微机接口系统认识实验

微机接口系统认识实验（6篇）

1.微机接口系统认识实验 篇一

评

阅

微机原理与接口技术

实验报告一

姓名

匡越

学号

1715211016

时间

地点

实验题目

一、实验目的1.熟悉Keil软件使用

2.熟悉MCS-51指令

3.学习简单程序的调试方法

二、实验说明

通过实验了解单片机内部存储器的结构和分配及读写存储器的方法，熟悉MCS-51指令同时，学习单片机程序编程、调试方法。

三、实验内容及步骤

1.启动PC机，打开Keil软件，软件设置为模拟调试状态。在所建的项目文件中输入源程序1，进行编译，如有错误按提示找到该行并纠错，重新编译直到通过。

2.编译无误后，打开CPU窗口，选择单步或跟踪执行方式运行程序，观察CPU窗口各寄存器的变化并将观察到的结果记录到预习报告。

3.新建另一个项目输入源文件2，打开CPU窗口，选择单步或跟踪执行方式运行程序，观察存储块数据变化情况记录到预习报告。点击复位按钮，改变存储块数据，点击全速执行快捷按钮，点击暂停按钮，观察存储块数据变化情况，记录到预习报告。点击复位按钮，改变存储块数据，分别LOOP、LOOP1设置断点，点击全速执行快捷按钮，在断点处观察寄存器及存储块数据变化情况。

WAVE软件使用方法参考其帮助文件。

四、实验程序流程框图、实验程序

1、源程序1

ORG

0000H

AJMP

MAIN

ORG

0030H

MAIN：

MOV

R0,#30H；

(R0)=

(00H)=

MOV

A,#40H；

(A)=

MOV

R6,A；

(A)=,(R6)=

MOV

A,@R0；

(R0)=

(A)=

MOV

40H,A；

(A)=

(40H)=

MOV

30H,40H；

(30H)=

(40H)=

MOV

R1,#40H；

(R1)=

MOV

@R1,#0AAH；(R1)=

(40H)=

MOV

SP,#60H；

(SP)=

PUSH

ACC；

(SP)=

(61H)=

PUSH

30H;

(SP)=

(62H)=

MOV

A,#0FFH；

(SP)=

(A)=

MOV

30H,#30H；

(SP)=

(30H)=

POP

ACC；

(SP)=

(A)=

POP

30H；

(SP)=

(30H)=

ADD

A,30H；

(30H)=

(A)=

Cy=

SUBB

A,#10；

(A)=

Cy=

MOV

R4,#00100100B；

(R4)=

H

MOV

A,#39H；

(A)

=

ADD

A,R4；

(A)

=

(R4=)

DA

A；

(A)

=

Cy=

MOV

28H,#55H；(28H)

=

Cy=

MOV

C,40H；

(PSW)

=

Cy=

MOV

26H,#00H；(26H)

=

Cy=

MOV

30H,C；

(30H)

=

(26H.1)

=

SJMP

$

j点击project，选择下拉式菜单中的New

project；

k选择所要的单片机，这里我们选择常用的Ateml

公司的AT89C51；

l新建一个File，输入源程序；

m将新建文件保存为text.asm的格式；

n鼠标在屏幕左边的Source

Group1

文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。选“Add

File

to

Group

‘Source

Group

1’”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件；

o对程序进行编译运行；

使程序一得：

ORG

0000H

AJMP

MAIN

ORG

0030H

MAIN:

MOV

R0,#30H

;

(R0)=

0x30

(00H)=

0x0000

MOV

A,#40H

;

(A)=

0x40

MOV

R6,A

;

(A)=

0x40,(R6)=

0x40

MOV

A,@R0

;

(R0)=

0x30

(A)=

0x16

MOV

40H,A

;

(A)=0x16

(40H)=

0x0040

MOV

30H,40H

;

(30H)=

0x0030

(40H)=

0x0040

MOV

R1,#40H

;

(R1)=

0x40

MOV

@R1,#0AAH;(R1)=

0x40

(40H)=

0x0040

MOV

SP,#60H;

