“計算機接口技術(shù)”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(shù)”這門課程實踐性很強，文章主要是在已開設(shè)的驗證性實驗的基礎(chǔ)之上進行擴展實訓(xùn)項目的研究，通過擴展實訓(xùn)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，加強對計算機接口技術(shù)知識點的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

[關(guān)鍵詞]計算機接口技術(shù)；教學(xué)改革；擴展性實驗；綜合訓(xùn)練

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

計算機接口技術(shù)這門課程理論知識抽象，技術(shù)性強，學(xué)習(xí)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(xué)過程當(dāng)中，在有限的課內(nèi)理論學(xué)時的基礎(chǔ)之上，應(yīng)注重實驗和實踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

沈陽工業(yè)大學(xué)一直很重視學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，為了更好地適應(yīng)人才培養(yǎng)的目標向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型的時代要求，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，針對計算機接口技術(shù)這門課程進行了一系列的教學(xué)改革，原有開設(shè)10學(xué)時的驗證性實驗，學(xué)生只能單純地在實驗設(shè)備上按照實驗指導(dǎo)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(xué)生對整個知識體系的理解和運用，又對學(xué)生實際動手能力、創(chuàng)新性的一種限制。在開設(shè)驗證性實驗的基礎(chǔ)之上，有目的地增加實訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，學(xué)生把所學(xué)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(shù)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(xùn)環(huán)節(jié)要求在學(xué)生具備一定的計算機接口技術(shù)基礎(chǔ)知識和基本實驗技能的基礎(chǔ)之上，增加了系統(tǒng)的開放能力和擴充性的訓(xùn)練，通過計算機接口技術(shù)擴展實訓(xùn)，使學(xué)生能夠掌握微機接口技術(shù)的主要概念要素及實現(xiàn)數(shù)據(jù)I/O的基本方法。使學(xué)生掌握一定的理論基礎(chǔ)并有較強實踐能力，注重培養(yǎng)分析問題和解決問題能力。

2 擴展實驗項目設(shè)置

學(xué)生對課內(nèi)學(xué)時實驗項目熟練掌握之后，充分利用現(xiàn)有清華教科儀器廠生產(chǎn)的TPC2003A實驗設(shè)備，增加擴展模塊。既考慮了所學(xué)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(jù)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(tǒng)一般由發(fā)射器和接收器兩部分組成。設(shè)置這個實訓(xùn)項目的目的能夠讓學(xué)生進一步了解紅外遙控的基本知識、掌握紅外遙控系統(tǒng)基本原理，通過相關(guān)的模塊能夠完成紅外遙控接收。

要求學(xué)生將實驗臺上的數(shù)據(jù)線與紅外接收板的數(shù)據(jù)線連接；適當(dāng)選擇紅外接收板的地址；控制信號通過實驗臺的相應(yīng)控制接口發(fā)出讀寫控制命令。

2.2 8255A并行口鍵盤掃描

在學(xué)生完全掌握了8255A工作原理和工作方式的基礎(chǔ)之上增設(shè)二型鍵盤實訓(xùn)項目，了解鍵盤陣列結(jié)構(gòu)和讀取按鍵的方法。這一環(huán)節(jié)的設(shè)置有效地彌補了課內(nèi)實驗對這一知識點訓(xùn)練的缺失。

要求學(xué)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(shù)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(xiàn)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(zhuǎn)法確定鍵值，相應(yīng)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(xùn)項目將鍵盤輸入、LED數(shù)碼管輸出顯示結(jié)果結(jié)合在一起，是一次綜合的訓(xùn)練和提高。

本項目擴展電路板上的LED數(shù)碼管、鍵盤陣列由8279控制，其實現(xiàn)靠的是若干組短路子組成的控制選擇開關(guān)K1，K2，K3，K4，KB0，KB1，KB2。K1，K3，K4連接在8279一端時，數(shù)碼管由8279控制。當(dāng)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(guān)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(shù)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(shù)，本次實訓(xùn)主要讓學(xué)生了解液晶（LCD）顯示字符的原理；掌握字符液晶編程的規(guī)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(shù)據(jù)端口地址為：2B1H。

編程使字符液晶1602的初始化并顯示系統(tǒng)字庫中的所有字符，學(xué)有余力的同學(xué)可以嘗試適當(dāng)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(chǔ)之上更進一步學(xué)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(nèi)容，以測試液晶模塊及屏幕像素的好壞。

在此基礎(chǔ)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(shè)置命令呈現(xiàn)滾屏的特效。

3 教學(xué)方法和考核方式

整個實訓(xùn)集中在2周內(nèi)完成，學(xué)生自學(xué)各個項目涉及內(nèi)容的工作原理，設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，選出至少3個項目進行訓(xùn)練。指導(dǎo)教師在整個過程中只起到引導(dǎo)的作用，在自行編寫的實驗指導(dǎo)書主要包括一些大綱和提示性的內(nèi)容，學(xué)生在指導(dǎo)教師的提示下自主連接系統(tǒng)，編寫匯編語言源程序，并調(diào)試運行。

考核及成績評定分成四部分內(nèi)容：第一階段為實訓(xùn)開始前的預(yù)習(xí)、準備工作，主要考核預(yù)習(xí)報告的完成程度，通過與學(xué)生的互動，了解其對相關(guān)知識的掌握情況，根據(jù)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(xùn)過程的質(zhì)量監(jiān)控，在整個實訓(xùn)過程中，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)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(jiān)督學(xué)生是否能夠獨立完成，是否在訓(xùn)練的過程中有創(chuàng)意、有創(chuàng)新，是否能夠在自己很好地完成任務(wù)之后幫助其他同學(xué)解決問題。這樣既可以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，也培養(yǎng)了團隊協(xié)作的能力，這部分占總成績的40%。第三階段是在實訓(xùn)結(jié)束之前，以答辯的形式進行考核，每組同學(xué)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(xué)生對實訓(xùn)工作進行認真的總結(jié)，溫故而知新，也能夠鍛煉學(xué)生的語言表達能力，增強自信心，是一個非常難得的綜合訓(xùn)練機會。答辯成績30%。最后階段學(xué)生要上交紙質(zhì)的實訓(xùn)報告，明確實訓(xùn)的目的，歸納總結(jié)各個項目的知識點和出現(xiàn)的問題以及解決方法，記錄詳細的結(jié)論，形成完整的學(xué)習(xí)鏈條，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。實訓(xùn)報告成績占總成績的10%。要求學(xué)生嚴格遵守實訓(xùn)紀律，實訓(xùn)態(tài)度積極主動、認真勤奮。完成實訓(xùn)任務(wù)，達到實訓(xùn)大綱規(guī)定的全部要求，實訓(xùn)報告能對實訓(xùn)內(nèi)容進行全面、系統(tǒng)的總結(jié)，實訓(xùn)報告格式規(guī)范。

4 結(jié) 論

在計算機接口技術(shù)實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)改革中，有目的地增加了實訓(xùn)環(huán)節(jié)。實訓(xùn)項目的選定是根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展需要以及學(xué)生的掌握程度進行設(shè)置。既是對課內(nèi)實驗安排的有效補充，也是注重挖掘創(chuàng)新能力的綜合訓(xùn)練。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生加強了對計算機硬件知識的理解和掌握，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，完全達到了教學(xué)改革的目的。

參考文獻：

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

[2]楊文顯.現(xiàn)代微型計算機原理與接口技術(shù)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.