成怡 宋麗梅 修春波 羅菁

【摘 要】《微機(jī)原理及應(yīng)用》是自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是學(xué)習(xí)其它微處理器芯片的基礎(chǔ)。對微機(jī)原理的講解以8088/8086芯片為基礎(chǔ)，輔以它對存儲器、接口芯片的管理及中斷技術(shù)等。采用匯編語言相對抽象，學(xué)習(xí)起來有一定的難度。目前的實(shí)驗(yàn)采用是實(shí)驗(yàn)箱的方式，容易出現(xiàn)硬件故障，程序下載不正常的情況經(jīng)常出現(xiàn)，影響了實(shí)驗(yàn)效果。本文嘗試討論將仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中去，可有效的提高課堂的授課及實(shí)驗(yàn)效果。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)原理;Proteus軟件;仿真教學(xué)模式

0 引言

《微機(jī)原理及應(yīng)用》是自動化專業(yè)大三學(xué)生的基礎(chǔ)課，為單片機(jī)或其它嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)提供理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。它以8088/8086芯片為主，涉及微機(jī)的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲器組織、匯編語言及接口技術(shù)等的知識。培養(yǎng)的目標(biāo)是使學(xué)生學(xué)完本課后具備微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的整體認(rèn)識及軟硬件的分析設(shè)計(jì)的初步能力。

目前的教學(xué)方式，采用主要是理論授課與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，理論課強(qiáng)調(diào)8088/8086芯片的內(nèi)部組成、匯編語言、程序設(shè)計(jì)、存儲器原理、接口技術(shù)及中斷技術(shù)等，學(xué)生在接受這部分知識時(shí)，眾多的指令及復(fù)雜的尋址方式，沒有直觀的認(rèn)識，理解起來比較困難。而實(shí)驗(yàn)相對占的課時(shí)較少，而且資源有限，幾個(gè)同學(xué)共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，不利于對微機(jī)的軟硬件有全面的了解。因此，本文探討基于軟件仿真的方式與理論課相結(jié)合，并輔以實(shí)驗(yàn)箱，對微機(jī)原理及應(yīng)用進(jìn)行講授，使學(xué)生更好的學(xué)習(xí)微機(jī)的工作原理，為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

1 理論結(jié)合仿真教學(xué)模式

1.1 Emu8086軟件仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

在微機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)中，將理論教學(xué)與仿真實(shí)例相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)指令的同時(shí)，就能看到指令執(zhí)行完的效果，加強(qiáng)理解與記憶。Emu8086軟件集編輯、編譯、仿真于一體，界面友好，使用簡單。程序執(zhí)行后，可以看到各寄存器的變化、內(nèi)存單元的內(nèi)容、標(biāo)志位的狀態(tài)等信息，如圖1所示。在課堂上，就直觀的看到，程序的變化及數(shù)據(jù)的存儲，便于學(xué)生更好的理解。

圖1 Emu8086的執(zhí)行界面

同時(shí)，Emu8086軟件也有許多開發(fā)的接口應(yīng)用，如LED、交通燈等。也可以更動態(tài)的顯現(xiàn)出程序設(shè)計(jì)的結(jié)果，如圖2所示。圖2是LED顯示的實(shí)例，學(xué)生可以清楚的看到LED的變化是如何通過程序的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的。通過課堂的現(xiàn)場演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會到編寫程序、調(diào)試程序等最終實(shí)現(xiàn)想要的結(jié)果的過程。增加了課堂授課的效果。1.2Proteus仿真軟件在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

Proteus7.5具有8086/8088微處理芯片的仿真能力，軟件提供30多個(gè)元件庫， Proteus具有用色點(diǎn)顯示芯片管腳狀態(tài)的功能，教師可通過單步調(diào)試的方法讓學(xué)生觀察引腳的高低電平變化，同時(shí)通過自己繪制芯片間的走線，也能掌握電子設(shè)計(jì)的能力。另外，還可以通過示波器、邏輯分析儀和發(fā)光二極、LED、LCD等輸出設(shè)備進(jìn)行觀察。如圖3為基于8253芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能。

圖2 LED顯示實(shí)例

圖3 8253芯片的Proteus仿真效果

8253的實(shí)驗(yàn)也可以通過實(shí)驗(yàn)箱來完成，但是，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱往往更新不及時(shí)，而且易出現(xiàn)損壞，不好修理且修理的周期長等問題，而仿真軟件完成克服這類問題，而且使用不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，學(xué)生可以回去自行操作，且可以自由發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)想法，而不是局限于實(shí)驗(yàn)箱上的固定連線。并且，實(shí)驗(yàn)的靈活性很大，可根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容和難易的程序自行修改，這些都是實(shí)驗(yàn)箱上無法完成的。學(xué)生設(shè)計(jì)的8255芯片擴(kuò)展LED燈的實(shí)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)不同顏色的燈，可編程實(shí)現(xiàn)顯示變換的方式，增加了學(xué)習(xí)的趣味性。更重要的是，讓學(xué)生自己動手編程或繪制電路圖，更增加他們的動手能力，提高了軟硬件設(shè)計(jì)的實(shí)際操作水平，使授課的效果大大提高。

2 教學(xué)改革的成效

將Emu8086和Proteus7.5軟件仿真與板書和多媒體課件相結(jié)合，應(yīng)用到課堂授課和實(shí)驗(yàn)中去，增加了學(xué)習(xí)樂趣，對于理論知識可以從直觀的角度去理解，更感性更易于接受。而且使用軟件教學(xué)更為靈活，能針對學(xué)生的難點(diǎn)進(jìn)行全面的示例講解，可操作的空間加大，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂的學(xué)習(xí)效果，活躍了課堂的氣氛。另外，讓學(xué)生通過實(shí)際學(xué)習(xí)掌握微機(jī)硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)過程，這樣培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，為將來工作打下良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

通過將理論與仿真軟件相結(jié)合的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的參與度，調(diào)動了學(xué)習(xí)枯燥知識的積極性和趣味性，提高了授課的效果，同時(shí)也可彌補(bǔ)硬件實(shí)驗(yàn)箱的不足，節(jié)約成本，又能增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和設(shè)計(jì)水平，是提升微機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)效果的有效途徑。

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