《微機原理及應用》理論與仿真相結合教學模式研究

成怡 宋麗梅 修春波 羅菁

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

【關鍵詞】微機原理;Proteus軟件;仿真教學模式

0 引言

《微機原理及應用》是自動化專業(yè)大三學生的基礎課，為單片機或其它嵌入式系統(tǒng)學習提供理論與實踐基礎。它以8088/8086芯片為主，涉及微機的工作原理、內部結構、存儲器組織、匯編語言及接口技術等的知識。培養(yǎng)的目標是使學生學完本課后具備微型計算機硬件系統(tǒng)的整體認識及軟硬件的分析設計的初步能力。

目前的教學方式，采用主要是理論授課與實驗相結合，理論課強調8088/8086芯片的內部組成、匯編語言、程序設計、存儲器原理、接口技術及中斷技術等，學生在接受這部分知識時，眾多的指令及復雜的尋址方式，沒有直觀的認識，理解起來比較困難。而實驗相對占的課時較少，而且資源有限，幾個同學共用一個實驗箱，不利于對微機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合，并輔以實驗箱，對微機原理及應用進行講授，使學生更好的學習微機的工作原理，為后續(xù)課程打下良好的基礎。

1 理論結合仿真教學模式

1.1 Emu8086軟件仿真軟件在教學中的應用

在微機原理及應用教學中，將理論教學與仿真實例相結合，讓學生在學習指令的同時，就能看到指令執(zhí)行完的效果，加強理解與記憶。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、內存單元的內容、標志位的狀態(tài)等信息，如圖1所示。在課堂上，就直觀的看到，程序的變化及數據的存儲，便于學生更好的理解。

圖1 Emu8086的執(zhí)行界面

同時，Emu8086軟件也有許多開發(fā)的接口應用，如LED、交通燈等。也可以更動態(tài)的顯現(xiàn)出程序設計的結果，如圖2所示。圖2是LED顯示的實例，學生可以清楚的看到LED的變化是如何通過程序的執(zhí)行實現(xiàn)的。通過課堂的現(xiàn)場演示，激發(fā)學生的學習興趣，體會到編寫程序、調試程序等最終實現(xiàn)想要的結果的過程。增加了課堂授課的效果。1.2Proteus仿真軟件在教學和實驗中的應用

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

圖2 LED顯示實例

圖3 8253芯片的Proteus仿真效果

8253的實驗也可以通過實驗箱來完成，但是，傳統(tǒng)的實驗箱往往更新不及時，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，而且使用不受時間、地點的限制，學生可以回去自行操作，且可以自由發(fā)揮自己的設計想法，而不是局限于實驗箱上的固定連線。并且，實驗的靈活性很大，可根據教學的內容和難易的程序自行修改，這些都是實驗箱上無法完成的。學生設計的8255芯片擴展LED燈的實驗，可設計不同顏色的燈，可編程實現(xiàn)顯示變換的方式，增加了學習的趣味性。更重要的是，讓學生自己動手編程或繪制電路圖，更增加他們的動手能力，提高了軟硬件設計的實際操作水平，使授課的效果大大提高。

2 教學改革的成效

將Emu8086和Proteus7.5軟件仿真與板書和多媒體課件相結合，應用到課堂授課和實驗中去，增加了學習樂趣，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。而且使用軟件教學更為靈活，能針對學生的難點進行全面的示例講解，可操作的空間加大，增加了學生的學習積極性，提高了課堂的學習效果，活躍了課堂的氣氛。另外，讓學生通過實際學習掌握微機硬件設計與軟件開發(fā)過程，這樣培養(yǎng)了學生的動手能力，為將來工作打下良好基礎。

3 結束語

通過將理論與仿真軟件相結合的教學模式，提高了學生的參與度，調動了學習枯燥知識的積極性和趣味性，提高了授課的效果，同時也可彌補硬件實驗箱的不足，節(jié)約成本，又能增強學生的動手能力和設計水平，是提升微機原理及應用教學效果的有效途徑。

【參考文獻】

[1]王月明.Proteus仿真實驗在8086微機原理與接口技術教學改革中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2011（7）：215-216.

[2]熊旺平.《微機原理與接口技術》課程新型教學方法探討[J].教育時空，2009（6）：516.

[3]袁保社.《微機原理與接口技術》課堂實驗教學方案設計[J].電腦知識與技術，2008（3）：1361-1363.

[4]侯玉寶.基于Protues的51系列單片機設計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[5]朱清慧.Proteus教程——電子線路設計、制版與仿真[M].北京：清華大學出版社，2002.

[6]蔣輝平.基于Proteus的單片機系統(tǒng)設計與仿真實例[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[責任編輯：許麗]