學(xué)習(xí)情境3交通燈控制系統(tǒng)的制作-項目1-1知識準(zhǔn)備

學(xué)習(xí)情境3-交通燈控制系統(tǒng)的制作中斷系統(tǒng)是單片機中非常重要的組成部分，它是為了使單片機能夠?qū)ν獠炕騼?nèi)部隨機發(fā)生的事件實時處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，在很大程度上提高了單片機實時處理能力，可以極大地提高單片機的運行效率，使系統(tǒng)工作更加靈活和智能化，是學(xué)習(xí)單片機必須掌握的重要內(nèi)容。生活中常見的交通燈控制就是單片機中斷控制系統(tǒng)的一個典型應(yīng)用。情境描述本情境由三個任務(wù)組成：任務(wù)一：可中斷控制的流水燈系統(tǒng)的制作，主要掌握中斷設(shè)置等基本操作，為下面的復(fù)雜交通燈系統(tǒng)的中斷控制打下基礎(chǔ)；任務(wù)二：簡易秒表的制作，主要定時器/計數(shù)器的C51編程，為下面的復(fù)雜交通燈系統(tǒng)的定時顯示打下基礎(chǔ)；任務(wù)三：交通燈控制系統(tǒng)的制作，全方面利用了中斷控制和定時器/計數(shù)器，并進行硬件電路的設(shè)計和程序的設(shè)計。程序包括主程序和中斷服務(wù)程序兩部分，通過學(xué)習(xí)可系統(tǒng)地掌握中斷的應(yīng)用技能。一、情境描述若遇到特殊情況，交警接到到命令，有特殊車輛要求緊急通過，交警按下緊急按鈕，使兩個方向路口的交通燈都變成紅色，把路口讓出來。特殊車輛過去后，交通燈控制系統(tǒng)又恢復(fù)正常工作。交通高峰時，交警發(fā)現(xiàn)A向是綠燈，可是沒有車輛再通過了，而B向是紅燈，車輛很多排起長龍，這時交警可變換按鈕，使A方向變成紅燈，B方向變成綠燈放行，以緩解B方向交通壓力。項目1-可中斷控制的流水燈系統(tǒng)制作1知識儲備學(xué)習(xí)情境2-單片機控制數(shù)碼管的顯示一、項目描述二、項目分析在51單片機的P1口上接有8只LED。初始狀態(tài)8只LED亮，按下按鍵，高4位和低4位LED交替閃爍。在外部中斷0輸入引腳P3.2（INT0*）引腳接有一只按鈕開關(guān)K1。程序要求將外部中斷0設(shè)置為負(fù)跳沿觸發(fā)。在程序啟動時，P1口上的8只LED亮。按一次按鈕開關(guān)K1，使引腳接地，產(chǎn)生一個負(fù)跳沿觸發(fā)的外中斷0中斷請求，在中斷服務(wù)程序中，讓低4位的LED和高4位的LED交替閃爍。該任務(wù)需要掌握的知識技能如下：(1)單片機AT89C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成；(2)中斷允許控制寄存器IE、中斷優(yōu)先級控制寄存器IP的作用；(3)各中斷源的中斷請求標(biāo)志位的意義及清零；(4)中斷的響應(yīng)過程；(5)外部中斷應(yīng)用的編程步驟及技巧。三、學(xué)習(xí)路線圖先接電話，然后再繼續(xù)看書，這樣效率更高。中斷的概念只有一個CPU的51單片機，面臨多任務(wù)時，它是如何處理的呢？中斷的概念中斷的基本概念概念：“中斷”，是指計算機在執(zhí)行某一段程序的過程中，由于計算機系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，有必要中止原程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再返回來繼續(xù)執(zhí)行原程序的過程。中斷技術(shù)主要用于實時監(jiān)測與控制，要求單片機能及時地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并快速響應(yīng)與及時處理。引導(dǎo)問題1根據(jù)中斷的概念，你在生活中都見過哪些中斷應(yīng)用的場景？舉例說明。承上中斷響應(yīng)機制一個完整的中斷處理過程應(yīng)包括：中斷請求中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回當(dāng)中斷請求源發(fā)出中斷請求時，如中斷請求被允許，單片機暫時中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請求，處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。小明看書電話鈴響暫?？磿鴷凶鲇浱栯娫捳勗捓^續(xù)看書中斷的概念某人看書電話鈴響暫?？磿鴷凶鲇浱栯娫捳勗捓^續(xù)看書現(xiàn)實生活中的中斷單片機的中斷

