可編程中斷控制器8259A的開放式實(shí)驗(yàn)構(gòu)建

吉林工商學(xué)院信息工程分院 劉正紅

一、引言

在教學(xué)細(xì)節(jié)中一點(diǎn)點(diǎn)的培養(yǎng)學(xué)生的理解力、創(chuàng)造力，最終培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，8259A包含從芯片的工作原理到程序設(shè)計(jì)的諸多細(xì)節(jié)讓初學(xué)者應(yīng)接不暇，顧此失彼，充分理解原理并能靈活運(yùn)用不能僅憑借教師“講述”和“演示”，更需要實(shí)踐，在實(shí)踐中通過獨(dú)立思考、逐步吸收、完成知識轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般采用驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，操作環(huán)節(jié)簡單、過程可控，但弊端明顯，學(xué)生基本沒有自主選擇的機(jī)會，一切按部就班，得到實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果，實(shí)驗(yàn)就成功了，但實(shí)驗(yàn)給學(xué)生帶來的啟發(fā)有限，也體現(xiàn)不出因材施教，學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)中處在被安排的低位，不能積極調(diào)動學(xué)生的主動性。

二、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.基本含義

開放式實(shí)驗(yàn)的“開放”是指實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的開放，包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)主體、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)資源均采用開放方式[1]。這種開放式的特征，是基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程和能力培養(yǎng)過程的復(fù)雜性、培養(yǎng)模式以及教學(xué)方式的多樣性、人才的個性化和發(fā)展目標(biāo)的多元化等因素[2]。

2.開放式實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

（1）還實(shí)驗(yàn)本身以“自由”

實(shí)驗(yàn)的基本目的是為了學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)測量方法、科學(xué)思維方法和”學(xué)科的基本研究方法，驗(yàn)證則應(yīng)放在比較次要的地位，而我們傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)大多是有步驟的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，中斷控制器的實(shí)驗(yàn)通常安排如何認(rèn)識初始化過程和中斷程序的編寫流程，大多學(xué)生還沒理解理論，就去實(shí)驗(yàn)室按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟連線、運(yùn)行事先都沒讀懂的程序，在實(shí)驗(yàn)過程中，沒有解決學(xué)生對理論的深入理解，可能又陷入了新的未知，所以教師需要同學(xué)們提供必要的實(shí)驗(yàn)器材、有層次的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模溆嘁龑?dǎo)學(xué)生自主投入，通過閱讀教材，查閱文獻(xiàn)、制定實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行主動的學(xué)習(xí)，將實(shí)驗(yàn)作為一種驗(yàn)證自己理解正誤的一個手段，開始可以用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)入門，之后需要對不同的工作方式通過人機(jī)交互的方式理解，最后能熟練的將8259A芯片用在需要中斷的各個場合。

（2）學(xué)習(xí)方法的深層變革

在實(shí)際操作過程中開放式實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的“開放“可以分成兩部分，一個是為學(xué)生提供了開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，一個是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度的適宜開放。在開放式教學(xué)中集中體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，教師僅提供本部分實(shí)驗(yàn)的藍(lán)圖，具體的表現(xiàn)形式由學(xué)生自己定奪，學(xué)生在基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)以后第一件事就是把教材吃透，在這個過程里可能會遇到若干不懂的情形使得進(jìn)程受阻，學(xué)習(xí)的最大功效就是將不會的轉(zhuǎn)化為會的，那轉(zhuǎn)化的方法千差萬別，查閱資料、討論等過程就是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的有效途徑，在不斷的查閱中也鍛煉學(xué)生獲取資源的能力，在這個過程里，學(xué)生是“主體”，不是被動接受，通過完成該實(shí)驗(yàn)想辦法解決遇到的各種問題，同時學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況自主的選擇了學(xué)習(xí)內(nèi)容和形式，短期看不出太大差別，但如此堅(jiān)持下來，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力就積累起來，并且形成習(xí)慣，自學(xué)能力是大學(xué)階段最應(yīng)該培養(yǎng)的能力，而在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，這些過程完全沒有機(jī)會實(shí)現(xiàn)。

