基于Proteus的微机原理与接口技术教学

刘彩虹++唐彩霞++刘子龙

摘 要：本文基于8086为CPU，8255为并行接口电路，分析了Proteus在仿真8086微机系统时的步骤，介绍了Proteus在“微机原理与接口技术”课程教学中的应用，并具体分析了将Proteus引入课程教学中的优点。

关键词：微机原理；接口技术；Proteus；虚拟仿真

“微型计算机原理与接口技术”作为计算机专业基础课程之一，其重要性越来越突出。“微型计算机原理与接口技术”主要内容是微型计算机的基本工作原理、系统的组成、接口技术和基本的汇编语言程序设计知识。

随着微接口技术的发展，接口已经成为直接影响计算机推广的关键。嵌入式产品的开发与应用中的硬件方面是微机接口电路开发与应用的重要内容，因而微机接口技术是本专业大学生必须掌握的基本技能。学生应采用理论与实践相结合的方法，在理论指导下，加强动手实验，在实践中巩固理论，进而全面掌握微机接口理论，并掌握实际应用开发能力。

一、Proteus软件介绍

Proteus仿真软件是系统设计与仿真平台，它包含2个软件包，ARES是布线编辑软件包，ISIS是原理图编辑与仿真软件包。Proteus对8086 CPU及相关接口芯片提供了支持。电路仿真和原理图设计两个功能模块是“微型计算机原理与接口技术”教学和实验仿真中的主要内容。Proteus软件有丰富的器件库，超过27000种元器件，它的原理图设计功能非常强。Proteus软件具有智能化的器件搜索和连线功能，因而提高了使用效率。Proteus软件具有完善的电路仿真功能，有很多的激励源，例如直流、正弦、指数信号以及大量的虚拟仪器。线路上变化的信号可以用图形的方式实时显示，可以分析电路的多项指标。

二、Proteus软件在教学中的应用

1.仿真方法

Proteus软件运行ISIS后，进入软件的主界面。首先要设置view图形界面的大小和system下的颜色、捕捉对齐等项目。

Proteus软件的仪表资源有图形显示功能，它的功能与示波器类似。Proteus的元件资源有数字和模拟、交流和直流等。Proteus的调试手段有系统总体效果和分步调试。

2.仿真实例

由微处理器组成的微型计算机，一般包括CPU系统、存储器、定时电路、I/O接口电路以及连接各部分的系统总线等几大部分。而CPU系统除了核心器件微处理器之外，还应有保证CPU正常运行及与存储器和I/O接口相匹配的各种外围芯片，如时钟发生器、总线驱动和控制器、地址锁存器，数据收发器及系统等待控制电路等。8255的数据总线连接到CPU的AD0～AD7引脚，进行CPU和8255之间的数据交换。用CPU的A1连接到8255的A0，CPU的A2连接到8255的A1，实现8255内容寄存器的选择。8255的A口低4位作为键盘的行信号，同时A口低4位作为4个8段数码管的位选择线，8255的B口8位连接8段數码管的8位段信号，8255的C口低4位连接键盘的列信号。按键信息传送到8255，然后通过8255送到CPU，CPU将收到的按键信息传送到8255，再通过8255传送到8段数码管上显示。硬件原理图及仿真结果如图1所示。软件的实现思路是对8255的A口进行读取操作，读取键盘的按键信息，将读到的信息进行判断，识别按键值；然后根据键值输出8段数码管的字形码到8255的B口，按键值就在8段数码管上显示出来。通过引入仿真软件，教师可以带领学生真正理解8255的功能以及具体的编程和使用方法。

三、结语

Proteus能实现的仿真内容比较丰富，有8086系统中的内存、I/O接口芯片与CPU的连接等内容。在教学过程中引入Proteus，可以帮助学生理解CPU以及各类接口芯片的功能，学习各类接口的硬件连接和软件编程；可以显著提高课堂的教学效果，帮助学生理解相关内容。笔者建议学生自学Proteus的相关知识，并扩展应用到单片机等内容的学习中。Proteus不仅可以用于学习时的仿真，在真正的产品设计中也可以用来设计和仿真。在教学中引入Proteus软件，不仅提高了课堂教学效率，也为学生将来从事相关的设计工作打下了基础。

参考文献：

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[3]周荷琴，吴秀清.微型计算机原理与接口技术（第4版）[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2008.