许伟靖 胡高山 王 迪
沈阳城市建设学院，辽宁 沈阳 110167
摘要：《微机原理与接口技术》是电子类专业的核心专业课程，主要介绍微型计算机的体系结构、微处理器和指令、汇编语言设计等内容，对于学生深入理解微型计算机结构，了解微型计算机发展方向、掌握发展特点和动向，提升实践动手能力，有较强的作用，也能有效增强学生分析问题、解决问题的能力。
关键词：微机原理；接口技术；教学方法；手段
1 《微机原理与接口技术》教学目标
通过微机原理与接口技术课程的学习，学生能够达到如下目标。
1.1 知识
学生能够描述MCS51微型计算机的外部引脚功能和存储器分配情况；能够通过辨别不同寻址方式预测汇编指令执行结果；能够比较C51和标准C语言的异同之处；能够理解IO口、中断、定时器、计数器、串行通信接口、人机交互接口的工作原理。
1.2 应用
学生能够应用汇编指令和C51进行编程；能够根据实验任务设计程序流程并正确执行；能够利用IO口、中断、定时器、计数器、串行通信接口、人机交互接口实现控制和通信功能实现控制和通信功能。
1.3 整合
学生能够结合其他专业知识，发现电气工程领域内的新问题、产生新想法、创意新方案或设计新产品。
1.4 情感
学生能够认识到相互学习与合作的重要性，在任务执行过程中充分研讨、密切合作，能够相互配合进行成果展示并恰当地表达支持和感谢。
1.5 价值
学生能够在实践活动中利用微型计算机这一现代工具，帮助解决电气工程领域复杂工程问题，开始对计算机控制技术感兴趣。
1.6 学习
学生能够形成业余时间利用各种线上线下资源自主学习的意识，养成在工程实践中不断迭代学习的习惯，提升自主学习能力。
2 《微机原理与接口技术》教学方法和手段
2.1 “新旧知识关联”法
微机原理中的操作数的寻址方式一直是学生掌握情况较差的知识点，虽然有学习果C语言的基础，但是学生总觉得和以前所学的预备知识没有办法关联，感觉该知识点晦涩难懂，不容易掌握。操作数寻址方式中的寄存器相对寻址方式是属于存储器寻址方式的一种，而存储器的有效地址由一个寄存器（为BX，BP，SI，DI其中任意一个）和偏移量共同给出。很多同学对这个“偏移量”理解不了，特别是当它形式发生变化时容易判断错误。
该知识点在C语言中有相似的描述，C语言中的数组学生都很熟悉，书写形式为a[i]，其中a为数组名，[i]为数组中的第i个元素，采用这种数组名加编号的方法就可以很好的描述数组中的任一元素。类比寄存器相对寻址方式，有相似的关联，其中的寄存器就相当于数据名，偏移量相当于元素编号，把寄存器和偏移量加起来就是存储单元的有效地址。而且比C语言中的数组更灵活，偏移量为有符号数，对元素的定位可以在前后两个方向实现，在进行寻址方式判别时若有寄存器和另一个类似编号形式的组合，就可以很准确的判断出来。
“新旧知识关联”法就是在新内容教学过程中，挖掘以前有关联的知识点，在已有知识的基础上强化新知识的掌握，效果比单纯接受新知识要好很多，强调知识学习的积累性和连贯性。
2.2 “抽象概念实体化”法
微机原理中8086的外特性是从器件外围整体学习微处理器相关知识的，其中系统三大总线是学习接口扩展的前提和基础。
学生在计算机类基础课程中对微机系统的三大总线就学习过，知道总线分为地址总线，数据总线和控制总线，但仅局限在简单的认识层面中，对总线的形成过程不理解，对总线知识的掌握不深刻。
首先，要理解总线是系统向外部提供的互联外围设备的通道，外围设备通过总线和微处理器系统连接，构建更完整，更复杂的系统，通过总线和微处理器进行地址，数据和控制信息的交互。其次，系统的总线是和微处理器的外部引脚紧密相关的，要求学生必须对微处理器的外部引脚的定义，功能和信息传送的方向等内容熟练掌握。最后，总线是通过实际器件真实连接而成的，是实实在在由电路组合的，并不是简单认识中的三条线，这就要求对实际器件的特性，器件如何互联等关键问题深入学习。