三、8259A開放式實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建

中斷是《微計(jì)算機(jī)技術(shù)》課程的重點(diǎn)內(nèi)容，如果僅安排驗(yàn)證性的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，對基本理論的深入理解還相差甚遠(yuǎn)，而且8259A在其他接口芯片的實(shí)驗(yàn)里也起到重要作用，因此，為學(xué)生構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)是很有必要的。

為了讓學(xué)生掌握中斷控制器的工作原理及其應(yīng)用編程，將本內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)分為三部分：單中斷源實(shí)驗(yàn)、8259A芯片工作方式驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和中斷實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。其中單中斷源實(shí)驗(yàn)是開展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，故要求每一個學(xué)生必須熟練掌握該實(shí)驗(yàn)。

1.驗(yàn)證式的單中斷源實(shí)驗(yàn)

8259A和8088系統(tǒng)總線直接相連，8259A上連有一系統(tǒng)地址線A0，故8259A有2個端口地址，本系統(tǒng)中為20H、21H。20H用來寫ICW1，21H用來寫ICW2、ICW3、ICW4，初始化命令字寫好后，再寫操作命令字。OCW2、OCW3用口地址20H，OCW1用口地址21H。使用了0號中斷源，IR0插孔和SP插孔相連，中斷方式為邊沿觸發(fā)方式，每按一次脈沖按鈕產(chǎn)生一次中斷信號，向8259A發(fā)出中斷請求信號。CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)中，對中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示，計(jì)滿5次結(jié)束。

2.工作方式驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

8259A具有強(qiáng)大的中斷管理功能，靈活的管理能力對于初學(xué)者來說就意味著復(fù)雜的編程任務(wù)，但熟悉8259A以后發(fā)現(xiàn)，該芯片的程序設(shè)計(jì)是有很強(qiáng)的規(guī)律性的，重要的是理解其工作方式，讓同學(xué)合作完成一個可以驗(yàn)證工作方式的實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識各個工作方式及如何協(xié)調(diào)工作，落實(shí)到程序就是工作方式都在哪些命令字中進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如中斷觸發(fā)方式在ICW1，中斷結(jié)束方式和中斷優(yōu)先級管理在ICW4和OCW2中，中斷屏蔽方式在OCW1，這些都可以在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整來加以驗(yàn)證[3-4]。

3.中斷實(shí)際應(yīng)用

用8088/86控制8259可編程中斷控制器，實(shí)現(xiàn)對外部中斷的響應(yīng)和處理。要求程序中對每次中斷進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果用8255的PA口輸出到LED。需要學(xué)生能正確地設(shè)置可編程中斷控制和工作方式并且可以正確地設(shè)置中斷服務(wù)程序地址。本實(shí)驗(yàn)響應(yīng)INT0中斷，8259也可以多級連接以響應(yīng)多個中斷源。將單脈沖信號接到8259的INT0腳。每次中斷時，可以看到LED顯示會加1。

如果學(xué)生還學(xué)過單片機(jī)，可以引導(dǎo)學(xué)生做單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)8259A芯片的中斷管理功能。

以上幾個實(shí)驗(yàn)方案除了第一個實(shí)驗(yàn)需要老師提供詳細(xì)的電路接線圖、完整的實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)步驟，并且課前做細(xì)致講解，這也作為本實(shí)驗(yàn)的最低要求，后續(xù)實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供粗略想法和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，由教師輔助學(xué)生設(shè)計(jì)電路接線圖，實(shí)驗(yàn)程序的編寫和調(diào)試。

四、結(jié)語

通過完成以上幾個實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對8259A的工作方式、編程方法、與其他芯片聯(lián)合完成實(shí)際功能就有了較為深刻的認(rèn)識，教師在整個實(shí)驗(yàn)階段輔助學(xué)生自主的完成各個層次的工作，雖然不是所有同學(xué)都能得到預(yù)期的結(jié)果，但是這種開放實(shí)驗(yàn)給學(xué)生帶來的好處是很明顯的，雖然在這個過程里增加了教師和實(shí)驗(yàn)室的工作人員的工作和其他的管理成本，但是這種人才培養(yǎng)模式還是值得嘗試的。

[1]賀禮智,馬國光.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)例分析河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2003,l2(2):86-88.

[2]宋國利.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,l29(2):91-92.

[3]馬群生,溫冬嬋.微計(jì)算機(jī)技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,2011.

[4]張凡,盛珣華.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,2010.