单片机中断技术教学技巧

时间:2022-10-04 12:53:16

单片机中断技术教学技巧

摘 要:中断是一项重要的计算机技术,在单片机工作过程中,如果发生随机事件,产生中断,停止主程序,转而执行中断程序,恢复后,回到中断断点。中断在职业教育的学生中,很难理解,因此教学技巧很重要。

关键词:中断技术;中断程序;中断教学

中断是一项重要的计算机技术,采用中断技术可以使多项任务共享一个资源,所以中断技术实质上就是一种资源共享技术。 中断是指计算机在执行程序的过程中,当出现异常情况或特殊请求时,计算机停止现行程序的运行,转向对这些异常情况或特殊请求的处理,处理结束后再返回现行程序的间断处,继续执行原程序。

在教学过程中,处理教学过程,通过教学媒体,列举过程方式,通过仿真仪器,让学生理解中断的工作原理,是在笔者教学的领域中自动控制领域最难的一个过程,特别是在职业教育的学生中。在我们们院(成都市技师学院)的学生。层次不同,就要求教师必须作出不同的教学方法、教学过程、教学实训,才能让学生的到应该掌握的实际内容,在以后的工作能够适应和胜任岗位的要求。

一、中断源

MCS-51是一个多中断源的单片机,以89c51为例,有三类共五个中断源,分别是外部中断两个,定时中断两个和串行中断一个。

1. 外中断

外中断是由外部原因引起的,共有两个中断源,即外部中断0和外部中断1。它们的中断请求信号分别由引脚INT0(P3.2)和INT1(P3.3)引入。 外部中断请求有两种信号方式,即电平方式和脉冲方式,可通过有关控制位进行定义。

2. 定时中断

定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的(P3.4 P3.5)。

3. 串行中断

串行中断是为串行数据传送的需要而设置的(P3.0 P3.1)。 如何让学生理解中断源的基本概念,笔者在实验室做了proteus仿真软件的使用和单片机外部中断的使用的实训,同时介绍proteus仿真软件,让学生知道外部中断的概念,也对proteus仿真软件有了基本了解和兴趣。同时介绍了proteus仿真软件的基本界面和简单的使用方法。在此教学的过程中,是笔者深深的感觉到,书本教学,PPT演示,理论分析,都很重要。但是在实验室里,用仿真软件进行实际操作,学生的理解、兴趣更大一些。在这里,也让我们们思考,如何将理论和实际操作有机结合,应该是职业教育的教师基本技能,理论和实操必须都要掌握,才能理解单片机中断的基本概念。在理解了基本概念后,才有兴趣进行更深的学习。在我们们的学生中,畏惧单片机学习的很少。

二、中断控制

这里所说的中断控制是指提供给用户使用的中断控制手段,实际上就是一些专用寄存器。在MCS-51单片机中,用于此目的的控制寄存器共有四个,即定时器控制寄存器、中断允许控制寄存器、中断优先控制寄存器以及串行口控制寄存器。

1. 定时器控制寄存器(TCON)

该寄存器用于保存外部中断请求和以及定时器的计数溢出。寄存器地址88H,位地址8FH~88H。 这个寄存器既有定时器/计数器的控制功能又有中断控制功能,其中与中断有关的控制位共六位:IE0和IE1 、IT0和IT1 以及TF0和TF1 。

2. 中断允许控制寄存器(IE)

寄存器地址A8H,位地址AFH~A8H。 其中与中断有关的控制位共六位:EA、EX0和EX1 、ET0和ET1 、ES。

3. 中断优先级控制寄存器(IP)

MCS-51的中断优先级控制只定义了高、低两个优先级。各中断源的优先级由优先寄存器(IP)进行设定。IP寄存器地址B8H,位地址为BFH~B8H。

三、中断响应

中断响应就是对中断源提出的中断请求的接受,是在中断查询之后进行的,当查询到有效的中断请求时,紧接着就进行中断响应。中断响应的主要内容是由硬件自动生成一条长调用指令LCALL。其格式为LCALL addr16,这里的addr16就是程序存储器中断区中相应中断的入口地址。在MCS-51单片机中,这些入口地址已由系统设定。

