基于Proteus的微机接口实验虚拟仿真教学研究

基于Proteus的微机接口实验虚拟仿真教学研究

包晓慧

（中国民用航空飞行学院计算机学院，四川 广汉 ,618300）

摘 要：结合微机接口实验课程内容，本文提出基于Proteus软件进行虚拟仿真教学，基于8086微处理器开展仿真教学研究，既可直观展现出如传统硬件试验箱上一样的实验结果，也能够帮助学生更加关注实验细节，对实验硬件电路设计建立更为深刻的理解。文章以8255A并行接口芯片实验为例，介绍仿真教学的过程。这种实验教学方式不受硬件和空间的限制，高效灵活，可在实验教学中加以推广应用。

关键词： Proteus软件；微机接口实验；虚拟仿真

1 微机接口实验课程现状

微机接口实验课程是我校计算机科学与技术专业开展的一门专业实践课程，开设于第六学期，目前主要采用硬件实验箱进行授课，着重于培养学生的工程实践能力。受限于试验箱数量和机房限制，学生分组排课困难，不得不大量占用周末节假日授课。尤其在新冠疫情的时期，无法实现线下授课，实验类课程上课计划不得不多次调整。因此，本教学团队开展线上教学方案研究，以免受制于空间无法正常授课，提出用Proteus软件实现仿真教学方案。

基于Proteus的微机接口实验虚拟仿真教学方案，能够使学生在掌握硬件设计的基础上进一步完成软件设计，同时锻炼学生的硬件和软件协同设计能力。Proteus软件中提供了接口实验所需要的常见芯片，如并行接口芯片、定时/计数器芯片、模数转换芯片、数模转换芯片和中断控制器芯片等，另外还提供了试验箱所不具备的种类较多的功能及显示模块，可以帮助学生完成实验教学内容并进一步拓展实验。下面，本文将以8255A并行接口芯片实验为例进行虚拟仿真教学设计的介绍。

2 虚拟仿真教学设计

图1  8255A并行接口芯片实验硬件电路图

Intel 8255A 即 Intel 公司生产的八位可编程并行接口芯片。它具有三种工作方式，分别是方式0 -基本输入输出方式；方式1 -选通输入输出方式；方式2 -双向传送方式。本实验重点验证8255A在方式0下的功能实现过程。具体教学设计以8086微处理器为核心开展，将8255A作为外接开关和指示灯的并行接口芯片，最终要实现电平输出开关依次控制电平指示灯的功能。

第一步，在Proteus仿真软件中完成硬件电路设计，设计围绕8086微处理器为核心展开，具体包括8086地址译码线路实现，数据总线和地址总线的实现，8255A与8086的连接实现以及8055A与外部设备的连接线路设计。如图1所示，根据实验要求，8255A口接逻辑电平输出开关K1～K8，B口接电平指示灯L1～L8。

第二步，根据实验要求分析8255A各端口的的工作方式，设计程序实现的流程图，如图2所示。并根据流程图编制汇编程序，生成对应的可执行文件。把可执行文件加载到8086中并点击仿真运行按钮，出现实验要求的运行结果。

图2  程序设计流程图

最后，引导学生观察实验过程中，各端口的电平状态，进一步深刻理解实验原理。同时，根据学生实验进度，提出新的实验要求，引导学生重新更改硬件线路设计和程序设计，在实践中验证和探索8255A芯片的其他功能。

3 结语

本文提出基于Proteus软件进行虚拟仿真教学，基于8086微处理器开展仿真教学研究，既可直观展现出如传统硬件试验箱上一样的实验结果，也能够帮助学生更加关注实验细节，对实验硬件电路设计建立更为深刻的理解。文章以8255A并行接口芯片实验为例，介绍了仿真教学的过程。

这种实验教学方式不受硬件和空间的限制，高效灵活，可在实验教学中加以推广应用。同时，未来的实验教学过程中，还可根据本校学生实际需求开发出量身定做的创新型实验，拓展学生的硬件知识面，培养出适应新时代硬软件协同发展的高素质计算机产业人才。

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作者简介：包晓慧（1992.03-），女，硕士研究生，就职于中国民用航空飞行学院，助教，研究方向为大数据技术。