基于Proteus的微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)

劉彩虹++唐彩霞++劉子龍

摘 要：本文基于8086為CPU，8255為并行接口電路，分析了Proteus在仿真8086微機(jī)系統(tǒng)時(shí)的步驟，介紹了Proteus在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用，并具體分析了將Proteus引入課程教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；接口技術(shù)；Proteus；虛擬仿真

“微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”作為計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，其重要性越來越突出。“微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”主要內(nèi)容是微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理、系統(tǒng)的組成、接口技術(shù)和基本的匯編語言程序設(shè)計(jì)知識(shí)。

隨著微接口技術(shù)的發(fā)展，接口已經(jīng)成為直接影響計(jì)算機(jī)推廣的關(guān)鍵。嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用中的硬件方面是微機(jī)接口電路開發(fā)與應(yīng)用的重要內(nèi)容，因而微機(jī)接口技術(shù)是本專業(yè)大學(xué)生必須掌握的基本技能。學(xué)生應(yīng)采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，在理論指導(dǎo)下，加強(qiáng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中鞏固理論，進(jìn)而全面掌握微機(jī)接口理論，并掌握實(shí)際應(yīng)用開發(fā)能力。

一、Proteus軟件介紹

Proteus仿真軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，它包含2個(gè)軟件包，ARES是布線編輯軟件包，ISIS是原理圖編輯與仿真軟件包。Proteus對(duì)8086 CPU及相關(guān)接口芯片提供了支持。電路仿真和原理圖設(shè)計(jì)兩個(gè)功能模塊是“微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”教學(xué)和實(shí)驗(yàn)仿真中的主要內(nèi)容。Proteus軟件有豐富的器件庫，超過27000種元器件，它的原理圖設(shè)計(jì)功能非常強(qiáng)。Proteus軟件具有智能化的器件搜索和連線功能，因而提高了使用效率。Proteus軟件具有完善的電路仿真功能，有很多的激勵(lì)源，例如直流、正弦、指數(shù)信號(hào)以及大量的虛擬儀器。線路上變化的信號(hào)可以用圖形的方式實(shí)時(shí)顯示，可以分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)。

二、Proteus軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

1.仿真方法

Proteus軟件運(yùn)行ISIS后，進(jìn)入軟件的主界面。首先要設(shè)置view圖形界面的大小和system下的顏色、捕捉對(duì)齊等項(xiàng)目。

Proteus軟件的儀表資源有圖形顯示功能，它的功能與示波器類似。Proteus的元件資源有數(shù)字和模擬、交流和直流等。Proteus的調(diào)試手段有系統(tǒng)總體效果和分步調(diào)試。

2.仿真實(shí)例

由微處理器組成的微型計(jì)算機(jī)，一般包括CPU系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、定時(shí)電路、I/O接口電路以及連接各部分的系統(tǒng)總線等幾大部分。而CPU系統(tǒng)除了核心器件微處理器之外，還應(yīng)有保證CPU正常運(yùn)行及與存儲(chǔ)器和I/O接口相匹配的各種外圍芯片，如時(shí)鐘發(fā)生器、總線驅(qū)動(dòng)和控制器、地址鎖存器，數(shù)據(jù)收發(fā)器及系統(tǒng)等待控制電路等。8255的數(shù)據(jù)總線連接到CPU的AD0～AD7引腳，進(jìn)行CPU和8255之間的數(shù)據(jù)交換。用CPU的A1連接到8255的A0，CPU的A2連接到8255的A1，實(shí)現(xiàn)8255內(nèi)容寄存器的選擇。8255的A口低4位作為鍵盤的行信號(hào)，同時(shí)A口低4位作為4個(gè)8段數(shù)碼管的位選擇線，8255的B口8位連接8段數(shù)碼管的8位段信號(hào)，8255的C口低4位連接鍵盤的列信號(hào)。按鍵信息傳送到8255，然后通過8255送到CPU，CPU將收到的按鍵信息傳送到8255，再通過8255傳送到8段數(shù)碼管上顯示。硬件原理圖及仿真結(jié)果如圖1所示。軟件的實(shí)現(xiàn)思路是對(duì)8255的A口進(jìn)行讀取操作，讀取鍵盤的按鍵信息，將讀到的信息進(jìn)行判斷，識(shí)別按鍵值；然后根據(jù)鍵值輸出8段數(shù)碼管的字形碼到8255的B口，按鍵值就在8段數(shù)碼管上顯示出來。通過引入仿真軟件，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生真正理解8255的功能以及具體的編程和使用方法。

三、結(jié)語

Proteus能實(shí)現(xiàn)的仿真內(nèi)容比較豐富，有8086系統(tǒng)中的內(nèi)存、I/O接口芯片與CPU的連接等內(nèi)容。在教學(xué)過程中引入Proteus，可以幫助學(xué)生理解CPU以及各類接口芯片的功能，學(xué)習(xí)各類接口的硬件連接和軟件編程；可以顯著提高課堂的教學(xué)效果，幫助學(xué)生理解相關(guān)內(nèi)容。筆者建議學(xué)生自學(xué)Proteus的相關(guān)知識(shí)，并擴(kuò)展應(yīng)用到單片機(jī)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中。Proteus不僅可以用于學(xué)習(xí)時(shí)的仿真，在真正的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中也可以用來設(shè)計(jì)和仿真。在教學(xué)中引入Proteus軟件，不僅提高了課堂教學(xué)效率，也為學(xué)生將來從事相關(guān)的設(shè)計(jì)工作打下了基礎(chǔ)。

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