Proteus在微机接口技术教学中的应用研究.docVIP

Proteus在微机接口技术教学中的应用研究 　　[摘 要]Proteus仿真软件在微机接口技术教学中的应用得到了越来越多人的认可。为进一步提高学生较大规模电路的开发能力，培养学生的学科素养，可将8086 Demo Board为导向，采用任务驱动法对微机接口技术教学进行改革，引导学生开发多接口芯片联合的微处理器系统。实践证明，该方法能有效激发学生的学习热情，增强学生的自主学习性，培养学生的创新意识，提高学生解决实际问题的能力和软硬件设计开发的综合能力。 　　[关键词]Proteus;微机接口;教学;应用研究 　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0147-03 　　一、引言 　　微机原理与接口技术是自动化、电子、电信、计算机等专业的学科基础课。大部分的本科教材皆以80x86CPU为核心，介绍微处理器的内部结构和指令系统、存储器组织、常用接口芯片等，培养学生计算机硬件和软件应用的能力，因此，软硬件结合是本课程的一个重要特点，学生必须通过实践环节加深和提高对课程内容的理解，最终达到能够利用外围芯片设计开发小规模计算机应用系统的目的。 　　从教学的情况看，这门课程既难教又难学，教学效果普遍不太理想，在以往讲授汇编语言程序设计时，教师可以用汇编软件进行程序的调试和演示，让学生理解汇编程序的执行过程和运行原理，激发学生的学习兴趣;但对于接口技术方面的内容，则只有在实验课实验箱上来操作验证，导致课堂讲授枯燥难懂，学生学习热情不高。直到Proteus仿真软件的出现，为微机原理及单片机这类软硬件结合课程的学习，打开了另一扇窗口，使学生能够在离开实验室以后，也能随时随地进行接口电路程序设计仿真。Proteus很好地克服了硬件实验箱结构固定、资源有限的缺点，给学生更多实践和锻炼的机会，让他们能够在掌握各接口芯片使用方法的基础上，设计开发各种应用系统，培养了整机概念、创新思维以及软硬件开发的综合能力。[1]借助于Proteus仿真软件，教师可以在授课中随时讲解知识点，随时连接硬件，并进行调试讲演，学生形象地观察并深刻地理解每一步软件和硬件之间的内在关系。[2] 　　文献[3][4][5]介绍了Proteus仿真技术对微机原理理论与实验教学的改进，在Proteus上开发了相应的实验仿真平台，学生可以使用仿真平台实现对8255、8253、8251等接口芯片的编程和调试，仿真平台虽然功能完善但比较复杂，学生一方面需要花较多的时间去熟悉仿真平台的使用，另一方面又难以根据自己的需求进行创新。学生依然停留在单个芯片的学习上，在微处理器系统整机开发能力的培养上还存在欠缺，本文提出以Proteus自带的8086 Demo Board为导向，采用任务驱动方法，拓展微机接口技术教学，培养学生创新思维和学科素养，提高微机系统的设计和开发综合能力。 　　二、以8086 Demo Board为导向的教学设计 　　（一）8086 Demo Board介绍 　　2009年，Labcenter公司推出了VSM for 8086平台，支持8086微处理器与8255A、8253、8259、8251等接口芯片的系统仿真。用户安装了Proteus后，在其安装目录SAMPLES＼VSM for 8086＼8086 Demo Board下面有如图1所示的模板文件，该模板文件已设计有相对完整的微处理器系统，将微机原理课程的核心芯片、地址锁存与译码等微机系统知识囊括在了一起，包括8086CPU、地址锁存模块、地址译码模块、8255A应用电路、8253应用电路、8251应用电路。 　　8086 Demo Board以8086为核心，外接3片74LS273锁存器，用于锁存AD0～AD15地址 / 数据复用总线于总线周期T1时刻输出的低8位地址信息。8086的ALE经过反相器后与锁存器的74LS273的CLK端相连，作为锁存器的锁存触发信号。地址译码电路为74154（4-16译码器），片选控制采用全译码法，为接口芯片提供唯一地址。8255A已接有四位数码管和矩阵按键;8253的三个计数器脉冲输入端已接有脉冲输入信号，计数器2的输出端接有蜂鸣器;8251接有虚拟终端，可进行串行数据发送和接收，用于对串行接口的工作情况进行观察和调试。这一模板完全可作为学生学习时的实验电路使用，在EMU8086等编辑器下编写源程序，将编译成功的EXE文件装载入8086仿真系统，学生可以自由修改各芯片的应用电路，学习各接口芯片的使用;同时，还可以仿照该模型设计出自己的微处理器系统。 　　（二）8086 Demo Board的案例教学设计 　　传统的微机接口技术教材，一般会按照接口芯片的内部结构、引脚特性、控制字设置、初始化编程、应