式以及8051V控制器的技术发展。等内容。这个就是我们本章的内容结构。与教材的七节相对应，分为九个单元来进行介绍。
第三章：8051指令系统和汇编程序设计
本章内容题要。指令是规定计算机或微控制器完成某种操作的指示和命令。根据特定任务要求应用指令集编写的指令序列称为程序。未控制器执行不同的程序就可以完成不同的任务。针对不同的问题，用微控制器的指令系统把解决该问题的步骤用指令有序的描述出来，就是程序设计。8051程序设计中常用的语言有汇编语言和C51高级语言。本章内容分为20个教学单元，主要包括8051微控制器指令系统的寻址方式。五大功能指令与功能典型指令的应用以及汇编语言程序设计基础，结构化程序设计子程序、设计方法以及设计实例。本章共分成六节。在指令系统基础一节中分两个教学单元，包括指令系统概述和寻址方式。在指定系统一节中。五个教学单元。分别是数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令和未操作指令。在典型指令的应用一节中，分五个教学单元，分别是查表指令的应用、对栈操作指令的应用、时进止调整指令的应用、逻辑指令与自觉状态操作以及转移指令的应用。在汇编语言程序设计基础一节中，分三个教学单元，分别是编程语言及汇编语言、编程风格、汇编程序设计中的伪指令以及汇编与调试过程。在汇编语言程序设计一节中，分三个教学单元，分别是汇编语言程序设计概述、程序设计的结构化以及基本程序设计。在子程序设计一节中，分两个教学单元，分别是子程序设计概述以及子程序设计举例。
第四章：C51的特点
这一个教学单元呢，我们来讲C51的特点。主要来介绍C51它的一个结构特点，同时讲解C51与汇编语言的一个区别，以标准C的区别，以及C51编程的优缺点，以及常用的C51编译器。首先我们来看C51的结构特点。C5的结构特点呢，与标准CE呢，是是完全相同的，它同样也是由函数构成的一个语言。那么可以说函数是C51程序的一个基本单位。函数里面最重要的一个函数就是main函数，它是C51程序的入口，不管C语言，不管main函数呢放在何处，C51呢，总是从main函数开始执行，同时呢，一直执行到main函数结束，它也就结束了。那么在main函数执行过程中呢，就涉及到很多的函数调用，其中main函数呢，是可以调用其他函数的。而其他函数呢，是指的是main函数之外的函数，它可以互相调用，但是呢，其他函数呢，它是不能调用main函数的。嗯，C51还有一个库函数，它是指在库文件中已经定义的函数，其声明均在相应的头文件中，用户编程的时候呢，用一个用预处理指令include来包含相关的头文件，以后呢，就可以在程序中直接调用了。嗯，自定义函数呢，是指的是用户自己定义自己调用的一类函数。C51为什么要用呢？就是因为它与汇编编程呢相比呢，有很大的优点，我们来看，对于C51编程来说，对于硬件指令集，我们是无需记忆的，同时也无需详细考虑存储器结构，当然有必要要知道基本的存储器结构，而且在。编程的时候呢，无需知道这个程序目前所在的物理地址。也无需知道跳转指令它所需要的偏移量以及指定字节数。而且在调用子程序的时候呢，它可以直接调用，无需像汇编语言一样需要进行现场保护和恢复。那么在C51编程的时候呢，对于终端服务程序来说，它是用终端号直接来标明的好，不像汇编语言，它直接需要在终端入口地址那里就要放一个long jump。C51里面的库函数很丰富，那么可以直接调用，而汇编呢？它就没有汇库函数。当然了，C51的编程呢，相对汇编来说，速度和效率呢较低，但是我们后面可以看到优秀的C51编译器呢，可以把这个差异呢做的非常的小。