8086的地址总线是20位的，方向由微处理器向外发出，8086的地址线和数据线分时复用，又因为地址信号变化快且出现的时间比较短，为保证地址信号能正常传送，必须进行地址信号锁存，常用通用数字集成电路芯片373或273，都是8位锁存器，系统需要3片共同实现。数据总线是双向的16位总线，主要完成系统和外围设备之间的数据传送，为了保证数据总线能驱动更多的外围设备，需要将地址和数据复用总线通过数据驱动器连接以便提高数据总线驱动负载的能力，常用通用数字集成电路芯片245，它是8位双向数据驱动器，系统需要2片共同实现。控制总线的方向根据情况来定，在8086最小系统构建中，主要有读写控制、中断控制、复位信号、以及其他控制信号，这些都由8086引脚直接提供。
利用仿真软件Proteus来构建8086系统的总线结构，将“抽象概念实体化”，深刻理解系统总线的含义。在Proteus ISIS中选取微处理器8086并设置其参数，选取带异步清零端的8D触发器74LS237形成地址总线，由于是仿真系统环境，数据总线由8086直接提供，无需外接数据驱动器就可实现，这样可简化电路设计。“抽象概念实体化”法就是在理论教学的过程中，把抽象的，不容易理解的概念或者理论用“实际的电路”的形式实现表现出来，使学生对知识的掌握不只简单地停留在概念层面，更注重加深学生对知识的理解和掌握，间接培养学生的工程处理问题的素养。
2.3 “实践过程验证”法
中断是微机系统中非常重要的一个概念，是一种有效的数据传送方式，广泛应用在微机系统控制或数据传送过程中，是一个要重点掌握的知识点。学生对中断的定义，产生的中断的原因以及中断过程比较容易理解，但要真正实现一个中断控制的数据传送过程，就不知道如何下手了。对知识的掌握不能只停留在理论，更多的是要通过“实践过程”来验证，通过实践不仅可以锻炼处理问题的思维方法，还能强化知识理解的深度。
下面以8259中断控制器的一个具体应用，讲解外设如何以中断方式和系统进行交互及重点要解决的问题。8259中断控制器的IR0引脚外接一个按键，按键每按下一次产生一次中断，为了方便观察是否有中断产生，每产生一次中断时，系统通过锁存器373输出数据依次点亮一个发光二极管。显然，上述功能要实现是外设基于中断控制方式与系统交互的。要实现这样的功能，要解决的关键问题有四点：第一，在主函数中进行中断向量设置，中断向量是中断程序的入口地址，中断能正常执行，必须要进行中断向量的设置，即将中断服务程序的偏移地址和段地址加载到IR0对应的中断向量号在向量表中的四个单元中，本例分配给IR0的中断类型号是60H；第二，8259初始化及相关设置，即对8259的工作方式等信息进行编程，依次给8259的偶奇端口送初始化命令字及操作命令字；第三，等待中断，本例的中断是由按键按下产生的，什么时候按下按键不确定，在主程序中可以安排一条原地跳指令即可实现等待中断过程，如：L:JMPL；第四，中断子程序，本例的中断子程序主要完成的工作是当有中断产生时输出数据到锁存器，控制发光二级管亮，由于每次只点亮一个共阴极的发光二极管，输出的数据里面有一位是1即可，可以采用循环指令来实现，对实践性很强的课程来说，“实践过程验证”法是一个非常有效的方法，它可以直接通过具体的应用实例，对所学的内容进行全面的加强和巩固，是电子信息工程类学生提升自身能力的必要途径。
3 结束语
总之，《微机原理与接口技术》课程是理论结合实践的工科专业课程，单纯强调理论知识或者实践能力，都会陷入教学误区，只有将理论知识与实践环节结合起来，才能取得较好的教学成果。在实际教学中，教师应该注意新技术，特别是基于网络的教育教学技术的学习和应用，利用新的教学手段，可以有效提升课程整体质量。
参考文献：
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［2］魏武华，罗雅过，侯敏，高晓宁，朱岩．线上线下混合式教学模式的探索与实践［J］．计算机时代，2020(03):87-89．
［3］彭超，江小敏．基于翻转课堂的《微机原理与单片机技术》教学方法改革探索［J］．课程教育研究，2020(04):238．