“計算機接口技術”課程擴展實驗項目研究

鄭宏云+丁革媛+李翠玉+劉彤

[摘 要]“計算機接口技術”這門課程實踐性很強，文章主要是在已開設的驗證性實驗的基礎之上進行擴展實訓項目的研究，通過擴展實訓激發學生自主學習的積極性，加強對計算機接口技術知識點的理解和掌握，培養學生的應用能力。

[關鍵詞]計算機接口技術；教學改革；擴展性實驗；綜合訓練

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.063

計算機接口技術這門課程理論知識抽象，技術性強，學習難度較大，但在計算機硬件方面又是實用性很強的課程之一，對實驗技能要求很高。在實際的教學過程當中，在有限的課內理論學時的基礎之上，應注重實驗和實踐能力的培養和訓練。

沈陽工業大學一直很重視學生的實踐能力的培養，為了更好地適應人才培養的目標向應用型本科轉型的時代要求，注重培養學生的實踐能力，針對計算機接口技術這門課程進行了一系列的教學改革，原有開設10學時的驗證性實驗，學生只能單純地在實驗設備上按照實驗指導書的要求連線并編寫簡單的匯編語言程序，做單個接口芯片的實驗，這種狀況既影響了學生對整個知識體系的理解和運用，又對學生實際動手能力、創新性的一種限制。在開設驗證性實驗的基礎之上，有目的地增加實訓環節的設置，學生把所學的知識有機地綜合起來，按實際情況增加特定的擴展模塊，研究計算機接口技術擴展的實驗項目就顯得尤為重要。

1 擴展實驗的目的

本實訓環節要求在學生具備一定的計算機接口技術基礎知識和基本實驗技能的基礎之上，增加了系統的開放能力和擴充性的訓練，通過計算機接口技術擴展實訓，使學生能夠掌握微機接口技術的主要概念要素及實現數據I/O的基本方法。使學生掌握一定的理論基礎并有較強實踐能力，注重培養分析問題和解決問題能力。

2 擴展實驗項目設置

學生對課內學時實驗項目熟練掌握之后，充分利用現有清華教科儀器廠生產的TPC2003A實驗設備，增加擴展模塊。既考慮了所學的知識的連貫性問題、實驗的難易程度，又因地制宜，研究了包括紅外遙控接收等幾個實驗項目。

2.1 紅外遙控接收

紅外光是一種不可見光，根據波長又可將紅外光分為近紅外光、中紅外光和遠紅外光。本文所指的紅外遙控，就是指利用近紅外光傳送遙控指令的。紅外遙控系統一般由發射器和接收器兩部分組成。設置這個實訓項目的目的能夠讓學生進一步了解紅外遙控的基本知識、掌握紅外遙控系統基本原理，通過相關的模塊能夠完成紅外遙控接收。

要求學生將實驗臺上的數據線與紅外接收板的數據線連接；適當選擇紅外接收板的地址；控制信號通過實驗臺的相應控制接口發出讀寫控制命令。

2.2 8255A并行口鍵盤掃描

在學生完全掌握了8255A工作原理和工作方式的基礎之上增設二型鍵盤實訓項目，了解鍵盤陣列結構和讀取按鍵的方法。這一環節的設置有效地彌補了課內實驗對這一知識點訓練的缺失。

要求學生在將擴展電路板與實驗臺上的擴展插頭相連，為擴展電路提供電源并共用外部總線。擴展電路板上的數碼管、鍵盤陣列由通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件8279控制。在本項目中，由可編程并行接口芯片8255A的A端口，C端口作為輸入、輸出端口，連接8255A芯片的片選信號線，鍵盤陣列由8255A芯片控制。編程實現使用中斷方式使得在鍵盤陣列上每按一個鍵后申請一次中斷，識別鍵盤上的閉合鍵，通過采用行掃描法或列翻轉法確定鍵值，相應的字符顯示在計算機的屏幕上。

2.3 微機接口、鍵盤、LED綜合實驗

本次實訓項目將鍵盤輸入、LED數碼管輸出顯示結果結合在一起，是一次綜合的訓練和提高。

本項目擴展電路板上的LED數碼管、鍵盤陣列由8279控制，其實現靠的是若干組短路子組成的控制選擇開關K1，K2，K3，K4，KB0，KB1，KB2。K1，K3，K4連接在8279一端時，數碼管由8279控制。當K2，KB1，KB2，KB3連接在8279一端時，鍵盤陣列由8279控制，連接在8255A一端時由外接芯片825A5控制。

