《微機原理及應用》理論與仿真相結合教學模式研究

成怡 宋麗梅 修春波 羅菁

【摘 要】《微機原理及應用》是自動化專業一門重要的專業基礎課，它是學習其它微處理器芯片的基礎。對微機原理的講解以8088/8086芯片為基礎，輔以它對存儲器、接口芯片的管理及中斷技術等。采用匯編語言相對抽象，學習起來有一定的難度。目前的實驗采用是實驗箱的方式，容易出現硬件故障，程序下載不正常的情況經常出現，影響了實驗效果。本文嘗試討論將仿真軟件應用到教學與實驗中去，可有效的提高課堂的授課及實驗效果。

【關鍵詞】微機原理;Proteus軟件;仿真教學模式

0 引言

《微機原理及應用》是自動化專業大三學生的基礎課，為單片機或其它嵌入式系統學習提供理論與實踐基礎。它以8088/8086芯片為主，涉及微機的工作原理、內部結構、存儲器組織、匯編語言及接口技術等的知識。培養的目標是使學生學完本課后具備微型計算機硬件系統的整體認識及軟硬件的分析設計的初步能力。

目前的教學方式，采用主要是理論授課與實驗相結合，理論課強調8088/8086芯片的內部組成、匯編語言、程序設計、存儲器原理、接口技術及中斷技術等，學生在接受這部分知識時，眾多的指令及復雜的尋址方式，沒有直觀的認識，理解起來比較困難。而實驗相對占的課時較少，而且資源有限，幾個同學共用一個實驗箱，不利于對微機的軟硬件有全面的了解。因此，本文探討基于軟件仿真的方式與理論課相結合，并輔以實驗箱，對微機原理及應用進行講授，使學生更好的學習微機的工作原理，為后續課程打下良好的基礎。

1 理論結合仿真教學模式

1.1 Emu8086軟件仿真軟件在教學中的應用

在微機原理及應用教學中，將理論教學與仿真實例相結合，讓學生在學習指令的同時，就能看到指令執行完的效果，加強理解與記憶。Emu8086軟件集編輯、編譯、仿真于一體，界面友好，使用簡單。程序執行后，可以看到各寄存器的變化、內存單元的內容、標志位的狀態等信息，如圖1所示。在課堂上，就直觀的看到，程序的變化及數據的存儲，便于學生更好的理解。

圖1 Emu8086的執行界面

同時，Emu8086軟件也有許多開發的接口應用，如LED、交通燈等。也可以更動態的顯現出程序設計的結果，如圖2所示。圖2是LED顯示的實例，學生可以清楚的看到LED的變化是如何通過程序的執行實現的。通過課堂的現場演示，激發學生的學習興趣，體會到編寫程序、調試程序等最終實現想要的結果的過程。增加了課堂授課的效果。1.2Proteus仿真軟件在教學和實驗中的應用

Proteus7.5具有8086/8088微處理芯片的仿真能力，軟件提供30多個元件庫， Proteus具有用色點顯示芯片管腳狀態的功能，教師可通過單步調試的方法讓學生觀察引腳的高低電平變化，同時通過自己繪制芯片間的走線，也能掌握電子設計的能力。另外，還可以通過示波器、邏輯分析儀和發光二極、LED、LCD等輸出設備進行觀察。如圖3為基于8253芯片實現計時的功能。

圖2 LED顯示實例

圖3 8253芯片的Proteus仿真效果

8253的實驗也可以通過實驗箱來完成，但是，傳統的實驗箱往往更新不及時，而且易出現損壞，不好修理且修理的周期長等問題，而仿真軟件完成克服這類問題，而且使用不受時間、地點的限制，學生可以回去自行操作，且可以自由發揮自己的設計想法，而不是局限于實驗箱上的固定連線。并且，實驗的靈活性很大，可根據教學的內容和難易的程序自行修改，這些都是實驗箱上無法完成的。學生設計的8255芯片擴展LED燈的實驗，可設計不同顏色的燈，可編程實現顯示變換的方式，增加了學習的趣味性。更重要的是，讓學生自己動手編程或繪制電路圖，更增加他們的動手能力，提高了軟硬件設計的實際操作水平，使授課的效果大大提高。

2 教學改革的成效

將Emu8086和Proteus7.5軟件仿真與板書和多媒體課件相結合，應用到課堂授課和實驗中去，增加了學習樂趣，對于理論知識可以從直觀的角度去理解，更感性更易于接受。而且使用軟件教學更為靈活，能針對學生的難點進行全面的示例講解，可操作的空間加大，增加了學生的學習積極性，提高了課堂的學習效果，活躍了課堂的氣氛。另外，讓學生通過實際學習掌握微機硬件設計與軟件開發過程，這樣培養了學生的動手能力，為將來工作打下良好基礎。

3 結束語

通過將理論與仿真軟件相結合的教學模式，提高了學生的參與度，調動了學習枯燥知識的積極性和趣味性，提高了授課的效果，同時也可彌補硬件實驗箱的不足，節約成本，又能增強學生的動手能力和設計水平，是提升微機原理及應用教學效果的有效途徑。

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[責任編輯：許麗]