微机原理基础知识范例(3篇)
微机原理基础知识范文
关键词：M-CDIO项目教学体系；工程教育；CDIO；项目
中图分类号：G642.0文献酥韭耄A文章编号：1674-9324（2017）29-0152-03
“大众创业，万众创新”是现时代的鲜明主题，创业创新离不开扎实的工科基础，高等工程教育则为创业创新提供理论基础和人才储备。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。如何将这个工程教育界的最新成果引入国内，并本土化服务于我国的工程教育，国内学者做了大量的研究和工作。潘柏松等提出的S-CDIO培养模式，该教育模式是基于协同理论的CDIO工程教育模式，参与各方必须通力协作，在合作共赢的基础上致力于学生工程知识和能力的培养。吴鸣等提出以工程能力培养为导向的CDIO培养模式，认为工程能力是工科毕业生最重要、最基本的素质之一，工程教育从内容组织、培养方式、实施过程都要着力于培养学生的工程能力，借以提高工科学生的就业适应面。以上的研究成果对CDIO工程教育模式的本土化起了很大的引领作用，加速了CDIO工程教育理念在我国的进程和发展，推动了我国工程教育的发展。但是，纵观以上的研究成果，只就CDIO工程教育模式本土化过程提出相应的框架、课程体系、实施过程以及评价体系，鲜有将CDIO工程教育模式与具体专业知识、专业技能传授过程有机结合的本土化CDIO培养模式，因此，在我国CDIO工程教育模式本土化进程中，有必要研究CDIO工程教育理念与具体专业教学内容的深度融合。笔者在深入研究CDIO工程教育模式的理念、内涵和实施过程后，将CDIO工程教育模式与机械本科专业的基本知识与基础理论传授过程深度融合，提出了机械工程领域的CDIO（MechanicalCDIO，简称M-CDIO）项目教学体系，并对M-CDIO项目教学体系的内涵、特征以及实施过程进行了详细的阐述。
一、CDIO工程教育模式与机械本科专业教学的嵌合
1.CDIO工程教育模式。CDIO工程教育模式是由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育改革团队提出、并持续发展和倡导的全新工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、和运作（Operate），它是以工程能力培养为目标，将工科毕业生的能力分为工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面，涵盖17种不同的主要能力，在执行操作层面细分为更具体的73种不同的技能。国外高等工科院校的实践证明：实施CDIO工程教育模式的学校，这4个层面得到充分培养和训练的工科学生，就业前景普遍看好，大都供职于大型的跨国公司。
2.机械工程本科专业的CDIO项目教学体系。以“厚基础，强能力”为人才培养目标的应用型技术大学，更重视学生工程能力的培养。CDIO工程教育模式的实施必须与专业教学内容深度融合，赋予它新的内涵与特色，图1（见下页）表示了CDIO工程教育模式与机械本科专业的有效嵌合。
由图1可知：机械领域产品开发的四个环节（模糊前端、设计阶段、制造阶段和产品销售）与CDIO工程教育的四个阶段（构思阶段、设计阶段、实施阶段和运作阶段）不谋而合。这样，在机械本科专业的教学中，以CDIO工程教育模式为纲领，以机械产品研发到产品运行的生命周期为载体，以学生为中心，以工程能力培养为目标，以“项目”、“微项目”为手段，将机械领域的基本知识和基础理论糅合在“项目”、“微项目”的方案原理构思，装配图、零件图设计，零件制作实施和产品销售、售后四个阶段，赋予CDIO工程教育模式中构思、设计、实施和运作四个阶段新的内涵，实现CDIO工程教育模式与机械领域教学的有机结合，形成了机械工程领域的CDIO（MechanicalCDIO，简称M-CDIO）项目教学体系，并具有以下特征。
1.良好的工程能力培养。在M-CDIO项目教学体系中，随着糅合了机械领域的基本知识和基础理论的“项目”、“微项目”实施，学生的工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面都得到了全面、系统、具体的训练，培育满足现代社会和现代工程需要的、具有较强工程能力的工程技能型人才，符合我国应用型高校的办学定位和人才培养目标。
2.“情境式”、“体验式”学习工程理论知识的环境。在M-CDIO项目教学体系中，学生组成学习小组，通过相互分工、协作完成“项目”、“微项目”的形式学习机械领域基本知识和基础理论，改变了传统以“记忆、考试、拿证”为目的的工程理论知识学习模式，为学生提供了在学中用，在用中学的情境，实现理论与实践的有机联系和良性互动，使知识从实践中来，又回到实践中去，符合哲学领域的认识实践观。
3.“学生中心，教师主导”的授课模式。在M-CDIO项目教学体系中，需以学生为中心，以“项目”、“微项目”为抓手，针对机械工程专业每门课程的特点，设置若干个糅合了课程的基础知识和基本技能不同的“项目”、“微项目”。课程的学习，先通过教师授课，讲解本课程的基本概念、知识点，然后让学生完成这些“项目”、“微项目”来再现、巩固课程知识，使一些抽象的概念具体化，使过去从实践中抽象而获得的知识、理论重新回到工程实践中，指导实践，学生在实践中主动、积极地学习课程知识。
二、M-CDIO项目教学体系在机械工程本科专业的实施过程
