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计算机接口技术课程扩展实验项目
［摘 要］“计算机接口技术”这门课程实践性很强,文章主要是在已开设的验证性实验的基础之上进行扩展实训项目的研究,通过扩展实训激发学生自主学习的积极性,加强对计算机接口技术知识点的理解和掌握,培养学生的应用能力.
［关键词］计算机接口技术；教学改革；扩展性实验；综合训练
［DOI］10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.063
计算机接口技术这门课程理论知识抽象,技术性强,学习难度较大,但在计算机硬件方面又是实用性很强的课程之一,对实验技能要求很高.在实际的教学过程当中,在有限的课内理论学时的基础之上,应注重实验和实践能力的培养和训练.
沈阳工业大学一直很重视学生的实践能力的培养,为了更好地适应人才培养的目标向应用型本科转型的时代要求,注重培养学生的实践能力,针对计算机接口技术这门课程进行了一系列的教学改革,原有开设10学时的验证性实验,学生只能单纯地在实验设备上按照实验指导书的要求连线并编写简单的汇编语言程序,做单个接口芯片的实验,这种状况既影响了学生对整个知识体系的理解和运用,又对学生实际动手能力、创新性的一种限制.在开设验证性实验的基础之上,有目的地增加实训环节的设置,学生把所学的知识有机地综合起来,按实际情况增加特定的扩展模块,研究计算机接口技术扩展的实验项目就显得尤为重要.
1扩展实验的目的
本实训环节要求在学生具备一定的计算机接口技术基础知识和基本实验技能的基础之上,增加了系统的开放能力和扩充性的训练,通过计算机接口技术扩展实训,使学生能够掌握微机接口技术的主要概念要素及实现数据I/O的基本方法.使学生掌握一定的理论基础并有较强实践能力,注重培养分析问题和解决问题能力.
2扩展实验项目设置
学生对课内学时实验项目熟练掌握之后,充分利用现有清华教科仪器厂生产的TPC2003A实验设备,增加扩展模块.既考虑了所学的知识的连贯性问题、实验的难易程度,又因地制宜,研究了包括红外遥控接收等几个实验项目.
2.1红外遥控接收
红外光是一种不可见光,根据波长又可将红外光分为近红外光、中红外光和远红外光.本文所指的红外遥控,就是指利用近红外光传送遥控指令的.红外遥控系统一般由发射器和接收器两部分组成.设置这个实训项目的目的能够让学生进一步了解红外遥控的基本知识、掌握红外遥控系统基本原理,通过相关的模块能够完成红外遥控接收.
要求学生将实验台上的数据线与红外接收板的数据线连接；适当选择红外接收板的地址；控制信号通过实验台的相应控制接口发出读写控制命令.
2.28255A并行口键盘扫描
在学生完全掌握了8255A工作原理和工作方式的基础之上增设二型键盘实训项目,了解键盘阵列结构和读取按键的方法.这一环节的设置有效地弥补了课内实验对这一知识点训练的缺失.
要求学生在将扩展电路板与实验台上的扩展插头相连,为扩展电路提供电源并共用外部总线.扩展电路板上的数码管、键盘阵列由通用的可编程的键盘、显示接口器件8279控制.在本项目中,由可编程并行接口芯片8255A的A端口,C端口作为输入、输出端口,连接8255A芯片的片选信号线,键盘阵列由8255A芯片控制.编程实现使用中断方式使得在键盘阵列上每按一个键后申请一次中断,识别键盘上的闭合键,通过采用行扫描法或列翻转法确定键值,相应的字符显示在计算机的屏幕上.
2.3微机接口、键盘、LED综合实验
本次实训项目将键盘输入、LED数码管输出显示结果结合在一起,是一次综合的训练和提高.
本项目扩展电路板上的LED数码管、键盘阵列由8279控制,其实现靠的是若干组短路子组成的控制选择开关K1,K2,K3,K4,KB0,KB1,KB2.K1,K3,K4连接在8279一端时,数码管由8279控制.当K2,KB1,KB2,KB3连接在8279一端时,键盘阵列由8279控制,连接在8255A一端时由外接芯片825A5控制.
因为本实验为8255A控制和外部总线控制综合实验,还需要将选择开关K2,KB1,KB2,KB3连接在8255A一端,并将KA0-KA7,KB0-KB2连接到8255芯片A口,C口,还需要连接8255A芯片的片选信号,以使键盘阵列由8255A芯片控制,使多位数码管(LED)由外部总线控制.
