孫佰順?武傳佳?郭春超?時博

[摘 要]微機(jī)原理實驗?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生深入了解計算機(jī)硬件情況和運行原理，提高學(xué)生的匯編能力。LabVIEW是一種使用圖形化編輯語言進(jìn)行編程的開發(fā)環(huán)境，LabVIEW軟件是開發(fā)系統(tǒng)的理想選擇。本文運用LabVIEW軟件為開發(fā)工具，針對微機(jī)原理實驗中存在的一些問題，分析了微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺的工作原理，旨在提高微機(jī)原理實驗的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]LabVIEW；微機(jī)原理；實驗教學(xué)；學(xué)習(xí)平臺

微機(jī)原理實驗主要對微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和組成、外部接口技術(shù)、工作原理等工作進(jìn)行研究，是計算機(jī)、機(jī)電、電子等專業(yè)的重要課程。由于微機(jī)內(nèi)部芯片具有高度集成性，因此在教學(xué)過程中很難抽象講解出其原理，學(xué)生也很難理解各時序狀態(tài)下信號的動態(tài)變化。LabVIEW是圖形化的編程語言，本文研究的基于LabVIEW建立的微機(jī)原理實驗平臺能夠?qū)⒄n本中的抽象內(nèi)容變得生動，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供便利條件，強(qiáng)化學(xué)生對知識點的理解，提高教學(xué)效率。

一、微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺總體結(jié)構(gòu)

微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺主要運用圖形化編程語言LabVIEW來實現(xiàn)?；贚abVIEW的微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺能夠?qū)⑻摂M儀器引入到實驗教學(xué)中，進(jìn)而直觀反映實驗原理。基于LabVIEW的微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。教師可以根據(jù)這一平臺進(jìn)行講解，學(xué)生可以自主選擇平臺中的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過對知識介紹、應(yīng)用舉例、功能仿真模擬、問題分析等模塊的學(xué)習(xí)，不斷加深學(xué)生對知識的理解程度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

二、平臺設(shè)計與實現(xiàn)

微機(jī)原理學(xué)習(xí)中，由于接口部分內(nèi)容晦澀難懂，實驗又會受到場地的影響，因此接口部分一直是學(xué)習(xí)的難點。本文以可編程計數(shù)器、定時器Intel8253及譯碼器74LS38為例，介紹微機(jī)原理實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn)。

1.知識介紹模塊

本文設(shè)計的輔助學(xué)習(xí)平臺中，知識介紹模塊主要介紹了日常應(yīng)用接口芯片的相關(guān)知識。例如對于47LS138譯碼器的介紹，可以通過圖片和字符輸出控件，將芯片的引腳、功能等知識以圖片的形式展現(xiàn)出來，方便學(xué)生理解芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。圖2為知識介紹模塊的前面板。

2.工作方式學(xué)習(xí)及仿真演示模塊

微機(jī)原理實驗的重點是掌握相關(guān)芯片的工作方式，其具有很強(qiáng)的專業(yè)性和實踐性，進(jìn)而為以后的實際應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。防震演示模塊能夠?qū)Σ⑿薪涌谛酒?255、中斷控制器8259、定時計數(shù)器8253等可編程接口的運行方式進(jìn)行仿真，學(xué)生可以根據(jù)需要自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如選擇8253定時計數(shù)器操作界面，該界面能夠?qū)?253定時計數(shù)器的六種工作方式分別放在六個選項卡中，每個選項卡的下拉列表中包含重寫人計數(shù)值、門控信號影響、正常計數(shù)這三項內(nèi)容，每項內(nèi)容都會對應(yīng)相應(yīng)的文字說明和圖片實例，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求選擇工作方式和具體內(nèi)容，通過設(shè)置不同的參數(shù)顯示該工作方式下各種信號引起的時序變化情況。

以8253工作方式的演示界面為例，其操作前面板中使用了布爾控制、波形顯示、數(shù)值輸入等控件，學(xué)習(xí)者可以自己設(shè)置初值和人計數(shù)值，改變GATE門控信號和暫停等操作。

8253工作方式為軟件啟動，其不會自動重復(fù)計數(shù)，寫入控制字后，OUT輸出信號輸出高電平，若GATE等于1，則裝入計數(shù)初值后就開始計數(shù)，如果GATE信號不等于1，則重新控制OUT輸出，直到GATE等于1為止。計數(shù)結(jié)束后，將OUT輸出一個CLK周期寬的負(fù)脈沖。重寫計數(shù)值及GATE信號變化對OUT輸出的影響都可由學(xué)習(xí)者自行操作觀察。

本文研究的輔助學(xué)習(xí)平臺的仿真過程由While循環(huán)構(gòu)成，按退出按鈕時While循環(huán)結(jié)束。內(nèi)部信號的輸出速率由While循環(huán)的頻率參數(shù)控制。輸出信號OUT、寫信號WE、時鐘信號CLK、計數(shù)初值、門控信號GATE等變量進(jìn)入While循環(huán)后，GATE信號發(fā)生變化和計數(shù)結(jié)束都會影響OUT輸出信號的值，循環(huán)體通過多個CASE結(jié)構(gòu)選擇重寫數(shù)值，CLK信號在循環(huán)體中由移位寄存器回送并轉(zhuǎn)向產(chǎn)生周期性變化的時鐘信號。

三、實驗及應(yīng)用舉例

本文以8255并行口實驗?zāi)M界面為例，對輔助學(xué)習(xí)平臺的實驗過程進(jìn)行分析。首先，學(xué)習(xí)者應(yīng)打開實驗說明，充分了解實驗內(nèi)容和原理，然后通過數(shù)字輸入鍵輸入8255工作方式的控制字，此時下方對應(yīng)的顯示框中就會顯示該控制字的工作方式。根據(jù)實驗要求，寫入控制字10010000B，在輸入口連接八個開關(guān)，輸出口連接八個發(fā)光極管，選擇方式0工作。可在CSO-CS7中任選一個與8255的選片信號CS8255相連，正確設(shè)置相應(yīng)的端口地址，并通過開關(guān)實時控制發(fā)光二極管的狀態(tài)。

四、結(jié)語

總而言之，基于LabVIEW的微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺，能夠模擬仿真微機(jī)原理中的各種接口實驗和各種時序關(guān)系，將抽象的知識變得直觀、明了，學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識。另外，基于LabVIEW開發(fā)的學(xué)習(xí)平臺成本低、效率高，模塊化設(shè)計更具擴(kuò)展性。同時，基于LabVIEW的微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺，能夠豐富教學(xué)方法，提高學(xué)生興趣，幫助學(xué)生深入理解知識，提高教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王詠寧，毛多鷺.基于LabVIEW的微機(jī)原理實驗輔助學(xué)習(xí)平臺[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，38（18）：33-35.endprint