(SP)=

0x60

PUSH

ACC;

(SP)=

0x61

(61H)=

0x0061

PUSH

30H;

(SP)=

0x62

(62H)=

0x0062

MOV

A,#0FFH;

(SP)=

0x62

(A)=

0xff

MOV

30H,#30H;

(SP)=

0x62

(30H)=

0x0030

POP

ACC;

(SP)=

0x61

(A)=

0x16

POP

30H;

(SP)=

0x60

(30H)=

0x0030

ADD

A,30H;

(30H)=

0x0030

(A)=

0x2a

Cy=

0

SUBB

A,#10;

(A)=

0x20

Cy=

0

MOV

R4,#00100100B;

(R4)=

0x24

H

MOV

A,#39H;

(A)

=

0x39

ADD

A,R4;

(A)

=

0x5d

(R4=)

0x24

DA

A;

(A)

=

0x63

Cy=

0

MOV

28H,#55H;(28H)

=

0x0028

Cy=

0

MOV

C,40H;

(PSW)

=

0x80

Cy=

MOV

26H,#00H;(26H)

=

0x0026

Cy=

MOV

30H,C;

(30H)

=

0x0030

(26H.1)

=

0

SJMP

$

2、源程序2

设(30H)=4,(31H)=1,(32H)=3,(33H)=5,(34H)=2,(35H)=6

ORG

0000H

AJMP

MAIN

ORG

0030H

MAIN:

MOV

R0,#30H；30H→R0

MOV

R2,#6；6→R2

SORT:

MOV

A,R0;30H→A

MOV

R1,A；30H→R1

MOV

A,R2；6→A

MOV

R5,A；6→R5

CLR

F0；

状态标志位清零

DEC

R5；寄存器R5减一

MOV

A,@R1；R1→A

LOOP:

MOV

R3,A；A→R3

INC

R1

；寄存器R1增1

CLR

C

；进位标志位清零

MOV

A,@R1；31H→A

SUBB

A,R3；累加器内容减去寄存器内容

JNC

LOOP1；仅为标志位为1，则进行LOOP1

;以下代码完成数据交换

SETB

F0；状态标志位置1

MOV

A,@R1；31H→A

XCH

A,R3；将A于与R3的数据交换

MOV

@R1,A；将4赋值给寄存器R1(31H)

DEC

R1；寄存器减一

MOV

A,R3；1→A

MOV

@R1,A；将1赋值给寄存器R1(30H)

INC

R1;寄存器R1增一

LOOP1:

MOV

A,@R1；4→A

DJNZ

R5,LOOP；寄存器R5减一，不为零则回到LOOP

JB

F0,SORT；状态标志位为零，则回到SORT

SJMP

$

2.微机接口系统认识实验 篇二

关键词：微机原理与接口,汇编语言,c语言,教学方法

《微机原理与接口》课程是电子类主干专业基础课程, 主要介绍80x86/Pentium微处理器构成的微型计算机的原理、应用及最新发展现况。课程是对《汇编语言程序设计》、《数字电子线路基础》、《模拟电子线路》等基础课程的延伸, 同时又是学好嵌入式系统的先决条件, 起到承前启后的重要作用。熟练掌握这门课程将使学生成为既具备软件编程能力又了解硬件知识的复合性人才。本课程不同于其他课程, 对学生理论联系实际的能力有较高要求。自课程开设以来, 几乎各大院校都以汇编语言作为编写工具进行教学, 虽然汇编语言具有运行速度快、占用空间少等优点, 但其作为面向机器的程序设计语言又存在着如代码的可重用较低、可读性和可维护性不强、可移植性低等缺点。因此较难被学生普遍接受。我们尝试以传统汇编语言实验程序为基础, 在学生初步掌握汇编语言程序编程的基础上, 加入C语言程序进行试验性教学。C语言因其具有简洁紧凑、灵活方便、程序设计自由度大、适用范围广、方便跨硬件平台的软件移植、适合进行嵌入式实时操作系统编程等优点被广泛使用。本次改革获得了师生的广泛好评, 同时也为学生提供了实践应用C程序设计课程的机会, 更是为后期嵌入式系统学习开发打下了坚实的程序设计基础。

