單片機(jī)外部中斷的教學(xué)和自學(xué)方法研究與設(shè)計(jì)

【摘要】外部中斷是單片機(jī)接收外部器件的信號而不占用CPU常規(guī)時(shí)間的實(shí)用技術(shù)，是單片機(jī)技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)?；谖以簡纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)室的基本實(shí)驗(yàn)條件，經(jīng)過近四個(gè)學(xué)期的研究和教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了適用于高職高專相關(guān)專業(yè)教學(xué)和自學(xué)單片機(jī)外部中斷的一種方法，實(shí)驗(yàn)表明該方法可以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；外部中斷；優(yōu)先級；教學(xué)方法

1.前言

在多年的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的授課過程中，逐漸總結(jié)出了該課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其中，單片機(jī)外部中斷是重中之重。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹

我院采用的是自主研發(fā)的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備，如圖1所示。

圖1 單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備

控制核心為STC89C52RC單片機(jī)，采用DIP40封裝，該系列單片機(jī)具備極為方便的程序下載方式，是目前保有率較高的一款通用單片機(jī)。顯示器采用六個(gè)共陽極數(shù)碼管，P2口作為數(shù)碼管的位選信號，P0口信息作為數(shù)碼管的顯示段碼。兩類輸入設(shè)備均采用機(jī)械式自復(fù)位按鍵，其一是4*4矩陣按鍵，其二是P3口的獨(dú)立式按鍵。P3.2和P3.3分別是外部中斷0和外部中斷1的觸發(fā)信號，KEY2和KEY3兩個(gè)按鍵產(chǎn)生的低電平信號和由1到0的下降沿信號可以觸發(fā)中斷。設(shè)備的部分原理圖如圖2所示。

3.中斷原理

3.1 中斷基本原理

中斷技術(shù)是指CPU要中斷當(dāng)前正在處理而未完成的任務(wù)一，先去完成任務(wù)二，待任務(wù)二完成之后再繼續(xù)完成先前未完成的任務(wù)一。在這里任務(wù)一可以是C代碼的任何一個(gè)函數(shù)或者是主函數(shù)，任務(wù)二是中斷處理子函數(shù)。

可以觸發(fā)單片機(jī)中斷的信號被叫做中斷觸發(fā)信號，單片機(jī)配置兩個(gè)外部中斷源INT0和INT1，他們的觸發(fā)信號分別是由P3.2和P3.3兩條管腳輸入的，低電平觸發(fā)INT0。外部中斷觸發(fā)信號的形式可以通過IT0和IT1兩個(gè)控制位來配置，控制位設(shè)置為0，其觸發(fā)相應(yīng)中斷的信號形式為低電平觸發(fā)，若設(shè)置為1則為控制引腳出現(xiàn)由1到0的下降沿的時(shí)候觸發(fā)。兩類信號均可以通過連接在P3口的獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。

3.2 中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級有兩層意義。第一層意義是中斷源的默認(rèn)優(yōu)先級，他們依次從高到低是INT0，定時(shí)器0，INT1，定時(shí)器1，串行口。第二層意義是中斷源的自定義優(yōu)先級，一般設(shè)置兩級自定義優(yōu)先級，若將中斷源的優(yōu)先級控制位設(shè)置為高電平1，則為高級中斷，反之為低級中斷。自定義優(yōu)先級同為高級中斷或者低級中斷的中斷源，他們的中斷優(yōu)先級由默認(rèn)優(yōu)先級決定。

4.中斷的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了充分解析單片機(jī)的中斷技術(shù)，結(jié)合上述中斷原理，研究設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)?zāi)K，各模塊詳見下列程序清單。

#include

unsigned char code table[]={0xc0， 0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8， 0x80，0x90，0x88，0x83，0xc6，0xa1，0x86，

0x8e}；//共陽極數(shù)碼管顯示段碼。

unsigned char counter，ValueS，ValueG； //定義三個(gè)無符號字符型變量。

void DelayXms（unsigned char i）；

void display（）；

void main（）

{

EA=1；//打開總中斷“開關(guān)”。

EX0=1；//打開INT0“開關(guān)”。

EX1=1；//打開INT1“開關(guān)”。

IT0=1；//INT0觸發(fā)引腳P3.2低電平0觸發(fā)（IT0=1將配置該觸發(fā)引腳出現(xiàn)1->0下降沿時(shí)觸發(fā)中斷）。

