仿真软件在“微机原理与接口技术”教学中的应用

王君

摘要：针对“微机原理与接口技术”课程内容和特点，介绍了计算机仿真软件：EMU8086、MFS和Proteus ISIS，分别适用于汇编语言程序设计、DOS功能调用和硬件接口技术等不同知识点，并且具有操作简单、界面直观等优点。仿真软件的应用能够改善课堂教学模式，激发学生的学习兴趣，帮助学生更好地掌握理论知识，为实验和实践操作打下良好的基础。

关键词：微机原理与接口技术；EMU8086；MFS；Proteus ISIS

中图分类号：TP368.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）31-7390-02

Abstract： According to the characteristics and contents of “ Microcomputer principle and interface technology”， this article introduces multiple Simulation software： EMU8086、MFS and Proteus ISIS. The software apply to the course teaching of assembler language programming、DOS Function calls and the hardware interface technology. The good interface of software and its easy operating are able to change the course teaching mode， stimulate students interest in learning， help the student to have a better master handle of principle knowledge and lay a good foundation for the experiment and practice.

Key words： Microcomputer principle and interface technology； EMU8086；MFS；Proteus ISIS

1 概述

“微机原理与接口技术”是大学本科信息类、电气类、机电类等专业的一门重要基础课程，学生通过对这门课程的学习，能够掌握微型计算机硬件系统的组成和工作原理，提高对微型计算机系统的理解和应用能力，为将来学习和应用层出不穷的微型计算机新技术打下良好的基础[1]。目前开设的“微机原理与接口技术”课程主要以Intel 8086/8088CPU为核心，介绍微型计算机的基本组成、工作模式、相应的编程操作——汇编语言程序设计以及常用的硬件接口芯片，课程知识点多、涵盖面广、与实践紧密相连，学生普遍反应学习难度大。

针对汇编语言程序设计、DOS功能调用和硬件接口技术这些“微机原理与接口技术”课程中的重要知识点，课程教学中应用好可视化和可操作化的仿真软件，可以让学生直观地了解微型计算机的工作原理和程序执行过程，加深理论知识的理解，更好地学习这门课程。

2 EMU8086仿真软件在汇编语言程序设计中的应用

Intel 8086CPU采用的汇编语言程序是“微机原理与接口技术”课程的重点，也是微型计算机软、硬件应用的基础，但仅对汇编程序本身进行讲解，学生会觉得枯燥无味，大量的汇编指令难记忆，复杂的程序难理解。如何帮助学生记住常用指令的功能，弄清楚常见程序结构的运行顺序，就要依靠仿真软件的演示：单步执行指令，相应结果直观显现，指令功能清晰明了。

EMU8086 - Microprocessor Emulator是一款结合了编辑器、组译器、反组译器、具除错功能的软件模拟工具[2]。EMU8086软件界面简单直观，易于操作。除了模拟程序运行以外，EMU8086仿真软件还可以实时观测到CPU寄存器、存储器和变量的当前值，并且能够在程序运行中为寄存器各位选择0/1的数字量输入，这样在程序单步调试过程中，学生可以直观的看出每一步程序执行的效果（见图1） ，帮助记忆指令功能以及查找程序错误。

EMU8086软件还有一个很重要的功能是利用compile功能键生成COM格式的文件， Proteus ISIS软件（后文将介绍）加载这个文件后，才能完成硬件仿真。

3 MFS仿真软件实现DOS功能调用

DOS 是IBM PC系列微机的操作系统，负责管理系统的所有资源、协调微机的操作，其中包括大量的可供用户调用的服务程序，不依赖于具体的硬件系统[3]。DOS功能是一个具有90多个子功能的中断服务程序，可以实现键盘输入、显示器输出和文件管理等具体功能，但现在90后的学生一直接触Windows操作环境，已经不熟悉DOS系统，不能理解课本上关于DOS功能调用的程序执行后是什么样的操作效果，需要在课堂上演示从键盘键入到DOS界面下显示字符的过程，帮助学生掌握好这一节的内容。

多功能微型计算机实验软件MFS（Multi Function Soft，简称MF）是由华中科技大学开发，与MIFID微机实验平台相配套的一款平台软件。在不连接硬件实验箱的情况下，MF实验程序开发环境也可以完成汇编程序的编辑、编译、连接、调试和运行，支持断点设置和单步调试，特别是可以进入DOS调试界面，在此界面中可以进行单步运行，利用Add Watch命令查看各寄存器和内存单元的内容，利用User Screen 命令查看运行DOS功能调用中显示器显示程序后屏幕显示的效果（见图2） 。

种虚拟仪器，具有对常用控制芯片及其外围电路组成的综合系统的交互仿真功能[4]。Proteus ISIS软件最早支持51系列、AVR系列和ARM系列单片机的硬件仿真，一直是单片机课程和实验中最常用的软件开发和调试工具，一直到Proteus 7.5版本开始增添了基于8086微处理器的仿真功能，此外，微机原理与接口技术教材中涉及到的并行接口芯片8255A、串行通信芯片8251A、定时/计数器8253、中断控制器8259A、模数转换芯片ADC0809和数模转换芯片DAC0832等都可以在Proteus的元器件库中找到。

在Proteus ISIS图形工作界面绘制好原理图后，在8086CPU中装载入EMU8086软件生成的COM格式文件，点击运行按钮，电路进入仿真状态。图3是一个并行接口芯片8255A应用电路，在电路仿真运行过程中，单击开关，来回切换开关状态，就可以观察到发光二极管的变化。可见，Proteus软件可以完成一个完整微机系统的设计和调试，对这个软件的介绍和应用将充分调动学生参与硬件设计的积极性，从而加深对微机接口技术理论知识的理解。

5 结论

将先进的仿真工具应用于“微机原理与接口技术”课程的教学中，在课堂上引入适当的仿真和演示，能够通过直观的软件运行和硬件仿真实例丰富教学内容，让学生更好的理解理论知识，加深对所学内容的理解，激发学生的学习兴趣和热情，并且对学生的动手实践能力也有很大的帮助，在一定程度上为相关实验教学奠定了基础。

参考文献：

[1] 周明德. 微机原理与接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[2] 胡安明. EMU8086在汇编语言教学中的使用[J]. 现代计算机，2008（4）：53-54.

[3] 冯博琴，吴宁. 微型计算机原理与接口技术 [M]. 3版.北京：清华大学出版社，2011.

[4] 顾晖，梁惺彦.微机原理与接口技术——基于8086和Proteus仿真[M].北京：电子工业出版社，2012.