一、适宜汇编和C语言的双语教学模式

《微机原理与接口》课程作为一门专业基础课程, 其发展受到了各大院校的足够重视。《微机原理与接口》实验是在其基础上开设的相对独立的实验课程。但由于本课程讲授的大多是8086、Pentium等低级CPU的结构及原理, 而目前市场主流的CPU大多都为双核甚至是四核CPU, 导致了学生对于课程的重视度不够, 如果实验课中单一使用汇编语言, 则难以激发学生对课程的兴趣。对于电子信息类专业的学生动手实践能力的培养很重要, 实验课程的系统训练往往起到决定性的作用, 如果这门实验课程没有给学生带来学习兴趣, 将会严重影响到其他后续课程的学习。这里笔者试用了如多媒体教学、学生亲自设计实验、设计开放性实验等很多新型方法进行教学, 但使用汇编语言编写程序依然是难点。结合学生此前已经开设过C语言课程, 对C语言有较好的驾驭能力和开发技巧, 借鉴运用C语言开发51系列单片机的启发, 并将C语言成功运用于《微机原理与接口》实验中, 改变了以前单调沉闷的课堂气氛, 激发了学生的学习热情。

二、实例:C语言方式下控制8253

实验内容:将计数器0、1设为模式3 (方波) , 计时器2设为模式2 (分频) , 计数器0的输出脉冲作为计数器1的时钟输入, 计数器1的输出脉冲作为计数器2的时钟输入。用LED观察计数器0、1和2的输出频率关系, 8253控制端口地址为203H;计数器0地址为200H;计数器1地址为201H;计数器2地址为202H。以下为C语言参考程序:

这里用LED观察计数器0, 1, 2输出状态的过程中运用的是C语言而不是汇编语言。从中可以直观地看出, 如果使用汇编语言对8253写入控制字MOV DX, 203H, MOV AL, 36H, OUT DX, AL, 需要三条语句完成, 用c语言只需调用outport函数:outport (0x203, 0x36) , C语言的代码长度短了很多。

汇编语言和C语言的双语教学模式极大地调动了学生的学习主动性, 同时加强了学生对相关学科的自主学习能力。此方法也为Arm嵌入式系统的学习和开发奠定了坚实的基础。双语实验的成功推广实现了研究性、探索性教学, 并在实际教学中取得了一些成果:2007级本科生在大三第一学期的创新创业实践中, 运用新学习的知识和练就的动手能力, 研制月球采壤车、光纤管道智能监控系统等, 初步接近实际应用的水平。同时我院《微机原理与接口》课程也被认定为省级精品课程, 学生在全国大学生电子设计大赛中屡获佳绩。为适应信息技术日异月新的发展, 更需要在今后的实验教学中不断探索新思路和新方法, 不断完善实验教学体系和管理模式, 努力适应技术的进步, 促进学生个性化发展, 永远是我们这一课程的追求目标。

参考文献

[1]马义德, 张在峰, 徐光柱, 杜桂芳.微型计算机原理及应用 (第二版) [M].北京:高等教育出版社, 2001.

[2]晁阳.单片机MCS-51原理及应用开发教程[M].北京:清华大学出版社, 2007.

[3]谭浩强.C程序设计 (第三版) [M].北京:清华大学出版社, 2005.