那与标准C来比较呢？C51有什么不同呢？实际上，他们大部分的内容都是非常相同的，包括语法规定、程序结构以及设计方法。那不同的地方呢，只是C51相对于8051MCU呢，做了一些扩展，比如说增加了一种MCU特有的数据类型，像SFR。而且在C51中呢，我们一定要知道这个变量的存储模式，因为8051它的存储器呢。非常的简单，那么我们一定要知道这个变量应应该存在哪里，比如说RM里面还是roomm里面还是，甚至是RAM里面的可谓选址区还是。可。间接选举去。在指针这一块呢，C51呢，针对MCU的，针对8051的MCU做了一个存储器特殊指针的一个扩展。函数就是C51增加了专门的中断服务函数，用于硬件中断。对于标准的输入输出函数来说呢，C51呢，它是通过串口来实现的，所以呢，在执行标准的输入输出，比如说像。Print scf等等的时候呢，就要对串口进行初始化，而且C51呢，针对标准的8051MCU呢，增加了相应的SFR，头文件呢，ig51.h。751编程呢，有很多优点。比如说无需对8051硬件结构以及编译操作的细节有特别全面的了解，而且代码非常容易编写，尤其在编写较大规模的复杂程序时呢，相比汇编有非常大的优势。同时呢，C语言更接近人类语言，源程序、源代码，它的可读性还有可维护性非常好，当然呢，它也有一点缺点。首先呢，就是说用C51编程的时候，我们大家呢，可能对MCU硬件资源的分配和使用呢，就不是非常清晰，比如说堆栈区域的设置，而且在通常情况下呢，编译后呢，有比较大的机器码，就是说比汇编相对来说呢，要占用的程序。存储器呢要多，同时呢，它也削弱了编程者的直接硬件控制能力。用C51编程呢，就需要有一个。将C51程序转换成为机器语言的工具软件，这个呢就是C51的编译器，而在常用的C51编译器里面呢，目前我们最流行的其实是Q公司提供的一个MV，现在已经到谬V5版本，那么当然还有其他的一些公司提供的QC，呃，其他其他公司提供了一些C51编器，我们就不具体涉及。Q呢，它提供了程序设计中需要的C编辑器，红会编连接器，库管理以及非常强大的一个仿真调试器在内的一个完整解决方案，所以呢，它称为一个IDE integrated development。也就是通过一个这样的一个集成环境呢，把这些模块呢，组合在一。
第五章：中断系统
中断系统是为控制器里最重要最最基本的功能模块之一，中断系统使得我们的MCU具有快速的响应。突发事件响应外设的。要进行信息交互的请求等等。使得我们的微控制器具有了处理多任务的能力，从而有效的提高了微控制器。的实时测量与控制的性能。这一章我们分为五个教学单元，主要包括。中断系统的基本概念，8051V控制器，中断系统的组成结构和控制方式，中断的处理过程。汇编和C51的中断程序设计方法以及利用IO端口。来扩展外部中断的方法，这是。这一章的内容结构。教材的四章，我们把它分成了五个教学单元来进行介绍。
第六章：定时器、计数器
定时器、计数器是V控制器当中最基本的功能模块之一。运用这个模块，我们就可以方便的来实现微机系统测量控制。等所需要的定时和技术的功能，这是微机测控系统当中的一个重要组成部分。我们把这一章分为11个教学单元，主要包括定时器、计数器概述，8051MCU定时器、计数器的组成结构与控制方法。定时器、计数器的工作方式、初始化方法以及短、中、长定时的实现。以及定时器、计数器的定时计数，外冲宽度测量、外部中断扩展以及实时时钟的设计等等的应用。这是？第六章的。内容结构与教材的三大节。我们把它分成了11个教学单元进行介绍。
第七章：串行总线与通信技术