響應(yīng)中斷請求返回主程序中斷服務(wù)程序中斷請求主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序CPU在處理某一工作A發(fā)生了另一事件B，請求CPU立刻去處理CPU暫時停止當(dāng)前的工作A記錄斷點，轉(zhuǎn)去處理事件B處理B繼續(xù)Ａ的工作中斷的概念某人看書電話鈴響暫停看書書中做記號電話談話繼續(xù)看書現(xiàn)實生活中的中斷單片機的中斷CPU在處理某一工作A發(fā)生了另一事件B，請求CPU立刻去處理CPU暫時停止當(dāng)前的工作A記錄斷點，轉(zhuǎn)去處理事件B處理B返回繼續(xù)Ａ的工作中斷請求中斷響應(yīng)（保護斷點）中斷服務(wù)中斷返回中斷系統(tǒng)中斷的概念中斷源：是引起中斷的原因，或者是能發(fā)出中斷申請的來源，又被稱作“中斷請求源”。中斷請求：就是中斷源向CPU提出的處理請求。中斷響應(yīng)：是當(dāng)中央處理機發(fā)現(xiàn)已有中斷請求時，中止、保存現(xiàn)行程序執(zhí)行狀態(tài)，并自動引出中斷處理程序的過程。中斷的概念中斷服務(wù)：程序是專門為中斷設(shè)計的，在中斷事件發(fā)生時執(zhí)行的專用子程序，一般分為：保護現(xiàn)場、執(zhí)行操作、恢復(fù)現(xiàn)場這些部分。中斷返回：中斷處理完畢,返回到被中斷的原程序的過程。引導(dǎo)問題3如果出現(xiàn)更緊急的事件，如電熱水壺?zé)_，事件的先后順序如何？中斷優(yōu)先級處理原則對同時發(fā)生多個中斷申請時，遵循以下原則：?不同優(yōu)先級的中斷同時申請(很難遇到)—先高后低?相同優(yōu)先級的中斷同時申請(很難遇到)—按序執(zhí)行?正處理低優(yōu)先級中斷又接到高級別中斷—高打斷低?正處理高優(yōu)先級中斷又接到低級別中斷—高不理低AT89C51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)AT89C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷請求源，2個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)2級中斷服務(wù)程序嵌套。每一中斷源可用軟件獨立控制為允許中斷或關(guān)閉中斷狀態(tài)；每一個中斷源的優(yōu)先級均可用軟件設(shè)置。外部中斷0（INT0）：來自P3.2引腳，采集到低電平或者下降沿時，產(chǎn)生中斷請求。外部中斷1（INT1）：來自P3.3引腳，采集到低電平或者下降沿時，產(chǎn)生中斷請求。定時器∕計數(shù)器0（T0）：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內(nèi)；計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外P3.4引腳。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。定時器∕計數(shù)器1（T1）：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內(nèi)；計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外P3.5引腳。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。串行口：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設(shè)置。單片機完成接收或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生中斷請求。引導(dǎo)問題4根據(jù)圖3-2AT89C51單片機中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將中斷名稱對應(yīng)的中斷源填寫在下表中。中斷名稱中斷源外部中斷0

定時器0溢出中斷

外部中斷1

定時器1溢出中斷

串口中斷引導(dǎo)問題5請寫出P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5引腳的復(fù)用功能。引導(dǎo)問題6如果要求外部中斷0控制LED燈，應(yīng)該通過哪個端口的引腳連接獨立按鍵，使用其它的接口是否可以，為什么？1、中斷號在C51中，每一個中斷源都有一個指定的中斷號，中斷服務(wù)函數(shù)中必須聲明對應(yīng)的中斷號，用中斷號確定該中斷服務(wù)程序是哪個中斷所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序。C51中的中斷函數(shù)2、中斷函數(shù)定義格式在C51程序設(shè)計中，當(dāng)函數(shù)定義時用了interruptm修飾符，系統(tǒng)編譯時把對應(yīng)函數(shù)轉(zhuǎn)化為中斷函數(shù)，自動加上程序頭段和尾段，并按51系統(tǒng)中斷的處理方式自動把它安排在程序存儲器中的相應(yīng)位置。C51中的中斷函數(shù)函數(shù)類型函數(shù)名（參數(shù)）interruptm[usingn][usingn]用于指定本函數(shù)內(nèi)部使用的工作寄存器組，其中n的取值為0~3，表示寄存器組號?？梢允÷?，省略后系統(tǒng)自動選擇。中斷函數(shù)不能進行參數(shù)傳遞，如果中斷函數(shù)中包含任何參數(shù)聲明都將導(dǎo)致編譯出錯。中斷函數(shù)沒有返回值，建議在定義中斷函數(shù)時將其定義為void類型，以明確說明沒有返回值。中斷服務(wù)程序的執(zhí)行外部中斷初始化流程任務(wù)3