3.微机接口系统认识实验 篇三

关键词:教学改革;理论教学;创新能力;虚拟实验平台

中图分类号:H191 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 04-0000-01

Reform of Course Theory &Experimental Teaching on《Microcomputer Principles and Interface Techniques》

Chen Ke,Zhang Qi

(Sichuan Vocational&echnology College,Suining629000,China)

Abstract:As a fundamental major course of relative majors of electrical and information in higher vocational colleges,the course Microcomputer Principles and Interface Techniques is of great practice. The breakthroughs of the course reform lie in enhancing cultivating the students’ originality and bringing their initiatives into full play.In the aspect of theoretic teaching,the cultivation of the students’ comprehensive analytic ability should be emphasized enable them to have the ability of certain microcomputer hardware interface design.In the aspect of experimental teaching,the virtual experiment platform of microcomputer interface is established, the restriction of traditional experiments targeting time and space is broken,the integration of experimental teaching is realized.

Keywords:Teaching reform;Theoretic teaching;Originality;Virtual experiment platform

《微机原理与接口技术》课程是高职院校电气信息类专业的主要专业基础课程之一。很多学生在该课程的学习过程中,对接口芯片的工作原理与接口电路的设计思路及其在微机控制系统中的应用难以形成一个系统的概念,更谈不上创新设计能力的培养。因此,积极地对《微机原理与接口技术》课程进行教学改革,有效提高教学质量是当前该门课程教学的首要任务。

一、转变教学指导思想,实现以能力为本

当前很多高职院校对该课程的教学大多采用验证教学模式,尤其是在实验教学中普遍采用实验箱,仅对接口芯片功能进行相应的工作方式验证性实验,忽略了对学生的自主思维空间进行拓展,从而阻碍了创新能力的形成,使该课程在学生的整个专业知识体系结构中的作用得不到应有的体现[1]。因此,学生对该门课程的学习重点必须在教师的引导下从“是什么,如何工作”转变到“如何思考,如何设计”这个层面上来,这也更符合当前高职教育所强调的“以能力为本”这个全新的教学指导思想。

二、优化理论教学内容,推行实验教学改革

《微机原理与接口技术》课程教学改革以突出实用为目的,并结合高职院校学生实际特点,重点阐述与接口应用相关指令及编程基础,加大微机接口应用技术知识方面的阐述。内容取材上,力求反映微型计算机接口技术的最新成果和新知识,对现有理论教学内容进行适当的优化。课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合,使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念,教学改革的宗旨是要全面培养学生进行微机系统扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的创新能力。

在《微机原理与接口技术》课程教学中,实验教学是一个很重要的环节。传统的接口实验一般采用实验箱来完成,成本较高,并且能够扩展的实验项目有限,通常是验证性实验居多,很多能拓展学生创新思维的实验项目无法开展。因此,建立“微机接口虚拟实验平台”,是当前很多高职院校对该课程实验教学改革的目标所在。

传统的接口实验设备包括两部分:“微机”和与其连接的“专用实验台”两个部分。“微机接口虚拟实验平台”则采用以“软”代“硬”和“虚”、“实”结合的设计思路,强调系统的实用性和可扩展性,最大限度地仿真真实的实验环境。

“虚拟实验平台”包含虚拟接口电路和虚拟实验操作台。虚拟接口电路是实验程序和虚拟实验操作台的连接通道,包含了实验中常用的I/O接口芯片,有8253、8255A、、A/D、D/A等,与实际芯片功能相同,并与实际的微机实现了“连接”,能够被实际的实验程序所访问,也即对调试程序而言与真实的存在几乎没有什么差别。虚拟实验操作台主要包括常用的外围单元电路,如指示灯、数码管、键盘、开关、传感器等,它是一个交互性较强的可视化界面,不仅可以指示或反映出实验的结果,同时学生可以通过拖动鼠标来模拟连线和使用虚拟的测试仪器进行检测等操作[2]。

下图展示的是“虚拟实验平台”上8255A芯片与4×4键盘的虚拟接口实验操作台界面。

8255A芯片与4×4键盘的虚拟接口实验操作台界面

与传统的实验相比,“虚拟实验平台”作为一种新型的实验类型,在很多方面优于传统的硬件实验平台,具有比传统实验更为灵活多样的表现形式,在培养学生创新能力,促进实验教学技术手段创新发展等方面将发挥重要的作用。