总线是微型计算机、嵌入式系统、智能仪器之间，或者是说他们内部功能模块之间传递信息的公共通道。通讯呢，是计算机与微机系统。微机系统之间、计算机之间交互信息的一种主要的方式。目前大量的这个创新接口的芯片产生了，使得我们传统危机系统采用的并行扩展方式逐渐被摒弃，而用创新扩展的方式来替代，也就是说现在危机系统的创新扩展方式已成为一种趋势。常用的创新总线呢，有I方、c piy等等，那么利用未控制器当中的创新接口有artt。这个是。另一款。M CU to具有这个。接口的，我们用这个接口就可以实现微机系统的RS232。或者RS485的通信。我们这一章分为15个教学单元，主要包括总线与通信的概念，通信协议与校验方式，8051MCU当中的UT的组成结构，它的工作方式与应用。RS232RS485的通信技术与应用，I方C创新总线，SPI创新接口，文物等总线。以及他们的应用。这个是这一章的内容结构，这一章内容比较多，有15个教学单元。与教材的。六大节相对应。这个是它们的具体的教学单元的内容，这里八个教学，这里还有七个教学单元，总共有15个教学单元。
第八章：人机接口技术
人机接口是V控制器系统当中的重要组成部分，它是实现人与系统进行信息交互的一种接口技术。我们可以通过输入设备，比如键盘、拨码开关等等，像微机系统输入命令和参数，运用输出设备，如断码式的led点，正式的led。LCD、液晶显示器等等，把微机系统的测量和处理结果以及一些状态信息展现出来。这一章分为11个教学单元，主要包括键盘基础知识。独立键盘、矩阵式键盘的硬件接口和软件设计方法。断码色点阵式led的显示原理、硬件接口和软件设计方法。液晶显示原理。液晶显示控制器。ST7920。LCD模块与硬件连接以及。液晶程序的设计。这是这一章的内容结构。与教材的三大节相对应，分为11个教学单元进行介绍。跟键盘接口相关的是三个教学单元。跟Led显示相关的是两个教学单元，代码是led接口技术和点阵式led接口技术，与液晶显示接口技术相关的。包含了六个教学单元。
第九章：模拟接口技术
微机系统当中我们监测的信号大部分是传感器输出的模拟信号。而他所控制的控制对象。很多也只能接收模拟信号。而我们的微控制器呢，它是只能接收。数字信号，所以模拟接口技术是微机数据采集系统、微机控制系统的主要组成部分。包括了模拟输入通道与接口技术、模拟输出通道与接口技术两大部分。这一章分为八个教学单元，包括模拟输入输出通道、基本结构、ad转换器、DA转换器的特性与指标。并行和串行ad转换器及接口技术、并行和串行DA转换器接口技术以及。ADC DAC的应用。与程序设计。这是这一章的内容结构。与教材当中的三大级相对应，我们分为八个教学单元进行介绍。
第十章：脉冲信号接口形式
本节主要介绍数字量输入通道的组成结构，脉冲信号的接口形式，包括数字传感器、三量传感器、模拟传感器的接口形式。数字量输入通道是微机系统获取外部信息的重要渠道。数字量输入通道的任务是。把生产过程中的数字量、开关量经过整形、变换、隔离等信号处理后，再接入微机系统。数字量输入通道的一般结构如下。首先，有测量对象通过传感器获得数字量或开关量。然后经过整形变换。使数字量和开关量成为TTL电频，TTL电瓶可以直接被微机系统所使用。有时候，为了防止输入通道对微机系统的干扰，还要再串入一个光电隔离的环节。数字量输入通道和模拟输入通道比起来，它的特点是，一、接口简单。占用硬件资源少。易采用光、电、磁、电隔离。提高收入通道的抗干扰性能二。输入灵活，可输入到微控制器的IO引脚或外部中断引脚。或计数器输入引脚。三测量精度高，便于远距离传输，也可以调制到射频信号上进行无线传输，实现遥测。数字输入通道有三种形式，第一种，数字传感器输入通道结构。