基于Proteus的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

黃淑玲

(韓山師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，廣東 潮州 521000)

1 微機(jī)接口課程概述

微機(jī)接口是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的工科類專業(yè)基礎(chǔ)課，通過課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生從理論和實(shí)踐中掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，熟悉微機(jī)的匯編指令體系及匯編程序設(shè)計(jì)方法，以及常用接口技術(shù)及其軟硬件設(shè)計(jì)方法，建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念，達(dá)到初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、開發(fā)能力。理論學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握微機(jī)各部件的基本工作原理、設(shè)計(jì)方法及微機(jī)整體的互連技術(shù)，為培養(yǎng)學(xué)生的硬件系統(tǒng)開發(fā)能力打下基礎(chǔ)。在微機(jī)接口課程中，理論是基礎(chǔ)，但是要深入理解基本原理及體系結(jié)構(gòu)等理論必須結(jié)合硬件實(shí)驗(yàn)。高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備采購在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中占有相當(dāng)大的比重，其成本投入也較大，然而設(shè)備的使用壽命周期較短，一般3～5年就要更新?lián)Q代，而且隨著社會(huì)的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上科技的發(fā)展，于是仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛推廣。

2 基于Proteus的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

基于Proteus的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要采用軟件仿真與硬件仿真相結(jié)合的方式，可以讓學(xué)生全面掌握微機(jī)電路工作原理與編程技術(shù)。軟件仿真采用Proteus軟件平臺(tái)，學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)、軟件編程等相關(guān)知識(shí)。結(jié)合Proteus仿真開發(fā)環(huán)境，學(xué)生既可以通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的仿真了解相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)，又可以通過實(shí)際硬件電路的仿真運(yùn)行結(jié)果建立對實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)。

Proteus不僅具有模擬和數(shù)字電路仿真功能, 還能仿真單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)，可以提供8051、8086、ARM、AVR、PIC等豐富的CPU模型。故能在虛擬環(huán)境中運(yùn)用常見的中小邏輯器件“積木式”設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，體現(xiàn)了高靈活性的特點(diǎn)。在Proteus虛擬仿真環(huán)境中，學(xué)生可以從基本數(shù)字邏輯器件開始學(xué)習(xí)，進(jìn)而學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口技術(shù)。基于Proteus的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，能夠使學(xué)生在熟悉硬件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用，同時(shí)鍛煉軟硬件的設(shè)計(jì)能力。

基于Proteus的微機(jī)接口可以實(shí)現(xiàn)該課程常用的所有實(shí)驗(yàn)，如IO端口擴(kuò)展(8255)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8253)、串口通信(8251)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC0809)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC0832)、液晶屏顯示(LCD1602)等。在此基礎(chǔ)上，還能進(jìn)行一些功能更加強(qiáng)大的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，下面是“IO端口擴(kuò)展(8255)”的實(shí)驗(yàn)過程：

第一，設(shè)計(jì)好該實(shí)驗(yàn)的Proteus仿真圖，主要包括I/O譯碼電路、8255和8086的連接、8255和I/O外設(shè)的連接?！癐O端口擴(kuò)展(8255)”實(shí)驗(yàn)仿真圖如圖1所示。

圖1 “IO端口擴(kuò)展(8255)”實(shí)驗(yàn)仿真圖

第二，編寫相應(yīng)匯編程序，并編譯成exe可執(zhí)行文件。

code segment

assume cs:code

start:

mov ax,0000h

mov dx,ax

mov dx,8006h；設(shè)置控制口，設(shè)置B口為輸出口

mov al,80h

out dx,al

loop:

mov dx, 8002h；送數(shù)據(jù)0B給B口控制相應(yīng)LED燈

mov al,0Bh

out dx,al

jmp loop

code ends

第三，把exe文件加載到8086中并點(diǎn)擊仿真運(yùn)行按鈕，出現(xiàn)如圖2所示的運(yùn)行結(jié)果。

圖2 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果

3 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的方法，學(xué)生通過Proteus可以在沒有硬件的條件下，隨時(shí)隨地進(jìn)行微機(jī)接口相關(guān)實(shí)驗(yàn)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程非常透明清晰，硬件可以看見每根導(dǎo)線和每個(gè)端口上的電平高低，編程直接采用匯編語言，有利于學(xué)生直觀了解微機(jī)內(nèi)部的運(yùn)作機(jī)制，在牢固掌握所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用。