机械系统一般由动力系统、传动系统、执行和控制系统等子系统组成。机械类本科专业毕业生应该具备根据机械系统的功能，能够独立地完成机械系统构思、设计、制造和运作的基本能力，为社会、企业提供优质高效、物美价廉的机械产品。如果将机械系统功能、结构的完整呈现看作是一个大“项目”，则系统中的子系统功能、结构的呈现可以看作是一个“微项目”。M-CDIO项目教学体系的实施，关键在于对“项目”、“微项目”的具体落实和完成，大致要经过以下过程。
1.“目”总体方案原理设计。根据机械系统的功能要求，确定机械系统的基本工作原理，进而获得完成该功能的技术系统，确定总体的主要参数和结构布局设计，形成机械系统总体方案设计图和结构布局图，同时编写总体设计报告及技术说明书，为“项目”的顺利实施和完成奠定基础。
2.“微项目”方案原理设计。根据图的机械系统组成，设计实现各个子系统功能的方案原理，确定实现各个功能的具体机构，形成机构原理图，编写“微项目”方案设计报告及技术说明书。比如原动机采用电动机还是内燃机，传动系统、执行系统采用什么样的机构来实现，是集中驱动还是分散驱动等。“微项目”的功能原理与结构设计服务于“项目”的总体功能，受“项目”的总体结构布局约束。
3.“项目”、“微项目”的工程图设计。根据前面二步形成的图纸和设计报告，对“项目”、“微项目”进行详细的技术设计和结构设计，最终得到“项目”、“微项目”的总装配图、子装配图和零件图及设计技术说明书等资料。
4.“项目”、“微项目”制造工艺、工装设计。根据现有的制造工艺水平和设计的技术要求，设计零件的制造工艺和装配工艺以及相应的工装夹具。形成“项目”、“微项目”完整的制造工艺过程，并编写制造工艺规程及技术文件，比如绘制工序图，制定工序卡，确定切削参数等。最终得到能完成预定功能的机械产品。
5.“项目”、“微项目”过程管理与运作。由于团队的分工和协作，上述过程离不开“项目”、“微项目”的过程管理与运作。过程管理与运作可以使“项目”、“微项目”按顺序、有步骤、有目的地齐头并进，而不至于出现“短腿”现象，缩短“项目”、“微项目”进程。同时，过程管理与运作还与机械产品后期的营销与售后服务等业务流程有关，也与学生个人的组织、沟通、交流与协作能力息息相关。
上述过程中，第一、二步为“项目”的方案设计阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的C阶段，即构思阶段；第三步为“项目”的图纸结构设计阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的D阶段，即设计阶段；第四步为“项目”的生产制造阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的I阶段，即实施阶段；第五步为“项目”的营销与售后服务阶段，属于M-CDIO项目教学体系中的O阶段，即运作阶段。在M-CDIO项目教学体系中，随着糅合了机械专业基础知识和基本技能的一系列“项目”、“微项目”的实施和完成，学生不仅在工程理论知识、个人能力、人际交流与团队协作能力和企业工程系统运作能力4个层面都得到了全面、系统、具体的训练，而且熟悉了“项目”、“微项目”的操作流程，模拟企业项目的运作过程，使学生毕业后能更好的了解和融入企业，寻找到理想的工作。
三、机械本科专业实施M-CDIO项目教学体系的成效
自我校成为全国首批试点学校以来，机械学院在教学上始终坚持CDIO工程教育模式，经过七八年的摸索和实践，形成了自己特色的M-CDIO项目教学体系，具体体现在学生补考率、参加学科竞赛和学生就业率等硬指标上。机械专业自从实施了M-CDIO项目教学体系，专业基础课比如理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等都是学生补考率很高的科目，近4年来学生补考率逐年下降，学生组队参加学科竞赛获奖数逐年增加，获奖质量也得到改善，2012年部级获奖为0，2013年获得0的突破，到2015年获得部级奖项7项，省级获奖也在逐年增加，2015年达到52项，历年最高；机械工程本科专业毕业生的平均就业率不仅从2012年的86.6%上升到2015年的95.69%，提高了近10个百分点，成效相当可观。
四、总结
CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，也是我国高等工程教育改革的方向。M-CDIO项目教学体系是以CDIO工程教育模式为纲领，以机械产品研发到产品运行的生命周期为载体，以学生为中心，以工程能力培养为目标，以“项目”、“微项目”为手段，将机械领域的基本知识和基础理论糅合在“项目”、“微项目”的方案原理构思，装配图、零件图设计，零件制作实施和产品销售、售后四个阶段，赋予CDIO工程教育模式中构思、设计、实施和运作四个阶段新的内涵，实现CDIO工程教育模式与机械领域教学的有机结合。M-CDIO项目教学体系不仅系统地解决了学生重知识学习，而轻知识运用的问题，而且学生通过做“项目”、“微项目”对知识认识深化，进而固化为学生的能力，符合应用型本科高校“厚基础，强能力”的人才培养目标。因此，M-CDIO项目教学体系的实施和应用为我国高等工程教育的改革提供了借鉴与参考的案例。
参考文献：
[1]朱高峰.中国工程教育的现状与展望[J].清华大学教育研究，Vol.36，No.1，2015.（2）：13-20.