外部中斷0控制LED變化任務(wù)要求：初始狀態(tài)奇數(shù)燈滅，偶數(shù)燈亮，每按鍵并松開一次，LED奇偶燈亮滅狀態(tài)變化一次。分析：要求使用外部中斷控制LED燈，首先使AT89C51單片機的P1口連接8個LED，采用高電平點亮方式，觸發(fā)外部中斷0的為P3.2，按鍵按下，給P3.2輸入下降沿信號，觸發(fā)中斷。#include<reg52.h>main(){

P1=0x55;//P1口初始值

EA=1;//全局中斷開

EX0=1;//外部中斷0開

IT0=1;//邊沿觸發(fā)

while(1)

{

//其他程序

}}/*------------------------------------------------

外部中斷程序------------------------------------------------*/void

ISR_Key(void)interrupt0using

1{

P1=~P1;}根據(jù)下表修改代碼，調(diào)試程序，運行并將觀察到的結(jié)果填寫到表格中，將你對中斷參數(shù)對運行結(jié)果的總結(jié)寫到側(cè)邊欄。硬件連接怎樣變化運行結(jié)果分析原因EA=0，其他不變

EX0=0，其他不變

IT0=0，其他不變

EX1=1，IT1=1，其他不變

引導(dǎo)問題15任務(wù)3所要求的的功能，也可以不使用中斷機制而改用判斷語句（if）實現(xiàn)。（1）請在下面的框中寫出基于if語句完成任務(wù)3功能的C程序代碼，并調(diào)試運行。（2）當(dāng)CPU執(zhí)行到按鍵檢測語句后，才去改變LED的狀態(tài)，如果沒有執(zhí)行到，那么即使你按下按鍵單片機也不會響應(yīng)，也就是CPU主動去問按鍵有沒有被按下。無論CPU在干嘛，只要觸發(fā)中斷后，CPU就會放下手中的活，第一時間趕回來處理，也就是按鍵被按下后主動告訴CPU。練習(xí)題：請針對下面進行連線。 CPU主動響應(yīng)中斷機制

CPU被動響應(yīng)if語句任務(wù)4

按鍵控制8個LED依次點亮任務(wù)要求：每按鍵一次，LED從左到右依次逐個點亮，而其它LED都不亮，循環(huán)往復(fù)。引導(dǎo)問題8小組討論，在線框內(nèi)畫出程序設(shè)計的流程圖。void

Delay10Ms(){

unsigned

char

i,j;

for(i=40;i>0;i--)

for(j=250;j>0;j--);}void

ISR_Key(void)interrupt0//外部中斷0引起的中斷程序{

Delay10Ms();

if(KEY==0)//二次判斷按鍵確實按下

{

while(KEY==0);//等待按鍵釋放

k=(k<<1)|0x01;//左移，最低位補1

}

if(KEY==0xff)

KEY=0xfe;}#include<reg52.h>sbitKEY=P3^2;unsigned

char

k=0xfe;void

Delay10Ms();int

main(){

IT0=1;//下降沿觸發(fā)

EX0=1;//外部中斷0允許

EA=1;//開總中斷

while(1)

{

P1=k;

}}任務(wù)5

按鍵控制LED反向點亮任務(wù)要求：單片機開發(fā)板上8個LED燈，初始狀態(tài)1,3,5,7燈亮，2,4,6,8燈滅，按一次按鍵，亮滅反轉(zhuǎn)。要求采用外部中斷1方式實現(xiàn)，啟用按鍵去抖。引導(dǎo)問題

任務(wù)要求外部中斷1控制LED燈，使用哪個接口實現(xiàn)與按鍵的連接？使用其它的接口是否可以，為什么？任務(wù)6

可中斷控制的流水燈系統(tǒng)（按鍵控制LED交替閃爍）任務(wù)要求：在51單片機的P1口上接有8只LED。在外部中斷0輸入引腳P3.2（INT0*）接有一只按鈕開關(guān)K1。程序要求將外部中斷0設(shè)置為負(fù)跳沿觸發(fā)。在程序啟動時，P1口上的8只LED亮。按一次按鈕開關(guān)K1，使引腳接地，產(chǎn)生一個負(fù)跳沿觸發(fā)的外中斷0中斷請求，在中斷服務(wù)程序中，讓低4位的LED和高4位的LED交替閃爍。引導(dǎo)問題24（1）硬件連接填寫下表