三、结束语

《微机原理与接口技术》的课程教学与实验改革是一个长期的过程,本文通过作者自己的教学实践,合理优化教学内容,灵活组织教学模式,适时设计教学场景,通过建立“虚拟实验平台”,提高了教学质量,改善了教学效果,全面拓展了学生的创新思维,培养了学生的创新能力。

参考文献:

[1]陈友宣.微机接口技术实验课程教学改革探讨[J].企业教育,2007,03下:7-8

[2]王青.微机接口网上虚拟实验室的研究设计[D].中国海洋大学,2004

作者简介:

陈科,男,四川职业技术学院电子电气工程系,助教,硕士,研究方向:电气自动化技术。

4.微机原理与接口技术课程总结 篇四

一、围绕本课程的教学内容，除了阅读教材外你还看了哪些资料？请归纳简述其内容。

二、请陈述当前你对微控制器工作系统的认识

三、请综合运用51单片机的中断系统、定时/计数器、串行口，从实际应用出发做一个设计。这个设计可以是个新产品，也可以是对身边生活中某个环节或产品的改善；这个设计从电子专业的角度要合理可行。请清楚地阐述这个设计的功能、技术环节。不用描绘具体电路，用框图示意即可。

四、本学期的《微机原理与接口技术》课是第一次把微机原理、接口技术、单片机整合在一门课中，并赋予了72学时的课堂教学和36学时的实验学时。请从教学内容、实验内容、学时安排、教师对课程的把握等方面对本课的教学提出意见。

注：

①、对于撰写提要中的问题不能泛泛而论，希望确实通过自己的理解与想法具体说明；

②、要求字数在2000～4000之间；

③、课程总结将计入本课考核成绩；

④、请各位同学截止到7月5日24点，把课程总结的电子版发到我的教学邮箱：xyredleaf_homework_1@126.com

任课教师：洪小叶

2012-6-26

5.微机接口系统认识实验 篇五

关键词：原机原理,实验教学,接口技术

1 教学现状

微机接口技术是一种硬件软件相互交错且互为基础的应用技术, 其教学内容枯燥抽象, 课时数量不足, 教师的教学难度较大, 普遍存在有劲使不上的感觉。同时, 学生对于这门课程的学习目的不明确, 多数认为没有什么实际用途, 对自己今后就业没有帮助。另外, 本门课程要求学生对汇编语言有一定的基础, 在当前浮躁的社会气氛下, 急功近利的学生也不在少数, 认为该课程不象高级语言程序课程那样立竿见影地解决许多应用问题。实际上, 在工业、农业、国防, 以及日常生活中涉及到微机接口技术的实例很多, 比如自动称量包装系统, 自动种子培育系统, 自动火炮瞄准系统, 智能电梯控制系统等等, 这就要求教师在理论教学过程中, 结合当今信息科技的新技术, 引导学生对该课程有正确的认识, 增加学生对科技的兴趣。在实验教学环节, 教师可以尝试使用一些简单实用的案例作为实践教学的切入点, 激发学生的学习动机, 增强学生的求知欲, 尽可能的改变学生学习主动性差, 学习兴趣较低的现象。

学校现有的实验教学硬件系统老化, 大多数是一些箱式实验系统。并且, 实验系统能够提供给学生的实验项目一般是使用单个接口芯片 (例如8255、8251、74LS273) , 实验过程中一些偷懒的学生不愿意亲自动手编写程序, 只是简单地连接导线并调用固化程序来完成实验, 从而导致实验设计过于简单, 达不到实验目的。另外, 教学设计不合理, 部分院校在制定教学大纲的过程中理论和实践比例安排失调, 实践教学安排过少, 导致学生不能够充分利用资源进行有效学习。