因為本實驗為8255A控制和外部總線控制綜合實驗，還需要將選擇開關K2，KB1，KB2，KB3連接在8255A一端，并將KA0-KA7，KB0-KB2連接到8255芯片A口，C口，還需要連接8255A芯片的片選信號，以使鍵盤陣列由8255A芯片控制，使多位數碼管（LED）由外部總線控制。

2.4 字符液晶模塊顯示

液晶顯示是目前使用的非常廣泛的技術，本次實訓主要讓學生了解液晶（LCD）顯示字符的原理；掌握字符液晶編程的規則；會字符液晶1602初始化、字符顯示的編程。

接在實驗板上的信號線通過74LS138地址譯碼后連接在液晶顯示模塊上，字符液晶顯示模塊控制口譯碼地址：指令端口地址為：2B0H；數據端口地址為：2B1H。

編程使字符液晶1602的初始化并顯示系統字庫中的所有字符，學有余力的同學可以嘗試適當修改程序，顯示自定義字符。

2.5 圖形液晶模塊顯示

液晶顯示模塊還可以顯示一些簡單的圖形，本項目在掌握了液晶顯示字符的原理基礎之上更進一步學會測試圖形液晶模塊及屏幕像素的編程、圖形液晶12232漢字字符顯示的編程、圖形液晶12232圖形顯示的編程以及圖形液晶12232特效顯示的編程。

接在實驗板上的信號線通過74LS138地址譯碼后連接在液晶顯示模塊上。編程使圖形液晶12232初始化并分別顯示三屏不同的內容，以測試液晶模塊及屏幕像素的好壞。

在此基礎之上進行漢字字符顯示編程，電路連接同上。編程使圖形液晶12232顯示兩行*七個16*16點陣漢字或顯示其他點陣漢字。

編程先使圖形液晶12232顯示黑白圖形或文字，然后由微機鍵盤輸入箭頭“↓”、“↑”鍵，再利用液晶模塊的起始顯示地址設置命令呈現滾屏的特效。

3 教學方法和考核方式

整個實訓集中在2周內完成，學生自學各個項目涉及內容的工作原理，設計系統的實現方法，選出至少3個項目進行訓練。指導教師在整個過程中只起到引導的作用，在自行編寫的實驗指導書主要包括一些大綱和提示性的內容，學生在指導教師的提示下自主連接系統，編寫匯編語言源程序，并調試運行。

考核及成績評定分成四部分內容：第一階段為實訓開始前的預習、準備工作，主要考核預習報告的完成程度，通過與學生的互動，了解其對相關知識的掌握情況，根據對項目的掌握情況來決定是否可以進入下一階段的實際操作，這一部分成績約占總成績的20%。第二階段為實訓過程的質量監控，在整個實訓過程中，指導教師根據學生每天、每個項目的完成情況進行評估，主要的評判標準是監督學生是否能夠獨立完成，是否在訓練的過程中有創意、有創新，是否能夠在自己很好地完成任務之后幫助其他同學解決問題。這樣既可以激發學生的自主學習積極性，也培養了團隊協作的能力，這部分占總成績的40%。第三階段是在實訓結束之前，以答辯的形式進行考核，每組同學進行10～15分鐘的自述，并且能夠準確地回答老師提出的問題。這個過程既能使學生對實訓工作進行認真的總結，溫故而知新，也能夠鍛煉學生的語言表達能力，增強自信心，是一個非常難得的綜合訓練機會。答辯成績30%。最后階段學生要上交紙質的實訓報告，明確實訓的目的，歸納總結各個項目的知識點和出現的問題以及解決方法，記錄詳細的結論，形成完整的學習鏈條，養成良好的學習習慣。實訓報告成績占總成績的10%。要求學生嚴格遵守實訓紀律，實訓態度積極主動、認真勤奮。完成實訓任務，達到實訓大綱規定的全部要求，實訓報告能對實訓內容進行全面、系統的總結，實訓報告格式規范。

4 結 論

在計算機接口技術實踐環節的教學改革中，有目的地增加了實訓環節。實訓項目的選定是根據課程教學大綱的要求，結合當前技術的發展需要以及學生的掌握程度進行設置。既是對課內實驗安排的有效補充，也是注重挖掘創新能力的綜合訓練。通過這一環節的訓練，使學生加強了對計算機硬件知識的理解和掌握，激發了學生自主學習的積極性、主動性和創造性，完全達到了教學改革的目的。

參考文獻：

[1]吳衛江，趙建輝，華巍.計算機接口技術課程實驗教學探討[J].計算機教育，2011（6）.

[2]楊文顯.現代微型計算機原理與接口技術教程[M].北京：清華大學出版社，2012.