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【摘 要】针对传统微机原理课程教学中存在的问题，提出了将仿真软件Proteus和EMU8086应用到微机原理及应用课程的理论教学和实验教学中，通过应用实践证明，利用仿真软件能有效地提高课堂教学质量和效率，培养学生的学习能力、实践能力和创新能力。
【关键词】仿真软件 虚拟实验 实验平台
一、引言
“微机原理及应用”是电气类、电子信息类、机电类等非计算机专业的一门重要的专业基础课，该课程涵盖了微型计算机原理、汇编语言、接口技术三个方面的内容，课程本身具有内容繁杂、概念抽象、汇编指令系统多且难记忆、软件和硬件混杂在一起的特点，在传统的理论教学中，教师注重讲解微机系统中的基本概念、基本原理和基本方法，学生普遍感到内容抽象难懂、学习枯燥，失去学习兴趣，在实验教学中，大多数学校选用实验箱为实验平台，由于受到硬件资源的限制，开设的实验多为验证性实验，学生学习积极性不强，实验效果不好[1]，不能有效培养学生的动手能力和创新能力。目前，教师已逐渐将仿真软件引入到微机原理的课程教学中，使教学过程变得生动、直观，激发学生的学习兴趣，加深对知识点的理解，提高教学效果。
二、仿真软件简介
在微机原理课程教学中常用的仿真软件有以下两种：
1. Proteus 软件
Proteus 软件是英国 Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，是目前唯一能够对各种处理器及接口电路进行实时仿真、调试的仿真软件。Proteus软件中有30多个元器件库，可提供超过27000个仿真元器件，元件库中的元器件可直接用于模拟电路、数字电路及微处理器控制电路的搭建，Proteus还提供了示波器、信号发生器、逻辑分析仪、电压表等仿真仪器仪表，并且这些虚拟仪器仪表接近实际仪表的效果。Proteus仿真结果用色点显示芯片引脚的数字电平，导线亦用不同颜色表示其对地电压大小，使仿真更加直观生动。
2009年Labcenter公司推出了Poteus7.5 SP3软件，支持8086微处理器与8255A、8253、8259、8251等接口芯片的系统仿真，从而使得Poteus软件在微机原理教学中得到广泛应用。
2. EMU8086软件
EMU8086 是一种集编辑器、组译器、反组译器、除错功能的软件模拟工具。该软件包含了汇编语言的全部内容，能够编译源代码，并在模拟器上一步一步的执行，在执行程序的同时还可观察CPU寄存器，标志位、内存单元及算术和逻辑运算单元（ALU）的工作状况。EMU8086软件界面友好，操作简单，对于刚开始学习汇编语言的学生非常有帮助。
三、仿真软件在教学中的应用
1. 在理论教学中的应用
在微机原理的理论教学过程当中，应用仿真软件在课堂上边讲解理论知识，边进行实例演示，把抽象的理论知识变得更为直观，应用仿真软件展示各芯片的硬件连线和软件控制方法，将理论教学与实践操作相结合，给学生感性的认知，激发学习兴趣。如，在学习汇编语言程序设计时，利用EMU8086软件在课堂上讲解程序编制调试的过程，通过观察程序执行结果，帮助学生理解和掌握汇编指令；又如在学习接口技术时，利用Proteus仿真软件在课堂上搭建接口芯片的应用电路，动态仿真芯片的工作过程，加强学生的感性认识，增强讲课的生动性，提高学生对知识点的理解和掌握。
2. 在实验教学中的应用
微机原理实践教学是微机原理教学的重要环节，应用仿真软件建立微机原理的仿真实验平台，方便学生进行微机原理的虚拟实验，仿真实验平台具有操作简单、功能强和开放性较好的特点，在安装了仿真软件的电脑上，学生可以随时地在仿真实验平台上搭建实验电路，编制程序、仿真运行和观察实验结果。在仿真实验平台上可以进行的实验有以下三类：
1）汇编语言程序设计实验
利用EMU8086软件进行汇编语言程序设计实验，使学生掌握8086汇编指令、8086汇编语言中的伪指令、汇编语言程序设计的方法和程序调试的方法。
2）接口芯片实验
微机接口技术部分涉及的可编程接口芯片有很多，如定时计数芯片8253、并行接口芯片8255A、串行接口芯片8251等，在接口芯片的实验中既要进行接口芯片的硬件电路设计，也要通过汇编语言编写相应的控制程序，因此，利用Proteus仿真软件进行接口应用的电路设计，完成芯片元器件间的连接，利用EMU8086软件编写对应的控制程序，将编译调试好的控制程序装载到微处理器中，最后在Proteus中进行仿真运行，观察运行结果。
3）创新性实验
在完成基本软件设计实验和基本的接口芯片实验后，学生已具备了基本的微机系统的软硬件开发能力，可以选择一些综合性、趣味性及实用性的设计课题，如交通灯控制器设计、电子时钟设计、步进电机的控制等，让学生根据要求，利用仿真软件自行完成系统的硬件和软件设计，培养学生灵活运用所学知识解决生活实际问题的能力。
四、结论
将仿真软件Proteus和EMU8086引入到“微机原理及应用”课程的教学中，一方面增强了教师授课的生动性，使学生在学习过程中对抽象的知识有了感性认识，加深了学习印象，提高了课程的教学效率；另一方面弥补了传统实验教学的不足，学生可在仿真实验平台上自己设计实验电路、编写实验程序和仿真调试电路，能充分调动学生的学习积极性，有助于培养学生的综合分析能力和动手能力。因此，将仿真软件引入到“微机原理及应用”课程的教学中是提高课程教学质量的有效途径，对培养学生学习能力、综合分析能力和探索创新能力有极大帮助。
