可編程中斷控制器8259A的開放式實驗構建

吉林工商學院信息工程分院 劉正紅

一、引言

在教學細節中一點點的培養學生的理解力、創造力，最終培養學生的自學能力，8259A包含從芯片的工作原理到程序設計的諸多細節讓初學者應接不暇，顧此失彼，充分理解原理并能靈活運用不能僅憑借教師“講述”和“演示”，更需要實踐，在實踐中通過獨立思考、逐步吸收、完成知識轉化。傳統的實驗教學一般采用驗證式實驗，操作環節簡單、過程可控，但弊端明顯，學生基本沒有自主選擇的機會，一切按部就班，得到實驗預期結果，實驗就成功了，但實驗給學生帶來的啟發有限，也體現不出因材施教，學生在整個實驗中處在被安排的低位，不能積極調動學生的主動性。

二、開放式實驗教學方法

1.基本含義

開放式實驗的“開放”是指實驗教學環節的開放，包括教學目標、教學主體、教學方式、教學內容，教學資源均采用開放方式[1]。這種開放式的特征，是基于實驗教學過程和能力培養過程的復雜性、培養模式以及教學方式的多樣性、人才的個性化和發展目標的多元化等因素[2]。

2.開放式實驗的優勢

（1）還實驗本身以“自由”

實驗的基本目的是為了學習實驗測量方法、科學思維方法和”學科的基本研究方法，驗證則應放在比較次要的地位，而我們傳統實驗大多是有步驟的驗證實驗，中斷控制器的實驗通常安排如何認識初始化過程和中斷程序的編寫流程，大多學生還沒理解理論，就去實驗室按照實驗指導書的步驟連線、運行事先都沒讀懂的程序，在實驗過程中，沒有解決學生對理論的深入理解，可能又陷入了新的未知，所以教師需要同學們提供必要的實驗器材、有層次的實驗目的，其余引導學生自主投入，通過閱讀教材，查閱文獻、制定實驗方案進行主動的學習，將實驗作為一種驗證自己理解正誤的一個手段，開始可以用驗證性實驗入門，之后需要對不同的工作方式通過人機交互的方式理解，最后能熟練的將8259A芯片用在需要中斷的各個場合。

（2）學習方法的深層變革

在實際操作過程中開放式實驗體現的“開放“可以分成兩部分，一個是為學生提供了開放的實驗環境，一個是實驗內容、實驗方法、實驗進度的適宜開放。在開放式教學中集中體現了學生的主體作用和教師的主導作用，教師僅提供本部分實驗的藍圖，具體的表現形式由學生自己定奪，學生在基礎理論的學習以后第一件事就是把教材吃透，在這個過程里可能會遇到若干不懂的情形使得進程受阻，學習的最大功效就是將不會的轉化為會的，那轉化的方法千差萬別，查閱資料、討論等過程就是培養學生自學能力的有效途徑，在不斷的查閱中也鍛煉學生獲取資源的能力，在這個過程里，學生是“主體”，不是被動接受，通過完成該實驗想辦法解決遇到的各種問題，同時學生可以根據自己的實際情況自主的選擇了學習內容和形式，短期看不出太大差別，但如此堅持下來，學生的自主學習的能力就積累起來，并且形成習慣，自學能力是大學階段最應該培養的能力，而在傳統實驗中，這些過程完全沒有機會實現。

三、8259A開放式實驗的構建

中斷是《微計算機技術》課程的重點內容，如果僅安排驗證性的常規實驗，對基本理論的深入理解還相差甚遠，而且8259A在其他接口芯片的實驗里也起到重要作用，因此，為學生構建開放式實驗是很有必要的。

為了讓學生掌握中斷控制器的工作原理及其應用編程，將本內容的實驗分為三部分：單中斷源實驗、8259A芯片工作方式驗證實驗和中斷實際應用實驗。其中單中斷源實驗是開展應用實驗的基礎，故要求每一個學生必須熟練掌握該實驗。

1.驗證式的單中斷源實驗

8259A和8088系統總線直接相連，8259A上連有一系統地址線A0，故8259A有2個端口地址，本系統中為20H、21H。20H用來寫ICW1，21H用來寫ICW2、ICW3、ICW4，初始化命令字寫好后，再寫操作命令字。OCW2、OCW3用口地址20H，OCW1用口地址21H。使用了0號中斷源，IR0插孔和SP插孔相連，中斷方式為邊沿觸發方式，每按一次脈沖按鈕產生一次中斷信號，向8259A發出中斷請求信號。CPU響應中斷后，在中斷服務中，對中斷次數進行計數并顯示，計滿5次結束。

2.工作方式驗證實驗

8259A具有強大的中斷管理功能，靈活的管理能力對于初學者來說就意味著復雜的編程任務，但熟悉8259A以后發現，該芯片的程序設計是有很強的規律性的，重要的是理解其工作方式，讓同學合作完成一個可以驗證工作方式的實驗來認識各個工作方式及如何協調工作，落實到程序就是工作方式都在哪些命令字中進行設計，比如中斷觸發方式在ICW1，中斷結束方式和中斷優先級管理在ICW4和OCW2中，中斷屏蔽方式在OCW1，這些都可以在實驗一的基礎上進行調整來加以驗證[3-4]。

3.中斷實際應用

用8088/86控制8259可編程中斷控制器，實現對外部中斷的響應和處理。要求程序中對每次中斷進行計數，并將計數結果用8255的PA口輸出到LED。需要學生能正確地設置可編程中斷控制和工作方式并且可以正確地設置中斷服務程序地址。本實驗響應INT0中斷，8259也可以多級連接以響應多個中斷源。將單脈沖信號接到8259的INT0腳。每次中斷時，可以看到LED顯示會加1。

如果學生還學過單片機，可以引導學生做單片機的實際應用實驗來學習8259A芯片的中斷管理功能。

以上幾個實驗方案除了第一個實驗需要老師提供詳細的電路接線圖、完整的實驗程序和實驗步驟，并且課前做細致講解，這也作為本實驗的最低要求，后續實驗給學生提供粗略想法和實驗環境，由教師輔助學生設計電路接線圖，實驗程序的編寫和調試。

四、結語

通過完成以上幾個實驗，學生對8259A的工作方式、編程方法、與其他芯片聯合完成實際功能就有了較為深刻的認識，教師在整個實驗階段輔助學生自主的完成各個層次的工作，雖然不是所有同學都能得到預期的結果，但是這種開放實驗給學生帶來的好處是很明顯的，雖然在這個過程里增加了教師和實驗室的工作人員的工作和其他的管理成本，但是這種人才培養模式還是值得嘗試的。

[1]賀禮智,馬國光.開放式實驗教學及實例分析河北職業技術師范學院學報(社會科學版),2003,l2(2):86-88.

[2]宋國利.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2010,l29(2):91-92.

[3]馬群生,溫冬嬋.微計算機技術[M].清華大學出版社,2011.

[4]張凡,盛珣華.微機原理與接口技術[M].清華大學出版社,2010.