[2]潘柏松，胡珏，秦宝荣.基于协同理论的CDIO工程教育模式探索[J].中国大学教育，2012，（05）：35-38.
[3]吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，Vol.29，No.3，2010，（6）：54-59.
微机原理基础知识范文
关键词微机原理汇编语言整合教学方法
中图分类号:G642文献标识码:A
随着计算机技术和通信技术的发展,微型计算机的应用越来越广泛,“微机原理与接口技术”课程也成为除计算机专业外,机械、电子、通信、自动化等相关专业必设的专业基础课。“微机原理与接口技术”课程在一些高校已经逐步和“汇编语言程序设计”课程整合到了一起。这是由于微机原理中要使用汇编语言的知识,汇编编程中又牵涉到微机原理的一些概念。两者相辅相成,且这两门课程都有一定的教学难度,要将它们整合到一起,实现相互印证,相互促进,更是一件难事。通过近几年的教学实践,笔者总结了一些经验,介绍如下。
1教学过程中注意体现汇编语言本身的优缺点,引导学生学习的方向
学生在学习本课程之前,一般都有过计算机高级语言的学习基础。与高级语言相比,汇编语言存在一些固有的缺点,如对硬件的依赖性较强,可移植性较差,解决问题的步骤较为繁琐,有很多细节问题需要考虑等。①这就好比用户首先学习了如何在饭店点菜,已经习惯了一套简易的流程,现在要学习自己做菜,要考虑的细节更多,也就觉得更麻烦。但学会自己做菜,有利于我们了解菜系的搭配原理,火候问题等,从而制作出更可口的菜肴,如同汇编语言的学习有利于用户了解计算机的工作原理,从而更好地理解微机原理的相关问题。同时,汇编语言的一些细节,也能帮助用户简化一些操作。例如对于求解1+2+3+……+100②这个问题,可以利用LOOP语句中CX每次自减1的特点实现,程序③如下:
MOVAX,0;用来放累加和
MOVCX,100;循环次数为100
NEXT:ADDAX,CX;AX+CX的和传送给AX
LOOPNEXT;CX减1,判断CX不等于0时,循环,从NEXT标号处执行
这比用高级语言实现更简洁。汇编语言的优势更多的体现在对硬件芯片的编程,例如对8253、8255芯片的初始化编程,程序段比较简洁、直观。教学过程中,要注意引导学生的学习方向,避免学生在学习过程中产生厌学情绪,要让学生看到汇编语言的优点。
2找到知识的结合点,加强知识的联系
汇编语言是微机原理课程的一门工具性语言,两门课程中有很多交叉结合的知识点。如果在微机原理部分没有理解CPU的内部结构和工作原理,大量的指令就无法正确运用,也就更难灵活运用汇编语言进行编程。④例如汇编语言中大量采用寄存器结构,很多指令中都有指定的寄存器用法,而寄存器是CPU内部结构的重要组成部分,是微机原理的一个重要的知识点,各种寄存器的用法又可以通过寻址方式体现出来。比如基址指针寄存器BP在寻址做基址中使用时,默认数据在堆栈段中,在汇编语言讲解子程序的参数传递一例时,主程序用PUSH语句将参数放入堆栈,子程序中引用参数时,并不采用数据出栈,而是以BP为基址采用寄存器间接寻址方式访问堆栈。再如,微机原理中讲解外设与计算机的数据传送时,可注重介绍IN,OUT输入输出指令在执行时,对接口电路的影响,即汇编语言指令具体执行对硬件的影响,如M/,,信号以及地址译码的变化。⑤
3重视实验教学,体现指令与硬件的结合,鼓励进行设计型实验
微机原理很多知识需要通过实验来加以验证和运用,上好实验课是教学的重要环节。但该课程的实验课大部分都是验证性实验,都在演示课本上的例子,这对于学生充分理解微机原理,熟练掌握汇编程序设计和锻炼实践能力来说是一种限制。我校实验采用DJ系列8086/8088微机系统,其中实验十五:简单I/O口控制,实现的功能是利用开关K1~K8控制LED灯L1~L8,一个开关控制一个灯的亮灭,⑥所用接口芯片为74LS244,74LS273。该实验为验证性试验,即学生可按实验指导书完成硬件连线,运行现有程序,即可实现功能。如此则学生较难留下深刻印象,也不能很好地理解硬件和软件的配套关系,因此我要求学生在完成实验的基础上,对实验进行修改,例如当地址线重新连接后,端口地址如何变化;如何修改程序,实现一个开关控制8个灯的亮灭。学生通过自己思考,动手实践,实现功能,从而留下深刻印象,加深了对知识的理解,教学效果也圆满实现。对于实验教学,我们应在做好验证性实验的基础上,多挖掘实验仪器的潜力,多让学生思考,多做一些有设计环节的实验,从而提高学生的实践能力。
4合理安排课时,考核时注意知识点的倾向性
适当调整教学内容讲授的次序和学时分布,讲授内容有所侧重,建立一个合理的教学体系。由于汇编语言在微机原理这门课程中主要是起到一门工具性语言的作用,即很多微机原理的知识需要通过汇编编程加以体现,因此在汇编语言的教学过程中,不要过于强调如何解决那些计算机高级语言擅长解决的软件问题,这本来就不是汇编擅长的领域。汇编的教学中只要求学生熟悉汇编语言指令的基本功能及使用要求,熟悉汇编语言解决问题的思路即可,不要花费过多的时间,应将教学的侧重点放在汇编语言与微机原理的结合处,主要是对芯片控制的编程。在考核的内容上,也应侧重于汇编语言在解决硬件相关问题的作用,从而引导学生的学习方向。
通过对汇编语言和微机原理整合课程的教学改革,使学生对该课程产生了更浓厚的学习兴趣,取得了较显著的教学成果,同时也还存在一些不完善的地方,需要在以后的教学实践中不断改善。
注释
①许颖梅.对汇编语言和微机原理课程整合的探讨[J].福建电脑,2007.1.
②杨季文.80X86汇编语言程序设计教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
③赵树升,赵雪梅.现代微机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2008.
④马浩.浅谈微机原理与汇编语言教学改革[J].科技创新导报,2009.17.
微机原理基础知识范文篇3
【关键词】嵌入式系统；学科体系；平台模式；对象学科
一、嵌入式系统简介
