第9、10、11次课 中断系统.ppt

第4章 中断系统与定时计数器 本章概要及学习目标 介绍单片机中断系统的概念及中断处理技术；定时/计数器的结构、类型及控制方式。通过任务和举例介绍中断技术、定时/计数器的具体应用及中断服务程序的基本编程方法。 通过对本章的学习，应掌握以下知识： （1）51系列单片机中断系统的概念及中断系统的功能； （2）特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP、TH、TL和TMOD各控制位的功能及设置方法； （3）定时/计数器结构、两种工作方式、工作模式及应用； （4）中断服务程序的结构及基本编程方法； （5）单片机外部中断源的扩展方法； （6）初步掌握单片机的中断技术和定时计数技术在工作实际的应用方法。 4.1 模拟交通灯控制任务 1、设计任务 用89C51单片机设计一交通信号灯模拟控制系统，晶振采用12MHz。具体要求如下： （1）正常情况下A、B道（A、B道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道）轮流放行，A道放行1分钟（其中5秒用于警告，即绿灯点亮55秒后，绿灯再闪亮3秒，然后黄灯点亮2秒），B道放行30秒（其中5秒用于警告，即绿灯点亮25秒后，绿灯再闪亮3秒，然后黄灯点亮2秒） （2）特殊情况（按键开关K1模拟）时，A车道放行。 （3）有紧急车辆通过（用按键开关K0模拟）时，A、B道均为红灯。 2、需要解决的问题 （1）不同切换时间的定时问题，除了纯软件方法定时外，是否还有其他定时实现方法？如何实现？该方法有什么优点？ （2）一般情况下，单片机要检测外部的开关量状态信息，可以通过检测指定的输入端口引脚信号来解决，属于一般查询实现方式。但是，对于特殊情况和紧急情况，怎么使这些情况得到及时处理，优先处理哪种情况？是否有比查询方式更好的解决办法？ 3、硬件设计过程 用三种颜色（绿、黄、红）12只发光二极管模拟交通信号灯，以单片机的P1控制这12只发光二极管（发光二极管有并联的，实际只需控制6个）。为了提高P1口的输出驱动能力，增加发光二极管的亮度，在P1口引脚与发光二极管之间采用74LS07作驱动电路，端口线输出高电平则发光二极管熄灭，端口线输出低电平则发光二极管点亮。 以按键K1模拟A道的特殊情况检测信号，当K1为高电平（不按按键）时，表示正常；K1为低电平（按下按键）时，表示A道特殊情况放行，按键K1接到引脚P3.3。 以按键K0模拟紧急车辆通过开关，当K0为高电平时属正常情况，当K0为低电平时，属紧急车辆通过的情况，直接将K0信号接到引脚P3.2。交通灯模拟控制硬件电路如下图所示。 为了方便程序设计和阅读，将交叉路口的正常通行状态下P1端口输出的各个数据定义成相应的控制码（P1端口数据），具体编码数据及通行状态如下表所示。 控制码表 交通灯模拟控制系统电路图 从以上内容分析可以看出，该工作任务的实现涉及到两个新的知识内容，一个是人工调整车辆通行及紧急事件发生时的解决-----中断技术的相关内容；另一个是基本延时时间的硬件实现方法-----定时计数器的相关内容。对于解决以上问题所需要的知识内容可以通过下面内容的学习掌握来解决。 4.2 中断系统 中断系统是计算机的重要组成部分。实时控制、故障自动处理、计算机与外围设备间的数据传送往往采用中断系统。中断系统的应用很大程度上提高了计算机的工作效率。中断技术的应用使计算机的功能更强，效率更高。 计算机采用中断系统的优点： （1）并行分时操作 （2）实时处理 （3）故障处理 4.2.1 中断的概念 1、中断技术 中断是指CPU正在执行程序的过程中，CPU以外发生的某一事件向CPU发出请求信号，要求CPU暂时停止当前程序的执行而转去执行相应的处理程序，待处理程序执行完毕后，再继续执行原来被停止的程序。这种程序在执行过程中由于外界的原因而被中间打断的情况称为“中断”。例如在模拟交通灯控制任务中，开关k0、k1的闭合，就是向CPU提出中断请求，CPU响应中断请求，就暂时终止当前执行的程序，转去执行相应的处理程序。 “中断”以后所执行的相应的处理程序通常称之为中断服务或中断处理程序，原来正常运行的程序称为主程序。主程序被断开的位置（或地址）称为“断点”。引起中断的原因或能发出中断申请的来源，称为“中断源”。中断源要求服务的请求称为“中断请求”（或中断申请）。 因为“中断”的发生是由外部因素随机决定的，程序中无法事先安排调用指令，因此，调用中断服务程序的过程是由硬件自动完成的。 2、中断技术的应用 （1）并行处理。有了中断技术，就解决了快速的CPU与慢速外设之间的速度匹配问题，CPU可以与多台外设