《微机原理及应用》理论与仿真相结合教学模式研究

成怡 宋丽梅 修春波 罗菁

【摘 要】《微机原理及应用》是自动化专业一门重要的专业基础课，它是学习其它微处理器芯片的基础。对微机原理的讲解以8088/8086芯片为基础，辅以它对存储器、接口芯片的管理及中断技术等。采用汇编语言相对抽象，学习起来有一定的难度。目前的实验采用是实验箱的方式，容易出现硬件故障，程序下载不正常的情况经常出现，影响了实验效果。本文尝试讨论将仿真软件应用到教学与实验中去，可有效的提高课堂的授课及实验效果。

【关键词】微机原理;Proteus软件;仿真教学模式

0 引言

《微机原理及应用》是自动化专业大三学生的基础课，为单片机或其它嵌入式系统学习提供理论与实践基础。它以8088/8086芯片为主，涉及微机的工作原理、内部结构、存储器组织、汇编语言及接口技术等的知识。培养的目标是使学生学完本课后具备微型计算机硬件系统的整体认识及软硬件的分析设计的初步能力。

目前的教学方式，采用主要是理论授课与实验相结合，理论课强调8088/8086芯片的内部组成、汇编语言、程序设计、存储器原理、接口技术及中断技术等，学生在接受这部分知识时，众多的指令及复杂的寻址方式，没有直观的认识，理解起来比较困难。而实验相对占的课时较少，而且资源有限，几个同学共用一个实验箱，不利于对微机的软硬件有全面的了解。因此，本文探讨基于软件仿真的方式与理论课相结合，并辅以实验箱，对微机原理及应用进行讲授，使学生更好的学习微机的工作原理，为后续课程打下良好的基础。

1 理论结合仿真教学模式

1.1 Emu8086软件仿真软件在教学中的应用

在微机原理及应用教学中，将理论教学与仿真实例相结合，让学生在学习指令的同时，就能看到指令执行完的效果，加强理解与记忆。Emu8086软件集编辑、编译、仿真于一体，界面友好，使用简单。程序执行后，可以看到各寄存器的变化、内存单元的内容、标志位的状态等信息，如图1所示。在课堂上，就直观的看到，程序的变化及数据的存储，便于学生更好的理解。

图1 Emu8086的执行界面

同时，Emu8086软件也有许多开发的接口应用，如LED、交通灯等。也可以更动态的显现出程序设计的结果，如图2所示。图2是LED显示的实例，学生可以清楚的看到LED的变化是如何通过程序的执行实现的。通过课堂的现场演示，激发学生的学习兴趣，体会到编写程序、调试程序等最终实现想要的结果的过程。增加了课堂授课的效果。1.2Proteus仿真软件在教学和实验中的应用

Proteus7.5具有8086/8088微处理芯片的仿真能力，软件提供30多个元件库， Proteus具有用色点显示芯片管脚状态的功能，教师可通过单步调试的方法让学生观察引脚的高低电平变化，同时通过自己绘制芯片间的走线，也能掌握电子设计的能力。另外，还可以通过示波器、逻辑分析仪和发光二极、LED、LCD等输出设备进行观察。如图3为基于8253芯片实现计时的功能。

图2 LED显示实例

图3 8253芯片的Proteus仿真效果

8253的实验也可以通过实验箱来完成，但是，传统的实验箱往往更新不及时，而且易出现损坏，不好修理且修理的周期长等问题，而仿真软件完成克服这类问题，而且使用不受时间、地点的限制，学生可以回去自行操作，且可以自由发挥自己的设计想法，而不是局限于实验箱上的固定连线。并且，实验的灵活性很大，可根据教学的内容和难易的程序自行修改，这些都是实验箱上无法完成的。学生设计的8255芯片扩展LED灯的实验，可设计不同颜色的灯，可编程实现显示变换的方式，增加了学习的趣味性。更重要的是，让学生自己动手编程或绘制电路图，更增加他们的动手能力，提高了软硬件设计的实际操作水平，使授课的效果大大提高。

2 教学改革的成效

将Emu8086和Proteus7.5软件仿真与板书和多媒体课件相结合，应用到课堂授课和实验中去，增加了学习乐趣，对于理论知识可以从直观的角度去理解，更感性更易于接受。而且使用软件教学更为灵活，能针对学生的难点进行全面的示例讲解，可操作的空间加大，增加了学生的学习积极性，提高了课堂的学习效果，活跃了课堂的气氛。另外，让学生通过实际学习掌握微机硬件设计与软件开发过程，这样培养了学生的动手能力，为将来工作打下良好基础。

3 结束语

通过将理论与仿真软件相结合的教学模式，提高了学生的参与度，调动了学习枯燥知识的积极性和趣味性，提高了授课的效果，同时也可弥补硬件实验箱的不足，节约成本，又能增强学生的动手能力和设计水平，是提升微机原理及应用教学效果的有效途径。

【參考文献】

[1]王月明.Proteus仿真实验在8086微机原理与接口技术教学改革中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2011（7）：215-216.

[2]熊旺平.《微机原理与接口技术》课程新型教学方法探讨[J].教育时空，2009（6）：516.

[3]袁保社.《微机原理与接口技术》课堂实验教学方案设计[J].电脑知识与技术，2008（3）：1361-1363.

[4]侯玉宝.基于Protues的51系列单片机设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2004.

[5]朱清慧.Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真[M].北京：清华大学出版社，2002.

[6]蒋辉平.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例[M].北京：机械工业出版社.

[责任编辑：许丽]