（一）嵌入式系统的产生
嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。
（二）专用计算机探索的失败之路
无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。
（三）嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统的微控制器（mcu）发展道路，是一条摆脱“专用计算机”羁绊，独立发展的道路。这是一条由intelmcs51单片机、idcx51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。mcs51是一个在微电子学、集成电路基础上，按照嵌入式应用要求，原创的嵌入式处理器。mcs51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器（sfr）的管理模式，奠定了嵌入式系统的硬件结构基础；idcx51是专门与mcs51单片机配置，满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。
二、嵌入式系统的四个支柱学科
目前，嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看，“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合，并以平台模式进行学科定位与分工。
（一）四个支柱学科的关系
嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科，计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。
（二）领衔的微电子学科
微电子学科与半导体集成电路的领衔作用，在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果，最终都会体现在集成电路中，从早期的数字电路集成，到如今的模混合、软/硬件结合、以ip为基础的知识与知识行为集成。
（三）为平台服务的计算机学科
现代计算机出现后，在计算机学科中形成了两大学科分支，即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关，而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异，不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统，因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通，共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。
（四）广泛服务的电子技术学科
在嵌入式系统中，电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计，迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成；为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持；在对象学科中，广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。
（五）对象学科的最终出路
对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域，形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说，嵌入式系统只是一个智能化的工具，对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时，在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求，以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。
三、平台模式下的学科
（一）平台模式的由来
平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式，是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的vcd/dvd产业，就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。
（二）嵌入式系统的平台模式
按照知识的分离性发展规律，知识创新者不从事知识应用，知识应用者不需要了解创新知识原理；按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科（非对象学科领域中的应用工程师）不是嵌入式系统最终用户，这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形色色的知识平台。
（三）平台模式下的学科定位与分工
嵌入式系统中四个支柱学科的定位，除了学科知识结构的定位外，还要体现出在知识平台模式中的定位。这种平台模式的定位，是一种3+1的定位。即微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台基础上，实现嵌入式系统在本学科领域中的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。
嵌入式系统是一个无限大的空间，不论是嵌入式系统平台构建还是嵌入式系统平台应用，都有无限广阔的发展空间，关键是把握好自己的“定位”与“分工”，了解学科的“交叉”与“融合”。
参考文献
[1]何立民。嵌入式系统的产业模式[j].单片机与嵌入式系统应用，2006,（1）。