【关键词】仿真软件 虚拟实验 实验平台
一、引言
“微机原理及应用”是电气类、电子信息类、机电类等非计算机专业的一门重要的专业基础课，该课程涵盖了微型计算机原理、汇编语言、接口技术三个方面的内容，课程本身具有内容繁杂、概念抽象、汇编指令系统多且难记忆、软件和硬件混杂在一起的特点，在传统的理论教学中，教师注重讲解微机系统中的基本概念、基本原理和基本方法，学生普遍感到内容抽象难懂、学习枯燥，失去学习兴趣，在实验教学中，大多数学校选用实验箱为实验平台，由于受到硬件资源的限制，开设的实验多为验证性实验，学生学习积极性不强，实验效果不好[1]，不能有效培养学生的动手能力和创新能力。目前，教师已逐渐将仿真软件引入到微机原理的课程教学中，使教学过程变得生动、直观，激发学生的学习兴趣，加深对知识点的理解，提高教学效果。
二、仿真软件简介
在微机原理课程教学中常用的仿真软件有以下两种：
1. Proteus 软件
Proteus 软件是英国 Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，是目前唯一能够对各种处理器及接口电路进行实时仿真、调试的仿真软件。Proteus软件中有30多个元器件库，可提供超过27000个仿真元器件，元件库中的元器件可直接用于模拟电路、数字电路及微处理器控制电路的搭建，Proteus还提供了示波器、信号发生器、逻辑分析仪、电压表等仿真仪器仪表，并且这些虚拟仪器仪表接近实际仪表的效果。Proteus仿真结果用色点显示芯片引脚的数字电平，导线亦用不同颜色表示其对地电压大小，使仿真更加直观生动。
2009年Labcenter公司推出了Poteus7.5 SP3软件，支持8086微处理器与8255A、8253、8259、8251等接口芯片的系统仿真，从而使得Poteus软件在微机原理教学中得到广泛应用。
2. EMU8086软件
EMU8086 是一种集编辑器、组译器、反组译器、除错功能的软件模拟工具。该软件包含了汇编语言的全部内容，能够编译源代码，并在模拟器上一步一步的执行，在执行程序的同时还可观察CPU寄存器，标志位、内存单元及算术和逻辑运算单元（ALU）的工作状况。EMU8086软件界面友好，操作简单，对于刚开始学习汇编语言的学生非常有帮助。
三、仿真软件在教学中的应用
1. 在理论教学中的应用
在微机原理的理论教学过程当中，应用仿真软件在课堂上边讲解理论知识，边进行实例演示，把抽象的理论知识变得更为直观，应用仿真软件展示各芯片的硬件连线和软件控制方法，将理论教学与实践操作相结合，给学生感性的认知，激发学习兴趣。如，在学习汇编语言程序设计时，利用EMU8086软件在课堂上讲解程序编制调试的过程，通过观察程序执行结果，帮助学生理解和掌握汇编指令；又如在学习接口技术时，利用Proteus仿真软件在课堂上搭建接口芯片的应用电路，动态仿真芯片的工作过程，加强学生的感性认识，增强讲课的生动性，提高学生对知识点的理解和掌握。
2. 在实验教学中的应用
微机原理实践教学是微机原理教学的重要环节，应用仿真软件建立微机原理的仿真实验平台，方便学生进行微机原理的虚拟实验，仿真实验平台具有操作简单、功能强和开放性较好的特点，在安装了仿真软件的电脑上，学生可以随时地在仿真实验平台上搭建实验电路，编制程序、仿真运行和观察实验结果。在仿真实验平台上可以进行的实验有以下三类：
1）汇编语言程序设计实验
利用EMU8086软件进行汇编语言程序设计实验，使学生掌握8086汇编指令、8086汇编语言中的伪指令、汇编语言程序设计的方法和程序调试的方法。
2）接口芯片实验
微机接口技术部分涉及的可编程接口芯片有很多，如定时计数芯片8253、并行接口芯片8255A、串行接口芯片8251等，在接口芯片的实验中既要进行接口芯片的硬件电路设计，也要通过汇编语言编写相应的控制程序，因此，利用Proteus仿真软件进行接口应用的电路设计，完成芯片元器件间的连接，利用EMU8086软件编写对应的控制程序，将编译调试好的控制程序装载到微处理器中，最后在Proteus中进行仿真运行，观察运行结果。
3）创新性实验
在完成基本软件设计实验和基本的接口芯片实验后，学生已具备了基本的微机系统的软硬件开发能力，可以选择一些综合性、趣味性及实用性的设计课题，如交通灯控制器设计、电子时钟设计、步进电机的控制等，让学生根据要求，利用仿真软件自行完成系统的硬件和软件设计，培养学生灵活运用所学知识解决生活实际问题的能力。
四、结论
将仿真软件Proteus和EMU8086引入到“微机原理及应用”课程的教学中，一方面增强了教师授课的生动性，使学生在学习过程中对抽象的知识有了感性认识，加深了学习印象，提高了课程的教学效率；另一方面弥补了传统实验教学的不足，学生可在仿真实验平台上自己设计实验电路、编写实验程序和仿真调试电路，能充分调动学生的学习积极性，有助于培养学生的综合分析能力和动手能力。因此，将仿真软件引入到“微机原理及应用”课程的教学中是提高课程教学质量的有效途径，对培养学生学习能力、综合分析能力和探索创新能力有极大帮助。