单片机原理及应用技术项目化项目3中断控制的花样彩灯设计.ppt

　　【项目导入】　　早期的单片机系统中并没有引入中断机制，随着工业技术的发展，要求在工业控制系统中能实时、快速、准确地处理一些突发事件，由此促使了中断技术的出现。如今中断技术在单片机中的应用越来越广泛。在此，我们通过设计一个项目—中断控制的花样彩灯，让同学们掌握中断技术在单片机中的使用。 　　【项目目标】　　1. 知识目标　　 1 理解中断的概念；　　 2 熟悉单片机的中断结构和控制； 3 理解中断控制寄存器的各位含义；　　 4 掌握中断的处理过程。　　 5 掌握C51中断函数的定义。 　　2. 能力目标　　 1 编程中会使用中断各寄存器； 2 掌握中断的入口地址的安排； 3 能运用C51语言编写中断应用程序。 3.1 项 目 描 述　　单片机的中断技术在工业控制与测量领域有着广泛的应用。本项目通过用一个按键产生的中断信号来控制花样彩灯的闪亮方式。通过该项目的学习，学生可掌握单片机中断的基本概念、中断的处理过程以及中断服务程序的编写，为以后单片机系统的开发奠定扎实的基础。 3.2 项目目的与要求　　本项目采用外部中断方式控制彩灯的运行，通过按动按键产生中断，使得彩灯以三种方式闪亮。项目在实施过程中需要解决以下关键问题：　　 1 各中断控制寄存器的每一位的值如何确定？　　 2 采用何种中断信号？如何处理该中断过程？　　 3 按键按下后，中断如何响应？　　 4 中断服务程序如何编写？ 　　　3.3 项目支撑知识链接3.3.1 中断系统概述　　1．中断的概念　　在现实生活中，往往会遇到这样的事情：你在看书—电话响了—接电话—通话完毕—从刚才停止的地方继续看书。这是一个典型的中断现象，为什么会出现此现象呢？就是因为当你正做一件事情 看书 时，突然出现了一个重要的事情要处理 接电话 ，而一个人又不能同时完成两项任务，这时就必须采取穿插着去做的方法来实现。 　　与生活中的中断现象相似，在单片机执行程序的过程中，由于内部或者外部发生某一突发事件去请求CPU处理 中断发生 ；CPU暂时中断当前程序的执行，转去处理所发生的事件 中断响应和中断服务 ；待处理完毕后，再返回来执行原来被中断的程序 中断返回 。这一处理过程称为中断。 　　在中断系统中，常用到以下几个概念：CPU正常情况下运行的程序称为主程序；向CPU提出中断申请的设备称为中断源；中断源向CPU所发出的请求中断的信号称为中断请求；CPU在满足条件的情况下，接受中断申请，终止现行的执行转而为申请中断的对象服务称为中断响应；为服务对象服务的程序称为中断服务程序；现行程序被中断的地址称为断点；中断服务程序结束后，返回到原来的程序称为中断返回。单片机中断过程示意图如图3-1所示。 图3-1 单片机中断过程示意图 　　此处需要注意两点，分别是：保护断点和保护现场。 保护断点指的是当CPU响应外设提出的中断请求时，在转入中断服务程序之前，把主程序断点 程序计数器PC的当前值 保存起来，以便中断服务程序执行结束返回到主程序后，从断点处又开始继续执行主程序。 　　保护现场指的是CPU执行中断处理程序时，可能要使用主程序中使用过的累加器、寄存器或标志位，为了使这些单元的值在中断服务程序中不被冲掉，在进入中断服务程序前，要将有关寄存器保护起来。中断服务程序执行完时，还必须恢复原寄存器的内容及原程序中断处的地址，即恢复现场和恢复断点。 　　2．89C51中断系统的结构　　89C51系列单片机的中断系统有5个中断源，分别是、、T0、T1和串行端口。4个中断控制寄存器TCON、SCON、IE、IP用于控制中断类型、锁存中断标志以及控制中断的开/关和中断源的优先级别。5个中断源有两个优先级，可实现二级中断服务嵌套，由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求，由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级，同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。 　　89C51单片机的中断系统包括中断请求标志位 在相关的特殊功能寄存器中 、中断允许寄存器IE、中断优先级寄存器IP及内部硬件查询电路，如图3-2所示，图中反映出了89C51单片机中断系统的功能和控制情况。 图3-2 89C51中断系统内部结构图 　　3．中断的功能　　随着计算机技术的应用，人们发现中断技术不仅解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送问题，而且还具有如下功能：　　 1 提高CPU的工作效率。中断请求发生于时间不确定的事件 如定时时间到的处理 中，在中断请求发生时需要CPU暂停当前的工作。因此采用中断技术使CPU避免了不必要的等待和查询，大大提高了CPU的工作效率，实现了CPU与外围部件或外部设备的并行工作。 　　 2 处理