本文作者：韩明 沈振乾 王红霞 发表期数：现代职业教育 2023年7期
［摘 要］ 目前微机原理与应用课程的实验教学存在较多问题，通过将Proteus虚拟仿真软件引入课程的实验教学中，研究虚拟仿真在实验教学、电路设计、实验考核等方面的应用，并在实验教学改革中进行案例分析。实践结果表明，将Proteus虚拟仿真软件应用到微机原理与应用课程实验教学中，可以实现理论教学与实验实践相结合，深化学生对微机原理与应用课程的理解，改善教学质量和实验效果，优化实验环境和考核方法，提高学生的操作能力、创新能力和综合设计能力。［关 键 词］ 虚拟仿真；Proteus；微机原理与应用课程；教学改革
［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）07-0029-04
微机原理与应用课程是高校理工科的一门专业基础课，也是电子、信息、计算机等专业的必修课。该课程以Intel 80 × 86微处理器和PC系列微机作为基础，全面介绍了微型计算机的基本原理、编程语言和接口技术。该课程具有软件与硬件相结合、理论与实践相联系的特点，因此，除了理论教学之外，还需要相应的实验课教学与之相配。通过对应的实验课教学可以更好地实现理论联系实际，帮助学生掌握微型计算机的基本工作原理、常用芯片结构，熟悉编程语言、编程思路和编程设计方法等知识。
在教学工作中，分析了微机原理与应用课程在教学方法和教学形式方面存在的问题，提出将虚拟仿真软件引入实验教学中，可以提高教学质量和效果，激发学生的学习兴趣和创新思维，与理论课教学相比，在培养学生操作能力、实践能力和创新能力等方面，有更好的作用和效果，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。本文中虚拟仿真软件选用Proteus软件，同时引入实验案例，让每位学生通过Proteus软件设计、调试、仿真，并显示出自己的学号，以此作为实验最終的结果，从而有效提高学生学习实验的独立性和自主性。
一、微机原理与应用课程的现状
目前，大部分学校微机原理与应用课程主要采用“微机实验箱+电脑编程软件”的模式，多数实验都属于“验证式”实验，实验教材中提供了每项实验所需的硬件固定连接、程序参考代码、程序调试方法等操作步骤。学生在实验时不需要太多的思考，只需要按照教材里提供的实验步骤进行操作就可以完成实验，没有达到实验教学在整体课程教学中应发挥的作用和效果。这种实验教学的形式和方法主要存在以下不足。
（一）教学方法单一，考核形式简单
目前，大部分学校的实验课都使用微机实验箱来进行实验学习，但在传统的实验箱上，大部分的元器件及其连线已经固定，学生实际操作的内容比较少，也比较简单。传统实验教学一般是由教师将实验项目演示一遍，然后学生按照固定的步骤进行固定的操作，出现固定的结果后再叫教师过来检查打分。教师根据实验最后的结果给出成绩，这种方式很难使学生对理论课程的内容有深入的理解和认识，不利于调动学生参与实验的积极性和主动性。
（二）设备故障较多，维修成本较高
实验箱属于硬件设备，使用时间越长故障率就越高，如果部分核心元器件损坏，则必须由生产厂家的专业工程师来维修调试，维修及更换配件的时效性较差，而且维修成本较高，且容易影响正常实验的顺利进行，实验箱的利用率不高。
（三）灵活性不够，创新性不足
由于实验箱都是微机原理与应用课程配套专用，对其他相关实验课应用的扩展性较低，实验箱的通用性不强。实验箱内部的元器件和线路已经固定，学生只能开展固定的验证性实验，无法自主设计实验，实验的灵活性不够。每位学生的实验内容和结果都完全一样，需要自己进行主动思考，自主设计的内容较少，限制了学生的思维拓展，很难调动学生的学习兴趣，不利于培养学生的自主能力和创新能力。
二、Proteus虚拟仿真软件的基本原理
本文中说的虚拟仿真软件指的是Proteus软件，是英国Labcenter Electronics公司开发的一款EDA工具软件，是可以将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三者合一的设计平台，具有丰富的元件库、虚拟仪器、仿真模型等应用资源，不仅可以仿真单片机及外围器件，还可以对电路进行设计、制版、仿真等操作。Proteus软件可以分析和仿真各种微型计算机、模拟电路、数字电路、集成电路、单片机及其外部设备，能够提供多种虚拟仪器，被广泛地应用于微机原理、电路理论、模拟/数字电子技术等电类专业课程教学中。
在微机原理与应用课程的实验中，可以借助Proteus软件实现动态演示教学，使学生实时观察到存储器、内外部寄存器、芯片相关接口的状态变化，加深对课程内容的学习和理解。通过引入Proteus软件进行教学，实现硬件和软件设计的结合，增强实验课程的专业性和创造性，锻炼学生的实践操作能力和设计创新能力，加深学生对微机原理及应用课程中理论知识的理解，提高实验效果和教学质量。
三、Proteus虚拟仿真在实验教学改革的案例分析
（一）程序设计基本方法
8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，在计算机系统中是比较常用的一种可编程并行接口芯片，可以通过软件编程对其工作方式进行灵活设置，具有使用方便、价格低廉、应用广泛的特点。 相关阅读：
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