可编程中断控制器8259A的开放式实验构建

【摘要】本文通过剖析传统实验在验证复杂原理方面的弊端，提出构建开放式实验的思路，将实验的辅助作用上升到主导作用，在实验中培养学生的理解力、创造力和良好的自学能力，引导学生自主学习，开展开放的实验室和开放的教学环节形成良性的教学模式，并结合《微计算技术》中的可编程中断控制器8259A给出教学案例。

【关键词】开放式实验；实验教学；8259A

一、引言

在教学细节中一点点的培养学生的理解力、创造力，最终培养学生的自学能力，8259A包含从芯片的工作原理到程序设计的诸多细节让初学者应接不暇，顾此失彼，充分理解原理并能灵活运用不能仅凭借教师“讲述”和“演示”，更需要实践，在实践中通过独立思考、逐步吸收、完成知识转化。传统的实验教学一般采用验证式实验，操作环节简单、过程可控，但弊端明显，学生基本没有自主选择的机会，一切按部就班，得到实验预期结果，实验就成功了，但实验给学生带来的启发有限，也体现不出因材施教，学生在整个实验中处在被安排的低位，不能积极调动学生的主动性。

二、开放式实验教学方法

1.基本含义

开放式实验的“开放”是指实验教学环节的开放，包括教学目标、教学主体、教学方式、教学内容，教学资源均采用开放方式[1]。这种开放式的特征，是基于实验教学过程和能力培养过程的复杂性、培养模式以及教学方式的多样性、人才的个性化和发展目标的多元化等因素[2]。

2.开放式实验的优势

（1）还实验本身以“自由”

实验的基本目的是为了学习实验测量方法、科学思维方法和”学科的基本研究方法，验证则应放在比较次要的地位，而我们传统实验大多是有步骤的验证实验，中断控制器的实验通常安排如何认识初始化过程和中断程序的编写流程，大多学生还没理解理论，就去实验室按照实验指导书的步骤连线、运行事先都没读懂的程序，在实验过程中，没有解决学生对理论的深入理解，可能又陷入了新的未知，所以教师需要同学们提供必要的实验器材、有层次的实验目的，其余引导学生自主投入，通过阅读教材，查阅文献、制定实验方案进行主动的学习，将实验作为一种验证自己理解正误的一个手段，开始可以用验证性实验入门，之后需要对不同的工作方式通过人机交互的方式理解，最后能熟练的将8259A芯片用在需要中断的各个场合。

（2）学习方法的深层变革

在实际操作过程中开放式实验体现的“开放“可以分成两部分，一个是为学生提供了开放的实验环境，一个是实验内容、实验方法、实验进度的适宜开放。在开放式教学中集中体现了学生的主体作用和教师的主导作用，教师仅提供本部分实验的蓝图，具体的表现形式由学生自己定夺，学生在基础理论的学习以后第一件事就是把教材吃透，在这个过程里可能会遇到若干不懂的情形使得进程受阻，学习的最大功效就是将不会的转化为会的，那转化的方法千差万别，查阅资料、讨论等过程就是培养学生自学能力的有效途径，在不断的查阅中也锻炼学生获取资源的能力，在这个过程里，学生是“主体”，不是被动接受，通过完成该实验想办法解决遇到的各种问题，同时学生可以根据自己的实际情况自主的选择了学习内容和形式，短期看不出太大差别，但如此坚持下来，学生的自主学习的能力就积累起来，并且形成习惯，自学能力是大学阶段最应该培养的能力，而在传统实验中，这些过程完全没有机会实现。

三、8259A开放式实验的构建

中断是《微计算机技术》课程的重点内容，如果仅安排验证性的常规实验，对基本理论的深入理解还相差甚远，而且8259A在其他接口芯片的实验里也起到重要作用，因此，为学生构建开放式实验是很有必要的。

为了让学生掌握中断控制器的工作原理及其应用编程，将本内容的实验分为三部分：单中断源实验、8259A芯片工作方式验证实验和中断实际应用实验。其中单中断源实验是开展应用实验的基础，故要求每一个学生必须熟练掌握该实验。

1.验证式的单中断源实验

8259A和8088系统总线直接相连，8259A上连有一系统地址线A0，故8259A有2个端口地址，本系统中为20H、21H。20H用来写ICW1，21H用来写ICW2、ICW3、ICW4，初始化命令字写好后，再写操作命令字。OCW2、OCW3用口地址20H，OCW1用口地址21H。使用了0号中断源，IR0插孔和SP插孔相连，中断方式为边沿触发方式，每按一次脉冲按钮产生一次中断信号，向8259A发出中断请求信号。CPU响应中断后，在中断服务中，对中断次数进行计数并显示，计满5次结束。

2.工作方式验证实验

8259A具有强大的中断管理功能，灵活的管理能力对于初学者来说就意味着复杂的编程任务，但熟悉8259A以后发现，该芯片的程序设计是有很强的规律性的，重要的是理解其工作方式，让同学合作完成一个可以验证工作方式的实验来认识各个工作方式及如何协调工作，落实到程序就是工作方式都在哪些命令字中进行设计，比如中断触发方式在ICW1，中断结束方式和中断优先级管理在ICW4和OCW2中，中断屏蔽方式在OCW1，这些都可以在实验一的基础上进行调整来加以验证[3—4]。

3.中断实际应用

用8088/86控制8259可编程中断控制器，实现对外部中断的响应和处理。要求程序中对每次中断进行计数，并将计数结果用8255的PA口输出到LED。需要学生能正确地设置可编程中断控制和工作方式并且可以正确地设置中断服务程序地址。本实验响应INT0中断，8259也可以多级连接以响应多个中断源。将单脉冲信号接到8259的INT0脚。每次中断时，可以看到LED显示会加1。

如果学生还学过单片机，可以引导学生做单片机的实际应用实验来学习8259A芯片的中断管理功能。

以上几个实验方案除了第一个实验需要老师提供详细的电路接线图、完整的实验程序和实验步骤，并且课前做细致讲解，这也作为本实验的最低要求，后续实验给学生提供粗略想法和实验环境，由教师辅助学生设计电路接线图，实验程序的编写和调试。

四、结语

通过完成以上几个实验，学生对8259A的工作方式、编程方法、与其他芯片联合完成实际功能就有了较为深刻的认识，教师在整个实验阶段辅助学生自主的完成各个层次的工作，虽然不是所有同学都能得到预期的结果，但是这种开放实验给学生带来的好处是很明显的，虽然在这个过程里增加了教师和实验室的工作人员的工作和其他的管理成本，但是这种人才培养模式还是值得尝试的。

参考文献

[1]贺礼智，马国光.开放式实验教学及实例分析河北职业技术师范学院学报（社会科学版），2003，l2（2）：86—88.

[2]宋国利.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索，2010，l29（2）：91—92.

[3]马群生，温冬婵.微计算机技术[M].清华大学出版社，2011.

[4]张凡，盛珣华.微机原理与接口技术[M].清华大学出版社，2010.

作者简介：刘正红（1979—），女，吉林人，博士研究生，吉林工商学院信息工程分院讲师，研究方向：空间数据挖掘。