在这种结构当中，传感器是数字型的，也就是说，数字传感器可以直接输出频率、脉冲周期或脉冲数。虽然数字传感器输出的是脉冲信号，但是它还不能直接被微机系统使用，因此还要经过放大整形这一个环节。转换为TTL电瓶。在换成TTL电频以后，在某些情况下可以加入光电耦合这一个环节，以隔离输入通道的干扰。第二种，RLCF转换输入通道结构。在这种结构中。传感器给出的是电阻、电感或电容等产量。由于电阻、电感、电容是模拟信号，无法直接被微机系统使用，因此要引入RLC震荡器，把模拟量转换为频率或周期信号。转换好以后的频率周期信号经过放大整形以后变成TTL电瓶。然后经过广电耦合进入微机系统。第三种，VF转换输入通道结构。在这种结构形式当中，传感器给出的是小信号的电压或电流信号。同样因为电流电压是模拟信号，没法被微机系统直接使用，因此要把他们转成数字化。在此以前，先要经过信号调理电路。把他们这个小信号转化为零到五伏的标准的模拟量，然后经过VF变换，把直流电平。转换为频率信号，这里使用了一个VF转换器啊，EF转换呢，是一种把模拟信号转换为数字信号的转换器。呃，VF转换器呢，具有性线性特征，也就是说输入的电压值和它输出的频率值是一个线性关系，可以根据输出的频率来反推它的输入模拟电压。经过VF输出的频率信号经过光电耦合进入微机系统。
第11章：微控制器应用系统设计
主要内容是这样，就是说V控制器应用系统指的是以微控制器为核心，通过设计一定的接口和外围电路以及相应的应用软件来实现一些特定功能的一个应用系统。那么这一章我们分为四个教学单元，这四个教学单元我们将主要讲微机应用系统设计，它的一个过程，需求分析以及总体设计流程，在设计过程中硬件与软件的设计原则以及步骤，硬件及软件的调试方法。最后呢，我们以一个微控制器系统，也就是led照明系统这样具体的一个实例作为例子，来具体介绍硬件和软件在设计过程中应该怎样进行设计，要考虑哪些问题，具体方法是什么。四个教学单元包括设计方法与过程一二两个部分，以及设计实例的硬件设计以及软件设计。
浙江大学微处理机中心实验室1992年，在原光一系微机实验室基础上，由浙江大学教务处和光一系联合创建了浙江大学微处理机中心实验室，一直到本世纪初，该中心承担着全校非计算机专业微机原理课程的实验教学任务，每学年受益学生约2000名。2003年，微处理机中心移至浙江大学紫金港校区东四教学楼606室，面积约200余平方米，实验室环境和条件得到全面改善，同时也是光电系微机系列课程实验室和Pro虚拟实验室。实验室配有多媒体教学设备，可以进行实验课程的理论教学、实验过程演示。实验教学的师生互动等实验系统经过了几代的更新，2007年自主设计了模块化组合式微机系统实验平台。该实验平台涵盖了经典的80C51、先进的C805132位的R9等微处理机开发环境以及FPGA可编程逻机实验环境，能够满足微机原理与接口技术、微机系统设计应用、嵌入式系统与应用、单片机导论以及研究生智能测试仪器与系统。等多门课程的实验，要求开展这些课程的基础型实验、设计型实验、综合创新型实验。每学年受益学生约一千余人，各任课老师都亲自辅导实验，在指导中了解学生掌握理论知识、教育学的情况，在实验中熟悉学生模块化微机系统。实验平台还很好的支持了学生SRTP等课外科技活动。毕业是接待兄弟院校参观访问，开展交流活动。画面上的照片为零八年香港理工大学电子信息系师生参观实验室微处理机中心实验室也是学生很好的创新实践平台，实验室支持学生参与电子设计竞赛、机械设计竞赛、光电设计大赛、SRTP等学生的科技创新实践活动。相信微处理机中心实验室将在大学生实践能力、创新能力的培养中发挥越来越大的作用。