2 教学改革

2.1 改革实验内容和方法

传统的实验教学是从属于理论教学的, 改革的思路是就要提高实验教学的地位。为了实现这个目标必须对原有的实验内容进行整编与更新。既要保证实验课与理论课的衔接, 又要达到培养学生实际工程设计能力的目的。经多年的教学实践, 我们决定继续选用8255、8279、8253、8259、A/D及D/A等通用接口芯片作为实验接口芯片, 其中包括基础性实验、综合性实验、设计性与研究性实验, 并且循序渐进地加大综合性实验和设计性研究性实验的比例。在此基础上, 引入EDA技术是非常必要的。这样可以使得实验扩展为两部分, 即常规的微机原理与接口实验和基于CPLD/FPGA硬件描述语言的微机原理与接口实验, 学生可以根据自己的兴趣与爱好安排自己的实验, 在实验设计上有更大空间发挥自己的想象力与创造力。具体的方法如下:

(1) 要求学生做好实验课程预习。实验预习对如质如量在规定的时间里完成规定的实验内容是非常必要的, 因此我们每次实验课结束前就安排下一次实验内容。要求学生根据实验教学目的和要求, 结合课堂教授的理论知识, 亦可通过互联网查阅相关资料, 做好实验的准备工作, 做到实验目的明确、实验原理明晰, 实验内容充实。

(2) 在实验开始前不再简单地给学生提供实验电路和接口程序, 只提出具体的实验要求和实验目标, 让学生通过实验预习以及对实验目的、实验要求的理解和分析, 自行设计实验方案、电路和编写实验程序, 以培养学生的独立设计能力。

(3) 实验课时增设师生互动环节、增加学生之间的交流与讨论, 改变以教师为中心的传统教学模式, 建立“以学生为主体、教师启发为辅导”的实验教学新模式。

2.2 整编实验教材

实验内容的更新必须反映到实验教材上。对于新实验教材的编写, 我们应该摒弃旧的教材模式, 更新的实验内容, 且将重点内容放在接口芯片和实验器材的功能介绍上。为此, 我们取消了具体的实验步骤、实验连接线图及实验程序, 取而代之的是实验目的、实验原理、实验内容、实验教学要求、实验程序设计流程图及实验思考提问等内容。

2.3 改进考核方法

对学生实验成绩科学合理的考核评定, 可以有效地促进学生对课程的学习兴趣, 是改进实验教学中的重要环节。为提高学生的实验能力和设计能力, 我们应该根据接口实验教学的特点, 建立一种多元化的考核方法, 即不同的实验内容, 考核的侧重点不同, 综合地评定学生实验成绩。

(1) 基础性实验考核方式。主要观察学生在实验中的基本操作能力, 同时考察学生对实验原理的掌握程度和对实验仪器的使用能力。学生实验成绩由实验操作考核成绩 (60%) 和实验原理知识考核成绩 (20%) 、实验发挥部分考核成绩 (20%) 组成。实验操作考核成绩由实验设计方案、实验电路、实验程序、实验结果和实验报告构成。实验理论考核由学院统一组织, 采用笔试考核确定成绩。实验发挥部分考核成绩主要考查选做部分的完成情况。不必每次实验对每个学生进行考核, 可以采用抽查的方式, 只要保证每个学生在一个学期内至抽到三次即可。

(2) 综合性实验考核方式。综合性实验往往包括了若干个实验原理, 考核目标应该考查实验原理的合理性, 实验操作的正确性和可行性。学生实验成绩由实验方案设计、实验操作过程、结论与数据分析和实验报告组成, 由指导教师根据实际情况以抽查的方式进行考核。

(3) 设计性和研究性实验考核方式。对于这类实验, 应该重点考查学生分析与解决问题的能力和创新的能力。学生实验成绩采用小论文答辩方式进行考核, 学生要将选题综述、设计方案、实验过程、结果与分析整理成论文, 由指导教师评阅后组织答辩并给分。

3 结束语

“微机原理与接口技术”是一门重要的专业基础课, 目前正面临着诸如教师难教学生难学的困境, 也存在实验仪器老化实验内容陈旧的问题。经过几年的教学改革与实践, 我们深化了课程改革和建设, 提升了实验教学水平和质量。现有实验课程内容与方法、实验教材、实验考核方式比以前均有明显的改进, 极大地调动了学生自主学习的积极性, 增强了他们对实验学习的兴趣, 培养了学生的综合设计能力和实践能力。

参考文献

[1]杨翠微.电子信息类专业微机原理与接口实验教学探讨[J].电气电子教学学报, 2005 (27) .