四、中断返回

中断响应后就转去执行中断服务程序,完成所需要的操作。中断服务程序的最后一条指令必须是中断返回指令RETI,CPU执行这条指令时,把响应中断时置位的优先级触发器复位,再从堆栈中弹出断点地址送入程序计数器PC,以便从断点处重新执行被中断的主程序。

五、定时器/计数器的控制寄存器

与定时器/计数器应用有关的控制寄存器有:

1. 定时器控制寄存器(TCON)

TCON寄存器既参与中断控制又参与定时控制。其中有关定时的控制位共有四位:TF0和TF1 、TR0和TR1 。

2. 中断允许控制寄存器(IE)

IE寄存器与定时器/计数器有关的位介绍如下: EA:中断允许总控制位 、ET0和ET1 定时/计数中断允许控制位 、ET0(ET1)=0 禁止定时/计数中断 、ET0(ET1)=1 允许定时/计数中断 。定时器/计数器提供给用户使用的有:八位计数器TH和TL,以及有关的控制位。这些内容只能以软件方法使用。

六、MCS-51定时器/计数器的四种工作方式

1. 定时工作方式0

方式0是13位计数结构的工作方式,其计数器由TH0全部8位和TL0的低5位构成。当TL0的低5位计数溢出时,向TH0进位,而全部13位计数溢出时,则向计数溢出标志位TF0进位。

2.TMOD寄存器初始化

为把定时器/计数器1设定为方式0,则M1M0=00;为实现定时功能,应使C/T=0;为实现定时器/计数器1的运行控制,则GATE=0。定时器/计数器0不用,有关位设定为0。因此TMOD寄存器应初始化为00H。

3. 由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时的启动和停止

TR1=1启动,TR1=0停止。

4.程序设计:

MOV TMOD,#00H ;设置T1为工作方式0 、MOV TH1,#OFCH ;设置计数初值 、MOV TL1,#03H 、MOV IE,#00H ;禁止中断 、LOOP: SETB TR1 ;启动定时 、JBC TF1,LOOP1 ;查询计数溢出 、AJMP LOOP 、LOOP1:MOV TH1,#FCH ;重新设置计数初值 、MOV TL1,#03H 、CLR TF1 ;计数溢出标志位清0、CPL P1.0 ;输出取反 、AJMP LOOP ;重复循环

在以上的例子中,可以看到四种工作方式基本概念,其它方式1是16位计数结构的工作方式,计数器由TH0全部8位和TL0全部8位构成。工作方式2是自动重新加载工作方式。在这种工作方式下,把16位计数器分为两部分,即以TL作计数器,以TH作预置寄存器,初始化时把计数初值分别装入TL和TH中。当计数溢出后,不是像前两种工作方式那样通过软件方法,而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL重新加载。变软件加载为硬件加载。在工作方式3下,要注意两个定时器/计数器的设置和使用是不同的。

在教学的过程中,单片机的教学,教师应根据学生、教材、教学设备等实际情况,探索具有创造性的教学方法和手段,引导学生在自主的学习中学会创新。教学过程模拟科学研究的创新活动过程(即提出问题---分析问题---设计方案---实验操作---观察、收集事实---分析处理事实与数据---得到结论)进行实地教学,并通过教学设计增加其探索性,即引导学生提出问题再通过实验进行探索。实验教学中(我们准备了仿真器),在实验室里进行模拟,实现过程的仿真实验,打破教师对实验从头到尾讲解的模式,将每一个实验当作一个小课题,形成一个以工作过程为行为导向的路径,让学生自己选择实验方法,选用所需的仿真仪器,独立操作,自己进行实验数据的分析,得出正确结论,真正达到学以致用的目的。

参考书籍

[1]《单片机技术及原理》,机械工业出版社.

[2]《单片机技术》,劳动出版社.

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