IT1=0；//INT1觸發(fā)引腳P3.3低電平0觸發(fā)（IT1=1將配置該觸發(fā)引腳出現(xiàn)1->0下降沿時(shí)觸發(fā)中斷）。

PX0=0；//設(shè)置INT0為低級中斷。

PX1=1；//設(shè)置INT1為高級中斷。

while（1）{display（）；}//主函數(shù)循環(huán)的主體是顯示工作。

}

void WINT0（）interrupt 0//INT0處理函數(shù)。模塊一：實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值加一。

{

DelayXms（5）；//消除機(jī)械式自復(fù)位按鍵的抖動(dòng)。

if（INT0==0）//INT0=P3.2。

{counter++；}//計(jì)數(shù)值加一。

if（counter==10）

{counter=0；}//計(jì)數(shù)值逢十清零。

}

void WINT11（）interrupt 2//INT1處理函數(shù)。模塊二：實(shí)現(xiàn)最左邊一個(gè)數(shù)碼管顯示0。

{

P2=0x01；

P0=table[0]；

display（）；

}

void display（）//模塊三：最右邊兩位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示計(jì)數(shù)值。

{

ValueS=counter/10；//取整，十位。

ValueG=counter%10；//取余，個(gè)位。

P2=0x20；

P0=table[ValueG]；

DelayXms（3）；

P2=0X10；

P0=table[ValueS]；

DelayXms（3）；

}

void DelayXms（unsigned char i）//模塊四：X毫秒延時(shí)。

{

while（--i）

{

unsigned char j = 250；

while（--j）；

}

}

（1）實(shí)驗(yàn)一：設(shè)置INT0為下降沿觸發(fā)方式（IT0=1），中斷處理函數(shù)為模塊一計(jì)數(shù)值加一。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明單片機(jī)可以順利的將按鍵的按下次數(shù)顯示出來。

（2）實(shí)驗(yàn)二：設(shè)置INT0為低電平觸發(fā)方式（IT0=0）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明單片機(jī)不能夠正常顯示按鍵按下次數(shù)。因?yàn)殡娖接|發(fā)方式的時(shí)候，只要觸發(fā)信號引腳是低電平就要申請中斷加一，人工按下機(jī)械式按鍵，將會(huì)被單片機(jī)掃描為多次低電平，出現(xiàn)重復(fù)加一，顯示亂碼的情況?？梢詳U(kuò)展到INT1，收獲同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）實(shí)驗(yàn)三：采用默認(rèn)優(yōu)先級，設(shè)置INT0為低電平0觸發(fā)，一直按下KEY2實(shí)現(xiàn)顯示0功能。設(shè)置INT1為下降沿觸發(fā)，按下KEY3一次實(shí)現(xiàn)加一功能。實(shí)驗(yàn)第一步，單獨(dú)按KEY3可以順利實(shí)現(xiàn)加一功能；第二步，保持KEY2按下狀態(tài)，因?yàn)榈碗娖?觸發(fā)的緣故，CPU將不斷的實(shí)現(xiàn)INT0的顯示0的功能，這時(shí)候按下KEY3是不能夠?qū)崿F(xiàn)加一功能的，因?yàn)镮NT0的優(yōu)先級要高于INT1。

（4）實(shí)驗(yàn)四：設(shè)置INT0實(shí)現(xiàn)加一功能而INT1實(shí)現(xiàn)顯示0的功能。實(shí)驗(yàn)第一步，單獨(dú)的KEY2和KEY3的功能可以分別實(shí)現(xiàn)；第二步，在保持KEY3按下的情況下，再來按KEY2可以實(shí)現(xiàn)加一功能。

（5）實(shí)驗(yàn)五：通過自定義優(yōu)先級的方式將INT1設(shè)置為高級中斷（PX1=1），INT0設(shè)置為低級中斷（PX0=0），重復(fù)實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四可以達(dá)到類似的效果。

5.總結(jié)

經(jīng)過近幾年的實(shí)踐教學(xué)，研究設(shè)計(jì)了適用于高職高專機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)專業(yè)教學(xué)和自學(xué)單片機(jī)外部中斷的一種方法，其中涵蓋了簡單可行的五個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明該方法可以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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[3]脫建智.一種基于單片機(jī)的矩陣式鍵盤的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國新通信.2012，24：52.

作者簡介：脫建智（1981—），男，山東青州人，碩士，講師，現(xiàn)供職于濰坊工程職業(yè)學(xué)院，研究方向：機(jī)電一體化系統(tǒng)。