[2]管希萌.关于微机原理课程改革的几点思考[J].扬州教育学院学报, 2004 (22) .

[3]叶汉英.远程开放教育课程实验教学的实施与思考[J].实验室研究与探索, 2005 (2) .

[4]梁世强, 陆益民.模拟化学实验室的创建与教学效果初探[J].实验室研究与探索, 2005 (2) .

6.微机接口系统认识实验 篇六

培养具有工程意识与工程能力, 适应我国社会经济发展需要且与国际接轨的工程技术人才, 是目前高校特别是工科院校的重要使命和迫切要完成的任务。但就目前我国高等工程教育的总体质量看, 在这方面与发达国家相比还有一定的差距, 主要表现在工程技术人才的培养模式上普遍还存在重理论轻实践, 重知识传授、轻能力培养等问题。

湖北经济学院计算机学科教育中注重复合型、应用型人才的培养, 这既是对学校“两有三实”人才培养目标的贯彻和执行, 也是对计算机专业传统上鲜明的行业特色的继承和发展。为了促使实验教学工作更加科学和实用, 我们以设计新版人才培养方案为契机, 通过反复论证和研讨, 对计算机专业的实验课程教学进行了整体的规划, 提出了虚拟实验教学平台来弥补现实教学环境不足的课程体系。[6,7,8]

1 目前课程实验教学存在的问题

微机原理与接口技术课程是高校计算机类专业本科生的专业课, 课程的特点是内容较抽象, 微机的软硬件知识结合紧密、相互渗透, 其理论性、实践性、综合性和应用性都很强。而实验课程是培养学生的工程意识、创新精神, 提高学生的综合素质方面具有理论教学所不可替代的作用。但就目前实验教学看, 普遍还存在有以下问题:

1) 基础验证性实验比重大, 内容上多偏重于对理论知识的验证, 缺乏新颖性和趣味性, 与工程实际联系不紧密;设计性和综合应用性实验偏少, 且还是要求学生在相对较短的学时内完成, 难度较大, 收不到应有的教学效果;创新性实验几乎没有。

2) 现行的实验教学方式, 学生的主体作用得不到很好发挥在实验过程中, 学生基本上是按照实验指导书或者是教师的指导, 按步就班地连线操作, 在实验设备上观察应出现的特定现象等, 自己独立思考和设计创新的机会较少。

3) 众多院校的实验教学仍以实验箱为主完成实验内容, 由于实验箱中的硬件结构基本固定, 器件的品种数量扩展困难, 而且实验项目也主要是由实验箱生产厂家事先规定, 实验内容难以突破实验箱的限制, 有些辅助和加深理解理论课内容的项目无法开出, 与社会实际相结合的程度也严重不够;而且, 实验箱的损坏率较高, 维护也不方便。[1,2,3]

2 实验教学环境模式研究实践

proteus是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能, 还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。该软件的原理图布图、代码调试到CPU与外围电路协同仿真, 一键切换到PCB设计, 真正实现了从概念到产品的完整设计。8086平台及Poteus、75SP3软件, 支持8086微处理器与8255A、8253、8259、8251等接口芯片的系统仿真。在教学方面Proteus是一个巨大的教学资源, 可以用于:模拟电路与数字电路的教学与实验;单片机与嵌入系统软件的教学与实验;微控制器系统的综合实验;创新实验与毕业设计;项目设计与产品开发。基于此软件建立“微机原理与接口技术”课的仿真实验平台如同一个设备齐全的的实验室, 借助此平台进行实验教学。