2.4字符液晶模块显示
液晶显示是目前使用的非常广泛的技术,本次实训主要让学生了解液晶(LCD)显示字符的原理；掌握字符液晶编程的规则；会字符液晶1602初始化、字符显示的编程.
接在实验板上的信号线通过74LS138地址译码后连接在液晶显示模块上,字符液晶显示模块控制口译码地址：指令端口地址为：2B0H；数据端口地址为：2B1H.
编程使字符液晶1602的初始化并显示系统字库中的所有字符,学有余力的同学可以尝试适当修改程序,显示自定义字符.
2.5图形液晶模块显示
液晶显示模块还可以显示一些简单的图形,本项目在掌握了液晶显示字符的原理基础之上更进一步学会测试图形液晶模块及屏幕像素的编程、图形液晶12232汉字字符显示的编程、图形液晶12232图形显示的编程以及图形液晶12232特效显示的编程.
接在实验板上的信号线通过74LS138地址译码后连接在液晶显示模块上.编程使图形液晶12232初始化并分别显示三屏不同的内容,以测试液晶模块及屏幕像素的好坏.
在此基础之上进行汉字字符显示编程,电路连接同上.编程使图形液晶12232显示两行*七个16*16点阵汉字或显示其他点阵汉字.
编程先使图形液晶12232显示黑白图形或文字,然后由微机键盘输入箭头“↓”、“↑”键,再利用液晶模块的起始显示地址设置命令呈现滚屏的特效.
3教学方法和考核方式
整个实训集中在2周内完成,学生自学各个项目涉及内容的工作原理,设计系统的实现方法,选出至少3个项目进行训练.指导教师在整个过程中只起到引导的作用,在自行编写的实验指导书主要包括一些大纲和提示性的内容,学生在指导教师的提示下自主连接系统,编写汇编语言源程序,并调试运行.
考核及成绩评定分成四部分内容：第一阶段为实训开始前的预习、准备工作,主要考核预习报告的完成程度,通过与学生的互动,了解其对相关知识的掌握情况,根据对项目的掌握情况来决定是否可以进入下一阶段的实际操作,这一部分成绩约占总成绩的20%.第二阶段为实训过程的质量监控,在整个实训过程中,指导教师根据学生每天、每个项目的完成情况进行评估,主要的评判标准是监督学生是否能够独立完成,是否在训练的过程中有创意、有创新,是否能够在自己很好地完成任务之后帮助其他同学解决问题.这样既可以激发学生的自主学习积极性,也培养了团队协作的能力,这部分占总成绩的40%.第三阶段是在实训结束之前,以答辩的形式进行考核,每组同学进行10～15分钟的自述,并且能够准确地回答老师提出的问题.这个过程既能使学生对实训工作进行认真的总结,温故而知新,也能够锻炼学生的语言表达能力,增强自信心,是一个非常难得的综合训练机会.答辩成绩30%.最后阶段学生要上交纸质的实训报告,明确实训的目的,归纳总结各个项目的知识点和出现的问题以及解决方法,记录详细的结论,形成完整的学习链条,养成良好的学习习惯.实训报告成绩占总成绩的10%.要求学生严格遵守实训纪律,实训态度积极主动、认真勤奋.完成实训任务,达到实训大纲规定的全部要求,实训报告能对实训内容进行全面、系统的总结,实训报告格式规范.
4结论
在计算机接口技术实践环节的教学改革中,有目的地增加了实训环节.实训项目的选定是根据课程教学大纲的要求,结合当前技术的发展需要以及学生的掌握程度进行设置.既是对课内实验安排的有效补充,也是注重挖掘创新能力的综合训练.通过这一环节的训练,使学生加强了对计算机硬件知识的理解和掌握,激发了学生自主学习的积极性、主动性和创造性,完全达到了教学改革的目的.
参考文献：
［1］吴卫江,赵建辉,华巍.计算机接口技术课程实验教学探讨［J］.计算机教育,2011（6）.
［2］杨文显.现代微型计算机原理与接口技术教程［M］.北京:清华大学出版社,2012.
［作者简介］郑宏云(1973—),女,辽宁辽阳人,沈阳工业大学化工过程自动化学院,讲师,硕士.研究方向：智能信息处理等.
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