在实验内容和形式的组织上采用阶段式多层次式结构, 即将实验教学过程分为三个层次进行

1) 第一层次是基础入门验证性实验, 结合教材中的课后要求实验按部进行, 内容主要是简单的IO输入输出, 熟悉本实验配置和实验步骤, 能够根据流程图编写和调试汇编语言程序, 掌握接口芯片各个引脚信号的接线方法。教师指导好学生在规定的实验时间段配套的实验要求, 耐心地向学生传授软硬件设计方法, 协助学生排除故障, 使他们尽快掌握程序调试及故障分析与排除的基本方法和技能, 培养学生严谨规范的实验作风, 为后续实验奠定基础。

2) 第二层次设计综合性实验, 是提高阶段, 这一阶段主要是提高学生独立思考分析和解决问题的能力因为这时学生已经具备了基本的编程能力, 对芯片的硬件接线也有了进一步的认识, 自己有能力在已给出的基本接线原理基础上, 继续深入一步做一些修改、设计甚至综合。本层实验内容主要结合汇编编程与接口芯片进行譬如利用8253完成输出各种波形的实验, 难度也有所提高, 需要学生自己设计硬件连线和控制程序加以完成通过做实验, 原来在理论上搞不清楚的问题搞清楚了, 而且还使用了不同的原理和方法, 让学生理解了原理, 同时也提高了学生的实践动手能力, 充分调动了学生的积极性和激发了他们的学习热情, 树立了学生的学习自信心和学习成就感。教师在此阶段启发引导为主, 在实验教学过程中发现问题解决问题的思路, 鼓励学生相互讨论, 在课内规定的时间完成外不进行示范和动手排除实验形式除了, 培养学生能够在仿真平台发挥自己的主动性和创造性。

3) 第三层次是应用创新性实验, 是综合应用阶段, 这个阶段是在前两个阶段的基础上, 主要结合课程中的各种接口芯片或其他课程中的知识进行多个芯片的综合应用, 时间安排在实验教学的后期阶段学生经过了认知解惑和提高的阶段后, 已充分掌握了编程方法和技巧, 对各种芯片的学习和硬件接线有了深入的理解, 迫切希望自己动手设计一个综合性的实验方案, 这就产生了自我创新的欲望所以这一阶段就要求学生完成一些应用创新性实验。鼓励学生参加各类的学科竞赛。教师根据往年的竞赛题目结合实验特点设计出题目, 学生根据各人的兴趣组队和选题, 通过一起讨论自行选题、自行查询资料、自行设计、自行实验和自行整理文件等, 整个过程都是学生自己在摸索。教师主要进行技术指导:一是, 要把握好学生所选课题的新颖性和实用性;二是, 要把握好设计方案和设计方法以及技术资料的查询和技术文件整理方法的介绍, 使学生掌握必备的工程技术基础知识, 减少人力和物力的浪费, 让学生进行积极的思维活动, 充分引发了学生的学习兴趣, 激发了他们的智慧, 有利于学生巩固和加强对基本概念和理论的理解和掌握。

3 实施实验教学具体案例研究

以微机原理与接口技术中的重点难点:定时器/计数器技术8253编程为例, 采用的是波形发生器。以8253为I/O接口, 设计电路和程序, 实现几种波形的产生。学习8253初始化程序设计方法和电路设计方法。练习使用汇编语言控制8253, 实现几种波形的产生。

实验程序:

MOV DX, 316H;方波发生200Hz, 时钟10KHz

MOV AL, 00110111B;通道0, 方式3, BCD计数

OUT DX, AL

MOV DX, 310H

MOV AL, 50H

OUT DX, AL

MOV AL, 00H

OUT DX, AL;通道0初始化

通过仿真平台的实验效果演示, 可以清晰的指导程序的运行情况, 如果在原始的理解程度上, 很难理解此程序, 借助于虚拟仿真平台, 可以很好的得出运行思路, 程序的原理。知道程序是怎样工作的, 程序是如何使得电路上产生实际的效果的。虚拟教学平台模式为我们解决以上这些问题提供了很好的方案。我校结合自身条件于2012年开始实行PROTEUS虚拟教学环境模式, 经历了四届的验证, 效果良好。

参考文献

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